БИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ
БИОЛОГИЯ ЖИВОТНЫХ
ПЕЧАТНАЯ ВЕРСИЯ
ЭЛЕКТРОННАЯ ВЕРСИЯ
 
КАК ПОДАТЬ РУКОПИСЬ
 
КАРТА САЙТА
НА ГЛАВНУЮ

 

 

 

 

doi: 10.15389/agrobiology.2020.3.468rus

УДК 631.95:51-76

 

МЕТОДОЛОГИЯ ОЦЕНКИ РИСКОВ ДЛЯ АГРОЭКОСИСТЕМ В УСЛОВИЯХ ТЕХНОГЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ

А.В. ПАНОВ, Т.В. ПЕРЕВОЛОЦКАЯ

В настоящее время перед мировым научным сообществом стоит задача выявления и минимизации экологических рисков, связанных с влиянием на экосистемы, в особенности аграрные, антропогенных факторов (А.А. Музалевскиий с соавт., 2011). Основополагающая роль оценки экологического риска заключается в определении вероятности возникновения эффектов различной природы в экосистемах в результате влияния техногенных (радиационные, химические, биологические) факторов и принятии мер по предотвращению их негативного воздействия. Наиболее часто источниками загрязнения агроэкосистем становятся: аэральные выпадения от выбросов промышленных предприятий и транспорта, загрязнение водоемов промышленными сточными водами, осадки сточных вод, органические и минеральные удобрения и средства защиты растений, отвалы золы, шлака, руд, шламов (S.C. Barman с соавт., 2000; Yu.N. Vodyanitskii с соавт., 2011; E.C. Rowe с соавт., 2015). Как правило, риски при этом оцениваются ситуативно, а используемые методы применимы для конкретного фактора (агента), действующего в анализируемом случае, и объекта его воздействия. Целью представленного теоретического исследования была разработка единой методологии оценки агроэкологических рисков, обусловленных последствиями техногенного загрязнения. В предлагаемой методологии использовано математическое моделирование. Ее основу составляют принципы и критерии минимизации угроз безопасности при техногенных загрязнениях аграрных экосистем. В качестве главного источника техногенного воздействия рассматривается атмосферный путь поступления загрязнителей, при этом учитывается различный временной характер такого воздействия — от острого (включая аварийные чрезвычайные ситуации) до хронического. Для определения агроэкологических рисков в качестве критерия предложена оценка снижения продуктивности компонентов агроэкосистемы как важнейшего интегрального показателя развития живых организмов. Методология состоит из четырех этапов оценки агроэкологических рисков: идентификация опасности — обобщение доступной информации об агроэкосистеме, установление источников техногенного воздействия и их природы, выделение «критических» компонентов агроэкосистемы; оценка воздействия — измерение или расчет интенсивности и продолжительности, а также путей воздействия техногенных факторов на компоненты агроэкосистемы; оценка зависимости «доза-эффект» — определение количественной связи между степенью воздействия техногенных факторов на компоненты агроэкосистемы и вероятностью возникновения в них негативных эффектов; характеристика риска — анализ степени надежности полученных данных, описание рисков от отдельных техногенных факторов и их сочетаний, а также оценка вероятности возможных неблагоприятных эффектов для компонентов агроэкосистемы. Обоснован выбор метода оценки агроэкологических рисков (детерминистский, вероятностные 1-го и 2-го типа, интегральный вероятностный) в зависимости от степени информационного обеспечения показателей, включая критерии оценки риска и степень техногенного воздействия. При характеристике риска осуществляется его классификация и оценка соответствия приемлемому экологическому уровню (использование величин предельно допустимых концентраций и полулетальных доз). В рамках каждого этапа учитываются неопределенности при оценке агроэкологических рисков. Предложен алгоритм реализации методологии оценки агроэкологических рисков: 1 — анализ базы данных и формирование выборок, включающих значения рассматриваемых негативных эффектов при различной степени техногенного воздействия; 2 — определение метеорологических параметров модели поведения загрязнителей в атмосфере для конкретных условий выброса; 3 — определение величины осаждения загрязняющих веществ на земную поверхность расчетными или экспериментальными методами в зависимости от особенностей техногенного воздействия; 4 — определение величины загрязнения радионуклидами или химическими токсикантами компонентов агроэкосистемы расчетными или экспериментальными методами; 5 — расчет или измерение степени воздействия радионуклидов или химических токсикантов на компоненты агроэкосистемы. Предложенные подходы к разработке моделей, необходимых для оценки агроэкологического риска, применимы для решения широкого класса экологических задач.

