1. Принципы и критерии оценки экологических функций литосферы и состояния эколого-геологических условий

Вид материала

Лекция

Содержание Второй подход 2. О дальнейшем развитии представлений об экологических функциях литосферы

Подобный материал:

• Современные особенности экологических функций литосферы, 101.79kb.
• Беус Алексей Александрович назвал свой учебник, 109.36kb.
• Темы рефератов по курсу: Критерии приемлемости риска, 54.24kb.
• Лекция 11-2011 Последовательность эколого-геохимической оценки состояния окружающей, 178.79kb.
• Программа утверждена на заседании Учёного совета эколого-биологического факультета, 46.97kb.
• В. Т. Трофимов (Геологический факультет мгу им. М. В. Ломоносова, Москва, Россия), 437.31kb.
• Критерии оценки реферата, 8.29kb.
• Руководство р 2006-05 "Руководство по гигиенической оценке факторов рабочей среды, 3585.75kb.
• Розділ 3 Екологічний маркетинг, 166.95kb.
• Конституцией Российской Федерации; Федеральными закон, 2376.03kb.

Лекция 2.


1. Принципы и критерии оценки экологических функций литосферы и состояния эколого-геологических условий


Проблема выбора, обоснования и ранжирования критериев оценки экологических функций литосферы и состояния эколого-­геологических условий приповерхностной части литосферы, взаи­модействующей с биотой, включая человеческое сообщество, до­статочно сложная и по ряду позиций не имеющая пока общепри­нятых решений даже на концептуальном уровне. Анализ публика­ций по проблеме позволяет вычленить несколько концептуальных подходов, используемых для решения поставленной задачи (Тро­фимов, Зилинг, 2002; Экологические функции литосферы, 2000).

Первый предусматривает использование прямых коли­чественных оценок состояния формирующих литосферу компо­нентов (горные породы, осадки, подземные воды, геологические явления, развивающиеся в литосфере и др.). Он базируется на концепции предельно допустимых концентраций (ПДК), пре­дельно допустимых содержаний (ПДС), предельно допустимых норм (ПДН) отдельных загрязнителей (токсикантов) или оценка площадной пораженности массивов процессами и загрязнителя­ми. Основным недостатком такого подхода является: невозмож­ность оценки общего, композиционного, влияния всех рассма­триваемых факторов на объекты (экосистему), весьма относи­тельная корректность и объективность установленных ПДК, ПДС, о чем свидетельствует их постоянная корректировка и за­метные отличия в разных странах, отсутствие нормативной базы для оценки ресурсного потенциала литосферы и других ее компо­нент.

Второй подход можно определить как оценку измененности или благоприятности приповерхностной части литосферы для ее хозяйственного освоения. Он декларирует ее рассмотрение как литотехнической системы. В мировой практике широко исполь­зуется шестибальная шкала оценки измененности верхних гори­зонтов литосферы: 1 - неизмененная, 2 - слабоизмененная, 3 ­среднеизмененная, 4 - сильноизмененная, 5 - очень сильно из­мененная, 6 - катастрофически измененная. При этом первая категория характеризуется значениями прямых критериев оценки ниже ПДК (фона), вторая - близкими значениями критериев

Исходным положением третьего подхода является отказ от раздельной оценки состояний природных сред, в том числе и ли­тосферы. Определяющим положением такого подхода стало отношение к­ природной и природно-техногенной системам как системам высокого уровня организации, характеризующимся полным единством всех входящих в нее компонентов (геосфер). Исходя из этого, акцент и делается на оценку состояния экосистемы с последующим раскрытием его через оценку состояний формирующих ее биотических и абиоти­ческих компонентов. Это позволяет обоснованно оценивать влияние экологических свойств и функций литосферы на биоту, увязать классы (зоны) состояния экосистем и классы эколого-геологических условий. Третий подход принят в качестве ведущего (Теория и методология экологической геологии 1997; Трофимов, Зилинг, (1999, 2000, 2002) и др.). Исходя из этого, главный принцип оценки экологических функций литосферы и эколого-геологических условий формулируется в следующей редакции: все крите­рии оценки должны быть органически связаны с экологическими свойствами и функциями литосферы и должны учитывать соот­ветствующие функциональные зависимости между ее компонента­ми и биотой.

