Базовые принципы проведения производственно-экологического мониторинга животного и растительного мира. Урок «Понятие мониторинга среды. Виды и методы мониторинга. Экологический мониторинг

Экологический мониторинг

Введение

Система экологического мониторинга должна накапливать, систематизировать и анализировать информацию:
о состоянии окружающей среды;
о причинах наблюдаемых и вероятных изменений состояния (т.е. об
источниках и факторах воздействия);
о допустимости изменений и нагрузок на среду в целом;
о существующих резервах биосферы.
Таким образом, в систему экологического мониторинга входят наблюдения за состоянием элементов биосферы и наблюдения за источниками и факторами антропогенного воздействия.
В соответствии с приведенными определениями и возложенными на систему функциями, мониторинг включает три основных направления деятельности:
наблюдения за факторами воздействия и состоянием среды;
оценку фактического состояния среды;
прогноз состояния окружающей природной среды и оценку
прогнозируемого состояния.

Следует принять во внимание, что сама система мониторинга не включает деятельность по управлению качеством среды, но является источником необходимой для принятия экологически значимых решений информации.
Основные задачи экологического мониторинга:
наблюдение за источниками антропогенного воздействия;
наблюдение за факторами антропогенного воздействия;
наблюдение за состоянием природной среды и происходящими в ней
процессами под влиянием факторов антропогенного воздействия;
оценка фактического состояния природной среды;
прогноз изменения состояния природной среды под влиянием факторов
антропогенного воздействия и оценка прогнозируемого состояния
природной среды.
Экологические мониторинги окружающей среды могут разрабатываться на уровне промышленного объекта, города, области, края, республики в составе федерации.

Характер и механизм обобщения информации об экологической обстановке при её движении по иерархическим уровням системы экологического мониторинга определяются с помощью понятия информационного портрета экологической обстановки. Последний представляет собой совокупность графически представленных пространственно распределённых данных, характеризующих экологическую обстановку на определённой территории, совместно с картоосновой местности.
При разработке проекта экологического мониторинга необходима следующая информация:

Источники поступления загрязняющих веществ в окружающую природную среду - выбросы загрязняющих веществ в атмосферу промышленными, энергетическими, транспортными и другимиприводящие к выбросу в атмосферу опасных веществ и разливу жидких загрязняющих и опасных веществ и т.д.;

Переносы загрязняющих веществ - процессы атмосферного переноса;процессы переноса и миграции в водной среде;

Процессы ландшафтно-геохимического перераспределения загрязняющих веществ - миграция загрязняющих веществ по почвенному профилю до уровня грунтовых вод; миграция загрязняющих веществ по ландшафто-геохимическому сопряжению с учётом геохимических барьеров и
биохимических круговоротов; биохимический круговорот и т.д.;

Данные о состоянии антропогенных источников загрязнения - мощность источника загрязнения и месторасположение его, гидродинамические условия поступления загрязнения в окружающую среду.

Следует принять во внимание, что сама система мониторинга не включает деятельность по управлению качеством среды, 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.

«Экологический контроль» - это деятельность государственных органов, предприятий и граждан по соблюдению экологических норм и правил. Различают государственный, производственный и общественный экологический контроль.
Законодательные основы экологического контроля регулируются Законом РФ "Об охране окружающей природной среды";
1. Экологический контроль ставит своими задачами: наблюдение за
состоянием окружающей среды и ее изменением под влиянием хозяйственной и
иной деятельности; проверку выполнения планов и мероприятий по охране
природы, рациональному использованию природных ресурсов, оздоровлению
окружающей природной среды, соблюдения требований
природоохранительного законодательства и нормативов качества окружающей природной среды.
2. Система экологического контроля состоит из государственной службы
наблюдения за состоянием окружающей природной среды, государственного,
производственного, общественного контроля. Таким образом, в
природоохранительном законодательстве государственная служба мониторинга
определена фактически как часть общей системы экологического контроля.

Классификация экологического мониторинга

Существуют различные подходы к классификации мониторинга (по характеру решаемых задач, по уровням организации, по природным средам, за которыми ведутся наблюдения). Отраженная на рис 2 классификация охватывает весь блок экологического мониторинга, наблюдения за меняющейся абиотической составляющей биосферы и ответной реакцией экосистем на эти изменения. Таким образом, экологический мониторинг включает как геофизические, так и биологические аспекты, что определяет широкий спектр методов и приемов исследований, используемых при его осуществлении.

Как уже было отмечено, осуществление экологического мониторинга в Российской Федерации входит в обязанности различных государственных служб. Это приводит к некоторой неопределенности (по крайней мере, для общественности) в отношении распределения обязанностей госслужб и доступности сведений об источниках воздействия, о состоянии окружающей среды и природных ресурсов. Ситуацию усугубляют периодические перестройки министерств и ведомств, их слияния и разделения.

На региональном уровне экологический мониторинг и/или контроль обычно вменяется в обязанность:
Комитету по экологии (наблюдения и контроль за выбросами и сбросами
действующих предприятий).
Комитету по гидрометеорологии и мониторингу (импактный, региональный и отчасти
фоновый мониторинг).
Санитарно-эпидемиологической службе Минздрава (состояние рабочих, селитебных и
рекреационных зон, качество питьевой воды и продуктов питания).
Министерству природных ресурсов (прежде всего, геологические и
гидрогеологические наблюдения).
Предприятиям, осуществляющим выбросы и сбросы в окружающую среду
(наблюдение и контроль за собственными выбросами и сбросами).
Различным ведомственным структурам (подразделениям Минсельхозпрода, МинЧС,
Минтопэнерго, предприятиям водно-канализационного хозяйства и проч.)
Для того, чтобы эффективно использовать сведения, уже полученные государственными службами, важно точно знать функции каждого из них в области экологического мониторинга (таол_ 2).
В системе официального экологического мониторинга задействованы мощные профессиональные силы. Нужен ли еще общественный экологический мониторинг? Есть ли для него место в общей системе мониторинга, существующей в Российской Федерации?
Для того, чтобы ответить на эти вопросы, рассмотрим уровни экологического мониторинга, принятые в России (рис. 4).

В идеальном случае система импактного мониторинга должна накапливать и анализироват детальную информацию о конкретных источниках загрязнения и их воздействии на окружающую среду. Но в сложившейся в РФ системе сведения о деятельности предприятий и о состоянии среды в зоне их воздействия по большей части усреднены или основаны на заявлениях самих предприятий. Большая часть доступных материалов отражает характер рассеяния загрязняющих веществ в воздухе и в воде, установленный с помощью модельных расчетов, и результаты замеров (ежеквартальных - по воде, ежегодных или более редких - по воздуху). Состояние окружающей среды достаточно полно описывается лишь в крупных городах и промышленных зонах.

В области регионального мониторинга наблюдения ведутся в основном Росгидрометом, имеющим разветвленную сеть, а также некоторыми ведомствами (агрохимслужба Минсельхозпрода, водно-канализационная служба и др.) И, наконец, существует сеть фонового мониторинга, осуществляемого в рамках программы МАВ (Man and Biosphere). Практически не охваченными сетью наблюдений остаются малые города и многочисленные населенные пункты, подавляющее большинство диффузных источников загрязнения. Мониторинг состояния водной среды, организованный, прежде всего, Росгидрометом и, до некоторой степени, санитарно-эпидемиологическими (СЭС) и коммунальными (Водоканал) службами, не охватывает подавляющее большинство малых рек. В то же время известно, чт< загрязнение больших рек в значительной части обусловлено вкладом разветвленной сети их притоков и хозяйственной деятельностью в водосборе. В условиях сокращения общего числ; постов наблюдений очевидно, что государство в настоящее время не располагает ресурсами для организации сколько-нибудь эффективной системы мониторинга состояния малых рек.

Таким образом, на экологической карте ясно обозначены белые пятна, где систематически! наблюдения не проводятся. Более того, в рамках сети государственного экологического мониторинга отсутствуют предпосылки к их организации в этих местах. Именно эти белые пятна могут (а часто и должны) стать объектами общественного экологического мониторинга. Практическая ориентация мониторинга, концентрация усилий на местных проблемах в сочетании с продуманной схемой и корректной интерпретацией полученных данных позволяют эффективно использовать имеющиеся у общественности ресурсы. Кроме того, эти особенности общественного мониторинга создают серьезные предпосылки для организации конструктивного диалога, направленного на консолидацию усилий всех участников. Глобальная система мониторинга окружающей среды. В 1975г. была организована Глобальная система мониторинга окружающей среды (ГСМОС) под эгидой ООН, но эффективно действовать она начала только в последнее время. Эта система состоит из 5 взаимосвязанных подсистем: изучение климатических изменений, дальнего переноса загрязняющих среду веществ, гигиенических аспектов среды, исследования Мирового океана и ресурсов суши. Существуют 22 сети действующих станций системы глобального мониторинга, а также международные и национальные системы мониторинга. Одна из главных идей мониторинга - выход на принципиально новый уровень компетентности во время принятия решений локального, регионального и глобального масштабов.

Понятие общественная экологическая экспертиза возникло в конце 80-х годов и быстро получило широкое распространение. Первоначальная трактовка этого термина была весьма широкой. Под независимой экологической экспертизой подразумевали разнообразные способы получения и анализа информации (экологический мониторинг, оценка воздействия на окружающую среду, независимые исследования и т.д.). В настоящее время понятие общественная экологическая экспертиза определено законодательно. «Экологическая экспертиза» - установление соответствия намечаемой хозяйственной и иной деятельности экологическим требованиям и допустимости реализации объекта экспертизы в целях предупреждения возможных неблагоприятных воздействий этой деятельности на окружающую природную среду и связанных с ними социальных, экономических и иных последствий реализации объекта экологической экспертизы.

Экологическая экспертиза может быть государственной и общественной.Общественная экологическая экспертиза проводится по инициативе граждан и общественных организаций (объединений), а также по инициативе органов местного самоуправления общественными организациями (объединениями).
Объектами государственной экологической экспертизы являются:
проекты генеральных планов развития территорий,
все виды градостроительной документации (например, генеральный план, проект застройки),
проекты схем развития отраслей народного хозяйства,
проекты межгосударственных инвестиционных программ, проекты комплексных схем охраны природы, схем охраны и использования природных ресурсов (в т.ч. проекты землепользования и лесоустройства, материалы, обосновывающие перевод лесных земель в нелесные),
проекты международных договоров,
материалы обоснования лицензий на осуществление деятельности, способной оказать воздействие на окружающую среду,
технико-экономические обоснования и проекты строительства, реконструкции, расширения, технического перевооружения, консервации и ликвидации организаций и иных объектов хозяйственной деятельности, независимо от их сметной стоимости, ведомственной принадлежности и форм собственности,
проекты технической документации на новую технику, технологию, материалы, вещества, сертифицируемые товары и услуги.
Общественная экологическая экспертиза может проводиться в отношении тех же объектов, что и государственная экологическая экспертиза, за исключением объектов, сведения о которых составляют государственную, коммерческую и (или) иную охраняемую законом тайну.
Целью экологической экспертизы является предупреждение возможных неблагоприятных воздействий намечаемой деятельности на окружающую среду и связанных с ними социально-экономических и иных последствий.

Согласно Закону, экологическая экспертиза основывается на принципе презумпции потенциальной экологической опасности любой намечаемой хозяйственной или иной деятельности. Это означает, что обязанностью заказчика (хозяина намечаемой деятельности) является прогноз воздействия намечаемой деятельности на окружающую среду и обоснование допустимости этого воздействия. Заказчик также обязан предусмотреть необходимые меры по защите окружающей среды и именно на нем лежит бремя доказательства экологической безопасности намечаемой деятельности. Зарубежный опыт свидетельствует о высокой экономической эффективности экологической экспертизы. Агентство по охране среды США осуществило выборочный анализ заключений о воздействии на среду. В половине исследованных случаев отмечено снижение общей стоимости проектов за счет осуществления конструктивных природоохранных мероприятий. По данным Международного банка реконструкции и развития, возможное повышение стоимости проектов, связанное с проведением оценки воздействия на среду и последующим учетом в рабочих проектах экологических ограничений, окупается в среднем за 5-7 лет. По оценкам западных специалистов, включение экологических факторов в процесс принятия решений еще на стадии проектирования оказывается в 3-4 раза дешевле последующей до установки очистного оборудования. Сегодня сеть наблюдений за источниками воздействия и за состоянием биосферы охватывает уже весь земной шар. Глобальная система мониторинга окружающей среды (ГСМОС) была создана совместными усилиями мирового сообщества (основные положения и цели программы 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 сильных воздействий локальном масштабе в- И);
региональном (проявление проблем миграции и трансформации загрязняющих веществ, совместного воздействия различных факторов, характерных для экономики региона - Р);
фоновом (на базе биосферных заповедников, где исключена всякая хозяйственная деятельность - Ф).
Программа импактного мониторинга может быть направлена, например, на изучение сбросов или выбросов конкретного предприятия. Предметом регионального мониторинга, как следует из самого его названия, является состояние окружающей среды в пределах того или иного региона. Наконец, фоновый мониторинг, осуществляемый в рамках международной программы Человек и биосфера, имеет целью зафиксировать фоновое состояние окружающей среды, что необходимо для дальнейших оценок уровней антропогенного воздействия.
Программы наблюдений формируются по принципу выбора загрязняющих веществ и соответствующим им характеристикам. Определение этих загрязнений при организации систем мониторинга зависит от цели и задач конкретных программ: так, в территориальном масштабе приоритет государственных систем мониторинга отдан городам, источникам питьевой воды и местам нерестилищ рыб; в отношении сред наблюдений первоочередного внимания заслуживают атмосферный воздух и вода пресных водоемов. Приоритетность ингредиентов определяется с учетом критериев, отражающих токсические свойства загрязняющих веществ, объемы их поступления в окружающую среду, особенности их трансформации, частоту и величину воздействия на человека и биоту, возможность организации измерений и другие факторы.

Государственный экологический мониторинг

ГСМОС основывается на системах национального мониторинга, которые функционируют в различных государствах согласно как международным требованиям, так и специфическим подходам, сложившимся исторически или обусловленным характером наиболее остро стоящих экологических проблем. Международные требования, которым должны удовлетворять национальные системы-участники ГСМОС, включают единые принципы разработки программ (с учетом приоритетных факторов воздействия), обязательность наблюдений за объектами, имеющими глобальную значимость, передачу информации в Центр ГСМОС. На территории СССР в 70-е годы на базе станций гидрометеослужбы была организована Общегосударственная служба наблюдений и контроля состояния окружающей среды (ОГСНК), построенная по иерархическому принципу.

