Урок «Понятие мониторинга среды. Виды и методы мониторинга. Экологический мониторинг. Особенности проведения экологического мониторинга
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.
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.
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.
Понятие экологического мониторинга Мониторингом называют систему повторных наблюдений одного или более элементов окружающей природной среды в пространстве и во времени с определёнными целями и в соответствии с заранее подготовленной программой Менн 1972. Понятие мониторинга окружающей среды было впервые введено Р. Уточняя определение мониторинга окружающей среды Ю.
Поделитесь работой в социальных сетях
Если эта работа Вам не подошла внизу страницы есть список похожих работ. Так же Вы можете воспользоваться кнопкой поиск
Лекция №14
Экологический мониторинг
- Понятие экологического мониторинга
- Задачи экологического мониторинга
- Классификация мониторинга
- Оценка фактического состояния окружающей среды (санитарно-гигиенический мониторинг, экологический)
- Прогноз и оценка прогнозируемого состояния
1. Понятие экологического мониторинга
Мониторингом называют систему повторных наблюдений одного или более элементов окружающей природной среды в пространстве и во времени с определёнными целями и в соответствии с заранее подготовленной программой (Менн, 1972). Необходимость в детальной информации о состоянии биосферы стала ещё более очевидной в последние десятилетия в связи с серьезными негативными последствиями, вызванными бесконтрольной эксплуатацией человеком природных ресурсов.
Для выявления изменений состояния биосферы под влиянием деятельности человека необходима система наблюдений. Такую систему в настоящее время общепринято называть мониторингом.
Слово «мониторинг» вошло в научный оборот из англоязычной литературы и происходит от английского слова « monitoring » происходит от слова « monitor », имеющее в английском языке следующее значение: монитор, прибор или устройство для наблюдения и постоянного контроля над чем-либо.
Понятие мониторинга окружающей среды было впервые введено Р.Менном в 1972г. на Стокгольмской конференции ООН.
У нас в стране одним из первых теорию мониторинга стал разрабатывать Ю.А. Израэль. Уточняя определение мониторинга окружающей среды, Ю.А.Израэль ещё в 1974 г. сделал акцент не только на наблюдение, но и на прогнозе, введя в определение термина «мониторинга окружающей среды» антропогенный фактор как основную причину этих изменений. Мониторингом окружающей среды он называет систему наблюдений, оценки и прогноза антропогенных изменений состояния окружающей природной среды. (Рис.1) . Стокгольмская конференция (1972г) по окружающей среде положила начало созданию глобальных систем мониторинга состояния окружающей среды (ГСМОС/ GEMS ).
Мониторинг включает следующие основные направления деятельности:
- Наблюдения за факторами, воздействующими на окружающую природную среду, и за состоянием среды;
- Оценку фактического состояния природной среды;
- Прогноз состояния природной среды. И оценку этого состояния.
Таким образом, мониторинг это многоцелевая информационная система наблюдений, анализа, диагноза и прогноза состояния природной среды, не включающая управлением качеством окружающей среды, но дающая необходимую информацию для такого управления (рис. 2.) .
Информационная система/мониторинг/ Управление
Рис. 2. Блок-схема системы мониторинга.
2. Задачи экологического мониторинга
- Научно-техническое обеспечение наблюдения, оценки прогноза состояния окружающей среды;
- Наблюдения за источниками поступления загрязняющих веществ и уровнем загрязнения окружающей среды;
- Выявление источников и факторов загрязнения и оценки степени их воздействия на окружающую среду;
- Оценка фактического состояния окружающей среды;
- Прогноз изменения состояния окружающей среды и пути улучшения ситуации. (Рис.3.) .
Суть и содержание мониторинга окружающей среды состоит из упорядоченного набора процедур, организованного в циклы: Н 1 наблюдения, О 1 оценка, П 1 прогноз и У 1 управление. Затем наблюдения дополняются новыми данными, на новом цикле, и далее циклы повторяются на новом временном отрезке Н 2 , О 2 , П 2 , У 2 и т.д. (Рис. 4.) .
Таким образом, мониторинг представляет собой сложно построенную, циклически функционирующую и развивающуюся во времени по спирали постоянно действующую систему
Рис. 4. Схема функционирования мониторинга во времени.
3. Классификация мониторинга.
