Биомониторинг как средство повышения экологической компетенции работников образования естественно-научного цикла. Демонстрационный

Введение в экологический мониторинг 

Экологический мониторинг (мониторинг окружающей среды) — комплексные наблюдения за состоянием окружающей среды, в том числе компонентов природной среды, естественных экологических систем, за происходящими в них процессами, явлениями, оценка и прогноз изменений состояния окружающей среды.

Обычно на территории уже имеется ряд сетей наблюдений, принадлежащих различным службам, и которые ведомственно разобщены, не скоординированы в хронологическом, параметрическом и других аспектах. Поэтому задача подготовки оценок, прогнозов, критериев альтернатив выбора управленческих решений на базе имеющихся в регионе ведомственных данных становится, в общем случае, неопределённой. В связи с этим, центральными проблемами организации экологического мониторинга являются эколого-хозяйственное районирование и выбор «информативных показателей» экологического состояния территорий с проверкой их системной достаточности.

Термин «мониторинг» впервые появился в рекомендациях специальной комиссии СКОПЕ (научный комитет по проблемам окружающей среды) при ЮНЕСКО в 1971 г., а затем вопросы проведения экологического мониторинга рассматривались на проходившей в 1972 г. в Стокгольме конференции Организации Объединённых Наций по проблемам окружающей среды. Предложения по экологическому мониторингу были озвучены в 1972 г. перед конференцией ООН членами специальной комиссии Научного комитета по проблемам окружающей среды Международного совета научных союзов, созданной американскими учеными Гильбертом Уайтом и Томасом Малоном. Под экологическим мониторингом ими понимались «систематические наблюдения за состоянием окружающей среды, возможные изменения в связи с антропогенной деятельностью, контроль таких изменений и проведение мероприятий по управлению окружающей средой».

Разработки советских ученых в области экологического мониторинга были представлены в 1974 г. на межправительственном совещании, созванном организацией по программе окружающей среды при ООН, где рассматривались вопросы создания мировой системы экологического мониторинга. Участвовавший в совещании руководитель гидрометеорологической службы Ю. А. Израэль в этом же году опубликовал статью «Глобальная система наблюдений. Прогноз и оценка изменения окружающей природной среды. Основы мониторинга», где под экологическим мониторингом он предлагал понимать систему наблюдений, позволяющую выделить изменения состояния биосферы под влиянием человеческой деятельности. В 1975 г. Ю. А. Израэль возглавил секцию «Мониторинг состояния биосферы» Научного совета по проблемам биосферы при Президиуме АН СССР и стал руководить разработкой мероприятий по экологическому мониторингу в СССР.

При организации мониторинга возникает необходимость решения нескольких задач разного уровня, поэтому И. П. Герасимов (1975) предложил различать три ступени (направления) мониторинга:

•   биоэкологический (санитарно-гигиенический),
  
•   геосистемный (природно-хозяйственный)
  
•   биосферный (глобальный).
  

Однако данный подход в аспекте экологического мониторинга не дает четкого разделения функций его подсистем, ни районирования, ни параметрической организации и представляет, в основном, исторический интерес.

Различаются подсистемы экологического мониторинга:

В общем виде процесс экологического мониторинга можно представить схемой:

Система экологического мониторинга предназначена для обслуживания систем управления качеством окружающей среды (далее «система управления»). Информация о состоянии окружающей среды, полученная в системе экологического мониторинга, используется системой управления для предотвращения или устранения негативной экологической ситуации, для оценки неблагоприятных последствий изменения состояния окружающей среды, а также для разработки прогнозов социально-экономического развития, разработки программ в области экологического развития и охраны окружающей среды.

В системе управления можно также выделить три подсистемы:

• принятие решения (специально уполномоченный государственный орган),
  
• управление выполнением решения (например, администрация предприятий),
  
• выполнение решения с помощью различных технических или иных средств.

Подсистемы экологического мониторинга различаются по объектам наблюдения. Поскольку компонентами окружающей среды являются воздух, вода, минерально-сырьевые и энергетические ресурсы, биоресурсы, почвы и др., то выделяют соответствующие им подсистемы мониторинга. Однако подсистемы мониторинга не имеют единой системы показателей, единого районирования территорий, единства в периодичности отслеживая и др., что делает невозможным принятие адекватных мер при управлении развитием и экологическим состоянием территорий. Поэтому при принятии решений важно ориентироваться не только на данные «частных систем» мониторинга (гидрометеослужбы, мониторинга ресурсов, социально-гигиенического, биоты и др.), а создавать на их основе комплексные системы экологического мониторинга.

Система экологического мониторинга должна накапливать, систематизировать и анализировать информацию:

• о состоянии окружающей среды и его изменениях;
• о причинах наблюдаемых и вероятных изменений состояния (т.e. об источниках и факторах воздействия);
• о допустимости нагрузок на среду в целом и на ее отдельные компоненты;
• о существующих резервах биосферы.

Следует принять во внимание, что сама система мониторинга не включает деятельность по управлению источниками воздействия, но является источником необходимой для принятия экологически значимых решений информации. Термин контроль, нередко употребляющийся в русскоязычной литературе для описания аналитического определения тех или иных параметров (например, «контроль состава атмосферного воздуха», «контроль качества воды водоемов»), следует использовать только в отношении деятельности, предполагающей принятие активных регулирующих мер.