Рис. 3. Лоток информации в иерархической системе ОГСНК

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 3-5 лет были открытыми и доступными в центральных библиотеках. К настоящему времени массивные сборники типа Ежегодных данных... в библиотеки практически не поступают. Некоторые материалы можно получить (приобрести) в региональных подразделениях Росгидромета.
Помимо ОГСНК, входящей в систему Росгидромета (Федеральной службы России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды), экологический мониторинг осуществляется целым рядом служб, министерств и ведомств.
Единая государственная система экологического мониторинга
С целью радикального повышения эффективности работ по сохранению и улучшению состояния окружающей среды, обеспечению экологической безопасности человека в Российской Федерации «О создании Единой государственной системы экологического мониторинга» (ЕГСЭМ).
ЕГСЭМ решает следующие задачи:
разработка программ наблюдений за состоянием окружающей природной среды (ОПС) на территории России, в её отдельных регионах и районах;
организация наблюдений и проведение измерений показателей объектов экологического мониторинга;
обеспечение достоверности и сопоставимости данных наблюдений как в отдельных регионах и районах, так и по всей территории России;
сбор и обработка данных наблюдений;
организация хранения данных наблюдений, ведение специальных банков данных, характеризующих экологическую обстановку на территории России и в отдельных её районах;
гармонизация банков и баз экологической информации с международными эколого-информационными системами;
оценка и прогноз состояния объектов ОПС и антропогенных воздействий на них, природных ресурсов, откликов экосистем и здоровья населения на изменение состояния ОПС;
организация и проведение оперативного контроля и прецизионных изменений радиоактивного и химического загрязнения в результате аварий и катастроф, а также прогнозирование экологической обстановки и оценка нанесённого ОПС ущерба;
обеспечение доступности интегрированной экологической информации широкому кругу потребителей, включая население, общественные движения и организации;
информационное обеспечение органов управления состоянием ОПС, природных ресурсов и экологической безопасностью;
разработка и реализация единой научно технической политики в области экологического мониторинга;
создание и совершенствование организованного, правового, нормативного, методологического, методического, информационного, программно-математического, аппаратурно-технического обеспечения функционирования ЕГСЭМ.
ЕГСЭМ в свою очередь включает в себя следующие основные компоненты:
мониторинг источников антропогенного воздействия на окружающую среду;
мониторинг загрязнения абиотического компонента окружающей природной среды;
мониторинг биотического компонента окружающей природной среды;
социально-гигиенический мониторинг;
обеспечение создания и функционирования экологических информационных систем.

При этом распределение функций между центральными органами исполнительной федеральной власти осуществляются следующим образом.
Госкомэкологии: координация деятельности министерств и ведомств, предприятий и организаций в области мониторинга ОПС; организация мониторинга источников антропогенного воздействия на окружающую среду и зон их прямого воздействия; организация мониторинга животного и растительного мира, мониторинг наземной фауны и флоры (кроме лесов); обеспечение создания и функционирования экологических информационных систем; ведение с заинтересованными министерствами и ведомствами банков данных об окружающей природной среде, природных ресурсах и их использовании. Росгидромет: организация мониторинга состояния атмосферы, поверхностных вод суши, морской среды, почв, околоземного космического пространства, в том числе комплексного фонового и космического мониторинга состояния окружающей природной среды; координация развития и функционирования ведомственных подсистем фонового мониторинга
загрязнения ОПС; ведение государственного фонда данных о загрязнении окружающей природной среды.

Роскомзем: мониторинг земель.
Министерство природных ресурсов: мониторинг недр, включая мониторинг подземных вод и опасных геологических процессов; мониторинг водной среды водохозяйственных систем и сооружений в местах водосбора и сброса сточных вод. Роскомрыболовство: мониторинг рыб, других животных и растений.

Рослесхоз: мониторинг лесов.
Роскартография: осуществление топографо-геодезического и картографического обеспечения ЕГСЭМ, включая создание цифровых, электронных карт и геоинформационных систем. Госгортехнадзор России: координация развития и функционирования подсистем мониторинга геологической среды, связанных с использованием ресурсов недр на предприятиях добывающих отраслей промышленности; мониторинг обеспечения промышленной безопасности (за исключением объектов Минобороны России и Минатома России). Госкомэпиднадзор России: мониторинг воздействия факторов среды обитания на состояние здоровья населения. Минобороны России; мониторинг ОПС и источников воздействия на нее на военных объектах; обеспечение ЕГСЭМ средствами и системами военной техники двойного применения. Госкомсевер России: участие в развитии и функционировании ЕГСЭМ в районах Арктики и Крайнего Севера. Технологии единого экологического мониторинга (ЕЭМ) охватывает разработку и использование средств, систем и методов наблюдений, оценки и выработки рекомендаций и управляющего воздействия в природно-техногенной сфере, прогнозы её эволюции, энерго-экологические и технологические характеристики производственной сферы, медико-биологические и санитарно-гигиенические условия существования человека и биоты. Комплексность экологических проблем, их многоаспектность, теснейшая связь с ключевыми отраслями экономики, обороны и обеспечением защиты здоровья и благополучия населения требует единого системного подхода к решению проблемы. Мониторинг в целом создан, чтобы предотвратить различные экологические проблемы, а также разрушение экосистем.

Истребление видов и разрушение экосистем

Воздействие человека на биосферу привело к тому, что очень многие виды животных и растений или исчезли полностью, или стали редкими. По млекопитающим и птицам, которых легче учитывать, чем беспозвоночных, можно привести совершенно точные данные. За период с 1600 года по настоящее время человеком истреблено 162 вида и подвида птиц и 381 виду угрожает та же участь; среди млекопитающих исчезла, по меньшей мере, сотня видов и 255 находятся на пути к исчезновению. Хронологию этих печальных событий проследить не трудно. В 1627 году в Польше умер последний тур, предок нашего крупного скота. В средние века это животное ещё можно было встретить во Франции. В 1671 году исчез дронт с острова Маврикий. В 1870-1880 гг. бурами уничтожены два вида южноафриканских зебр - бурчеллова зебра и квагга. В 1914 году в зоопарке города Цинциннати (США) умер последний представитель странствующего голубя. Можно было бы привести большой список животных, находящихся под угрозой уничтожения. Чудом уцелели американский бизон и европейский зубр; азиатский лев сохранился лишь в одном из лесов Индии, где его осталось всего 150 особей; во Франции с каждым днём становится всё меньше медведей и хищных птиц.
Исчезновение видов сегодня
Вымирание - это естественный процесс. Однако со времени появления сельского хозяйства около 10 тысяч лет назад скорость исчезновения видов резко возрастала по мере расселения людей по всему земному шару. По приблизительным оценкам, в период между 8000 годом до н.э. средняя скорость исчезновения видов млекопитающих и птиц возросла в 1000 раз. Если включить сюда скорость исчезновения видов растений и насекомых, то скорость вымирания в 1975 году составляла несколько сотен видов в год. Если взять нижний предел в 500 000 исчезнувших видов, то к 2010 году в результате антропогенной деятельности в среднем будет исчезать 20 000 видов в год, т.е. в общей сложности 1 вид каждые 30 минут - 200-кратное увеличение скорости вымирания всего за 25 лет. Даже если среднюю скорость исчезновения в конце XX века принять за 1000 в год, общие потери будут несравнимы с великими массовыми вымираниями прошлого. Наибольшей огласке предаётся исчезновение животных. Но исчезновение растений с экологической точки зрения более важно, так как от растительной пищи прямо или косвенно зависит большинство видов животных. По оценкам, более 10% видов растений мира сегодня находятся под угрозой исчезновения. К 2010 году исчезнет от 16 до 25% всех видов растений.

Принципы комплексной характеристики состояния загрязнения природной среды
Комплексная характеристика состояния загрязнения исходит из концепции всестороннего анализа окружающей среды. Главным и обязательным условием этой концепции является рассмотрение всех основных сторон взаимодействий и связей в природной среде и учёт всех аспектов загрязнения природных объектов, а также поведении загрязняющих веществ (ЗВ) и проявления их воздействия.
Программа комплексного исследования загрязнений наземных экосистем
В условиях возрастающей нагрузки индустриальной цивилизации, загрязнение среды превращается в глобальный фактор, определяющий развитие природной среды и здоровье человека. Перспективы такого развития общества губительны для существования развитой цивилизации. Предлагаемая программа дает возможность реально оценить комплекс проблем, связанных с организацией мониторинга окружающей среды и спланировать работу по изучению загрязнения конкретной территории. В рамках программы поставлена также задача показать, что загрязнение среды -это реально действующий и повсеместно распространенный фактор окружающей среды.
Загрязнение среды - это объективная реальность и ее нельзя панически боятся. (Пример - радиофобия, т.е. психическое заболевание, связанное с постоянной боязнью радиоактивного заражения). Надо учиться жить в изменившихся условиях так, чтобы уменьшить воздействие загрязнения на свое здоровье и здоровье своих ближних. Формирование природоохранного мировоззрения - основной путь для борьбы за сохранение и улучшение качества окружающей среды. Обычно в школьных, внешкольных и вузовских программах прикладной экологии широко разбираются проблемы загрязнения водоемов и мирового океана. Особое внимание уделяется оценке состояния водоемов и местных водотоков по экологическим и гидрохимическим показателям. Существуют и действуют многочисленные программы по оценке экологического состояния водоемов. Этот вопрос хорошо отработан в методическом и научном плане.

Наземные экосистемы, неотъемлемым компонентом которых является и человек, менее изучены и в учебных курсах реже используются как модельные объекты. Это связано со значительно более сложной организацией наземной биоты. Когда мы рассматриваем наземные экосистемы, природные или в значительной степени измененные человеком, количество внутренних и внешних взаимосвязей резко возрастает, источник загрязнения или иного воздействия становится более размытым, а его воздействие идентифицируется труднее, по сравнению с водными экосистемами. Размытыми оказываются и границы экосистем и территорий, подверженных антропогенному воздействию. Однако, именно состояние наземных экосистем, т.е. территории суши, наиболее заметно и существенно влияет на качество нашей жизни. Чистота воздуха, которым мы дышим, продуктов питания и питьевой воды, которые мы потребляем, в конечном счете, связаны с состоянием загрязнения экосистем суши. С середины 50-х годов загрязнение среды приняло глобальные масштабы - в любом месте планеты можно теперь обнаружить токсичные продукты нашей цивилизации: тяжелые металлы, пестициды и другие токсичные органические и неорганические соединения. Потребовалось 20 лет для осознания учеными и правительствами стран мира необходимости создания службы контроля глобального загрязнения природной среды.

Под эгидой программы ООН по проблемам окружающей среды (ЮНЕП) было принято решение о создании Глобальной Системы Мониторинга Окружающей Среды (ГСМОС) с координационным центром в г. Найроби (Кения). На первом межправительственном совещании, проходившим в 1974 году в Найроби были приняты основные подходы к созданию комплексного фонового мониторинга. Россия является одной из первых стран мира, на территории которой к середине 80-х годов была создана национальная система комплексного фонового мониторинга Госкомгидромета. Система включает сеть станций комплексного фонового мониторинга (СКФМ), расположенных в биосферных заповедниках, на территории которых проводятся систематические наблюдения за загрязнением природных сред и состоянием животного и растительного мира. Сейчас в России действуют 7 станций фонового мониторинга Федеральной службы России " по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, распложенные в биосферных заповедниках: Приокско-Террасном, Центральнолесном, Воронежском, Астраханском, Кавказском, Баргузинском и Сихотэ-Алинском.

На СКФМ проводятся наблюдения за загрязнением воздуха, осадков, поверхностных вод, почв, растительности и животных. Эти наблюдения позволяют оценить изменение фонового загрязнения среды, т.е. загрязнения, вызванного не каким-то одним или группой источников, а общее загрязнение обширной территории, вызванное суммарным воздействием близких (локальных) и удаленных источников загрязняющих веществ, а также общим загрязнением планеты. На базе этих данных можно составить комплексную характеристику загрязнения территории.
Для того, чтобы составить предварительную комплексную характеристику загрязнения территории, нет необходимости в долговременном мониторинге. Важно, чтобы при проведении исследования, учитывались основные требования и принципы, на которых строится концепция ком¬плексности исследования.

Принципы комплексной характеристики состояния загрязнения природной среды. Комплексная характеристика состояния загрязнения исходит из концепции всестороннего анализа окружающей среды. Главным и обязательным условием этой концепции является рассмотрение всех
основных сторон взаимодействий и связей в природной среде и учет всех аспектов загрязнения природных объектов, а также поведения загрязняющих веществ (ЗВ) и проявления их воздействия. При комплексной характеристике загрязнений ЗВ отслеживаются во всех
средах, при этом большое значение придается изучению накопления (аккумуляции) того или иного ЗВ в природных объектах или определенных ландшафтах, его переходу (транслокации) из одной природной среды в другую и вызываемых под его воздействием изменений (эффектов). Проводимые комплексные исследования загрязнений призваны определить источник загрязнения, оценить его мощность и время воздействия и найти пути оздоровления среды. Подход, учитывающий перечисленные требования, принято считать комплексным.

В связи с этим, выделяют 4 основных принципа комплексности:
1. Интегральность (наблюдения за суммарными показателями).
2. Многосредность (наблюдения в основных природных средах).
3. Системность (воссоздание биохимических циклов загрязняющих веществ).
4. Многокомпонентность (анализ различных видов загрязняющих веществ).

При организации долговременного мониторинга особое внимание уделяется пятому принципу - унификации методов анализа и контролю и обеспечению качества данных. Далее мы подробно охарактеризуем каждый из этих принципов.
Следует обратить внимание, что при проведении комплексного исследования используются не только чисто экологические знания и методы, но также знания и методы географии, геофизики, аналитической химии, программирования и др.
Интегральность
Особенность интегрального подхода заключается в использовании для определения наличия загрязнений признаков реакций различных природных объектов и биоиндикаторов.

Попадая в незнакомую местность, наблюдательный человек, а особенно натуралист, может по косвенным чертам определить состояние загрязнения в данной местности. Неестественный запах, задымленность горизонта, серый февральский снег, радужная пленка на поверхности водоема и многие другие черты подскажут наблюдателю повышенное промышленное загрязнение местности. В приведенном примере индикаторами состояния загрязнения местности являются неживые (абиотические) объекты - приземный воздух, поверхность снежного покрова и водоема. Наиболее широко в качестве абиотического индикатора промышленного загрязнения территории используется снеговой по¬кров и метод его изучения - снегомерная съемка (этому методу будет по¬священо одно из методических пособий данной серии).
При использовании интегрального подхода особое внимание уделяется состоянию живых организмов.

Так, известно, что к загрязнению воздуха в нашей полосе наиболее уязвимой оказывается сосна. При высоком уровне загрязнения воздуха окислами серы, азота и другими токсичными соединениями наблюдается общее осветление окраски хвои, суховершинность, пожелтение краёв хвоинок. В подлеске засыхает можжевельник. Через несколько часов после кислотного дождя края листьев берёзы желтеют, листья покрываются серо-жёлтым налётом ил крапинками. При обилии окислов азота в воздухе на стволах деревьев бурно развиваются водоросли, при этом исчезают эпифитные кустистые лишайники и т.д. Наличие широкопалых раков в водоёме свидетельствует о высокой чистоте воды.
Метод использования живых организмов в качестве индикаторов, сигнализирующих о состоянии природной среды, называется биоиндикацией, а сам живой организм, за состоянием которого проводятся наблюдения, называют биоиндикатором. В приведенных выше примерах биоиндикаторами служили живые объекты - береза, сосна, можжевельник, эпифитные лишайники, широкопалые раки.
Использование биоиндикаторов основано на реакции любого биологического организма на отрицательное воздействие. При этом, набор реакций на множественное, интегральное, отрицательное воздействие ок¬ружающей среды, как правило, весьма ограничен. Организм либо погибает, либо покидает (если может) данную местность, либо влачит жалкое существование, что можно определить визуально или с использованием различных тестов и серии специальных наблюдений (методикам биоиндикации посвящены несколько пособий данной серии).