- По масштабам наблюдения;
- По объектам наблюдения;
- По уровню загрязнения объектов наблюдения;
- По факторам и источникам загрязнения;
- По методам наблюдения.
По масштабам наблюдения
|
Название уровня мониторинга |
Организации, осуществляющие мониторинг |
|
Глобальный |
Межгосударственная система мониторинга окружающей среды |
|
Национальный |
Государственная система мониторинга окружающей среды территории России |
|
Региональный |
Краевые, областные системы мониторинга окружающей среды |
|
Локальный |
Городские, районные системы мониторинга окружающей среды |
|
Детальный |
Системы мониторинга окружающей среды предприятий, месторождений, заводов и т.д. |
Детальный мониторинг
Низшим иерархическим уровнем является уровень детального мониторинга окружающей среды, реализуемого в пределах территорий и масштабах отдельных предприятий, заводов, отдельных инженерных сооружений, хозяйственных комплексов, месторождений и т.д. Системы детального мониторинга окружающей среды являются важнейшим звеном в системе более высокого ранга. Их объединение в более крупную сеть образует систему мониторинга локального уровня.
Локальный мониторинг (импактный)
Проводится в сильно загрязнённых местах (городах, населённых пунктах, водных объектах и т.д.) и ориентирован на источник загрязнения. В
связи с близостью к источникам загрязнения здесь обычно присутствуют в значительных количествах все основные вещества, входящих в состав выбросов в атмосферу и сброс в водные объекты. Локальные системы, в свою очередь, объединяются в еще более крупные системы регионального мониторинга.
Региональный мониторинг
Проводится в пределах какого-то региона, с учётом природного характера, видом и интенсивностью техногенного воздействия. Системы регионального мониторинга окружающей среды объединяются в пределах одного государства в единую национальную сеть мониторинга.
Национальный мониторинг
Система 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. В России осуществляется под руководством МПР. В рамках экологической программы ООН поставлена задача объединения национальных систем мониторинга в единую межгосударственную сеть «Глобальную сеть мониторинга окружающей среды» (ГСМОС)
Глобальный мониторинг
Назначение ГСМОС осуществление мониторинга за изменением в окружающей среды на Земле в целом, в глобальном масштабе. Глобальный мониторинг это система слежения за состоянием и прогнозирование возможных изменений общемировых процессов и явлений, включая антропогенное воздействие на биосферу в целом. ГСМОС занимается глобальным потеплением климата, проблемами озонового слоя, сохранение лесов, засухи и т.д. .
По объектам наблюдения
- Атмосферный воздух
- в населённых пунктах;
- разных слоёв атмосферы;
- стационарные и передвижные источники загрязнения.
- Подземные и поверхностные водные объекты
- пресные и солёные воды;
- зоны смешения;
- зарегулированные водные объекты;
- природные водоёмы и водотоки.
- Геологическая среда
- почвенный слой;
- грунты.
- Биологический мониторинг
- растения;
- животные;
- экосистемы;
- человек.
- Мониторинг снежного покрова
- Мониторинг радиационного фона.
Уровень загрязнения объектов наблюдения
- Фоновый (базовый мониторинг)
Это наблюдения за объектами окружающей среды в условно чистых природных зонах.
2. Импактный
Ориентирован на источник загрязнения или отдельное загрязняющее воздействие.
По факторам и источникам загрязнения
1. Инградиентный мониторинг
Это физическое воздействие на окружающую среду. Это радиационное излучение, тепловое воздействие, инфракрасное, шум, вибрация и т.д.
2. Ингредиентный мониторинг
Это мониторинг отдельного загрязняющего вещества.
По методам наблюдения
1. Контактные методы
2. Дистанционные методы .
4. Оценка фактического состояния окружающей среды
Оценка фактического состояния является ключевым направлением в рамках мониторинга окружающей природной среды. Она позволяет определить тенденции изменений состояния окружающей среды; степень неблагополучия и его причины; помогает принять решения по нормализации положения. Могут быть выявлены и благоприятные ситуации, указывающие на наличие экологических резервов природы.
Экологический резерв природной экосистемы есть разница между предельно допустимым и фактическим состоянием экосистемы.
