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
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.
Огромное значение в организации рационального природо-пользования имеет изучение проблем природопользования на глобальном, региональном и локальном уровнях, а также оценка качества окружающей человека среды на конкретных территориях, в экосистемах различного ранга.
Мониторинг — это система наблюдений, оценки и прогноза, позволяющая выявить изменения состояния окружающей сре-ды под влиянием антропогенной деятельности.
Наряду с отрицательным влиянием на природу человек может в результате хозяйственной деятельности оказывать и положительное влияние.
В состав мониторинга входит:
наблюдение за изменением качества окружающей среды, факторами, воздействующими на окружающую среду;
оценка фактического состояния природной среды;
прогноз изменения качества среды.
Наблюдения могут осуществляться по физическим, хими-ческим и биологическим показателям, перспективны интегри-рованные показатели состояния окружающей среды.
Виды мониторинга. Выделяют глобальный, регио-нальный и локальный мониторинг. (Что лежит в осно-ве такого выделения?)
Глобальный мониторинг позволяет оценить современное состояние всей природной системы Земли.
Региональный мониторинг осуществляется за счет станций системы, куда стекается информация о территориях, подвер-женных антропогенному влиянию.
Рациональное природопользование возможно при наличии и правильном использовании информации, представленной си-стемой мониторинга.
Экологический мониторинг — это система наблюдения, оценки и прогноза изменения состояния окружающей среды под влиянием антропогенного воздействия.
Задачами мониторинга являются:
Количественная и качественная оценка состояния воздуха, поверхностных вод, климатических изменений, почвенного покрова, флоры и фауны, контроль стоков и пылегазовых выбросов на промышленных предприятиях;
Составление прогноза о состоянии окружающей среды;
Информирование граждан и об изменениях в окружающей среде.
Прогноз и прогнозирование.
Что такое прогноз и прогнозирование? В различные пе-риоды развития общества способы изучения окружающей сре-ды изменялись. Одним из важнейших «инструментов» приро-допользования в настоящее время считают прогнозирование. В переводе на русский язык слово «прогноз» означает предвидение, предсказание.
Поэтому прогноз в при-родопользовании — это предсказание изменений природно-ресурсного потенциала и потребностей в природных ресурсах в глобальном, региональном и локальном масштабах
Прогнозирование — это совокупность действий, кото-рые позволяют вынести суждения относительно поведения природных систем и определяются естественными процес-сами и воздействием на них человечества в будущем.
Главной целью прогноза является оценка предполага-емой реакции окружающей природной среды на прямое или опосредованное воздействие человека, а также решение задач будущего рационального природопользования в связи с ожи-даемыми состояниями окружающей природной среды.
В связи с переоценкой системы ценностей, изменением технократического мышления на экологическое происходят изменения и в прогнозировании. Современные прогнозы долж-ны проводиться с позиций общечеловеческих ценностей, глав-ными из которых являются человек, его здоровье, качество окружающей среды, сохранение планеты как дома для чело-вечества. Таким образом, внимание к живой природе, к челове-ку делает задачи прогнозирования экологическими.
Виды прогнозов. По времени упреждения различают сле-дующие виды прогнозов: сверхкратковременные (до года), краткосрочные (до 3—5 лет), среднесрочные (до 10—15 лет), долгосрочные (до нескольких десятиле-тий вперед), сверхдолгосрочные (на тысячелетия и бо-лее вперед). Время упреждения прогноза, т. е. срок, на кото-рый дается прогноз, может быть очень разным. Проектируя крупный промышленный объект со сроками эксплуатации 100—120 лет, необходимо знать, какие изменения в окружаю-щей природной среде могут возникнуть под воздействием это-го объекта в 2100—2200 гг. Недаром говорят: «Будущее управляется из настоящего».
По охвату территории выделяют глобальные, регио-нальные, локальные прогнозы.
Существуют прогнозы в конкретных отраслях наук, напри-мер геологические, метеорологические прогнозы. В географии — комплексный прогноз, который многие считают общенаучным.
Основными функциями мониторинга являются контроль качества отдельных компонентов окружающей природной среды и определение основных источников загрязнения. На основании данных мониторинга принимаются решения для улучшения экологической ситуации, сооружают новые очистные сооружения на предприятиях, загрязняющих землю, атмосферу и воду, изменяют системы рубок леса и сажают новые леса, внедряют почвозащитные севообороты и т. д.