Естественно возникает вопрос - можно ли это сделать? И если можно - то каким образом? Хорошо известно, что состояние живых организмов и влияние воздействия на них факторов внешней среды оценивается по их реакции непосредственно на воздействие, а также в период по­следействия. Практически всякое отклонение от нормы в окружа­ющих условиях, в которых существует живой организм, может по­влечь за собой опасность возникновения вредных последствий. И чем значительнее отклонение, тем выше вероятность наступле­ния этих последствий, и тем они серьезнее. В полной мере это от­носится и к человеческому организму. В свою очередь, реакция биоты экосистем любого ранга зави­сит от того, в какой мере экологическое состояние литосферы адекватно условиям гомеостаза (или гомеостазиса) рассматривае­мой системы. Последний предполагает сохранение устойчивости экосистемы в условиях воздействия ряда факторов. При этом воз­действие каждого фактора или их совокупности может быть оце­нено как минимальное, когда оно не вызывает реакции (возмуще­ния) экосистемы, и максимальное, последствиями которого мо­жет быть деградация экосистемы в целом или отдельных ее ком­понентов или даже гибель экосистемы и переход ее в новое каче­ство, по сути дела, в новую экосистему. Диапазон между мини­мальным и максимальным уровнем воздействия факторов пред­ставляет собой «предел толерантности» экосистемы, т.е. тот ди­апазон изменения уровня воздействия, в пределах которого си­стема способна за счет своих адаптационных возможностей про­тивостоять изменяющему ее внутреннее состояние воздействию.

Биолого-медицинская оценка реакции организма человека на изменение внешних условий постулирует, что при минимальных, не выходящих за фоновый уровень изменениях (минимальное воздействие факторов) можно характеризовать состояние орга­низма как здоровое, при максимальном воздействии факторов, изменяющих условия существования, это состояние оценивается как болезненное (или патология). Весь промежуток между указанными двумя пределами делится на два интервала, определя­емые как «напряжение» и «утомление». Первое - напряжение­ характеризует стадию мобилизации регуляторных и гомеостати­ческих механизмов живого организма (экосистемы), обеспечи­вающих его существование. Когда мобилизованные, в том числе и энергетические, ресурсы оказываются уже не в состоянии обеспе­чить существование живого организма или экосистемы на «задан­ном» природном уровне, наступает утомление - обратимое со­стояние живого организма или экосистемы с истощением ресур­сов, регуляторных и гомеостатических систем. Исходя из этого, оценку реакции живых организмов (экосистем и человека) био­логами и медиками предлагается проводить по четырехуровневой схеме: «здоровье - напряжение - утомление - болезнь» (Вельти­щев, Фокеева, 1999; Протасов, 1999).

По аналогичной четырехуровневой схеме построена оценка состояния окружающей среды, предложенная отечественными гигиенистами В.М. Прусаковым и КА .Буштуевым. Они предла­гают оценивать состояние среды как малоопасное, если на общем благополучном фоне обнаруживается тенденция к изменению по­казателей здоровья; умеренно опасное - в случае возникновения неустойчивых эпизодических изменений факторов здоровья; опасное, когда наблюдается повышение неспецифической забо­леваемости, ухудшение показателей физического и нервно-пси­хического развития детей, физиолого-клинического состояния детей и взрослых; чрезвычайно опасное в случае увеличения смертности, количества онкологической, специфической и (или) профессиональной патологий.

Для оценки реакции человеческого организма не на биолого-­медицинском и гигиеническом, а на «бытовом» уровне, ориенти­руясь на самочувствие и эмоциональный настрой отдельных ин­дивидуумов и целых социальных групп, предложено несколько иное деление уровневой шкалы, основанное, тем не менее, на той же тетраидной схеме: «комфорт - дискомфорт - сильный ди­скомфорт - опасность».

