Токсичность – ядовитость, способность вещества оказывать вредное воздействие на живые организмы. Токсичность оценивают по летальной дозе (ЛД 50) – дозе вещества, вызывающей гибель 50% подопытных животных. Гигиенические нормативы (ПДК) устанавливают с учетом ЛД 50 и особенностей поведения загрязнителя в окружающей среде. ПДК – максимальное содержание вредного вещества в природном объекте или продукции за определенный период, не оказывающее негативного воздействия на здоровье человека.
Основной недостаток при использовании ПДК – невозможность учета вредных эффектов при одновременном воздействии нескольких загрязнителей. При совместном действии нескольких загрязнителей возможно: q аддитивное воздействие – общий эффект равен сумме эффектов всех загрязнителей в отдельности; q антагонистическое воздействие – общий эффект < суммы отдельных эффектов от загрязнителей; q синергетическое воздействие – общий эффект > суммы эффектов отдельных загрязнителей.
Недостатки в использовании ПДК как основы экологического нормирования. q Установлены ПДК для разных реципиентов и нескольких тысяч веществ в разных средах, но не для всех реальных загрязнителей. q ПДК не являются международным стандартом и могут различаться в разных странах. q Существует множество сочетаний различных загрязнителей, возможны взаимодействия между загрязнителями, образование вторичных продуктов. q ПДК для некоторых ценных растений и животных могут быть ниже, чем для человека.
Дифференциация фоновых концентраций ТМ в ландшафтах затрудняет разработку ПДК. Основные факторы, влияющие на ПДК (ТМ) в почвах – щелочно-кислотные свойства и содержание гумуса. Для Cd и Pb ПДК в кислых и щелочных почвах отличаются почти на порядок. Поэтому ПДК необходимо устанавливать для крупных регионов со сходными кислотно – щелочными и Ox – Red условиями, обладающими близким уровнем устойчивости к загрязняющим веществам. При отсутствии фоновых значений концентраций ХЭ можно использовать кларки элементов литосферы.
Загрязняющие вещества по опасности делятся на классы: q I класс (высоко опасные) – As, Cd, Hg, Se, Pb, F, бензпирен, Zn; q II класс (умеренно опасные) – B, Co, Ni, Mo, Cu, Sb, Cr; q III класс (мало опасные) – Ba, V, W, Mn, Sr и др. Комплексный и кумулятивный характер действия загрязняющих веществ на живые организмы, полиэлементность техногенных геохимических аномалий требуют разработки более комплексных показателей оценки качества среды.
Ландшафтно-геохимический мониторинг. Экологический мониторинг – слежение за состоянием природных систем и их изменением под воздействием антропогенных нагрузок. Составной частью этого мониторинга является ландшафтно-геохимический мониторинг, т. е. наблюдение за геохимическими параметрами природных и техногенных ландшафтов. ЛГМ характеризует поведение элементов как в отдельных компонентах, так и в ландшафте в целом. ЛГМ бывает двух видов: фоновый и импактный.
Фоновый (глобальный) геохимический мониторинг – наблюдение за распределением и поведением в ландшафтах химических элементов и соединений вне сферы влияния локальных источников загрязнения. ФМ проводится на фоновых станциях и биосферных заповедниках. ФМ дает информацию о локальных параметрах ландшафтов станций и заповедников, а также позволяет на единой методологической основе оценивать глобальные изменения природной среды.
Без определения содержания элементов в ОС, Ландшафтно-геохимический мониторинг которое было до фонового загрязнения, невозможно оценить уровень техногенного загрязнения. Кроме традиционных методов изучения геохимии ландшафтов используют специальные приемы: v сравнение содержания элементов в глубоких горизонтах верховых торфяников, возраст которых можно датировать ("фон"), с их содержанием в самом верхнем горизонте; v определение содержания тяжелых металлов в растениях из гербариев или в останках древних животных; v анализ льдов, погребенных почв, волос и костей человека, старых вин и т. д.