Понятие экологический контроль также определено Федеральным законом «Об охране окружающей природной среды»:

Контроль в области охраны окружающей среды (экологический контроль) — система мер, направленная на предотвращение, выявление и пресечение нарушения законодательства в области охраны окружающей среды, обеспечение соблюдения субъектами хозяйственной и иной деятельности требований, в том числе нормативов и нормативных документов, в области охраны окружающей среды.

Основные задачи экологического контроля определены в статье 64 закона «Об охране окружающей природной среды»:

1. Контроль в области охраны окружающей среды (экологический контроль) проводится в целях обеспечения органами государственной власти Российской Федерации, органами государственной власти субъектов Российской Федерации, органами местного самоуправления, юридическими и физическими лицами исполнения законодательства в области охраны окружающей среды, соблюдения требований, в том числе нормативов и нормативных документов, в области охраны окружающей среды, а также обеспечения экологии ческой безопасности.

2. В Российской Федерации осуществляется государственный, производственный, муниципальный и общественный контроль в области охраны окружающей среды.

Таким образом, согласно природоохранительному законодательству, экологический мониторинг представляет собой инструмент экологического регулирования, позволяющий создать информационную базу, необходимую для выполнения задач экологического управления и контроля.

Сегодня сеть наблюдений за источниками воздействия и за состоянием биосферы охватывает весь земной шар. Глобальная система мониторинга окружающей среды (ГСМОС — GEMS) была создана совместными усилиями мирового сообщества. Основные положения и цели программы ГСМОС были сформулированы в 1974 году на Первом межправительственном совещании по мониторингу. Первоочередной задачей была признана организация мониторинга загрязнения окружающей природной среды и вызывающих его факторов воздействия. Система мониторинга реализуется на нескольких уровнях, которым соответствуют специально разработанные программы:

• импактном (изучение значимых воздействий в локальном масштабе — И);

• региональном (проявление проблем миграции и трансформации загрязняющих веществ, совместного воздействия различных факторов, характерных для экономики региона и трансграничного переноса — Р);

• фоновом (на базе биосферных заповедников, где исключена всякая хозяйственная деятельность — Ф)

Государственный экологический мониторинг. Структура, распределение ответственности.

Глобальная система основывается на системах национального мониторинга, которые функционируют в различных государствах, как согласно международным требованиям, так и специфическим подходам, сложившимся в той или иной стране исторически или обусловленным характером экологических проблем. Международные требования, которым должны удовлетворять национальные системы-участники ГСМОС, включают единые принципы разработки программ (с учетом приоритетных веществ и факторов воздействия), обязательность наблюдений за объектами, имеющими глобальную значимость, а также передачу информации в Центр ГСМОС.

На территории СССР в 70-е годы на базе станций гидрометeослужбы была организована Общегосударственная служба наблюдений и контроля состояния окружающей среды (ОГСНК), построенная по иерархическому принципу. В обработанном и систематизированном виде полученная информация представлена в кадастровых изданиях, таких как «Ежегодные данные о составе и качестве поверхностных вод суши» (по гидрохимическим и гидробиологическим показателям), «Ежегодник состояния атмосферы в городах и промышленных центрах» и др. До конца 80-х годов все кадастровые издания имели гриф «Для служебного пользования», затем в течение 35 лет были открытыми и доступными в центральных библиотеках.

Помимо ОГСНК, входящей в систему Росгидромета (Федеральной службы России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды), экологический мониторинг осуществляется целым рядом министерств и ведомств.

Создаваемая ЕГСЭМ имела иерархическую структуру, как и существующая ОГСНК. В конце 90-х годов работы по созданию ЕГСЭМ велись в основном по ряду региональных проектов. В связи с упразднением Госкомэкологии и длительным реорганизационным периодом работы по ее созданию с июня 2000 г. по июль 2001 г. были приостановлены.

С 2001 г. ЕГСЭМ продолжала развиваться в регионах, где были объединены усилия органов местного самоуправления и охраны природы, приняты законодательные акты по созданию ТСЭМ ‒ территориальных систем экологического мониторинга. В число таких регионов входят Пермская, Иркутская, Свердловская, Самарская области, республики Татарстан, Саха (Якутия), Чувашия и другие регионы. Постановление, утверждавшее ЕГСЭМ, впоследствии было отменено Постановлением Правительства РФ от 31 марта 2003 г. № 177, в котором сформулированы цели государственного мониторинга, распределены функции между специально уполномоченными федеральными органами исполнительной власти.

В соответствии с природоохранительным законодательством Российской Федерации нормирование в области охраны окружающей среды осуществляется в целях государственного регулирования воздействия хозяйственной и иной деятельности на окружающую среду, гарантирующего сохранение благоприятной окружающей среды и обеспечение экологической безопасности. Федеральный закон «Об охране окружающей среды» определяет негативное воздействие как «воздействие хозяйственной и иной деятельности, последствия которой приводят к негативным изменениям качества окружающей среды». Следует отметить, что такое понимание термина «воздействие» отличается от общепринятого в международной практике, где под воздействием на окружающую среду понимают «любое отрицательное или положительное изменение в окружающей среде, полностью или частично являющееся результатом деятельности организации, ее продукции или услуг».