Ключевые слова: аграрная экосистема, сельскохозяйственная продукция, тяжелые металлы, радионуклиды, техногенный фактор, компоненты агроэкосистемы, степень воздействия, доза-эффект, математические модели.

 

 

RISK ASSESSMENT METHODOLOGY FOR AGROECOSYSTEMS IN THE CONDITIONS OF TECHNOGENIC POLLUTION

A.V. Panov, T.V. Perevolotskaya

Currently, the world scientific community is faced with the task of identifying and minimizing environmental risks of the impact of anthropogenic factors on ecosystems, especially agricultural ones (A.A. Muzalevsky et al., 2011). The keystone of environmental risk assessment is estimated probability of the adverse effects of various nature (radiation, chemical and biological agents) and prevention of their negative impact. The most common sources of pollution of agroecosystems are precipitation from industrial and transport emissions, industrial wastewater, sewage sludge, organic and mineral fertilizers and plant protection products, dumps of ash, slag, ores and slime (S.C. Barman et al., 2000; Yu.N. Vodyanitsky et al., 2011; E.C. Rowe et al., 2015). Such risks are usually assessed situationally, в The purpose of the presented theoretical research was to develop a unified methodology for assessing agroecological risks caused by anthropogenic pollutants. The developed methodology uses mathematical modeling methods and is based on the principles and criteria ensuring the safety of agricultural ecosystems in conditions of man-made pollution. Atmospheric pollutants are the main source of man-made impact. Temporal patterns of their impact vary from acute (e.g. upon accidents) to chronic that should be taken into account. Agroecosystem productivity, as an integral indicator, is a basic criterion for assessing agroecological risks. The methodology includes a four-step algorithm: i) hazard identification based on available agroecosystem data with identification of the sources and nature of the hazard and key affected components; ii) impact assessment by measuring or calculating its intensity, duration, and mode of exposure; iii) a dose-effect assessment by a relationship between the degree of the impact and the probability of its negative consequences; iv) risk characterization, including reliability analysis of the obtained data, estimates of risk from individual factors and their combinations, and calculation of a probability of adverse effect for each agroecosystem component. The choice of a method for assessing agroecological risks (deterministic, probabilistic of the 1st and 2nd type, and integral probabilistic) is substantiated based on the indicator pools, risk criteria and the degree of technogenic impact. Risk characterization includes its classification in terms of an environmentally acceptable level as per maximum allowed concentrations and semi-lethal doses (LD50). For each step, risk uncertainties are accounted. Agroecological risk assessment algorithm includes i) database analysis and selection of agent-specific and exposure-specific values of the effects; ii) estimates of meteorological parameters of pollutant diffusion under specific release conditions; iii) calculated or experimental estimates of pollutant deposition on the ground depending on peculiarities of the impact; iv) calculation or experimental assessment of radionuclide or chemical toxicant contaminations; v) calculation or measurement of the effects of radionuclides or chemical pollutants on the agroecosystem components. The proposed approaches to assessing agroecological risk are applicable to a wide class of environmental problems.

Keywords: agroecosystem, agricultural products, heavy metals, radionuclides, technogenic factor, agroecosystem components, impact level, dose-response relationships, mathematical models.

 

ФГБНУ Всероссийский НИИ радиологии и агроэкологии,
249032 Россия, Калужская обл., г. Обнинск, Киевское ш., 109 км, ФГБНУ ВНИИРАЭ,
e-mail: riar@mail.ru ✉ , forest_rad@mail.ru

Поступила в редакцию
27 июля 2019 года

 

назад в начало

 


СОДЕРЖАНИЕ

 

 

Полный текст PDF

Полный текст HTML