Ландшафтно-геохимический мониторинг Импактный геохимический мониторинг – наблюдение за региональным и локальным антропогенным воздействием в местах кризисных экологических ситуаций (городах, промышленных центрах, зонах р/а загрязнения). Мониторинг Комплексный (экосистемный, геосистемный) Компонентный (атмосферный, биологический, почвенный, водный).
Ландшафтно-геохимический мониторинг Методы ландшафтно-геохимического мониторинга. 1) Метод кларков – изучение содержаний химических элементов в различных природных средах – от глобальных геосфер до геосфер локального уровня (ландшафтов, экосистем). С помощью МК изучают региональные фоновые концентрации элементов, зоны локализации элементов и рассеяния и направленность геохимических потоков.
Достоинства метода кларков: v массовость, v сопоставляемость. Недостатки метода кларков: v излишняя обобщенность данных, полученных в результате статистической обработки, v малая степень разделения геохимических материалов, v не дает целостного представления о геохимических и биогеохимических процессах в сложных системах (природных и, тем более, техногенных ландшафты).
Ландшафтно-геохимический мониторинг 2) Анализ геохимической структуры ландшафта (R-L-анализ). В основе фонового и импактного мониторинга лежат представления об элементарных и каскадных ЛГС; изучение миграции ХЭ в ландшафтах с учетом геохимических барьеров и зон выщелачивания. Однако необходимо учитывать также характер взаимоотношений элементов между компонентами и подсистемами ландшафта. Поэтому используют представления о фоновой геохимической структуре ландшафта.
Ландшафтно-геохимический мониторинг Выделяют радиальную (R) и латеральную (L) структуры, миграцию элементов в которых характеризуют разными коэффициентами. В природно-техногенных и техногенных ландшафтах фоновая геохимическая структура трансформирована в техногенную структуру с нарушенными фоновым содержанием и типом перераспределения ЭХ, а также измененными компонентными, внутрикомпонентными и межландшафтными связей между ними. R–L–метод включает изучение закономерностей латеральной и радиальной миграции элементов.
Ландшафтно-геохимический мониторинг Фоновые и техногенные геохимические структуры должны устанавливаться с учетом ландшафтно-геохимической типичности и уникальности, литогенной и биогеохимической дифференциации ландшафтов, степени их геохимической автономности и латеральной контрастности, близости к техногенным источникам и т. д. Эти методы мониторинга направлены на геохимическую оценку стабильных компонентов – пород, почв, донных отложений, частично растений.
Анализ структуры ландшафта и поведения элементов с учетом латеральной структуры (L–анализ) – это изучение миграции элементов в системе сопряженных геохимических ландшафтов локального уровня (поймы), регионального (водосборный бассейн), глобального уровня (континент – океан). R–анализ – изучение геохимии ландшафта с учетом радиальной структуры.
Этапы R-L – анализа. 1 этап – выделение элементарных геохимических ландшафтов в фоновом районе и техногенно загрязненном. 2 этап – анализ КЛГС (парагенетических ассоциаций). Например, мониторинг водосборного бассейна включает изучение миграции элементов в террасе и пойме, на правом и левом берегу. В глобальном масштабе – анализ водораздельного пространства, бассейна реки.
Ландшафтно-геохимический мониторинг Ландшафты подразделяются на ярусы: v наземная атмосфера; v наземный растительный покров и животный мир; v почвы; v кора выветривания; v горизонт грунтовых вод. В этом случае миграция элементов изучается в системе ярусов ландшафтов.
Ландшафтно-геохимический мониторинг 3) Анализ био-, атмо- и гидрогеохимических циклов элемента. Каждый ландшафт имеет свои R–L структуру и типы атмо-, гидрои биогеохимического круговорота веществ. Нарушение этих циклов является индикатором антропогенного воздействия. Система стационарных наблюдений – постоянные и длительные за изменением содержания элементов в различных компонентах ландшафта с течением времени.