Подбор и использование биоиндикаторов - целиком в русле эко¬логической науки, а биоиндикация - интенсивно развивающийся в метод исследования результатов воздействий. Так, например, при наблюдениях за качеством воздуха широко используются различные растения. В лесу, в каждом ярусе, можно выделить определенные виды растений, реагирующие по своему на состояние загрязнения среды.
Таким образом, интегральный подход заключается в использовании природных объектов в качестве индикаторов загрязнения среды.
При этом, зачастую, бывает совершенно неясно, какое конкретно вещество было причиной того или иного эффекта и делать выводы о прямой зависимости между видом-индикатором и загрязняющим веществом нельзя. Особенность интегрального подхода заключается именно в том, что тот или иной объект-индикатор только сигнализирует нам, что в данной местности что-то не в порядке. Использование биоиндикаторов для характеристики состояния загрязнения позволяет эффективно (т.е. быстро и дешево) определять наличие общего, интегрального воздействия загрязнения на среду и составлять лишь предварительные представления о химической природе загрязнения. К сожалению, точно определять химический состав загрязняющих веществ с помощью методов биоиндикации нельзя. Для того, чтобы конкретно определить, какое вещество или группа веществ оказывает наиболее губительное воздействие, необходимо использовать другие методы исследования. Точное определение вида воздействующего ЗВ, его источника и масштабов загрязнения и распространения невозможно без проведения аналитических долговременных исследований во всех природных средах.

Многосредность
При проведении мониторинговых исследований важен охват всех основных природных сред: атмосферы, гидросферы, литосферы (главным образом почвенного покрова - педосферы), а также биоты. Для анализа миграций ЗВ, определения мест их локализации и аккумуляции и определения лимитирующей среды необходимо проведение измерений в объектах основных природных сред.
Особенно важно определить лимитирующую среду, то есть среду, загрязнение которой определяет загрязнение всех других сред и природных объектов. Также весьма важно определить пути миграции ЗВ и возможности и коэффициенты перехода (транслокации) ЗВ из одной среды (или объекта) в другую. Этим занимается наука геофизика.

Основные среды (объекты), которые должны быть охвачены при проведении комплексного исследования: воздух, почва (как часть литосферы), поверхностные воды и биота. Загрязнение каждой из этих сред характеризуется по результатам анализов ЗВ в различных объектах в пределах этих сред, выбор которых имеет важное значение для получаемых результатов и выводов. Чтобы получить сведения о загрязнении определенного объекта требуется отобрать пробу для анализа. Основные принципы, которыми необходимо руководствоваться при выборе объекта и отборе проб охарактеризованы ниже.

Атмосфера.
Основным объектом, по которому характеризуется загрязнение атмосферы является приземный слой воздуха. Пробы воздуха для анализа отбираются на уровне 1,5 - 2 м от поверхности земли. Отбор пробы воздуха заключается, обычно в его прокачивании через фильтры, сорбент (связующее вещество) или измерительное устройство. Особые требования предъявляются к площадке отбора. Во-первых, площадка должна быть открытой и удаленной более чем на 100 м от леса. Измерения под пологом леса дают, как правило, заниженный результат и более характеризуют плотность крон, чем уровень загрязнения воздуха. Опосредованно о качестве воздуха можно судить по загрязнению атмосферных осадков (главным образом - снега и дождя). Осадки отбирают, используя большие воронки, специальные осадкосборники или просто тазы, лишь в момент их выпадения и в точке отбора проб воздуха. Иногда для характеристики загрязнения воздуха используют пробы сухих выпадений, т.е. твердых частиц пыли, постоянно осаждающихся на подстилающую поверхность. Методически это довольно сложная задача, которая, однако, достаточно просто решается методом снегомерной съемки.

Поверхностные воды.
Основными объектами исследования являются малые (местные) реки и озера.
Особое внимание при отборе проб требуется обратить на то, что отбор воды должен проводится на 15 - 30 см ниже зеркала воды. Это связано с тем, что поверхностная пленка представляет собой граничную среду между воздухом и водой и концентрации большинства ЗВ в ней в 10-100 и более раз выше, чем в самой толще воды. О загрязнении непроточных водоемов можно судить по донным отложениям. При отборе проб важно учитывать сезон, в который происходит отбор. Различают 4 основных сезонных периода: зимняя и летняя межени (минимальный уровень) и весенний и осенний паводки (максимальный уровень). В межени уровни воды в водоемах минимальны, т.к. нет поступления воды с осадками или количество осадков меньше, чем испарение. В эти периоды роль подземных и грунтовых вод в питании наиболее велико. В периоды паводков уровень воды в водоемах и водотоках повышается, особенно весной, в период половодья. В эти сроки дождевое питание и питание за счет снеготаяния составляют максимальную долю. При этом происходит поверхностный смыв частиц грунта и с ними ЗВ в реки и озера. Для мелких рек и ручьев выделяют также дождевые паводки, харак¬теризующиеся повышением уровня воды в течении нескольких часов или дней после дождя, что играет заметную роль в смыве ЗВ с окружающих территорий. Состояние уровня воды в водоемах важно учитывать в связи с тем, что по тому, в какой период концентрация ЗВ в воде выше, можно судить об его источнике. Если концентрация в межень выше, чем в паводок или практически не изменяется, значит ЗВ в водоток поступают с грунтовыми и подземными водами, если же наоборот - с выпадениями из атмосферы и смывом с подсти¬лающей поверхности.

Литосфера (педосфера).
Основным объектом, характеризующим загрязнение подстилающей поверхности является почва, особенно ее верхние 5 сантиметров. В связи с этим, в большинстве исследований для характеристики загрязнения почвы отбирается только этот верхний слой.
При отборе почвенных проб важно выделение автохтонных, то есть коренных, экосистем, сформированных на возвышенных участках коренного берега (плакора). Загрязнение почв в этих участках свидетельствует о типичном состоянии загрязнения. Как правило, это водораздельные коренные леса и верховые болота. Также необходимо проведение исследований почв в аккумулятивных ландшафтах, расположенных в понижениях и вбирающих в себя загрязнение с обширных территорий.

Биота.
В понятие биота включаются объекты растительного и животного мира, обитающие на исследуемой территории.
На примере этих объектов контролируется содержание загрязнителей, имеющих склонность к накоплению в растениях и животных, то есть веществ, содержание которых в биологических объектах выше, чем в абиотических средах. Это явление называется биоаккумуляцией.
Первопричина биоаккумуляции в том, что поступление загрязнителя в живой объект происходит значительно легче, чем его выведение или разложение. Например, радиоактивный металл стронций (Sr 90) накапливается в костной ткани животных, так как его свойства весьма близки к кальцию, который является основой минеральной составляющей костей. Организм путает эти соединения и включает стронций в состав костей. Другой пример - хлорорганические пестициды, например ДДТ. Эти вещества хорошо растворяются в жирах и плохо растворимы в воде (это свойство в химии называется липофильностью). В результате, из кишечника вещества попадают не в кровь, а в лимфу. С кровью, токсические вещества были бы доставлены к печени и почкам - органам, ответственным за разложение и выведение токсичных веществ из организма. Попав в лимфу, эти вещества распределяются по всему организму и растворяются в жирах. Таким образом, создается запас токсичных веществ в жирах. В животных и растениях накапливаются также тяжелые металлы, радио¬нуклиды, токсичные органические соединения (пестициды, полихлориро-ванные бифенилы). Эти соединения присутствуют в животных и растениях в ультрамалых концентрациях (менее 10 мг/кг), для определения которых необходимо использовать сложное аналитическое оборудование.

Системность
Частично мы уже говорили о необходимости учитывать взаимосвязи сред и объектов при отборе проб.
Идеальная система исследований должна быть в состоянии проследить путь ЗВ от источника до стока, и от выходной точки до мишени (объекта воздействия). Система мониторинга должна работать таким образом, чтобы, изучая взаимодействия между средами, описывать пути биохимического кру¬говорота веществ. Для этого и используется системный подход, позволяющий создавать модели переноса.
На суше основным путем распространения и переноса ЗВ является атмосфера. Поступление веществ связано с концентрацией их в воздухе и выпадениями из атмосферы с осадками и сухими выпадениями. Вынос происходит реками, ручьями и поверхностным смывом в период снеготаяния и дождя. Выноса за пределы территории может и не быть, а вещества аккумулируются в так называемых аккумулятивных ландшафтах - низинных болотах, понижениях, оврагах и озерах. Чтобы связать все обследованные компоненты в единую систему необходим сбор параметров основных абиотических и биотических показателей объектов и экосистем в целом.

Основными абиотическими показателями являются:

Климатические:
1) Температура воздуха и давление - для приведения объема прокаченного воздуха при отборе проб к нормальным условиям, а также для моделирования процесса переноса ЗВ.
2) Скорость и направление ветра - пути переноса ЗВ от источника, идентификация источника, моделирование процесса переноса, наблюдения за выбросом от предприятия (источника).
3) Количество осадков - вычисление выпадений ЗВ из атмосферы. Гидрологические: уровень воды, скорость течения и объем стока -
необходимы для определения времени отбора проб и расчета объема выноса ЗВ и определения источника (пути поступления).

Почвенные: объемный вес почвы, тип и генетические горизонты, механический состав. Все это необходимо исследовать для определения плотности загрязнения и биологической емкости почв. Важно также учитывать аэрированность, дренированность и обводненность почв. Эти показатели характеризуют интенсивность обеззараживания загрязнителей. Например, в анаэробных условиях (без доступа кислорода в почве преобладают восстановительные реакции) и в условиях повышенного увлажнения (признаком чего являются следы оглеения на почвенном профиле) большинство пестицидов и других сложных углеводородов (например полихлорированные бифенилы) довольно быстро разлагаются или пожираются анаэробными микроорганизмами. Биотические параметры: ключевые параметры экосистем собираются для обнаружения эффекта загрязнения и для расчета биогеохимических циклов и транслокаций ЗВ в экосистемах. Основными параметрами являются: продуктивность, опад, суммарная биомасса и фитомасса. Важной характеристикой, которую используют при организации долговременного мониторинга состояния природных экосистем является скорость разложения опада. Разработаны специальные тесты, позволяющие контролировать скорость разложения. При высоком уровне загрязнения скорость разложения опада снижается.

Многокомпонентность
Современная индустрия и сельское хозяйство использют огромное количество токсичных соединений и элементов и, соответственно, являются мощными источниками загрязнения окружающей среды. Многие из них являются ксенобиотиками, т.е. синтетическими веществами, не свойственными живой природе. Причиной ухудшения экологической обстановки и угнетения биоты может быть любое из веществ. Контроль по всему спектру загрязнителей до недавнего времени был практически невозможен. Тенденции развития аналитических методов и приборов привели к тому, что сейчас вполне реально получить информацию об ультрамалых концентрациях практически всех веществ. Однако, эти приборы слишком дороги для широкого внедрения в практику, да в этом и нет необходимости. Достаточно выделить наиболее опасные или наиболее информативные вещества, и по ним проводить тщательный контроль. При этом, естественно, приходится мирится с имеющи¬мися в распоряжении инструментальными методами анализа.

В программе ГСМОС выделены основные, наиболее опасные (приоритетные) загрязнители и наиболее важные среды для их контроля (табл. 1). Чем выше класс приоритетности, тем выше их опасность для биосферы и тем тщательнее контроль.
Данные по основным приоритетным загрязнителям необходимы и достаточны для проведения комплексной характеристики загрязнения территории. Многие из них показательны для целого класса загрязнителей. Условно, загрязнители по поведению в природной среде можно разделить на 3 типа:

1. Вещества, не склонные к накоплению в природных средах и к переходу из одной среды в другую (транслокации). Как правило, это газообразные соединения.
Приоритетная среда наблюдений - воздух.
2. Вещества, частично склонные к накоплению, в основном в абиотиче¬ских средах, а так же мигрирующие в различных средах. К таким веществам относятся нитраты и другие удобрения, некоторые пестициды, нефтепродукты и др.
Приоритетная среда - природные воды, почва.
3. Вещества, накапливающиеся в живой и неживой природе и включающиеся в биогеохимические циклы экосистем. В эту группу входят наиболее опасные для организма животных и человека вещества - пестициды, диоксины, полихлорированные бифенилы (ПХБ), тяжелые металлы.

Приоритетная среда - почвы и биота.
Тип (или уровень) программы наблюдения говорит о масштабе распространения загрязнителя.
Импактный (локальный) уровень говорит о том, что загрязнитель опасен лишь вблизи от источника (крупный город, завод и т.п.). На значительном удалении уровни загрязнения неопасные.
Региональный уровень означает, что в отдельных регионах на достаточно большой площади могут создаваться опасные уровни загрязнения.
При базовом или глобальном уровне загрязнение приняло планетарные масштабы.
Таблица 1. Классификация приоритетных загрязнителей

Примечание: И - импактный, Р - региональный, Б -базовый (глобальный).

С чего начать проведение комплексной характеристики загрязнения?

Начиная создавать систему местного мониторинга загрязнений окружающей среды, следует:
1) Четко определить территорию исследования.
2) После этого необходимо определить ближние и удаленные источники загрязнения. Эта работа называется - инвентаризация источников загрязнения. Для ее проведения необходимо на территории Вашего проживания и(или) исследования определить действующие и другие возможные источники загрязнения и вещества, которые могут выбрасывать эти источники, а также оценить объем выбросов выделяемых ЗВ (мощность источников). Источники, при этом, разделяют на точечные и площадные. Точечные, или организованные, источники локализованы на местности, т.е. имеют определенную точку выброса, например, в виде трубы. Это могут быть промышленные предприятия, дома с печным отоплением, котельные, свалки.

Площадные, или неорганизованные, источники не имеют определенной трубы - ЗВ выбрасываются по определенной площади. Это автомобильные и железнодорожные магистрали, сельхозугодья, на которых применяются удобрения и пестициды, лесные угодья, которые могут обрабатываться инсектицидами и дефолиантами.
Различают локальные источники, т.е. расположенные на территории исследования или в пределах 10-20 км от нее и региональные, расположенные в 50-200 км. При этом следует попытаться оценить источники и выделить наиболее мощные, определяющие уровень загрязнения Вашей местности.

Например, зона воздействия точечного регионального источника -Мончегорского горнорудного комбината Северони-кель, распространяется на территорию более 100 км. В зоне до 20 км от комбината кислотными осадками выжжена вся растительность за исключением наиболее устойчивых мхов, а за¬грязнение почв и, соответственно, грибов и ягод тяжелыми металлами распространяется в радиусе 50 км от комбината.
В таких случаях, более мелкие источники тяжелых металлов и сернистых соединений практически не оказывают влияния на общую картину загрязнения, т.к. полностью подавляются более мощным источником. Результаты измерений, таким образом будут определяться метеорологическими факторами переноса ЗВ и интенсивностью выбросов комбината.

Важно также обратить внимание на пути распространения ЗВ. Вещества от источника в окружающую среду могут поступать в виде выброса в атмосферу или сброса в водоток или канализацию. Инвентаризация источников - кропотливая и трудная работа. Однако, успешно проведенная инвентаризация источников обещает половину успеха Вашего начинания. Получить необходимую информацию об источниках и мощности выбросов можно в местных комитетах по экологии. Каждый промышленный объект, выделяющий в окружающую среду продукты своей деятельности, имеет экологический паспорт и обязан провести инвентаризацию источников загрязнения на своей территории. 3) На третьем этапе, используя знания и методики биоиндикации, следует попытаться обнаружить эффекты. 4) Четвертый этап включает комплексное обследование всех сред исходя из имеющихся у вас средств измерений. Здесь на первых порах большую пользу принесут простые планшетные исследования, например снегомерная съемка и анализ проб снега на содержание и состав твердых частиц и концентрацию ионов водорода (рН). После проведенного обследования Вы уже можете судить о степени промышленного и сельскохозяйственного загрязнения Вашей местности и определить наиболее значимые источники загрязнения.