Метод анализа результатов наблюдений и оценка состояния экосистемы зависят от вида мониторинга. Обычно оценка осуществляется по совокупности показателей или по условным индексам, разработанным для атмосферы, гидросферы, литосферы. К сожалению, нет унифицированных критериев даже для одинаковых элементов природной среды. Для примера рассмотрим лишь отдельные критерии.
В санитарно-гигиеническом мониторинге обычно используют:
1) комплексные оценки санитарного состояния природных объектов по совокупности измеряемых показателей (таблица 1) или 2) индексы загрязнений.
Таблица 1.
Комплексная оценка санитарного состояния водоемов по совокупности физических, химических и гидробиологических показателей
Общий принцип расчета индексов загрязнений следующий: вначале определяется степень отклонения концентрации каждого загрязняющего вещества от его ПДК, а затем полученные величины объединяются в суммарный показатель, который учитывает воздействие нескольких веществ.
Приведем примеры расчета индексов загрязнения, используемых для оценки загрязненности атмосферного воздуха (ИЗ) и качества поверхностных вод (ИЗВ).
Расчет индекса загрязнения атмосферного воздуха (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 = Сί / ПДКί
Этот ИЗА используется как критерий качества атмосферного воздуха отдельными примесями.
Повторяемость (g ) концентраций примеси в воздухе выше заданного уровня по посту либо по К постам города за год. Это процент (%) случаев превышения заданного уровня разовыми значениями концентрации примеси:
g = (m / n ) ּ100%
где n - число наблюдений за рассматриваемый период, m - число случаев превышения разовыми концентрациями на посту.
ИЗА (I ) отдельной примесью - количественная характеристика уровня загрязнения атмосферы отдельной примесью, учитывающая класс опасности вещества через нормирование на опасность SО 2 :
I = (C г /ПДКсс) Ki
где I - примесь, Ki - константа для различных классов опасности по приведению к степени вредности диоксида серы, C г - среднегодовая концентрация примеси.
Для веществ различных классов опасности Кi принимается:
|
Класс опасности |
||||
|
Значение Ki |
Расчет ИЗА основан на предположении, что на уровне ПДК все вредные вещества характеризуются одинаковым влиянием на человека, а при дальнейшем увеличении концентрации степень их вредности возрастает с различной скоростью, которая зависит от класса опасности вещества.
Данный ИЗА используют для характеристики вклада отдельных примесей в общий уровень загрязнения атмосферы за данный период времени на данной территории и для сравнения степени загрязнения атмосферы различными веществами.
К комплексным индексам относятся:
Комплексный индекс загрязнения атмосферы города (КИЗА) - это количественная характеристика уровня загрязнения атмосферы, создаваемого n веществами, присутствующими в атмосфере города:
КИЗА=
где Ii - единичный индекс загрязнения атмосферы i-ым веществом.
Комплексный индекс загрязнения атмосферы приоритетными веществами - количественная характеристика уровня загрязнения атмосферы приоритетными веществами, определяющими загрязнение атмосферы в города, рассчитывается аналогично КИЗА.
Расчеты индекса загрязнения природных вод (ИЗВ) также могут быть выполнены несколькими методами.
Приведем в качестве примера метод расчета, рекомендованный нормативным документом, который является неотъемлемой частью Правил охраны поверхностных вод (1991) - СанПиН 4630-88.
Вначале измеренные концентрации загрязняющих веществ группируют по лимитирующим признакам вредности - ЛПВ (органолептическому, токсикологическому и общесанитарному). Затем для первой и второй (органолептический и токсикологический ЛПВ) групп рассчитывают степень отклонения (А i ) фактических концентраций веществ (C i ) от их ПДК i , так же, как и для атмосферного воздуха (A i = C i /ПДК i ). Далее находят суммы показателей А i , для первой и второй групп веществ:
где S - сумма А i для веществ, нормируемых по органолептическому (S орг ) и токсикологическому (S токс ) ЛПВ; n - число суммируемых показателей качества воды.
Кроме того, для определения ИЗВ используют величину растворенного в воде кислорода и БПК 20 (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 (табл.2).
Сопоставляя соответствующие показатели (S орг , S токс , БПК 20 и т. д.) с оценочными (см. табл. 2), определяют индекс загрязнения, степень загрязнения водного объекта и класс качества вод. Индекс загрязнения определяют по наиболее жесткому значению оценочного показателя. Так, если по всем показателям вода относится к I классу качества, но содержание кислорода в ней меньше 4,0 мг/л (но больше 3,0 мг/л), то ИЗВ такой воды следует принять за 1 и отнести ее ко II классу качества (умеренная степень загрязнения).