На основе информации, получаемой при стационарных исследованиях, разработаны модели круговорота веществ для геосистем локального уровня. Модели глобальных циклов элементов носят ориентировочный характер. Наиблее полная информация имеется о циклах O 2, N 2, C, P, S. Циклы МЭ, пестицидов, ПАУ, полихлорбифенилов и др. органических веществ изучены слабо. Тогда важны многолетние или сезонные наблюдения за параметрами, особенно имеющими высокую динамичность и вариабельность (воздух, вода).
Существуют два направления исследования состояний ландшафтов для целей мониторинга. 1) На основе метода кларков, но с учетом временных изменений параметров. Это направление преобладает при фоновом мониторинге в биосферных заповедниках и на фоновых станциях. Например, фоновый мониторинг ПАУ выявил изменчивость содержания ПАУ, связанную с удаленностью фоновых станций от источников загрязнения, сезонными циклами поставки ПАУ в окружающую среду и интенсивностью их разложения (тренд снижения С(ПАУ) в воздухе и почвах от Центральной Европы к районам Северо. Востока Сибири).
Временнáя изменчивость содержания ПАУ связана с увеличением их поступления в атмосферу зимой, когда возрастает привнос ПАУ ТЭС, и снижением летом. В этих исследованиях слабо учтены локальная дифференциация, механизмы миграционных процессов и потоки веществ между компонентами ландшафта.
2) анализ фонового состояния ландшафта на основе изучения потоков вещества и БГХ круговоротов элементов с учетом ландшафтно-геохимической структуры территории. Например, в Приокско-Террасном заповеднике фоновый привнос Pb с пылью различается на полянах, под деревьями и в агроландшафтах в 3 – 5 раз. В промышленных районах Ка многих МЭ в 1, 5 – 2 раза выше, чем в фоновых районах.
Оценка экологического состояния гор. ландшафтов включает анализ v природно обусловленной ландшафтногеохимической обстановки; v условий миграции загрязняющих веществ; v положения городских ландшафтов в КЛГС; v особенностей загрязнения и самоочищения природных сред; v геохимической специализации источников загрязнения; v физико-химических свойств поллютантов и др.
Под влиянием техногенных выбросов происходит геохимическая трансформация условий миграции поллютантов. Например, теплоэнергетика. Выбрасываемая карбонатная пыль нейтрализуется кислотными выбросами. Развивается подщелачивание почв и в верхних горизонтах формируется щелочной (карбонатный) ГБ, снижающий миграцию катионогенных тяжелых металлов. Этот процесс типичен для кислых почв таежных ландшафтов.
Влияние природных ландшафтно-геохимических факторов на геохимию городского ландшафта: v аккумулирующее (связанно с положением города, тяжелым гранулометрическим составом почв, высоким природным фоном тяжелых металлов, развитием поверхностного переувлажнения, щелочным фоном почв); v мобилизующее (может быть вызвано кислым выщелачиванием металлов из почв, особенно хорошо выражено на почвообразующих породах легкого гранулометрического состава).
Виды поведения загрязняющих веществ. q Сопряженный - постоянное соотношение между атмосферным привносом вещества и загрязнением ОС. Является основой применения концепции депонирующих сред при эколого-геохимических оценках. q Диссонансный - сопряженное соотношение нарушается (техногенный геохимический диссонанс).
Разновидности техногенного геохимического диссонанса. v Аккумулятивный диссонанс – природные и природно-техногенные факторы миграции усиливают слабое атмотехногенное загрязнение. v Ослабляющий диссонанс – снижение техногенного воздействия сильных атмосферных выбросов (Например, кислым выщелачиванием металлов из таежных почв легкого гранулометрического состава, имеющих к тому же очень низкий природный фон).
В ситуации ославляющего геохимического диссонанса при высокой контрастности формируются техногенные аномалии с низкими содержаниями тяжелых металлов. В этом случае высокие значения СПЗ не указывают на опасный уровень загрязненности почв. Например, в центрах черной металлургии труднодоступные форм металлов в атмосферных выбросах не способствует образованию техногенных биохимических аномалий даже при мощных выбросах.
Скачать презентацию Токсичность ядовитость способность вещества оказывать вредное воздействие
Ландшафтно-геохимический мониторинг.pptx