5) После этого можно приступать к подфакельным наблюдениям и организации мониторинга за деятельностью конкретного предприятия, вносящего максимальный вклад в загрязнение Вашей местности. Суть подфакельных наблюдений заключается в том, что по направлению преобладающих ветров на равном удалении от источника закладываются пункты (точки) сбора информации. При этом хорошо сочетать различные методы исследования - химические, биологические (например биоиндикацию), географические и др. На наветреной стороне, на некотором удалении от источника, также необходимо заложить точку наблюдений, которая будет играть роль контрольной точки, но лишь в том случае, если она не располагается на наветреной стороне другого, не менее мощного источника. Сравнивая результаты, полученные по подветреным точкам, находящимся на разном удалении от источника между собой и с контрольной точкой можно наглядно показать влияние данного предприятия на состояние среды и определить зону его воздействия.

Конечно, при ограниченных количествах наблюдений вы не сможете воссоздать биогеохимические циклы. Эта задача под силу лишь крупным научным коллективам, однако уже сможете судить об уровне загрязнения и об источниках, вносящих максимальный вклад в загрязнение природной среды Вашей местности. Конечной целью проведения комплексного обследования территории является оценка состояния загрязнения Вашей местности. Оценка включает сравнение уровней загрязнения Вашей местности с другими районами, обычным, фоновым уровнем загрязнения по выбранным загрязняющим веществам и определение силы воздействия и соответствия качества сред принятым предельно допустимым нормам. К сожалению, экологические нормы в полной мере не разработаны и часто приходится использовать лишь санитарно-гигиенические нормы, приведенные в списке дополнительной литературы . С фоновыми уровнями Вы можете ознакомится в местных СЭС, комитетах экологи и в ежегодниках Росгидромета.

Использованная литература:
"Программа комплексного исследования загрязнений наземных экосистем (Введение в проблему мониторинга природной среды)" Ю.А. Буйволов, А.С. Боголюбов, М.: Экосистема, 1997.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://allbest.ru

Введение

Длительное время наблюдения производились лишь за изменениями состояния природной среды, обусловленными естественными (природными) причинами. В последние десятилетия во всем мире резко возросло воздействие человека на окружающую среду, стало очевидным, что бесконтрольная эксплуатация природы может привести к весьма серьезным негативным последствиям. В связи с этим возникла еще большая необходимость в детальной информации о состоянии биосферы.

Известно, что состояние биосферы изменяется под влиянием естественных и антропогенных воздействий. Состояние биосферы, непрерывно меняющееся под влиянием естественных причин, как правило, возвращается в первоначальное (изменения температуры и давления, влажности воздуха и почвы, колебания которых в основном происходят около некоторых относительно постоянных средних значений, сезонные изменения биомассы растительности и животных, и т.д.). Средние величины, характеризующие состояние биосферы (ее климатические характеристики в любом районе земного шара, природный состав различных сред, круговорот воды, углерода и других веществ, глобальная биологическая продуктивность) существенно изменяются лишь в течение очень длительного времени (тысяч, иногда даже сотен тысяч и миллионов лет). Крупные равновесные экологические системы, геосистемы под влиянием природных процессов меняются также чрезвычайно медленно.

Изменения состояния биосферы под влиянием антропогенных факторов могут происходить весьма быстро. Так, изменения, происшедшие по этим причинам в некоторых элементах биосферы за последние несколько десятков лет, сравнимы с некоторыми естественными изменениями, происходящими за тысячи и даже миллионы лет. Естественные изменения состояния окружающей природной среды, как кратковременные, так и длительные, в значительной степени наблюдаются, изучаются существующими во многих странах геофизическими службами (гидрометеорологической, сейсмической, ионосферной, гравиметрической, магнитометрической и др.). Для того чтобы выделить антропогенные изменения на фоне естественных (природных), возникла необходимость в организации специальных наблюдений за изменением состояния биосферы под влиянием человеческой деятельности. Систему повторных наблюдений одного и более элементов окружающей природной среды в пространстве и во времени с определенными целями, в соответствии с заранее подготовленной программой, было предложено называть мониторингом.

1. Основные понятия о мониторинге

Термин "мониторинг" появился перед проведением Стокгольмской конференции ООН по окружающей среде (Стокгольм, 5--16 июня 1972 г.). Первые предложения по поводу такой системы были разработаны экспертами специальной комиссии СКОПЕ (Научный комитет по проблемам окружающей среды) в 1971 г. Данный термин появился в противовес и в дополнение к термину "контроль", в трактовку которого включалось не только наблюдение и получение информации, но и элементы активных действий, элементы управления. Мониторингом антропогенных изменений окружающей природной среды следует считать систему наблюдений, позволяющую выделить изменения состояния биосферы под влиянием, человеческой деятельности.

Система мониторинга может охватывать как локальные районы, так и земной шар в целом (глобальный мониторинг). Основной особенностью системы глобального мониторинга является возможность на основании данных этой системы оценки состояния биосферы в глобальном масштабе.

Национальным мониторингом обычно называют систему мониторинга в рамках одного государства; такая система отличается от глобального мониторинга не только масштабами, но и тем, что основной задачей национального мониторинга является получение информации и оценка состояния окружающей среды в национальных интересах. Так, повышение уровня загрязнения атмосферы в отдельных городах или промышленных районах может и не иметь существенного значения для оценки состояния биосферы в глобальном масштабе, но представляется важным вопросом для принятия мер в данном районе, мер на национальном уровне. Глобальная система мониторинга должна основываться на подсистемах национального мониторинга, включать элементы этих подсистем. Иногда применяют термин "трансграничный", или "международный", мониторинг. По-видимому, правильнее всего этот термин употреблять для систем мониторинга, используемых в интересах нескольких государств (для рассмотрения вопросов трансграничного переноса загрязнений между государствами и т. п.).

В России система мониторинга реализуется на нескольких уровнях:

Импактном (изучение сильных воздействий в локальном масштабе);

Региональном (проявление проблем миграции и трансформации загрязняющих веществ, совместного воздействия различных факторов, характерных для экономики региона);

Фоновом (на базе биосферных заповедников, где исключена всякая хозяйственная деятельность).

Итак, мониторинг является многоцелевой информационной системой. Его основные задачи: наблюдение за состоянием биосферы, оценка и прогноз ее состояния; определение степени антропогенного воздействия на окружающую среду, выявление факторов и источников такого воздействия, а также степени их воздействия.

Мониторинг включает следующие основные направления деятельности:

1) наблюдение за факторами, воздействующими на окружающую природную среду, и за состоянием среды;

2) оценку фактического состояния природной среды;

3) прогноз состояния окружающей природной среды и оценку этого состояния.

Таким образом, мониторинг - это система наблюдений, оценки и прогноза состояния природной среды, не включающая управление качеством окружающей среды.

2. Биологический мониторинг

Основной задачей биологического мониторинга является определение состояния биотической составляющей биосферы, ее отклика, реакции на антропогенное воздействие, определение функции состояния и отклонения этой функции от нормального естественного состояния на различных уровнях организации биосистем.

Исследование содержания различных ингредиентов в биоте лишь условно можно отнести к биологическому мониторингу. Этот вопрос относится к измерению загрязнителей в различных средах. К биологическому мониторингу можно отнести также наблюдения за состоянием биосферы с помощью биологических индикаторов.

Биологический мониторинг включает мониторинг живых организмов-популяций (по их числу, биомассе, плотности и другим функциональным и структурным признакам), подверженных воздействию. В этой подсистеме мониторинга целесообразно выделить следующие наблюдения:

а) за состоянием здоровья человека, воздействием окружающей среды на человека (медико-биологический мониторинг);

б) за важнейшими популяциями как с точки зрения существования экосистемы, характеризующей своим состоянием благополучие той или иной экосистемы, так и с точки зрения большой хозяйственной ценности (например, ценные сорта рыб);

в) за наиболее чувствительными к данному виду воздействия (либо к комплексному воздействию) популяциями (например, растительность к воздействию двуокиси серы) или за "критическими" популяциями по отношению к данному воздействию (например, зоопланктон эпишура в оз. Байкал к сбросам целлюлозных предприятий);

г) за популяциями-индикаторами (например, лишайники).

Особое место в биологическом мониторинге должен занять генетический мониторинг (наблюдение возможных изменений наследственных признаков у различных популяций).

Экологический мониторинг (глобальный мониторинг биосферы) является более универсальным, он обобщает результаты и биологического, и геофизического мониторинга на уровне экологических систем.

В настоящее время наиболее развита система биологического мониторинга поверхностных вод (гидробиологический мониторинг) и лесов. Однако даже в этих областях биологический мониторинг существенно отстает от мониторинга абиотических характеристик среды - как по методологическому, методическому и нормативному обеспечению, так и по количеству наблюдений. Например: наблюдениями за загрязнением поверхностных вод суши по гидрохимическим показателям охвачены 1166 водных объектов. Отбор проб ведется на 1699 пунктах (2342 створа) по физическим и химическим показателям с одновременным определением гидрологических показателей. В то же время, наблюдения за загрязнением поверхностных вод суши по гидробиологическим показателям производятся лишь в пяти гидрографических районах, на 81 водном объекте (по 170 створам), причем программа наблюдений включает от 2 до 6 показателей.

В работах по созданию Единой государственной системы экологического мониторинга (ЕГСЭМ) принимает участие Госкомрыболовство России (создание Единой государственной системы мониторинга водных биоресурсов, наблюдений и контроля за деятельностью российских и иностранных рыболовных судов с использованием космических средств связи и специализированных информационных технологий). Мониторинг водных биоресурсов предусматривает:

Мониторинг объектов животного мира, принадлежащих к объектам рыболовства;

Мониторинг состояния загрязнения биоресурсов рыбохозяйственных водоемов Российской Федерации и среды их обитания;

Информационный бюллетень "Радиационная обстановка в рыбопромысловых районах Мирового океана";

Отраслевой кадастр промысловых рыб Российской Федерации.

3. Обоснование необходимости выполн ения биологического мониторинга

Почвенный и растительный покров, как единая биосферная система, адекватно реагирует на изменения обстановки в земной поверхности и является достоверным показателем, характеризующим изменения экологических условий на закрывающихся угледобывающих предприятиях. Мониторинговые наблюдения за почвой и растительностью производятся на постоянных пробных площадях (контрольных точках), количество и пространственное размещение которых определяется при рекогносцировочном обследовании территории разреза. Повторность отбора образцов для лабораторных анализов не является единой для всех показателей, зависит от подвижности и динамики. При мониторинге растительности учитывается видовой состав, проективное покрытие, жизненность, фитомасса растительных сообществ по составляющим хозяйственным группам.

Повторность изучения растительности определяется степенью техногенного воздействия и определяется при закладке пробных площадок, может быть от одного года (в зонах максимального воздействия) до 2-3 лет при более щадящих условиях. Задачей мониторинга почвенного и растительного покрова на участке является выявить и качественно оценить восстановление биологической продуктивности нарушенных земель. С этой целью проводятся сопряженные (по месту и времени) анализы состояния почв и растительного покрова. Уровень грунтовых вод определяет режим влажности почвенно-грунтового (растительного слоя). Каждому режиму влажности соответствует определенный видовой состав растений, учет видового состава и смены растительного спектра дает достоверный материал о гидрогеологическом режиме того или иного участка наблюдения. Необходим также контроль за геомеханическим переносом (стоком) элементов и соединений глубинных горных пород вынесенных на поверхность при угледобыче (при их физико-химическом выветривании). Кроме гидрологических методов контроля за геохимическим стоком, следует установить контроль за содержанием этих элементов (в основном тяжелых металлов) в растительном и почвенном покрове. В почвенных образцах необходимо определить следующие показатели: механический состав; гигроскопическая влажность; рН (водный и солевой); гумус; подвижные Р2О5, КгО; азот аммиачный, нитратный, валовый, обменные Са и Mg, подвижные Н и А1; гидрологическая кислотность. В отдельных случаях необходимо провести анализ на загрязнение почв тяжелыми металлами (по 8 наиболее характерным элементам).

Методической основой мониторинга растительности является интегральная оценка состояния фитоценозов в условиях техногенного воздействия. Для этой оценки используются следующие показатели:

2. Индекс изменения состояния и продуктивности растительных сообществ (aW), для получения которых необходимо иметь следующие данные:

Биометрические показатели (видовой состав, проективное покрытие (балл), ярусность, жизненность, обилие (%), фенологическое состояние);

Фитомасса растительных сообществ и встречаемость растений;

Возрастной состав популяций.

Эти данные будут получены при геоботаническом обследовании территории, включающие:

Рекогносцировочное обследование.

Картирование с составлением характеристик контуров.

Закладка постоянных пробных площадей в местах контрольных точек на проведение почвенных исследований.

Проведение на пробных площадках геоботанических описаний, в результате которых будут получены биометрические показатели.

Определение индекса фитомассы растительных сообществ.

Для определения степени и характера техногенного воздействия на пробных площадях во время учета урожайности берутся растительные образцы для химического анализа валового содержания основных загрязнителей. Перечень загрязняющих веществ и их концентрация определяются по результатам мониторинга атмосферы. По результатам выполнения мониторинга окружающей среды даются рекомендации по использованию рекультивированных площадок в народном хозяйстве.

4 . Мето ды мониторинга окружающей среды

Каждая наука имеет огромное количество методов, и они улучшаются и уточняются с развитием каждой из наук. При мониторинге, во время каждого вида деятельности (наблюдении, оценке, контроле и прогнозе) применяются свои собственные методы. На сегодняшний день только методы наблюдений можно разделить на прямые и опосредованные методы (см. таблицу ниже).

В зависимости от выраженности явлений, процессов и объектов мониторинг разделяют на фоновый, естественно-природный (базовый) и импактный (импакт - воздействие).

Принципы организации системы мониторинга. Теоретические подходы: для обеспечения эффективности мониторинга его построение должно базироваться на ряде основополагающих установок - принципах.

Комплексность. Все в природе взаимосвязано - любой материальный объект, процесс или явление зависит от других объектов и различных факторов, поэтому мониторинг какого-либо объекта должен рассматриваться не как автономная система, а в совокупности с другими объектами, процессами и явлениями, для перехода от обеспечения оценочной и прогнозной информацией процесса управления данным объектом к процессу управления всеми объектами окружающей среды, т. е. к оптимизации всего процесса природопользования.

Системность. В данном аспекте мониторинг рассматривается как система различных видов деятельности и мероприятий (наблюдение и контроль, оценка и прогноз) по различным направлениям (научной, научно-методической, методико-прикладной, прикладной, техническо-информационной), одновременно скоординированных во времени и пространстве для достижения общей цели - более полного и оперативного обеспечения необходимой информацией всех ее потребителей.