От степени загрязнения воды водного объекта зависят виды водопользования (табл. 3).
Таблица 2.
Гигиеническая классификация водных объектов по степени загрязнения (по СанПиН 4630-88)
Таблица 3
Возможные виды водопользования в зависимости от степени загрязнения водного объекта (по СанПиН4630-88)
|
Степень загрязнения |
Возможное использование еоднсо объекта |
|
Допустимая |
Пригоден для всех видов водопользования населения практически без каких-либо ограничений |
|
Умеренная |
Свидетельствует об опасности использования водного объекта для культурно-бытовых цепей. Использование как источника хозяйственно-питьевого водоснабжения без снижения уровня: химического загрязнения на очистных водопроводных сооружениях может привести к начальным симптомам интоксикации у части населения, особенно при наличии веществ 1-го и 2-го классов опасности |
|
Высокая |
Безусловная опасность культурно-бытового водопользования на водном объекте. Недопустимо использование как источника хозяйственно-питьевого водоснабжения из-за сложности удаления токсических веществ в процессе водоподготовки. Употребление для питья воды может привести к появлению симптомов интоксикации и развитию отделенных эффектов, особенно при присутствии веществ 1-го и 2-го классов опасности |
|
Чрезвычайно высокая |
Абсолютная непригодность для всех видов водопользования. Даже кратковременное использование воды водного объекта опасно для здоровья населения |
В службах Минприроды РФ для оценки качества воды используют методику расчета ИЗВ только по химическим показателям, но с учетом более жестких рыбохозяйственных ПДК. При этом выделяют не 4, а 7 классов качества:
I - очень чистая вода (ИЗВ = 0,3);
II - чистая (ИЗВ = 0,3 - 1,0);
III - умеренно загрязненная (ИЗВ = 1,0 - 2,5);
IV - загрязненная (ИЗВ = 2,5 - 4,0);
V - грязная (ИЗВ = 4,0 - 6,0);
VI - очень грязная (ИЗВ = 6,0 - 10,0);
VII - чрезвычайно грязная (ИЗВ более 10,0).
Оценка уровня химического загрязнения почвы проводится по показателям, разработанным в геохимических и геогигиенических исследованиях. Такими показателями являются:
- коэффициент концентрации химического вещества (К i ),
К i = С i /С фi
где С i фактическое содержание определяемого вещества в почве, мг/кг;
С фi региональное фоновое содержание вещества в вочве,мг/кг.
При наличии ПДК i для рассматриваемого типа почв, К i определяют по кратности превышения гигиенического норматива, т.е. по формуле
К i = С i /ПДК i
- суммарный показатель загрязнения Z c , который определяется по сумме коэффициентов концентрации химических веществ:
Zc = ∑ K i (n -1)
Где n число загрязняющих веществ в почве, К i - коэффициент концентрации.
Ориентировочная оценочная шкала опасности загрязнения почвы по суммарному показателю представлена в табл. 3.
Таблица 3
|
Опасность |
Изменение в здоровье |
|
|
допустимая |
16 |
низкий уровень заболеваемости детей, минимум функциональных отклонений |
|
умеренно опасная |
16-32 |
увеличение общего уровня заболеваемости |
|
опасная |
32-128 |
увеличение общего уровня заболеваемости; увеличение числа болеющих детей, детей с хроническими заболеваниями, нарушениями сердечно-сосудистой системы |
|
чрезвычайно опасная |
128 |
увеличение общего уровня заболеваемости; увеличение числа болеющих детей, нарушение репродуктивной функции |
Экологический мониторинг имеет особое значение в глобальной системе мониторинга окружающей среды и, в первую очередь, в мониторинге возобновляемых ресурсов биосферы. Он включает наблюдения за экологическим состоянием наземных, водных и морских экосистем.
В качестве критериев, характеризующих изменения состояния природных систем, могут быть использованы: сбалансированность продукции и деструкции; величина первичной продукции, структура биоценоза; скорость круговорота биогенных веществ и др. Все эти критерии численно выражаются различными химическими и биологическими показателями. Так, изменения в растительном покрове Земли определяются изменением площади лесов.
