Ассимиляционная способность — это способность загрязняющих веществ поглощаться окружающей средой без вредных последствий для окружающей среды или тех, кто ее использует. [1] Естественное поглощение окружающей средой достигается путем разбавления , рассеивания и удаления посредством химических или биологических процессов . [1] Термин ассимиляционная способность использовался взаимозаменяемо с экологической емкостью, принимающей емкостью и поглощающей емкостью. [2] Он используется в качестве периметра измерения в гидрологии , метеорологии и почвоведении для различных сред, примеры которых включают: озера, реки, океаны , города и почвы. Ассимиляционная способность — это субъективное измерение, которое количественно определяется правительствами и учреждениями, такими как Агентство по охране окружающей среды (EPA) окружающей среды в руководящих принципах. [3] [4] Использование ассимиляционной способности в качестве руководящего принципа может помочь в распределении ресурсов, одновременно снижая воздействие на организмы в окружающей среде. [5] Эта концепция сопряжена с несущей способностью , чтобы способствовать устойчивому развитию городских регионов. [1] Эффективность ассимиляционной способности подвергалась критике из-за двусмысленности ее определения, что может сбивать с толку читателей, а также ложных предположений о том, что небольшое количество загрязняющих веществ не оказывает вредного воздействия на окружающую среду. [6]
Ассимиляционная способность в гидрологии определяется как максимальное количество загрязняющих веществ, которое водоем может естественным образом поглотить, не превышая при этом нормативы и критерии качества воды. Это определяет концентрацию загрязняющих веществ, которые могут оказать пагубное воздействие на водную флору и фауну и людей, которые ее используют. [4] [7] Самоочищение и разбавление являются основными факторами, влияющими на общую величину ассимиляционной способности водоема. [1] Оценки нарушений ассимиляционной способности фокусируются на здоровье водных организмов, чтобы предсказать избыток загрязняющих веществ в водоеме. Разбавление является основным способом, которым водоемы снижают концентрацию загрязняющих веществ до уровней ниже их ассимиляционной способности. [1] Это означает, что водоем, который движется быстро или имеет большой объем воды, будет иметь большую ассимиляционную способность, чем медленно движущийся поток.
Прибрежные и морские среды будут иметь гораздо большую ассимиляционную способность из-за больших объемов воды, создающих гораздо больший коэффициент разбавления . Загрязняющие вещества, добавляемые в области, потребуются в гораздо больших объемах, чтобы превысить ассимиляционную способность и создать вредные негативные последствия для водной жизни. Однако океаны часто являются конечной точкой для многих загрязняющих веществ, что приводит к большому накоплению загрязняющих веществ. По оценкам, « ежегодно в море» в Западной Австралии попадает 270 тонн азота . [2]
Реки имеют большое значение для мониторинга, поскольку они являются основным местом стока с сельскохозяйственных предприятий. Это приводит к большим изменениям в их первоначальных условиях. Сельскохозяйственный сток содержит большое количество загрязняющих веществ, включая фосфор и азот . Когда фосфор добавляется в реку, происходит эвтрофикация, что приводит к быстрому производству водорослей, производство которых ранее было ограничено количеством фосфора в воде. [8] Эти водоросли имеют высокую биохимическую потребность в кислороде и сокращают доступный кислород для других водных организмов . Необходим тщательный мониторинг ассимиляционной способности рек, чтобы остановить эвтрофикацию, которая может привести к потере многих водных организмов.
Ассимиляционная способность атмосферы определяется как максимальная нагрузка загрязняющих веществ, которая может быть добавлена без ущерба для ее ресурсов. Метеорологи рассчитывают ассимиляционную способность через атмосферу, используя коэффициент вентиляции или через потенциал загрязнения. [9] Коэффициент вентиляции рассчитывается путем умножения высоты смешивания (высоты, на которой происходит интенсивное смешивание газов) на среднюю скорость ветра . [1] [9] Атмосферные концентрации быстро изменяются по мере перемещения газов из-за ветра, конвекционного потока и рассеивания газов. Потенциал загрязнения определяется путем расчета концентрации загрязняющих веществ и сравнения ее с приемлемыми пределами. [9] Этот способ расчета учитывает текущий уровень загрязняющих веществ и оценивает, сколько еще можно добавить, чтобы достичь ассимиляционной способности. Диоксид серы (SO2 ) , оксид азота (NO) и диоксид азота (NO2 ) , а также взвешенные твердые частицы (SPM) являются важными загрязняющими веществами для измерения. Высокая концентрация диоксида серы может вызвать кислотный дождь , который повреждает структуры и увеличивает кислотность почв и водоемов. Высокая концентрация оксида азота и диоксида азота может вызвать фотохимический смог, который оказывает неблагоприятное воздействие на людей с ослабленными легкими. Высокая концентрация взвешенных частиц может всасываться легкими в кровоток и вызывать пневмонию . [10]
Ассимиляционная способность используется в качестве руководства по мониторингу устойчивого роста городских регионов. Ассимиляционная способность позволяет правительствам понять, насколько сильное давление испытывает регион. Работа в рамках ассимиляционной способности означает, что регионы будут строиться с учетом будущей стабильности. «Исследование ассимиляционной способности разрабатывает конкретное научное моделирование для поддержки и помощи муниципалитетам и другим законодательным органам в прогнозировании последствий землепользования». [11]
В Соединенных Штатах законодательство об ассимиляционной способности как руководство по максимальному количеству загрязняющих веществ, которые могут быть добавлены в водоемы, исходит от каждого отдельного штата и от агентства по охране окружающей среды. [12] Ассимиляционная способность - это количественно полезная концепция, кодифицированная в Законе о чистой воде и других законах и нормативных актах, которая не связана с восприятием экологического кризиса . Ассимиляционная способность конкретно относится к способности водоема поглощать компоненты, не превышая определенную концентрацию, такую как целевой показатель качества воды . Цели качества воды устанавливаются и периодически пересматриваются регулирующими органами, такими как Агентство по охране окружающей среды (EPA), для определения пределов качества воды для различных целей, которые включают здоровье человека, а также другие экологически важные функции, среду обитания диких животных , орошаемое земледелие и т. д. Например, если целевой показатель качества оросительной воды для соли составляет 450 мг/л общего количества растворенных твердых веществ, ассимиляционная способность водоема будет представлять собой количество соли, которое может быть добавлено в воду таким образом, чтобы ее концентрация не превышала 450 мг/л.
Индия использует ассимиляционную способность в управлении землей, водой и воздухом. [1] [9] Хотя каждая из стран имеет в значительной степени различающиеся ассимиляционные способности из-за различий в типах загрязняющих веществ и различий в разбавлении, дисперсии и химическом и биологическом распаде в различных средах.
Ассимиляционная способность была подвергнута критике относительно ценности, которую она добавляет как инструмент для создания руководящих принципов в гидрологии. Существует большая двусмысленность в определении, поскольку оно субъективно. Был поставлен под сомнение, какие именно утверждения, например, означает ли вред для водных организмов «гибель отдельных организмов, уничтожение пищевых цепей или изменение схем потоков энергии». [6] Непоследовательность в ассимиляционной способности привела к тому, что термин был ограничен Национальным управлением океанических и атмосферных исследований (NOAA) и Агентством по охране окружающей среды (EPA). Аккомодационная способность используется для обозначения «скорости, с которой отходы могут быть добавлены в водоем таким образом, чтобы окружающая концентрация загрязняющих веществ поддерживалась ниже уровней, которые оказывают неприемлемое биологическое воздействие». [13] Аккомодационная способность была предложена для устранения двусмысленности, поскольку ее использование было более четко определено в количественных числах.