Иерархичность. Любые объекты, процессы и явления могут развиваться, как совокупность объектов высшего ранга, включающие объекты низшего ранга. Иерархичность предусматривает построение мониторинга в виде соподчиненной системы, в которой обеспечивается взаимодействие подсистем и подчиненность целей функционирования подсистем низшего ранга задачам подсистем более высокого ранга.

Автономность. Мониторинг на любом уровне соподчиненности рассматривается, как самостоятельная система деятельности, решающая проблему управления объектом, явлением или процессом на данном уровне и обладающая собственным критерием оптимальности, т. е. возможностью решения проблем управления объектом, процессом, явлением на данном уровне соподчиненности.

Динамичность. Предполагается, что система мониторинга не застывшая система, а процесс постоянного его развития, в ходе которого совершенствуется структура и методическая основа системы, состав и перечень решаемых задач, технические средства, обслуживающие мониторинг, методы формирования, обновления и использования нормативной информации.

Оптимальность. Наиболее важная часть, предполагающая максимальную экологическую и экономическую эффективность создания и эксплуатации системы мониторинга.

Полноценную систему мониторинга окружающей среды можно построить только при разделении на уровни (Космический, Солнечной системы и околоземного пространства, Планеты Земля), блоки и объекты (геосферный, биосферный, геоэкологический, биоэкологический, природно-хозяйственный, санитарно-гигиенический и экологический), определении направлений (научно - методический, методико - прикладной, прикладной, информационно - технический) масштабов и принципов и других многочисленных аспектов

5 . Почвенно-экологический мониторинг

Система мониторинга должна накапливать, систематизировать и анализировать информацию о:

Состоянии окружающей среды;

Причинах наблюдаемых и вероятных изменений состояния (т.е. об источника и факторах воздействия);

Допустимости изменений и нагрузок на среду в целом;

Существующих резервах биосферы;

Таким образом, в систему мониторинга входят наблюдения за состоянием элементов биосферы и наблюдения за источниками и факторами антропогенного воздействия.

В Сама система мониторинга не включает деятельность по управлению качеством среды, но является источником необходимой для принятия экологически значимых решений информации (Чупахин В.М.,1989)

Существуют различные подходы к классификации мониторинга (по характеру решаемых задач, по уровням организации, по природным средам, за которыми ведутся наблюдения). Классификация, приведенная ниже, охватывает весь блок экологического мониторинга, наблюдения за меняющейся абиотической составляющей биосферы и ответной реакцией экосистем на эти изменения. Таким образом, экологический мониторинг включает как геофизические, так и биологические аспекты, что определяет широкий спектр методов и приемов исследований, используемых при его осуществлении.

В основе почвенно-экологического мониторинга должны лежать следующие основные принципы:

Разработка методов контроля за наиболее уязвимыми свойствами почв, изменение которых может вызвать потерю плодородия, ухудшение качества растительной продукции, деградацию почвенного покрова;

Постоянный контроль за важнейшими показателями почвенного плодородия;

Ранняя диагностика негативных изменений почвенных свойств

Разработка методов контроля за сезонной динамикой почвенных процессов с целью прогноза ожидаемых урожаев и оперативного регулирования развития сельскохозяйственных культур, изменением свойств почв при длителных антропогенных нагрузках;

Ведение мониторинга за состоянием почв территорий нарушенных антропогенными вмешательствами(фоновый мониторинг).

Специальные задачи почвенно-экологического мониторинга выполняемые на разном уровне (локальном, региональном, глобальном), различаются. Объединяет их общая цель: своевременное обнаружение изменений свойств почв при различных видах их использования и неиспользования.

6 . Особенност и почвы как объекта мониторинга

Специфика почв как объекта мониторинга определяется их местом и функциями в биосфере. Почвенный покров служит конечным приемником большинства техногенных химических веществ, вовлекаемых в биосферу. Обладая высокой емкостью поглощения, почва является главным аккумулятором и разрушителем токсикантов. Представляя собой геохимический барьер на пути миграции загрязняющих веществ, почвенный покров предохраняет сопредельные среды от техногенного воздействия. Однако возможности почвы как буферной системы не безграничны. Аккумуляция токсикантов и продуктов их превращения в почве приводит к изменению ее химического, физического и биологического состояния, деградации и, в конечном итоге, разрушению. Эти негативные изменения могут сопровождаться токсичным воздействием почв на другие компоненты экосистемы - биоту (в первую очередь, видовое разнообразие, продуктивность и устойчивость фитоценозов), поверхностные и грунтовые воды, припочвенные слои атмосферы.

Организация почвенного мониторинга представляет собой задачу более трудную, чем мониторинга водных и воздушных сред по следующим причинам:

Почва - сложный объект исследования, так как представляет биокостное тело, которое живет по законам и живой природы, и минерального царства;

Почва - многофазная гетерогенная полидисперсная термодинамическая открытая система, химические воздействия в ней происходят с участием твердых фаз, почвенного раствора, почвенного воздуха, корней растений, живых организмов. Постоянное влияние оказывают физические почвенные процессы (перенос влаги и испарение);

Опасные загрязняющие почвы химические элементы Hg, Cd, Pb, As, F, Se являются природными составляющими горных пород и почв. В почвы они поступают из естественных и антропогенных источников, а задачи мониторинга требуют оценки доли влияния лишь антропогенной составляющей;

Поступают в почвы различные химические вещества антропогенного происхождение практически постоянно;

Многие методические вопросы почвенного мониторинга не решены. Окончательно не определено понятие «фон», «фоновое содержание». Часто современное состояние биосферы оценивают, сравнивая его с прошлым состоянием с помощью косвенных методов: путем ретроспективной экстраполяции современных данных, сопоставлением со сведениями в прежних публикациях, определением содержания загрязняющих веществ в захороненных средах и музейных образцах, используя изотопный анализ химических веществ. Все эти методы не свободны от недостатков. Наиболее эффективным представляется для оценки локального загрязнения сравнивать загрязненные почвы с незагрязненными аналогичными, а при фоновом мониторинге оценивать изменение во времени фоновых почв.

экологический мониторинг загрязнение почва

Заключение

Мониторинг окружающей среды (экологический мониторинг) - это система наблюдений и контроля, проводимых регулярно, по определенной программе для оценки состояния окружающей среды, анализа происходящих в ней процессов и своевременного выявления тенденций ее изменений.

Объекты мониторинга - это окружающая среда в целом и ее отдельные элементы, а также все виды хозяйственной деятельности, представляющие потенциальную угрозу для здоровья людей и экологической безопасности. В первую очередь объектами мониторинга являются: атмосфера (мониторинг приземного слоя атмосферы и верхней атмосферы); атмосферные осадки (мониторинг атмосферных осадков); поверхностные воды суши, океаны и моря, подземные воды (мониторинг гидросферы), криосфера (мониторинг составляющих климатической системы).

Целью экологического мониторинга является обеспечение системы управления безопасностью своевременной и достоверной информацией.

Законодательные основы экологического контроля регулируются Законом РФ «Об охране окружающей природной среды».

Уровни мониторинга: глобальный (вся планета, проводится международными экологическими организациями), национальный (в рамках одного государства с целью получения информации и обеспечения национальной экологической безопасности), региональный (для России - в пределах субъекта Федерации) и локальный (в рамках одного города или промышленного объекта).

Основные принципы организации мониторинга: комплексность, систематичность, унифицированность.

Мониторинг проводится специальной наблюдательной сетью, в которую входят: Министерство природных ресурсов и его агентства, Минздрав и его агентства, Минсельхоз и его агентства, Министерство промышленности и энергетики и его агентства и др. На основании данных мониторинга создается система кадастров природных ресурсов.

Список используемой литературы

1. Гришина Л.А., Копцик Г.Н., Моргун Л.В. «Организация и проведение почвенных исследований для экологического мониторинга», 1991;

2. Родзевич Н.Н. «Классификация экологического мониторинга», 2003;

3. Глазковская М.А., Герасимов И.П. «Основы почвоведения и географии почв», 1989;

4. Израэль Ю.А. «Глобалная система наблюдение. Прогноз и оценка окружающей природной среды. Основы мониторинга», 1974;

5. Есполов Т.И., Мирзалинов Р.А., Марамова С.С. «Мониторинг Земли и мониторинг земель», 2002;

6. Арманд А.Д. Эксперимент «Гея». Проблема живой Земли. 2001

7. Герасимов И.П. «Научные основы современного мониторинга окружающей среды», 1987.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Основные понятия о мониторинге окружающей среды, методы контроля загрязнений окружающей среды. Анализ методов контроля загрязнений. Рациональное и комплексное использование полезных ископаемых и энергетических ресурсов. Понятие экологического риска.

курсовая работа , добавлен 15.03.2016


Проблема сохранения окружающей природной среды. Понятие мониторинга окружающей среды, его цели, порядок организации и осуществления. Классификация и основные функции мониторинга. Глобальная система и основные процедуры экологического мониторинга.

реферат , добавлен 11.07.2011


Рассмотрение понятия и основных задач мониторинга природных сред и экосистем. Особенности организации систематического наблюдения за параметрами окружающей природной среды. Изучение компонент единой государственной системы экологического мониторинга.

реферат , добавлен 23.06.2012


Задачи и функции экологического менеджмента. Экологическая политика предприятия. Общая характеристика деятельности промышленного предприятия. Производственно–экологический контроль состояния природной среды, организация экологического мониторинга.

курсовая работа , добавлен 22.04.2010


Антропогенное загрязнение природной среды: масштабы и последствия. Цели, задачи и направления муниципального экологического контроля. Система управления качеством окружающей природной среды. Система экологического контроля и экологическая экспертиза.

курсовая работа , добавлен 05.06.2009


Общее понятие, цели и задачи мониторинга окружающей природной среды по законодательству РФ. Классификация мониторинга в зависимости от типов загрязнения. Система государственных мероприятий, направленных на сохранение и улучшение окружающей среды.

презентация , добавлен 07.09.2014


Химические основы экологического мониторинга, экологическое нормирование, применение аналитической химии; пробоподготовка в анализе объектов окружающей среды. Методы определения загрязняющих веществ, технология многоуровневого экологического мониторинга.

курсовая работа , добавлен 09.02.2010


Климатические условия Красноярского края и качественно-количественная оценка вредных выбросов, токсикологическая характеристика загрязнителей. Обоснование необходимости комплексного экологического мониторинга и прогнозирования состояния окружающей среды.

курсовая работа , добавлен 28.11.2014


Контроль изменений природной среды, получение качественных и количественных характеристик происшедших изменений в ней как основная задача экологического мониторинга. Методы геофизического мониторинга. Контроль и мониторинг состояния воздуха и вод.

контрольная работа , добавлен 18.10.2010


Экологическое право, проблемы охраны окружающей природной среды. Экологический контроль, как функция государственного управления природопользованием. Цели экологического контроля. Контроль как гарантия эффективности механизма охраны окружающей среды.

Введение

Виды и методы экологического мониторинга.

Организация экологического мониторинга в РФ. Единая государственная система мониторинга (ЕГСЭМ). Ведомственные системы мониторинга.

Задача. Вариант №6.

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Научно-техническая деятельность человечества в конце ХХ века стала ощутимым фактором воздействия на окружающую среду. Тепловое, химическое, радиоактивное и другие загрязнения окружающей среды в последние десятилетия находятся под пристальным вниманием специалистов и вызывают справедливую озабоченность, а иногда - и тревогу общественности. По многим прогнозам проблема защиты окружающей среды в XXI веке станет наиболее значимой для большинства промышленно развитых стран. В подобной ситуации налаженная широкомасштабная и эффективная сеть контроля состояния окружающей среды, особенно в крупных городах и вокруг экологически опасных объектов, может явиться важным элементом обеспечения экологической безопасности и залогом устойчивого развития общества.

В последние десятилетия общество все шире использует в своей деятельности сведения о состоянии природной среды. Эта информация нужна в повседневной жизни людей, при ведении хозяйства, в строительстве, при чрезвычайных обстоятельствах - для оповещения о надвигающихся опасных явлениях природы. Но изменения в состоянии окружающей среды происходят и под воздействием биосферных процессов, связанных с деятельностью человека. Определение вклада антропогенных изменений представляет собой специфическую задачу.

Уже более 100 лет наблюдения за изменением погоды, климатом ведутся регулярно в цивилизованном мире. Это всем нам знакомые метеорологические, фенологические, сейсмологические и некоторые другие виды наблюдений и измерений состояния окружающей среды. Теперь уже никого не надо убеждать, что за состоянием природной среды надо постоянно наблюдать. Все шире становится круг наблюдений, число измеряемых параметров, все гуще сеть наблюдательных станций. Все большей сложностью обладают проблемы, связанные с мониторингом окружающей среды.

1. Виды и методы экологического мониторинга.

Сам термин «мониторинг» впервые появился в рекомендациях специальной комиссии СКОПЕ (научный комитет по проблемам окружающей среды) при ЮНЕСКО в 1971 году, а в 1972 году уже появились первые предложения по Глобальной системе мониторинга окружающей среды (Стокгольмская конференция ООН по окружающей среде) для определения системы повторных целенаправленных наблюдений за элементами окружающей природной среды в пространстве и времени. Однако такая система не создана по сей день из-за разногласий в объемах, формах и объектах мониторинга, распределении обязанностей между уже существующими системами наблюдений. Такие же проблемы и у нас в стране, поэтому, когда возникает острая необходимость режимных наблюдений за окружающей средой, каждая отрасль должна создавать свою локальную систему мониторинга.

Мониторингом окружающей среды называют регулярные, выполняемые по заданной программе наблюдения природных сред, природных ресурсов, растительного и животного мира, позволяющие выделить их состояния и происходящие в них процессы под влиянием антропогенной деятельности.

Под экологическим мониторингом следует понимать организованный мониторинг окружающей природной среды, при котором, во-первых, обеспечивается постоянная оценка экологических условий среды обитания человека и биологических объектов (растений, животных, микроорганизмов и т. д.), а также оценка состояния и функциональной ценности экосистем, во-вторых, создаются условия для определения корректирующих воздействий в тех случаях, когда целевые показатели экологических условий не достигаются.

В соответствии с приведенными определениями и возложенными на систему функциями, мониторинг включает несколько основных процедур:

выделение (определение) объекта наблюдения;

обследование выделенного объекта наблюдения;

составление информационной модели для объекта наблюдения;

планирование измерений;

оценка состояния объекта наблюдения и идентификации его информационной модели;

прогнозирование изменения состояния объекта наблюдения;

представление информации в удобной для пользователя форме и доведение ее до потребителя 1 .

Следует принять во внимание, что сама система мониторинга не включает деятельность по управлению качеством среды, но является источником необходимой для принятия экологически значимых решений информации.

Система экологического мониторинга должна накапливать, систематизировать и анализировать информацию:

о состоянии окружающей среды;

о причинах наблюдаемых и вероятных изменений состояния (т.e. об источниках и факторах воздействия);

о допустимости изменений и нагрузок на среду в целом;

о существующих резервах биосферы.

Таким образом, в систему экологического мониторинга входят наблюдения за состоянием элементов биосферы и наблюдения за источниками и факторами антропогенного воздействия.

Экологические мониторинги окружающей среды могут разрабатываться на уровне промышленного объекта, города, района, области, края, республики в составе федерации.

Характер и механизм обобщения информации об экологической обстановке при ее движении по иерархическим уровням системы экологического мониторинга определяются с помощью понятия информационного портрета экологической обстановки. Последний представляет собой совокупность графически представленных пространственно распределенных данных, характеризующих экологическую обстановку на определенной территории, совместно с картоосновой местности. Разрешающая способность информационного портрета зависит от масштаба используемой картоосновы.