Главным результатом экологического мониторинга должна быть оценка откликов экосистем в целом на антропогенные возмущения.
Отклик, или реакция экосистемы - это изменение ее экологического состояния в ответ на внешние воздействия. Оценивать реакцию системы лучше всего по интегральным показателям ее состояния, в качестве которых могут использоваться различные индексы и другие функциональные характеристики. Рассмотрим некоторые из них:
1. Одним из наиболее распространенных откликов водных экосистем на антропогенные воздействия является эвтрофирование. Следовательно, слежение за изменением показателей, интегрально отражающих степень эвтрофированности водоема, например рН 100% , - важнейший элемент экологического мониторинга.
2. Откликом на выпадение «кислотных дождей» и другие антропогенные воздействия может быть изменение структуры биоценозов наземных и водных экосистем. Для оценки такой реакции широко используют различные индексы видового разнообразия, отражающие тот факт, что при любых неблагоприятных условиях разнообразие видов в биоценозе уменьшается, а численность устойчивых видов возрастает.
Десятки таких индексов предложены разными авторами. Наибольшее применение нашли индексы, основанные на теории информации, например, индекс Шеннона:
где N - общее число особей; S - число видов; N i - число особей i -го вида.
На практике имеют дело не с численностью вида во всей популяции (в пробе), а с численностью вида в пробе; заменяя N i /N на n i / n , получим:
Максимальное разнообразие наблюдается, когда численности всех видов равны, а минимальное - когда все виды, кроме одного, представлены одним экземпляром. Индексы разнообразия (d ) отражают структуру сообщества, слабо зависят от величины пробы и безразмерны.
Ю. Л. Вилмом (1970) были подсчитаны индексы разнообразия Шеннона (d ) на 22 незагрязненных и 21 загрязненном участках разных рек США. На незагрязненных участках индекс колебался от 2,6 до 4,6, а на загрязненных - от 0,4 до 1,6.
Оценка состояния экосистем по видовому разнообразию применима к любым видам воздействий и любым экосистемам.
3. Реакция системы может проявляться в снижении ее устойчивости к антропогенным стрессам. В качестве универсального интегрального критерия для оценки устойчивости экосистем В. Д. Федоровым (1975) была предложена функция, названная мерой гомеостаза и равная отношению функциональных показателей (например, рН 100% или скорости фотосинтеза) к структурным (индексам разнообразия).
Особенностью экологического мониторинга является то, что эффекты воздействий, малозаметные при изучении отдельного организма или вида, выявляются при рассмотрении системы в целом.
5. Прогноз и оценка прогнозируемого состояния
Прогноз и оценка прогнозируемого состояния экосистем и биосферы опираются на результаты мониторинга окружающей природной среды в прошлом и настоящем, изучение информационных рядов наблюдений и анализ тенденций изменений.
На начальном этапе необходимо прогнозировать изменение интенсивности источников воздействий и загрязнений, осуществлять прогноз степени их влияния: прогнозировать, например, количество загрязняющих веществ в различных средах, их распределение в пространстве, изменения их свойств и концентраций во времени. Для составления таких прогнозов необходимы данные о планах деятельности человека.
Следующий этап - прогноз возможных изменений в биосфере под воздействием имеющихся загрязнений и других факторов, так как уже возникшие изменения (особенно генетические) могут действовать еще много лет. Анализ прогнозируемого состояния позволяет выбирать приоритетные природоохранные мероприятия и вносить коррективы в хозяйственную деятельность на региональном уровне.
Прогнозирование состояния экосистем необходимое звоне в управлении качеством природной среды.
В оценке экологического состояния биосферы в глобальном масштабе по интегральным признакам (осредненным в пространстве и времени) исключительную роль играют дистанционные методы наблюдений. Лидируют среди них методы, основанные на использовании космических средств. Для этих целей создаются специальные спутниковые системы («Метеор» в России, «Лендсат» в США и др.). Особенно эффективны синхронные трехуровневые наблюдения с помощью спутниковых систем, самолетов и наземных служб. Они позволяют получать информацию о состоянии лесов, сельскохозяйственных угодий, фитопланктоне моря, эрозии почв, урбанизированных территориях, перераспределении водных ресурсов, загрязнении атмосферы и т. д. Наблюдается, например, корреляция между спектральной яркостью поверхности планеты и содержанием гумуса в почвах и их засоленностью.