Экстраполяция предложенной схемы на весь весьма широкий спектр природных и природно-технических экосистем с сохране­нием общего принципа ее построения, позволила Б.В.Виноградо­ву (1998) предложить в качестве уровневых оценок следующий ряд: «экологическая норма - экологический риск - экологиче­ский кризис - экологическое бедствие». Критерии их выделения четко определены в литературе.

Как уже указывалось выше, каждому интервалу, характеризую­щему реакцию живых организмов, человека или экосистемы в це­лом, должен соответствовать некоторый интервал, определяю­щий в заданных пределах изменение уровня внешнего воздей­ствия. В той же четырехзвенной схеме его целесообразно граду­ировать в виде ряда воздействий: «слабое - умеренное - сильное - опасное». В общем виде такой подход отражен в табл. 3, в кото­рой приведена одна из возможных схем оценки состояния эколо­го-геологических условий, биоты и экосистемы. Ее теоретическая и методическая основы базируются на представлениях об эколо­гических функциях литосферы и корреляции особенностей воз­действия компонентов литосферы с состоянием биоты и экоси­стемы в целом







В соответствии с таким принципом, Трофимовым и.Зи­лингом (Экологические функции литосферы, 2000) предложено выделять следующие четыре класса состояний эколого-геологи­ческих условий:

а) класс удовлетворительного (благоприятного) состояния, ко­торый коррелируется с зоной экологической нормы экосистемы, по Б.В. Виноградову;

б) класс условно удовлетворительного (относительно неблаго­приятного) состояния, который коррелируется с зоной экологи­ческого риска. Территории требуют разумного хозяйственного использования, планирования и проведения мероприятий по их улучшению;

в) класс неудовлетворительного (весьма неблагоприятного) со­стояния, который коррелируется с зоной экологического кризи­са. Необходимо выборочное хозяйственное использование терри­торий, планирование и оперативное проведение глубокого улуч­шения;

г) класс катастрофического состояния, который коррелируется с зоной экологического бедствия.

Сказанное справедливо, если состояние биоты обусловлено только состоянием эколого-геологических условий. Если же со­стояние биоты или всей экосистемы определяется интегральным состоянием всех абиотических сред, а иногда и социально-эконо­мическими факторами, вопрос сложнее. Необходимо вычленить только литосферное влияние на биоту через биогеохимические критерии (например, содержание элементов в золе растений), ха­рактер заболеваемости населения. Так, развитие молибденозиса (горной подагры) связано с ареалами загрязнения горных пород и почв молибденом, откуда он попадает в растительность и через овечье молоко к человеку. Трофическая цепочка начинается от почвенного горизонта литосферы как первого геохимического барьера, накапливающего токсикант. В случае превалирования таких заболеваний, как пневмокониозы, хронические пылевые бронхиты, источник загрязнения связан с атмосферным переносом пыли (атмогеохимическими аномалиями), прямой корреля­ции между состоянием литосферы и состоянием биоты нет. Здесь необходимо уточнить источник попадания пыли (аэрозолей, взвеси) в атмосферу, чтобы достаточно обоснованно принять ре­шение о роли литосферы в образовании очагов загрязнения. Во­прос этот сложный и его решение во многом определяется квали­фикацией исследователя. В любом случае предложенная корреля­ция классов состояния эколого-геологических условий припо­верхностной части литосферы с зонами экологического состоя­ния территории (на основе состояния биоты или экосистемы) требует продуманного решения, учитывающего отмеченные сложности.

При оценке состояния эколого-геологических условий ис­пользуются показатели разных типов. Они могут быть темати­ческими, площадными и динамическими (рис. 3). Первые - тема­тические - представляют содержательные показатели, характери­зyющиe состояние эколого-геологической системы, биоты или их отдельных компонент. Пространственные показатели оценивают площадь или объем нарушений по перечисленным выше темати­ческим показателям. Динамические показатели характеризуют скорость нарастания неблагоприятных изменений, выявленных по тематическим показателям.