В 1975 г. была организована Глобальная система мониторинга окружающей среды (ГСМОС) под эгидой ООН, но эффективно действовать она начала только в последнее время. Эта система состоит из 5 взаимосвязанных подсистем: изучение климатических изменений, дальнего переноса загрязняющих среду веществ, гигиенических аспектов среды, исследования Мирового океана и ресурсов суши. Существуют 22 сети действующих станций системы глобального мониторинга, а также международные и национальные системы мониторинга. Одна из главных идей мониторинга – выход на принципиально новый уровень компетентности во время принятия решений локального, регионального и глобального масштабов.

Система мониторинга реализуется на нескольких уровнях, которым соответствуют специально разработанные программы:

импактном (изучение сильных воздействий в локальном масштабе);

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

фоновом (на базе биосферных заповедников, где исключена всякая хозяйственная деятельность) 2 .

При движении экологической информации от локального уровня (город, район, зона влияния промышленного объекта и т. д.) к федеральному масштаб картоосновы, на которую эта информация наносится, увеличивается, следовательно, меняется разрешающая способность информационных портретов экологической обстановки на разных иерархических уровнях экологического мониторинга. Так, на локальном уровне экологического мониторинга в информационном портрете должны присутствовать все источники эмиссий (вентиляционные трубы промышленных предприятий, выпуски сточных вод т. д.). На региональном уровне близко расположенные источники воздействия «сливаются» в один групповой источник. В результате этого на региональном информационном портрете небольшой город с несколькими десятками эмиссии выглядит как один локальный источник, параметры которого определяются по данным мониторинга источников.

На федеральном уровне экологического мониторинга наблюдается еще большее обобщение пространственно распределенной информации. В качестве локальных источников эмиссии на этом уровне могут играть роль промышленные районы, достаточно крупные территориальные образования. При переходе от одного иерархического уровня к другому обобщается не только информация об источниках эмиссии, но и другие данные, характеризующие экологическую обстановку.

При разработке проекта экологического мониторинга необходима следующая информация:

источники поступления загрязняющих веществ в окружающую природную среду - выбросы загрязняющих веществ в атмосферу промышленными, энергетическими, транспортными и другими объектами; сбросы сточных вод в водные объекты; поверхностные смывы загрязняющих и биогенных веществ в поверхностные воды суши и моря; внесение на земную поверхность и (или) в почвенный слой загрязняющих и биогенных веществ вместе с удобрениями и ядохимикатами при сельскохозяйственной деятельности; места захоронения и складирования промышленных и коммунальных отходов; техногенные аварии, приводящие к выбросу в атмосферу опасных веществ и (или) разливу жидких загрязняющих и опасных веществ и т. д.;

переносы загрязняющих веществ - процессы атмосферного переноса; процессы переноса и миграции в водной среде;

процессы ландшафтно-геохимического перераспределения загрязняющих веществ - миграция загрязняющих веществ по почвенному профилю до уровня грунтовых вод; миграция загрязняющих веществ по ландшафтно-геохимическому сопряжению с учетом геохимических барьеров и биохимических круговоротов; биохимический круговорот и т. д.;

данные о состоянии антропогенных источников эмиссии - мощность источника эмиссии и месторасположение его, гидродинамические условия поступления эмиссии в окружающую среду 3 .

В зоне влияния источников эмиссии организуется систематическое наблюдение за следующими объектами и параметрами окружающей природной среды.

Атмосфера: химический и радионуклидный состав газовой и аэрозольной фазы воздушной сферы; твердые и жидкие осадки (снег, дождь) и их химический и радионуклидный состав; тепловое и влажностное загрязнение атмосферы.

Гидросфера: химический и радионуклидный состав среды поверхностных вод (реки, озера, водохранилища и т. д.), грунтовых вод, взвесей и данных отложений в природных водостоках и водоемах; тепловое загрязнение поверхностных и грунтовых вод.

Почва: химический и радионуклидный состав деятельного слоя почвы.

Биота: химическое и радиоактивное загрязнение сельскохозяйственных угодий, растительного покрова, почвенных зооценозов, наземных сообществ, домашних и диких животных, птиц, насекомых, водных растений, планктона, рыб.

Урбанизованная среда: химический и радиационный фон воздушной среды населенных пунктов; химический и радионуклидный состав продуктов питания, питьевой воды и т. д.

Население: характерные демографические параметры (численность и плотность населения, рождаемость и смертность, возрастной состав, заболеваемость, уровень врожденных уродств и аномалий); социально-экономические факторы.

Системы мониторинга природных сред и экосистем включают в себя средства наблюдения: экологического качества воздушной среды, экологического состояния поверхностных вод и водных экосистем, экологического состояния геологической среды и наземных экосистем.

Наблюдение в рамках этого вида мониторинга проводятся без учета конкретных источников эмиссии и не связаны с зонами их влияния. Основной принцип организации - природно-экосистемный.

Целями наблюдений, проводимых в рамках мониторинга природных сред и экосистем, являются:

оценка состояния и функциональной целостности среды обитания и экосистем;

выявление изменений природных условий в результате антропогенной деятельности на территории;

исследование изменений экологического климата (многолетнего экологического состояния) территорий.

В конце 80-х годов возникло понятие и достаточно быстро получило широкое распространение.

Первоначальная трактовка этого термина была весьма широкой. Под независимой экологической экспертизой подразумевали разнообразные способы получения и анализа информации (экологический мониторинг, оценка воздействия на окружающую среду, независимые исследования и т.д.). В настоящее время понятие общественная экологическая экспертиза определено законодательно.

“Экологическая экспертиза - установление соответствия намечаемой хозяйственной и иной деятельности экологическим требованиям и допустимости реализации объекта экспертизы в целях предупреждения возможных неблагоприятных воздействий этой деятельности на окружающую природную среду и связанных с ними социальных, экономических и иных последствий реализации объекта экологической экспертизы”

Экологическая экспертиза может быть государственной и общественной.

Общественная экологическая экспертиза проводится по инициативе граждан и общественных организаций (объединений), а также по инициативе органов местного самоуправления общественными организациями (объединениями).

Объектами государственной экологической экспертизы являются:

проекты генеральных планов развития территорий ,

все виды градостроительной документации (например, генеральный план, проект застройки),

проекты схем развития отраслей народного хозяйства ,

проекты межгосударственных инвестиционных программ ,

проекты комплексных схем охраны природы, схем охраны и использования природных ресурсов (в т.ч. проекты землепользования и лесоустройства, материалы, обосновывающие перевод лесных земель в нелесные),

проекты международных договоров ,

материалы обоснования лицензий на осуществление деятельности, способной оказать воздействие на окружающую среду ,

технико-экономические обоснования и проекты строительства, реконструкции, расширения, технического перевооружения, консервации и ликвидации организаций и иных объектов хозяйственной деятельности, независимо от их сметной стоимости, ведомственной принадлежности и форм собственности ,

проекты технической документации на новую технику, технологию, материалы, вещества, сертифицируемые товары и услуги.

Общественная экологическая экспертиза может проводиться в отношении тех же объектов, что и государственная экологическая экспертиза, за исключением объектов, сведения о которых составляют государственную, коммерческую и (или) иную охраняемую законом тайну.

Целью экологической экспертизы является предупреждение возможных неблагоприятных воздействий намечаемой деятельности на окружающую среду и связанных с ними социально-экономических и иных последствий.

Зарубежный опыт свидетельствует о высокой экономической эффективности экологической экспертизы. Агентство по охране среды США осуществило выборочный анализ заключений о воздействии на среду. В половине исследованных случаев отмечено снижение общей стоимости проектов за счет осуществления конструктивных природоохранных мероприятий. По данным Международного банка реконструкции и развития, возможное повышение стоимости проектов, связанное с проведением оценки воздействия на среду и последующим учетом в рабочих проектах экологических ограничений, окупается в среднем за 5-7 лет. По оценкам западных специалистов, включение экологических факторов в процесс принятия решений еще на стадии проектирования оказывается в 3-4 раза дешевле последующей доустановки очистного оборудования.

Испытывая на себе результаты разрушающего действия воды, ветра, землетрясений, снежных лавин и т. п., человек издавна реализовал элементы мониторинга, накапливая опыт предсказания погоды и стихийных бедствий. Такого рода знания всегда были и сейчас остаются необходимыми для того, чтобы по возможности снизить ущерб, причиняемый человеческому обществу неблагоприятными природными явлениями и, что особенно важно, уменьшить риск человеческих потерь.

Последствия большинства стихийных бедствий необходимо оценивать со всех сторон. Так, ураганы, разрушающие постройки и приводящие к человеческим жертвам, как, правило, приносят обильные осадки, которые в засушливых районах дают значительный прирост урожаев. Поэтому организация мониторинга требует углублённого анализа с учётом не только экономической стороны вопроса, но и особенностей исторических традиций, уровня культуры каждого конкретного региона.

Переходя от созерцания явлений окружающей среды через механизмы приспособления к осознанному и усиливающемуся воздействию на них, человек постепенно усложнял методику наблюдения за природными процессами и вольно или невольно вовлекался в погоню за самим собой. Ещё древние философы считали, что в мире всё связано со всем, что неосторожное вмешательство в процесс даже, казалось бы, второстепенной важности может привести к необратимым изменениям в мире. Наблюдая за природой, мы долгое время оценивали её с обывательских позиций, не задумываясь о целесообразности ценности наших наблюдений, о том, что мы имеем дело с самой сложной самоорганизующеся и самоструктурирующей системой, о том, что человек является всего лишь частицей этой системы. И если во времена Ньютона человечество любовалось целостностью этого мира, то теперь одним из стратегических помыслов человечества является нарушение этой целостности, неизбежно вытекающее из коммерческого отношения к природе и недооценки глобальности этих нарушений. Человек изменяет ландшафты, создаёт искусственные биосферы, организует агротехноприродные и полностью техногенные биокомплексы, перестраивает динамику рек и океанов и вносит изменения в климатические процессы. Двигаясь таким путём, он все свои научные и технические возможности до недавнего времени обращал во вред природе и в конечном итоге самому себе. Обратные отрицательные связи живой природы всё активнее сопротивляются этому натиску человека, всё чётче проявляется несоответствие целей природы и человека. И вот мы оказываемся свидетелями приближения к кризисной черте, за которой род Homo sapiens не сможет существовать.

Родившиеся ещё в начале нашего века идеи техносферы, ноосферы, техномира, антропосферы и т. д. и т. п. на родине В. И. Вернадского были восприняты с большим опозданием. Весь цивилизованный мир сейчас с нетерпением ждёт практического воплощения этих идей в нашей стране, своими размерами и мощью энергетического потенциала способной повернуть вспять все прогрессивные начинания за её пределами. И в этом смысле системы мониторинга являются лекарством от безумия, тем механизмом, который поможет предотвратить сползание человечества к катастрофе.

Спутником человеческой активности являются всё возрастающие по своей мощности катастрофы. Природные катастрофы происходили всегда. Они – один из элементов эволюции биосферы. Ураганы, наводнения, землетрясения, цунами, лесные пожары и т. п. приносят ежегодно огромный материальный ущерб, поглощают человеческие жизни. Одновременно всё более набирают силу антропогенные причины многих катастроф. Регулярные аварии танкеров с нефтью, катастрофа в Чернобыле, взрывы на заводах и складах с выбросами отравляющих веществ и другие не предсказуемые катастрофы – реальность нашего времени. Нарастание числа и мощности аварий демонстрирует беспомощность человека перед лицом приближающейся экологической катастрофы. Отодвинуть её может только быстрое широкомасштабное внедрение систем мониторинга. Такие системы успешно внедряются в Северной Америке, Западной Европе и Японии.

Другими словами, ответ на вопрос о необходимости мониторинга можно считать решённым положительно.

Экологический мониторинг - это комплекс наблюдений, ведущихся за тем, в каком состоянии пребывает а также ее оценка и прогноз изменений, происходящих в ней под воздействием как антропогенных, так и природных факторов.

Как правило, на любой территории подобные исследования всегда ведутся, но службы, ими занимающиеся, принадлежат разным ведомствам, и их действия не скоординированы ни по одному из аспектов. По этой причине перед мониторингом окружающей среды стоит первоочередная задача: определиться с эколого-хозяйственным районом. Следующий шаг заключается в выборе информации, касающейся именно состояния среды. Также нужно убедиться, что поступивших данных вполне достаточно для того, чтобы сделать правильные выводы.

Виды экологического мониторинга

Так как при проведении наблюдения решается много задач различного уровня, в свое время было предложено различать три его направления:

Санитарно-гигиенический;

Природно-хозяйственный;

Глобальный.

Однако на практике оказалось, подход не позволяет четко определить районирование и организационные параметры. Невозможно точно разделить и функции подвидов наблюдения за окружающей средой.

Экологический мониторинг : подсистемы

Основные подвиды наблюдения, ведущегося за окружающей средой, это:

Эта служба занимается контролем и прогнозом колебаний климата. Она охватывает ледяной покров, атмосферу, океан и другие части биосферы, влияющие на его формирование.

Геофизический мониторинг. Эта служба анализирует данные по и данные гидрологов, метеорологов.

Биологический мониторинг. Данная служба ведет наблюдение за тем, как загрязнение среды влияет на все живые организмы.

Мониторинг здоровья жителей той или иной территории. Эта служба наблюдает, анализирует и прогнозирует населения.

Итак, в общем виде экологический мониторинг выглядит следующим образом. Выбирается окружающая среда (или один ее объект), измеряются ее параметры, собирается, а затем передается информация. После этого данные обрабатываются, дается их общая характеристика на текущем этапе и делается прогнозирование на будущее.

Уровни наблюдения за состоянием среды

Экологический мониторинг - это система многоуровневая. По возрастающей она выглядит таким образом:

Детальный уровень. Мониторинг реализуется на небольших участках.

Локальный уровень. Эта система образуется, когда части детального мониторинга объединяются в одну сеть. То есть он ведется уже на территории района или большого города.

Региональный уровень. Он охватывает территорию нескольких регионов в пределах одной области или края.

Национальный уровень. Его образуют объединенные в пределах одной страны системы регионального мониторинга.

Глобальный уровень. В него объединяются системы мониторинга нескольких наций. Его задача - следить за состоянием среды во всем мире, прогнозировать ее изменения, происходящие, в том числе, и в результате воздействия на биосферу.

Программа наблюдения

Экологический мониторинг научно обоснован и имеет собственную программу. В ней указываются цели его проведения, конкретные шаги и методы реализации. Главные моменты, из которых состоит мониторинга, следующие:

Список объектов, которые контролируются. Точное указание их территории.

Список показателей ведущегося контроля и допустимых пределов их изменений.

И, наконец, временные рамки, то есть, с какой периодичностью должны отбираться пробы, и когда должны предоставляться данные.

Цели и задачи экологического мониторинга. Классификация видов мониторинга

Программа ЮНЕСКО от 1974 г. определяет мониторинг как систему регулярных длительных наблюдений в пространстве и во времени, дающую информацию о прошлом и настоящем состояниях окружающей среды, позволяющую прогнозировать на будущее изменение ее параметров, имеющих особенное значение для человечества.