Определенная подобным образом цель нормирования реализуется путем установления ограничений (нормативов), как на сами источники воздействия, так и на факторы среды, отражающие и характеристики воздействия, и отклики экосистем.

В отношении истории развития нормирования верен принцип антропоцентризма: значительно ранее прочих были установлены нормативы приемлемых для человека условий среды (прежде всего, производственной). Тем самым было положено начало работам в области санитарно-гигиенического нормирования.

Однако человек ‒ не самый чувствительный из биологических видов, и принцип «Защищен человек ‒ защищены и экосистемы», неверен. Экологическое нормирование предполагает учет так называемой допустимой нагрузки на экосистему. Допустимой считается такая нагрузка, под воздействием которой отклонение от нормального состояния системы не превышает естественных изменений и, следовательно, не вызывает нежелательных последствий у живых организмов и не ведет к ухудшению качества среды. В настоящее время в России действуют нормативы, регламентирующие воздействие на сообщества водоемов рыбохозяйственного назначения, известны некоторые попытки учета нагрузки для растений суши (несколько слов об этом будет сказано в разделах, посвященных нормированию качества воздуха и воды).

Как экологическое, так и санитарно-гигиеническое нормирование основано на знании эффектов, оказываемых разнообразными факторами воздействия на живые организмы. Эти факторы могут иметь физическую (радиация, электромагнитные излучения и пр.), химическую и биологическую природу. Одним из важных понятий в токсикологии и в нормировании является понятие вредного вещества. В специальной литературе принято называть вредными все вещества, воздействие которых на биологические системы может привести к отрицательным последствиям. Нормативы разработаны лишь для наиболее распространенных веществ (порядка двух тысяч из огромного множества). Кроме того, как правило, все ксенобиотики (чужеродные для живых организмов, искусственно синтезированные вещества) рассматривают как вредные. Для большинства из них нормативы не установлены.

Установление нормативов качества окружающей среды и продуктов питания основывается на концепции пороговости воздействия. Порог вредного действия ‒ это минимальная доза вещества, при воздействии которой в организме могут возникнуть изменения, выходящие за пределы физиологических и приспособительных реакций, или скрытая (временно компенсированная) патология. Пороговая доза вещества (или пороговое действие вообще) может вызывать у организма отклик, который не компенсируется за счет механизмов поддержания внутреннего равновесия организма.

Нормативы, ограничивающие вредное воздействие, устанавливаются и утверждаются специально уполномоченными государственными органами в области охраны окружающей природной среды, санитарно-эпиидемиологического надзора и совершенствуются по мере развития науки и техники с учетом международных стандартов. В основе санитарно-гигиенического нормирования лежит понятие предельно допустимой концентрации.

Предельно допустимые концентрации (ПДК) ‒ нормативы, устанавливающие концентрации вредного вещества в единице объема (воздуха, воды), массы (пищевых продуктов, почвы) или поверхности (кожа работающих), которые при воздействии за определенный промежуток времени практически не влияют на здоровье человека и не вызывают неблагоприятных последствий у его потомства.

Таким образом, санитарно-гигиеническое нормирование охватывает все среды, различные пути поступления вредных веществ в организм, хотя редко учитывает комбинированное действие (при одновременном или последовательном действии нескольких веществ при одном и том же пути поступления) и не учитывает эффектов комплексного воздействия, (когда вредные вещества поступают в организм различными путями ‒ с воздухом, водой, пищей, через кожные покровы), а также сочетания воздействий различной природы (физических, химических, биологических)

Существуют ограниченные перечни веществ, обладающих комбинированным действием при их одновременном содержании в атмосферном воздухе. Эти перечни находят применение при установлении соответствующих научно-технических нормативов (величин ПДВ, размеров санитарно-защитной зоны).

По мере накопления наших знаний о безопасности или опасности тех или иных веществ значения предельно допустимых концентраций для некоторых веществ изменяются. Достаточно вспомнить о том, что в 1950-е годы ДДТ считался одним из безопасных для человека инсектицидов и широко рекламировался для использования в быту. Для веществ, о действии которых не накоплено достаточной информации, могут устанавливаться временно допустимые концентрации (ВДК) ‒ полученные расчетным путем нормативы, рекомендованные для использования сроком на 223 года.

Разработка санитарно-гигиенических нормативов находится в ведении Департамента Госсанэпиднадзора Министерства здравоохранения. Списки установленных величин ПДК и других нормативов публикуются в специальных сборниках санитарных норм и правил (СанПиН).

Отметим, что в литературе встречаются и другие характеристики загрязняющих веществ. Под токсичностью понимают способность веществ вызывать нарушения физиологических функций организма, что, в свою очередь, приводит к заболеваниям (интоксикациям, отравлениям) или, в тяжелых случаях, к гибели. Фактически, токсичность ‒ мера несовместимости вещества с жизнью.