Введение к работе
Актуальность темы исследования Решение проблем, связанных с изучением антропогенных трансформаций и нахождением предельных нормативов для экосистем, обозначается термином «экологическое нормирование». Нормирование водоема по санитарно-гигиеническим показателям (ПДК, ПДУ) оказалось неэффективным в целях защиты экосистемы реки (Сынзыныс Б.И. с соавт., 2005). Поэтому все более актуальными и востребованными становятся методы, основанные на использовании нормативов экологических. В рамках экологического нормирования экологический риск является инструментом для нахождения предельных нагрузок на экосистему.
Экологический риск - вероятность возникновения отрицательных изменений в окружающей природной среде, или отдалённых неблагоприятных последствий этих изменений, возникающих вследствие отрицательного воздействия на окружающую среду (ГОСТ.., 2005). А любое отрицательное воздействие, в свою очередь, приводит к нарушению устойчивости экосистемы.
Одним из показателей устойчивости среды к воздействию антропогенных факторов являются величины критических нагрузок, рассчитываемые для различных поллютантов (Башкин В.Н., 2007).
На сегодняшний день методы экологического нормирования на основе оценки рисков для водных экосистем малых рек разработаны недостаточно, что и определяет актуальность темы данного исследования.
Цель работы - оценка экологического риска в зоне функционирования станции водоочистки на основе анализа критических нагрузок на водную экосистему.
Основные задачи исследования:
Выбор приоритетных загрязнителей по результатам физико-химического анализа речной воды.
Оценка токсичности сбрасываемых стоков и речной воды в районе сброса очистных сооружений по показателям объектов биотестирования.
Выявление среди видов высших растений и беспозвоночных кандидатов на роль референтных видов на основе данных биоиндикационных исследований.
Моделирование процессов, происходящих в водной среде, с помощью изучения раздельного и сочетанного действия тяжелых металлов на биологические виды.
Оценка экологического риска для экосистемы р. Протва на основе анализа критических нагрузок приоритетных загрязнителей.
Оценка риска для здоровья человека, связанного с потреблением питьевой воды из водозаборов, находящихся вблизи загрязненного водного объекта.
Положения, выносимые на защиту: 1. Концепция выбора референтных видов из представителей флоры и фауны применительно к оценке экологического риска для экосистемы реки.
2. Количественная оценка экологического риска, связанного со сбросами очистных сооружений, на основе величин критических нагрузок поллютантов.
Научная новизна Впервые разработаны и апробированы новые методические подходы к нормированию экосистем на основе концепции референтных видов, а также на основе количественной оценки экологического риска, развивающей положения методологии критических нагрузок поллютантов. Впервые выполнен расчет величин критических нагрузок тяжелых металлов и соединений азотной группы веществ и их превышений для водной экосистемы реки (в границах зоны техногенного воздействия очистных сооружений). Практическая значимость
Результаты работы могут быть использованы для последующих исследований и решений конкретных задач биомониторинга на станциях водоочистки на малых реках.
Разработанные методические подходы, описанные в методическом пособии для студентов и аспирантов «Оценка экологического риска с помощью анализа критических нагрузок на экосистемы», используются для преподавания дисциплины «Техногенные системы и экологический риск» в ОГТУ ИАТЭ и позволяют выполнять количественную оценку воздействий на экосистемы, связанных с деятельностью производственных объектов, строительство и эксплуатация которых сопровождается поступлением в окружающую среду соединений веществ азотной группы и тяжелых металлов.
Апробация работы Материалы диссертационной работы были представлены на конференциях «Экология человека: концепция факторов риска, экологической безопасности и управления рисками», Пенза, 2008 г.; «Мониторинг природных экосистем», Пенза, 2008; 3-ем Съезде токсикологов России, Москва, 2008; Международной научно-практической конференции «Водные и лесные ресурсы России: проблемы и перспективы использования, социальная значимость», Пенза, 2009 г.; Региональных научных конференциях «Техногенные системы и экологический риск - 2009, 2010, 2011», Обнинск, 2009, 2010; Международной конференции «Биологические эффекты малых доз ионизирующей радиации и радиоактивное загрязнение среды», Сыктывкар, 2009 г; Научно-практической конференции «Современные проблемы контроля качества природной и техногенной сред», Тамбов, 2010 г., Научной сессии МИФИ, Москва, 2011 г. Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 работ, из них 4 статьи в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 3 глав, выводов, списка литературы и приложения. Работа изложена на 146 страницах машинописного текста, включает 44 таблицы и 34 рисунка. Библиографический список содержит 158 отечественных и 47 зарубежных источников. Искреннюю благодарность и глубокую признательность автор выражает Б.И. Сынзынысу, д.б.н., профессору кафедры экологии ИАТЭ НИЯУ МИФИ за ценные идеи и методическую поддержку.
Автор признателен к.б.н. М.М. Рассказовой за предоставление некоторых результатов полевых исследований; к.т.н. Мирзеабасову О.А., к.б.н. Рогуленко А.В. за помощь в обработке данных исследования.