Экологический мониторинг - информационная система наблюдений, оценки и прогноза изменений в состоянии окружающей среды, созданная с целью выделения антропогенной составляющей этих изменений на фоне природных процессов.

Система экологического мониторинга должна накапливать, систематизировать и анализировать информацию:

1) о состоянии окружающей среды;

2) о причинах наблюдаемых и вероятных изменений состояния (т.e., об источниках и факторах воздействия);

3) о допустимости изменений и нагрузок на среду в целом;

4) о существующих резервах биосферы.

Таким образом, в систему мониторинга входят следующие основные процедуры:

1) выделение (определение) объекта наблюдения;

2) обследование выделенного объекта наблюдения;

3) составление информационной модели для объекта наблюдения;

4) планирование измерений;

5) оценка состояния объекта наблюдения и идентификации его информационной модели;

6) прогнозирование изменения состояния объекта наблюдения;

7) представление информации в удобной для пользователя форме и доведение ее до потребителя.

Основные цели экологического мониторинга состоят в обеспечении системы управления природоохранной деятельности и экологической безопасности своевременной и достоверной информацией, позволяющей:

1) оценить показатели состояния и функциональной целостности экосистем и среды обитания человека;

2) выявить причины изменения этих показателей и оценить последствия таких изменений;

3) создать предпосылки для определения мер по исправлению возникающих негативных ситуаций до того, как будет нанесен ущерб.

Исходя из этих трех основных целей экологический мониторинг должен быть ориентирован на ряд показателей трех общих видов: соблюдения, диагностики и раннего предупреждения.

Кроме приведенных выше основных целей экологический мониторинг может быть направлен на достижение специальных программных целей, связанных с обеспечением необходимой информацией организационных и других мер по выполнению конкретных природоохранительных мероприятий, проектов, международных соглашений и обязательств государств в соответствующих областях.

Основные задачи экологического мониторинга:

1) наблюдение за источниками антропогенного воздействия;

2) наблюдение за факторами антропогенного воздействия;

3) наблюдение за состоянием природной седы и происходящими в ней процессами под влиянием факторов антропогенного воздействия;

4) оценка фактического состояния природной среды;

5) прогноз изменения состояния природной среды под влиянием факторов антропогенного воздействия и оценка прогнозируемого состояния природной среды.

Система пассивного мониторинга не включает деятельность по управлению качеством среды, но является источником необходимой для принятия экологически значимых решений информации. Активный мониторинг предполагает принятие экологически значимых решений и активных регулирующих мер, что тесно связано с экологическим контролем.

Глобальный мониторинг ОС

Всемирной метеорологической организацией (ВМО) в шести­десятые годы была создана мировая сеть станций мониторинга фо­нового загрязнения атмосферы (БАПМоН). Ее цель состояла в полу­чении информации о фоновых уровнях концентрации атмосферных составляющих, их вариациях и долгопериодных изменениях, по ко­торым можно судить о влиянии человеческой деятельности на со­стояние атмосферы.

в семидесятые годы было принято решение о создании Глобальной системы мониторинга ок­ружающей среды (ГСМОС), предназначенной для наблюдения за фоновым состоянием биосферы в целом и в первую очередь за про­цессами ее загрязнения.

В 1974 г. в рамках программы ООН была разработана концепция глобального мониторинга окружающей среды. В этой программе упор делается на определение целей мониторинга.

В1986 г. ООН выпустил руководящий справочник по "Экологическому мониторингу" под ред. Кларна. Развёрнутая там программа "Глобальные системы мониторинга окружающей среды" имеет 7 направлений:

1) организация и расширение системы предупреждения об угрозе здоровью человека;

2) оценка глобального загрязнения атмосферы и его влияние на климат;

3) оценка и распределение загрязнений в пищевых цепях;

4) оценка критических проблем землепользования;

5) оценка реакций экосистем на загрязнения окружающей среды;

6) оценка загрязнений океана;

7) система предупреждения стихийных бедствий.

Глобальный мониторинг предполагает разработку полномасштабных машинных имитационных моделей: океана, атмосферы, климата, литосферы, модели взаимодействия между перечисленными геосферами. На базе этих глобальных моделей возможно проигрывание различных сценариев развития социума, например: локальных ядерных конфликтов; локальных техногенных катастроф, связанных с авариями ядерных объектов; сценарий неблагоприятного развития промышленности и техносферы; сценарий неблагоприятного развития экономических отношений, который приводит к цепочке техногенных катастроф.

Эти модели имеют смысл только при поступлении полноценной измерительной информации от других частей мониторинга. Здесь существует несколько действующих систем космического мониторинга. Это система наблюдения Земли "EOS", действующая с 1995 г. Спутники выводятся на орбиту высотой 824 км.

Станции фонового мониторинга атмосферы (станции БАПМоН) ответственны за проведение наблюдений и своевременную отправку полученных первичных данных в курирующие их управ­ления по гидрометеорологии (УГМ) и Главную геофизическую об­серваторию (ГГО) им. А.И.Воейкова.

Станции комплексного фонового мониторинга (СКФМ) - их местоположение по своим ландшафтным и климатическим ха­рактеристикам должно быть репрезентативным для данного регио­на. Оценка репрезентативности начинается с анализа климатиче­ских, топографических, почвенных, ботанических, геологических и других материалов.

СКФМ включает стационарный наблюдательный полигон и химическую лабораторию. Наблюдательный полигон составляют пробоотборные площадки, гидропосты и в ряде случаев наблюда­тельные скважины. Химическая лаборатория станции располагается на расстоя­нии не ближе 500 м от опорной площадки, в лаборатории проводят­ся обработка и анализ той части проб, которая не подлежит пере­сылке в региональную лабораторию.

Станции БАПМоН - фоновые станции подразделяются на три категории: базовые, региональные и континентальные.

Базовые станции следует располагать в наиболее чистых мес­тах, в горах, на изолированных островах. Основной задачей базовых станций является контроль за глобальным фоновым уровнем загряз­нения атмосферы, не испытывающем влияния никаких локальных источников.

Региональные станции должны находиться в сельской местно­сти, не менее чем в 40 км от крупных источников загрязнения. Их целью является обнаружение в районе станции долгопериодных ко­лебаний атмосферных составляющих, обусловленных изменениями в использовании земли и другими антропогенными воздействиями.

Континентальные станции охватывают более широкий спектр исследований по сравнению с региональными станциями. Они должны размещаться в отдаленных районах, чтобы в радиусе 100 км не было источников, которые могли бы повлиять на локальные уровни загрязнения.

Программы наблюдения на станциях

На станциях КФМ реализуется комплексное изучение содержания загрязняющих веществ в компонентах экосистем. В связи с этим программа на­блюдений на СКФМ включает систематические измерения содер­жания загрязняющих веществ одновременно во всех средах, дополненные гидрометеорологическими данными.

В атмосферном воздухе подлежат измерению среднесуточные концентрации: взвешенных веществ; озона; оксидов углерода и азота; диоксида серы; сульфатов; 3,4- бенз(а)пирена; ДДТ и других хлорорганических соединений; свинца, кадмия, ртути, мышьяка, показателя аэрозольной мутности атмосферы.

Метеорологические наблюдения включают наблюдения за: температурой и влажностью воздуха; скоростью и направлением ветра; атмосферным давлением; облачностью; солнечным сиянием; атмосферными явлениями (туман, метели, грозы, пыльные бури, и т.п.); атмосферными осадками; снежным покровом; температурой почвы; радиацией и радиационным балансом и т.д.

Космическое зондирование.

Космические снимки Земли получают с высоты более ста километров. По высоте можно выделить три группы наиболее часто используемых орбит:

а) 100-500 км (это орбиты пилотируемых кораблей, орбитальных станций, и разведспутников, имеющих наиболее характерные высоты 200-400 км); для детальной съемки

б) 500-2000 км (орбиты ресурсных и метеорологических спутников, ресурсные пониже (600-900 км), метеорологические - повыше (900-1400 км)); для менее детальной, но более оперативной и территориально более захватной съемки

в) 36000-40000 км (орбиты геостационарных спутников) для постоянного наблюдения.

Геометрическим разрешением снимка называется физическая площадь прямоугольного (чаще квадратного) участка местности, который на снимке отображается самой мельчайшей точкой (пикселом). Величина геометрического разрешения выражается в длине сторон этого прямоугольника (чаще квадрата).

Космические снимки позволяют оперативно (в течении 1-2 мес., с момента проведения съемки) создавать цифровые карты на большие участки территории, специальные картографические материалы. Такие проблемы, как выбор мест для проверок (“рекогносцировки”), могут быть решены с применением космической съемки.

Стоимость одного снимка, полученного с зарубежного космического аппарата редко бывает менее $2000.

Чем более комплексно предполагается использовать снимок, тем более выгодным становиться его приобретение.

Физические основы дистанционного зондирования .

Методы дистанционного зондирования Земли из космоса можно подразделить на два больших класса: пассивные и активные.

Методы пассивного дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) из космоса основаны на регистрации отраженного солнечного излучения, просуммированного с собственным излучением атмосферы, облаков и земного покрова и ослабленного в атмосфере.

В настоящее время надежно функционирующие на орбите космические многоспектральные системы с ИК каналами позволяют на основе априорной информации о тепловых свойствах почв, горных пород, руд, минералов и материалов успешно дешифрировать космоснимки, обнаруживать различные аномалии и строить температурные карты земной поверхности и океана, состояния растительного покрова и т.д.

Кроме того, ИК съемка успешно применяется для обнаружения и оконтуривания подземных пожаров, постоянного геотемпературного поля, подземных теплотрасс.

Весьма специфично и эффективно использование многозональной съемки для изучения водных объектов. Для них она дает дополнительные возможности, не реализуемые другими методами. Подводные объекты дешифрируются на глубинах от нескольких метров до десятков метров. Особое достоинство заключается в использовании серии зональных изображений как разноглубинных срезов толщи воды и поверхности дна в связи со способностью лучей разных спектральных диапазонов проникать на неодинаковую глубину - наибольшую (до 20м) для лучей голубого диапазона и наименьшую - для лучей ближней ИК области спектра. Эти свойства открывают возможности исследования распространения взвешенного материала в воде - естественного загрязнения водоемов твердым стоком рек и т.д. Это позволяет составлять карты подводных ландшафтов с их комплексной характеристикой для мелководных акваторий, но именно задачи освоения и мониторинга шельфа приобрели теперь первостепенное значение.

Многозональные космоснимки весьма информативны для определения снежного покрова. Свежевыпавший снег отражает около 95% солнечной радиации в области длин волн 0.3 - 0.9 мкм. В видимой области спектра снег - белое тело, а в ИК области (длина волны 10 мкм) - абсолютно черное тело с температурой ниже 0 град. С.

Активное ДЗЗ проводится в видимом диапазоне с помощью лидаров (532нм), но, в основном, в радиодиапазоне.

При зондировании из космоса используется сверхвысокочастотный (СВЧ) диапазон волн - от миллиметров до нескольких сантиметров. В этом диапазоне атмосфера Земли обладает высокой прозрачностью, поэтому радиометры и радиолокаторы позволяют практически всегда осуществлять зондирование земных покровов, причем, независимо от наличия облаков.

Проникающая способность радиоволн позволяет получить особую информацию о земных покровах, которую не удается извлечь из наблюдений в оптическом диапазоне. Так, в известной степени радиоволны позволяют "преодолеть" экранирующий эффект растительных покровов и получить информацию непосредственно о свойствах земных грунтов .

С другой стороны, с помощью радиоволн осуществляется глубинное зондирование грунта, снега, льда , что позволяет выносить более объективные суждения о физическом состоянии земных покровов.

Комплексное изучение природных ресурсов

Наибольший технико-экономический эффект от использования данных космического зондирования Земли может быть получен при комплексном изучении и картографировании природных ресурсов. Комплексное изучение и картографирование на основе космической информации подразумевает получение новых сведений о природных ресурсах по основным их видам и территориальным сочетаниям путем интерпретации материалов космической съемки и их совместного анализа с данными традиционных исследований.

Сканерные съемки Земли и прием цифровых космоизображений с современных спутников, а также широкое развитие геоинформационных систем позволяет составлять цифровые электронные тематические карты . Это качественно новая ступень в картографии, открывающая широкие возможности для комплексного анализа и применения различными потребителями.
Поиск полезных ископаемых .

Применение космических методов позволяет более оперативно и эффективно вести региональные геолого-съемочные работы. При этом затраты на геологическую съемку 1 км2 территории снижаются на 15-20%.

Внедрение космических исследований в комплекс нефтегазопоисковых работ, обеспечивает информацией о разрывной и складчатой тектонике и глубинной структуре земной коры. Аэрокосмические методы играют важную роль и при доразведке месторождений и при их эксплуатации.

Экологические исследования

Функционирующие в настоящее время космические системы природоведческого, метеорологического и океанологического назначения могут эффективно использоваться в интересах экологических исследований глобального, регионального и локального характера.

Например, с борта орбитальных станций зафиксирована динамика усыхания Аральского моря.

Такие снимки позволяют следить за распространением пятна нефти и организовать эффективные работы по ликвидации последствий аварий.

По космоснимкам не только обнаруживаются лесные пожары, но и осуществляется прогноз опасности их возникновения, оценка ущерба от лесных пожаров.

Нормирование качества воздуха

Качество атмосферного воздуха - совокупность свойств атмосферы, определяющая степень воздействия физических, химических и биологических факторов на людей, растительный и животный мир, а также на материалы, конструкции и окружающую среду в целом.

Нормативами качества воздуха определены допустимые пределы содержания вредных веществ как в производственной, так и в селитебной зоне (предназначенной для размещения жилого фонда, общественных зданий и сооружений) населенных пунктов.

ПДК рз - концентрация, которая при ежедневной (кроме выходных дней) работе в течение 8 часов, или при другой продолжительности, но не более 41 часа в неделю, на протяжении всего рабочего стажа не должна вызывать заболевания или отклонения в состоянии здоровья, обнаруживаемые современными методами исследования, в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующего поколений.

Совершенно недопустимо сравнивать уровни загрязнения селитебной зоны с установленными ПДК рз, а также говорить о ПДК в воздухе вообще, не уточняя, о каком нормативе идет речь.

ПДК мр - концентрация вредного вещества в воздухе населенных мест , не вызывающая при вдыхании в течение 20 минут рефлекторных (в том числе, субсенсорных) реакций в организме человека. В результате рассеяния примесей в воздухе при неблагоприятных метеорологических условиях на границе санитарно-защитной зоны предприятия концентрация вредного вещества в любой момент времени не должна превышать ПДК мр.

ПДК сс - это концентрация вредного вещества в воздухе населенных мест , которая не должна оказывать на человека прямого или косвенного воздействия при неограниченно долгом (годы) вдыхании. Таким образом, ПДК сс является самым жестким санитарно-гигиеническим нормативом, устанавливающим концентрацию вредного вещества в воздушной среде.

Нормированные характеристики загрязнения атмосферы ино­гда называютИНДЕКСОМ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ (ИЗА). В практической работе используют большое количество различных ИЗА. Некоторые из них основаны на косвенных показателях загрязнения атмосферы, например, на видимости атмосферы, на ко­эффициенте прозрачности.

Различные ИЗА, которые можно разделить на 2 основные группы:

1. Единичные индексы загрязнения атмосферы одной приме­сью.

2. Комплексные показатели загрязнения атмосферы несколь­кими веществами.