Космическая съемка предоставляет широкие возможности для геоботанического районирования; позволяет судить о росте населения по площадям поселений; потреблении энергии по яркости ночных огней; четко идентифицировать слои пыли и аномалии температуры, связанные с радиоактивным распадом; фиксировать повышенные концентрации хлорофилла в водоемах; обнаруживать очаги лесных пожаров и многое другое.
В России с конца 60-х гг. действует единая Общегосударственная система наблюдений и контроля за загрязнением окружающей среды. В ее основе лежит принцип комплексности наблюдений природных сред по гидрометеорологическим, физико-химическим, биохимическим и биологическим параметрам. Наблюдения построены по иерархическому принципу.
Первой ступенью являются локальные пункты наблюдений, обслуживающие город, район и состоящие из контрольно-замерных станций и вычислительного центра сбора и обработки информации (ЦСИ). Затем данные поступают на второй уровень - региональный (территориальный), откуда информация передается местным заинтересованным организациям. Третьим уровнем является Главный центр данных, в котором собирается и обобщается информация в масштабах страны. Для этого сейчас широко используют ПЭВМ и создают цифровые растровые карты.
В настоящее время создается Единая государственная система экологического мониторинга (ЕГСЭМ), назначение которой - выдача объективной комплексной информации о состоянии окружающей природной среды. ЕГСЭМ включает мониторинги: источников антропогенного воздействия на окружающую среду; загрязнения абиотической компоненты окружающей природной среды; биотической компоненты природной среды.
В рамках ЕГСЭМ предусмотрено создание экологических информационных служб. Мониторинг ведет Государственная служба наблюдений (ГСН).
Наблюдения за атмосферным воздухом в 1996 г. проводились в 284 городах на 664 постах. Сеть наблюдений за загрязнением поверхностных вод РФ на 1 января 1996 г. состояла из 1928 пунктов, 2617 створов, 2958 вертикалей, 3407 горизонтов, расположенных на 1363 водных объектах (1979 г. - 1200 водных объектов); из них - 1204 водотока и 159 водоемов. В рамках Государственного мониторинга геологической среды (ГМГС) наблюдательная сеть составила 15000 пунктов наблюдения за подземными водами, 700 участков наблюдений за опасными экзогенными процессами, 5 полигонов и 30 скважин для изучения предвестников землетрясений.
Среди всех блоков ЕГСЭМ наиболее сложным и наименее разработанным не только в России, но и в мире является мониторинг биотической составляющей. Не существует единой методологии использования живых объектов ни для оценки, ни для регулирования качества окружающей среды. Следовательно, первоочередная задача - определение биотических показателей для каждого из блоков мониторинга на федеральном и территориальном уровнях дифференцированно для наземных, водных и почвенных экосистем.
Для управления качеством окружающей природной среды важно не только владеть информацией о ее состоянии, но и определять ущербы от антропогенных воздействий, экономическую эффективность, природоохранных мероприятий, владеть экономическими механизмами охраны окружающей природной среды.
Фактического состояния
окружающей среды
Состояния окружающей
среды
За состоянием
окружающей среды
И факторами, на
неё воздействующими
Прогноз
ценка
Наблюдения
Мониторинг
наблюдения
Прогноз состояния
Оценка фактического состояния
Оценка прогнозируемого состояния
Регулирование качества среды
МОНИТОРИНГ СОСТОЯНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
ЗАДАЧА
ЦЕЛЬ
НАБЛЮДЕНИЕ
ОЦЕНКА
ПРОГНОЗ
ПРИНЯТИЕ РЕШЕНИЯ
РАЗРАБОТКА СТРАТЕГИИ
ВЫЯВЛЕНИЕ
за изменением состояния окружающей среды
предлагаемых изменений состояния окружающей среды
наблюдаемых изменений и выявление эффекта деятельности человека
причин, вызывающих изменение окружающей среды, связанных с деятельностью человека
для предотвращения
отрицательных последствий деятельности человека
оптимальных отношений общества и окружающей среды
Рис.3. Основные задачи и цель мониторинга
Н 1
О 2
Н 2
П 1
О 1