Среди этих типов показателей есть и прямые, и косвенные, ин­дикаторные. Первые непосредственно, морфологически характе­ризуют особенности состояния эколого-геологических условий или их компонент. Они


регламентируются нормативно-директив­ными документами и выражаются по отношению к ПДК, ПДВ, ПДС, ПДН, либо фону и кларку или степенью пораженности процессами. Они используются как при эколого-геологических, так и инженерно-экологических исследованиях. Индикаторные (индикационные) позволяют по существующим функциональ­ным или корреляционным связям судить о состоянии эколого­геологических условий.

Критерии, используемые при оценке эколого-геологических условий, по своему содержанию также многообразны. Среди них выделяются 4 группы критериев: геологические, биотические, биолого-медицинские и социально-экономические. Только их совместное использование позволяет оценить влияние экологи­ческих свойств и функций литосферы на биоту.

Каждая из названных групп включает различные по природе критерии (рис.3), для характеристики которых используют раз­личные типы показателей. Число их достаточно велико. Многие из них, характеризующие биотические и биолого-медицинские критерии, широко освещены в литературе (Вельтищев, Фокеева,1999; Виноградов, 1998; Протасов, 1999), и с привязкой к зонам экологических нормы, риска, кризиса и бедствия систематизиро­ваны (Богословский и др., 2002; Теория и методология экологиче­ской геологии, 1997; Трофимов, Зилинг, 2002; Трофимов и др., 2002; Экологические функции литосферы, 2000). Их взаимоувяз­ка с классами состояния эколого-геологических условий, назван­ными ранее, осуществлена в этих же работах.

Приведенные данные свидетельствуют, что оценка состояния эколого-геологических условий, основанная на учете функцио­нальных зависимостей между литосферой и биотой, возможна и во многих позициях находится в достаточно продвинутом состоя­нии. Наиболее разработанными следует считать геодинамические и геохимические критерии оценки эколого-геологических усло­вий. Ресурсные и геофизические критерии только начинают разрабатываться Решение этого вопроса видится в разработке и по­следующем использовании прямых количественных показателей этих групп критериев. Но главная научная проблема этого вопро­са - поиск путей «выведения» интегрального показателя оценки состояния эколого- геологических условий.


2. О дальнейшем развитии представлений об экологических функциях литосферы

Дальнейшее развитие представлений об экологических функ­циях литосферы сейчас трансформируется в развитие одноимен­ного учения - учения об экологических функциях литосферы.. Под этим учением предложено понимать совокуп­ность теоретических положений и представлений об экологи­ческих функциях литосферы, эколого-геологических условиях их состоянии и экологических свойствах литосферы как ее специ­фических атрибутивных компонентах и определенную экологи­чески ориентированную систему воззрений на взаимодействие литосферы и биоты. Это понятие достаточно широкое и охваты­вает не только идеологию исследования и его функциональную направленность, но и материальные атрибуты объекта изучения, такие, как «экологические свойства литосферы», «эколого-геоло­гические условия» И их состояние и др., т.е. параметры, которые можно измерять, оценивать, классифицировать и моделировать.

Учение об экологических функциях литосферы должно быть направлено на естественно-научное осмысление этих проблем и, конечно, с учетом проявления социальной функции человеческо­го общества и его техногенного воздействия на естественно сфор­мировавшиеся экологические функции литосферы. Такое устре­мление геологической научной мысли в настоящее время имеет, по Л.Л.Прозорову (2002), не меньшее предназначение, чем пои­ски и разведка месторождений полезных ископаемых, что в не­давнем прошлом было для геологов задачей «номер один».

В качестве составляющих в структуре учения об экологических функциях литосферы следует, по Трофимову (2003), выделять следующие блоки: а) экологические функции литосферы - фун­даментальное понятие экологической геологии; б) закономерно­сти природного этапа формирования экологических функций ли­тосферы; в) закономерности трансформации экологических функций литосферы в эпоху техногенеза; г) современные особен­ности проявления экологических функций литосферы; д) прогноз трансформации экологических функций литосферы под воздействием природных и техногенных факторов.