К единичным индексам относятся:

* Коэффициент для выражения концентрации примеси в еди­ницах ПДК (а), т.е. значение максимальной или средней концентра­ции, приведенное к ПДК: а = Ci / ПДК

К комплексным индексам относятся:

* Комплексный индекс загрязнения атмосферы города (КИЗА) -это количественная характеристика уровня загрязнения атмосферы, создаваемого n веществами, присутствующими в атмосфере города: In = SIi

где Ii - единичный индекс загрязнения атмосферы i-ым веществом.

Нормирование качества воды

В соответствии с Санитарными правилами и нормами СанПиН 2.1.4.559-96 питьевая вода должна быть безопасна в эпидемическом и радиационном отношении, безвредна по химическому составу и должна иметь благоприятные органолептические свойства. Под качеством воды в целом понимается характеристика ее состава и свойств, определяющая ее пригодность для конкретных видов водопользования; при этом показатели качества представляют собой признаки, по которым производится оценка качества воды.

Предельно допустимая концентрация в воде водоема хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования (ПДКВ) - это концентрация вредного вещества в воде, которая не должна оказывать прямого или косвенного влияния на организм человека в течение всей его жизни и на здоровье последующих поколений, и не должна ухудшать гигиенические условия водопользования.

Предельно допустимая концентрация в воде водоема, используемого для рыбохозяйственных целей (ПДКвр) - это концентрация вредного вещества в воде, которая не должна оказывать вредного влияния на популяции рыб, в первую очередь промысловых.

Оценка качества воды и сравнение современного состояния водного объекта с установленными в прошлые годы характеристиками проводятся на основании индекса загрязнения воды по гидрохимическим показателям (ИЗВ). Этот индекс представляет собой формальную характеристику и рассчитывается усреднением как минимум пяти индивидуальных показателей качества воды. Обязательны для учета следующие показатели: концентрация растворенного кислорода, водородный показатель рН и биологическое потребление кислорода БПК5.

Кроме того, для определения ИЗВ используют величину растворенного в воде кислорода и БПК20 (общесанитарный ЛПВ), бактериологический показатель – число лактозоположительных кишечных палочек (ЛПКП) в 1 л воды, запах и привкус. Индекс загрязнения воды определяется в соответствии с гигиенической классификацией водных объектов по степени загрязнения.

Нормирование качества почвы

В СССР был установлен лишь один норматив, определяющий допустимый уровень загрязнения почвы вредными химическими веществами - ПДК для пахотного слоя почвы (ПДКп) - это концентрация вредного вещества в верхнем, пахотном слое почвы, которая не должна оказывать прямого или косвенного отрицательного влияния на соприкасающиеся с почвой среды и на здоровье человека, а также на самоочищающую способность почвы.

Оценка уровня химического загрязнения почв населенных пунктов проводится по показателям, разработанным при сопряженных геохимических и гигиенических исследованиях окружающей среды городов. Такими показателями являются коэффициент концентрации химического элемента Кс и суммарный показатель загрязнения Zc.

Коэффициент концентрации определяется как отношение реального содержания элемента в почве С к фоновому С ф: К с =С/С ф.

Поскольку часто почвы загрязнены сразу несколькими элементами, то для них рассчитывают суммарный показатель загрязнения , отражающий эффект воздействия группы элементов:

n - число учитываемых элементов.

Оценка опасности загрязнения почв комплексом элементов по показателю Zc проводится по оценочной шкале, градации которой разработаны на основе изучения состояния здоровья населения, проживающего на территориях с различным уровнем загрязнения почв.

17. Организация экоаналитического контроля .

В основе мониторинга лежит система определения концентраций загрязняющих веществ в объектах окружающей среды - система эколого-аналитического контроля (ЭАК).

ЭАК - это система мероприятий по выявлению и оценке источников и уровня загрязненности природных объектов вредными веществами в результате сбросов либо выбросов этих веществ в окружающую среду природопользователями, также вследствие естественного образования и накопления в объектах окружающей среды, в том числе за счет химической и биохимической трансформации природных и техногенных веществ в соединения с вредными свойствами.

Можно выделить три основные функции ЭАК:

· получение первичной информации о содержании вредных веществ в окружающей среде и принятие на основе этой информации решений по предотвращению дальнейшего поступления этих веществ в воду, воздух, почву, донные отложения, растительный покров или о необходимости очистки этих объектов от уже накопленных загрязнителей;

· получение вторичной информации об эффективности мероприятий, осуществленных на основе первичной информации;

· формирование исходных данных для принятия решений экономического, правового, социального и экологического характера по отношению к природопользователям, районам и регионам со сложной экологической обстановкой, включая оценку недвижимости при ее приватизации или продаже.

Организация и обеспечение ЭАК требуют решения комплекса взаимосвязанных проблем, которые образуют приведенную ниже единую систему: Нормативно-техническое обеспечение и правовая регламентация - Контролируемые объекты и компоненты - Методическое обеспечение - Аппаратурное обеспечение - Метрологическое обеспечение - Обеспечение качества химической информации - Кадровое обеспечение

Нормативно-техническое обеспечение и правовая регламентация системы ЭАК

С точки зрения природоохранительного законодательства, регламентация отдельных стадий ЭАК (пробоотбор, консервация и транспортировка проб, пробоподготовка, обработка и выдача результатов анализа, их введение в память ЭВМ, а также нормирование номенклатуры подлежащих определению вредных веществ и уровни их предельно допустимых концентраций (ПДК)) является юридической базой для обоснования требований к методикам анализа, аналитическим приборам и другим средствам измерения, которые следует применять для ЭАК.

В нормативно-техническое обеспечение включают также документы, регламентирующие алгоритмы проведения анализа. Необходима разработка единых НТД, регламентирующих требования к организации и проведению ЭАК с учетом его специфики для каждой из связанных с ним структур.

Методическое обеспечение системы ЭАК

Разработано огромное количество методик анализа объектов природной окружающей среды, но только часть из них может быть применена в системе ЭАК, поскольку по своим показателям эффективности, включающим аналитические и метрологические характеристики, они не отвечают требованиям ЭАК. К тому же большая группа методик реализуется на уникальном аналитическом оборудовании, которое в России имеется в единичных экземплярах (например хромато-масс-спектрометры высокого разрешения). Документы, регламентирующие методики анализа объектов окружающей среды, должны иметь определенный нормативно-технический и правовой статус: такие методики должны быть аттестованы и введены в действие. Пока подавляющее большинство методик, применяемых для ЭАК, не аттестовано. Проведение ЭАК по неаттестованным методикам сразу же ставит под сомнение достоверность результатов анализов. По таким результатам не могут быть приняты ни санкции, ни управленческие решения.

Аппаратурное обеспечение системы ЭАК

Для приборов ЭАК принципиальным является вопрос обоснования требований к условиям их эксплуатации. Все приборы ЭАК – выпускаемые или разрабатываемые - можно разделить на две группы: приборы общего назначения и специализированные приборы.

В первую группу входят приборы, применение которых не жестко связано со спецификой контролируемого объекта или определяемого показателя, т.е. возможно их использование для большого числа методик анализа. Вторая группа включает приборы, предназначенные для определения конкретного компонента в конкретном объекте контроля.

Приборы обеих групп могут применяться в ЭАК при наличии обязательного методического обеспечения.

Обеспечение качества химической информации

При ЭАК получаемая информация служит фундаментом для принятия принципиальных решений и предписывания правил. Качество аналитической информации определяется степенью ее достоверности. Работы по обеспечению качества результатов химического анализа в области ЭАК носят узковедомственный характер и не распространяются на всю систему ЭАК, поскольку контроль качества данных природопользователей вообще не проводится. Таким образом, необходимо создание общей системы обеспечения качества аналитических работ, что должно быть регламентировано соответствующим НТД.

Контролируемые объекты и компоненты в экоаналитическом контроле

В сферу эколого-аналитического контроля входят следующие контролируемые объекты:

· воды - пресные, поверхностные, морские, подземные, атмосферные осадки, талые, сточные;

· воздух - атмосферный, природных заповедников (фон), городов и промышленных зон, рабочей зоны;

· почвы (в аспекте загрязнения);

· донные отложения (в том же аспекте);

· растения, пища и корма, животные ткани (в том же аспекте).

Требования к средствам измерения

Различными нормативными документами в области обеспечения единства измерений предъявляется достаточно жесткие требования к средствам измерений (СИ), применяемым при экоаналитических работах.

1. Прежде всего, СИ должны пройти испытания с целью утверждения типа средств измерений.

2. Нормативными документами установлен нижний предел обнаружения загрязняющего вещества в объектах окружающей природной среды - обычно он составляет от 0,1 ПДК (для почвы) до 0,8 ПДК (для атмосферного воздуха). При выборе СИ этот факт также необходимо учитывать.

3. Особое внимание следует уделить соблюдению в процессе измерений установленных нормативными документами норм погрешности измерений. Для СИ универсального назначения (спектрофотометры, полярографы, хроматографы и т. д.) большое значение имеет обеспеченность СИ аттестованными методиками выполнения измерений (далее - МВИ).

4. Для удобства хранения и обработки результатов измерений прибор должен быть оснащен выходом, позволяющим осуществлять его интерфейс с компьютером.

5. низкая стоимость эксплуатации прибора.

6. Приборы, предназначенные для массовых анализов, не должны требовать очень высокой квалификации исполнителя.

7. Для импортных приборов существенным является требование наличия технической документации на русском языке, а также русскоязычного программного обеспечения для СИ.

8. Ремонт прибора не должен быть очень дорогим.

9. Отдельные требования предъявляются к СИ, имеющим в своем составе источники ионизирующих излучений. Такие СИ подлежат обязательной регистрации в органах МВД и Минздрава России, а эксплуатация таких СИ без получения соответствующей лицензии Госатомнадзора России запрещена.

Классификация экоаналитических средств

В настоящее время существует несколько классификаций средств измерений.

Так, средства экоаналитических измерений можно разделить на три группы:

· автоматические и неавтоматические,

· мобильные и стационарные (носимые, переносные, перевозимые),

· анализаторы и сигнализаторы,

универсальные СИ - измеряющие содержание практически любых веществ различных классов (например, спекторофотометр), групповые - анализирующие ряд сходных по свойствам веществ одного класса или группы (анализатор выхлопных газов автотраснспорта) и целевые - специфичные к конкретным веществам (например, анализатор СО, анализатор паров Hg);

по анализируемой среде: газоанализаторы, аква - анализаторы, анализаторы сыпучих тел.

по способу регистрации результатов: аналоговые и цифровые.

Одной из наиболее широко применяемых является классификацияпо методу измерений .

При совмещении всех вышеуказанных оснований и при дальнейшей детализации средств измерений по особенностям анализируемых сред формируется широко применяемая в настоящее время на практике «прагматическая» классификация СИ , которая используется, в том числе при введении российского Государственного реестра СИ. Деление средств измерений на группы и подгруппы в ней осуществляется по контролируемой среде, по ее особенностям, а далее по методам, классам и видам определяемых веществ.

19. Общегосударственная система наблюдения и контроля атмосферного воздуха ОГСНКа – составная часть Общегосударственной системы наблюдений и контроля (ОГСНК) за состоянием природной среды.

Основные задачи ОГСНКа те же, что и у всей системы ОГСНК.

ОГСНКа состоит из двух уровней мониторинга:

1) импактный мониторинг;

2) региональный мониторинг, включая фоновый.

В России существует сеть станций, которая ведет наблюдения за содержанием загрязняющих веществ в атмосфере. Эти станции расположены в 253 городах. Число стацио­нарных постов определяется в зависимости от численности населе­ния в городе, площади населенного пункта, рельефа местности и степени индустриализации. В зависимости от численности населе­ния устанавливается: 1 пост - до 50 тыс. жителей; 2 поста - 50-100 тыс. жителей; 2-3 по­ста - 100-200 тыс. жителей; 3-5 постов - 200-500 тыс. жителей; 5-10 постов - более 500 тыс. жителей; 10-20 постов (стационарных и маршрутных) - более 1 млн жителей.

В основу системы наблюдений положены: регулярность, единство программы наблюдений, репрезентативность положения стационарного поста. Обработка данных производится в ГГО им. А.И.Воейкова в Санкт-Петербурге. Обычно на каждом посту измеряется до 8 загрязняющих веществ, но, учитывая, что каждый про­мышленный центр имеет свою экологическую специфику и набор 3В, возможно измерение до 80 компонентов.

Прерогатива контроля источников загрязнения (выбросов, труб и т.п.) принадлежит отделам охраны окружающей среды самих предприятий в контакте с санитарно-гигиеническими службами. Ос­тальные три уровня контроля выполняются службами, институтами и учреждениями Роскомгидромета.

Организация наблюдений за загрязнением атмосферы

Наблюдения за уровнем загряз­нения атмосферы осуществляют на постах. Постом наблюдения яв­ляется выбранное место (точка местности), на котором размещают павильон или автомобиль, оборудованные соответствующими при­борами.

Устанавливаются посты наблюдений 3 категорий: стационарные (непрерыв­ная регистрация или регулярный отбор проб), маршрутные (для регулярного отбора проб воздуха, когда невозможно или нецелесообразно установить ста­ционарный пост), передвижные (подфакельные - под дымовым (газовым) факелом с целью выявления зоны влияния данного источника промышленных выбросов).

Помимо наблюдений в городах ведутся наблюдения за преде­лами урбанизированных территорий, в том числе и в заповедниках, которые позволяют оценить фоновое загрязнение, возникающее в результате переноса поллютантов атмосферными потоками, а по отдельным станциям - естественное фоновое содержание веществ в атмосфере.

Одновременно с отбором проб воздуха определяют направление и скорость ветра, температуру воздуха, состояние погоды и подстилающей поверхности.

Перечень веществ для измерения устанавливается на основе сведений о составе и характере выбросов от источников за­грязнения и метеорологических условиях рассеивания примесей.

После выбора основных примесей, подлежащих контролю, определяется очередность организации контроля за специфически­ми примесями, выбрасываемыми разными источниками.

На опорных стационарных постах организуются наблюдения за содержанием основных 3В: пыли, диоксида серы, оксида углерода, оксида и диоксида азота, а также за специфическими вещества­ми, которые характерны для промышленных выбросов предприятий данного города.

20. Средства контроля воздушных и других газообразных сред. Отбор проб воздуха.

Средства контроля подразделяют на: системы (комплексы), приборы , другие технические средства контроля загрязнения (ТСКЗ) воздушного бассейна с группировкой их по особенностям анализируемой воздушной среды

По степени автоматизации: на автоматические автоматизаторы и газосигнализаторы, и неавтоматические приборы и другие средства контроля.

При лабораторном экоаналитическом контроле ЗВ в воздухе в основном применяется технология с разделенными процедурами отбора и измерения показателей проб. При этом в числе универсальных приборов лабораторного анализа, на которых реализуется не менее 130 методик выполнения измерений загрязняющих атмосферу веществ, находятся следующие типы средств:

· фотометры и спектрофотометры 50 % (>60 методик),

· хроматографы 20 % (30),

· атомно-абсорбционные спектрометры 10 % (15),

· потенциометрические приборы 4 % (5),

· флуориметры и титраторы по 2.5 % (по 3),

· кулонометры и весовые приборы по 1,5 % (по 2),

· остальные (хромато-масс-спектрометры, рентгено-флуоресцентные и