Глава 8 экологический риск и методология его оценки с помощью биотестирования и биоиндикации

Понятие «экологический риск» в настоящее время чаще используется в декларативном плане, нежели в смысловом. В большинстве разделов данного пособия речь шла о гигиеническом риске, т.е. риске для здоровья человека пусть даже на уровне групп людей или популяций. По аналогии с этим понятие «экологический риск» можно рассматривать в качестве критерия здоровья экосистем или составляющих их биоценозов. Понятие «экосистема» введено в науку Артуром Тэнсли в 1935 г. Понятие «биогеоценоз» предложено В.Н. Сукачевым в 1942 г. для описания состояния природных сообществ. Однако целенаправленное изучение как свойств экосистем разного уровня, так и протекающих в них процессов началось в 70-е годы XX в. Вначале действие на экосистемы различных факторов (в основном антропогенного происхождения) изучали с помощью традиционных физико-химических методов анализа природных объектов. Со второй половины 70-х годов для оценки состояния отдельных представителей биоты и их популяций стали использовать методы биотестирования и биоиндикации. В то время существовала догма: по самому чувствительному организму той или иной экосистемы можно оценивать ее реакцию на внешнее (например, антропогенное) воздействие. К концу 90-х годов XX в. стало ясно, что чувствительность экосистемы не всецело определяется чувствительностью уязвимого к этому воздействию звена (в виде популяции живых организмов). Отсюда следует, что и оценка риска на экосистемном уровне (т.е. того самого экологического риска) должна представлять собой определенные функции со многими параметрами или даже в многомерном объеме.

В настоящее время для оценки и прогнозирования экологического риска, т.е. риска на уровне экосистем, можно использовать общие критерии оценки гигиенического риска, а потом проводить исследование с учетом специфики оценки состояния биотического сообщества.

Основные положения методологии оценки гигиенического риска:

• идентификация опасности;

• оценка экспозиции;

• установление зависимости «доза (концентрация) - отклик (ответ)»;

• анализ факторов, влияющий на точность и достоверность оценки риска. Характеристика неопределенностей;

• характеристика и оценка риска;

• управление риском.

За исключением первого и последнего пунктов, когда идентифицируется опасность или когда данные по оценке риска используются при принятии управленческих решений, методологии оценки гигиенического и экологического риска должны отличаться. Рассмотрим методологию оценки экологического риска, основанную на методах биотестирования и биоиндикации.

8.1. Экологический риск и здоровье экосистем

Основные усилия как американских, так и европейских экологов в 60-70-х годах XX в. были сконцентрированы на изучении водных экосистем. В то время разработаны и оценены биотические индексы, позволяющие сопоставить биологические показатели водоема с известными шестибалльными гигиеническими шкалами для воды. Существует также подобная шкала загрязнения атмосферного воздуха по содержанию в нем вредных химических веществ. К этой шкале привязана и система биологического определения качества атмосферного воздуха методами лихеноиндикации или нарушения морфологии листовых пластин у сосны. В этом плане разработке методов оценки состояния почвы по биологическим показателям уделялось меньше внимания. Вероятно, это связано с отсутствием общей методологии биотестирования и биоиндикации почв. С середины 1980-х годов возрастает интерес к экологической оценке почвенных экосистем (биоценозов). Постепенно плодится понятие «оценка экологического риска» (ecological risk assessment). Поэтому оценка риска для наземных (terrestrial) экосистем имеет короткую историю.

Основой при определении экологического риска является определение экспозиции (дозы, концентрации), а также оценка наблюдаемых или исследуемых эффектов. Выбор различных стратегий тестирования или оценки качества биоценоза зависит от предполагаемого уровня защиты, а допустимого риска - от его ранжирования: незначительный или серьезный. Следует учитывать проявление токсичности на всех уровнях: (микробного сообщества, низших и высших растений, а также почвенной и водной фауны), Уже неубедительными кажутся утверждения, что по самому чувствительному (по отношению к тому или иному поллютанту или ксенобиотику) компоненту экосистемы можно предсказать судьбу (гибель, болезнь или восстановление) всего биоценоза.

Подходы к определению экологического риска не так отработаны, как для определения риска для человека. На современном уровне исследований их можно условно разделить на три главных направления:

• сравнение данных химического анализа с ПДК того или иного вещества - ксенобиотика или загрязнителя - или с критериями токсичности, например среднелетальной концентрацией. Это наиболее популярный подход в российской гигиенической и токсикологической науке;

• биотестирование образцов воды, почвы или водных вытяжек из почвы. Эта практика широко распространена в развитых странах Европы и Северной Америки и в последнее время начинает утверждаться в России;

• мониторинг биомаркеров загрязнения почвы, биоконцентрирование, выявление индикаторных вдов.

Промежуточным звеном между физико-химическими и биологическими показателями состояния экосистем является биопригодность (bioavailability) того или иного химического элемента или соединения для биоценоза или отдельного вида живых организмов: бактерий, грибов, простейших, низших и высших растений, беспозвоночных или позвоночных животных. Поэтому, прежде чем перейти к возможным подходам в оценке экологического риска, кратко рассмотрим понятие «биопригодность» и охарактеризуем его.