Мониторинг чаще всего ведут областные комитеты по гидрометеослужбе через сеть пунктов, проводящих следующие наблюдения: приземные метеорологические, тепло - балансовые, гидрологические, морские и т. д.
Например, мониторинг Москвы включает постоянный анализ содержания оксида углерода, углеводородов, сернистого ангидрида, суммы оксидов азота, озона и пыли. Наблюдения проводят 30 станций, работающих в автоматическом режиме. Информация от датчиков, расположенных на станциях, стекается в центр обработки информации. Информация о превышении ПДК загрязнителей поступает в Московский комитет по охране окружающей природной среды и в правительство столицы. Автоматически контролируются и промышленные выбросы крупных предприятий, и уровень загрязнения воды Москвы-реки.
В настоящее время в мире насчитывается 344 станции по мониторингу воды в 59 странах, которые образуют глобальную систему мониторинга окружающей
Мониторинг окружающей среды
Мониторинг (лат. monitor наблюдающий, предостерегающий) - комплексная система наблюдений, оценки и прогноза изменений состояния биосферы или отдельных ее элементов под влиянием антропогенных воздействий
Основные задачи мониторинга :
наблюдение за источниками антропогенного воздействия; наблюдение за состоянием природной среды и происходящими в ней процессами под влиянием антропогенных факторов;
прогноз изменений природной среды под влиянием антропогенных факторов и оценка прогнозируемого состояния природной среды.
Классификации мониторинга по признакам:
Методы контроля:
Биоиндикация - обнаружение и определение антропогенных нагрузок по реакциям на них живых организмов и их сообществ;
Дистанционные методы (аэрофотосъемка, зондирование и пр.);
Физико-химические методы (анализ отдельных проб воздуха, воды, почв).
среды. Эта система находится в ведении ЮНЕП — специального органа по охране окружающей среды при ООН.
Виды мониторинга. По масштабам обобщения информации различают: глобальный, региональный, импактный мониторинг.
Глобальный мониторинг — это слежение за мировыми процессами и явлениями в биосфере и осуществление прогноза возможных изменений.
Региональный мониторинг охватывает отдельные регионы, в которых наблюдаются процессы и явления, отличающиеся от естественных по природному характеру или из-за антропогенного воздействия.
Импактный мониторинг проводится в особо опасных зонах, непосредственно примыкающих к источниках загрязняющих веществ.
По методам ведения выделяются следующие виды мониторинга:
Биологический (с помощью биоиндикаторов);
Дистанционный (авиационный и космический);
Аналитический (химический и физико-химический анализ).
По объектам наблюдения выделяются:
Мониторинг отдельных компонентов окружающей среды (почвы, воды, воздуха);
Мониторинг биологический (флоры и фауны).
Особым видом мониторинга является базовый мониторинг, т. е. слежение за состоянием природных систем, на которые практически не накладываются региональные антропогенные воздействия (биосферные заповедники). Целым базового мониторинга является получение данных, с которыми сравниваются результаты, полученные другими видами мониторинга.
Методы контроля. Состав загрязняющих веществ определяют методами физико-химического анализа (в воздухе почве, воде). Степень устойчивости природной экосистем проводят методом биоиндикации.
Биоиндикация — это обнаружение и определение антропогенных нагрузок по реакциям на них живых организмов и их сообществ. Сущность биоиндикации заключается том, что определенные факторы среды создают возможность существования того или иного вида. Объектами биоиндикационных исследований могут быть отдельные виды животных и растений, а также целые экосистемы. Например, радиоактивное загрязнение определяют по состоянию хвойных пород деревьев; промышленное загрязнение — по многим представителям почвенной фауны; загрязнение воздуха очень чутко воспринимается мхами, лишайниками, бабочками.
Видовое разнообразие и высокая численность или, наоборот, отсутствие стрекоз (Odonata) на берегу водоема говорят о его фаунистическом составе: много стрекоз — фауна богата, мало — водная фауна обеднена.
Если в лесу на стволах деревьев исчезают лишайники, значит, в воздухе присутствует сернистый газ. Только в чистой воде встречаются личинки ручейников (Trichoptera). А вот малощитинковый червь (Tubifex), личинки хирономид (Chironomidae) обитают лишь в сильно загрязненных водоемах. В слабозагрязненных водоемах живут многие насекомые, зеленые одноклеточньте водоросли, ракообразные.
Биоиндикация позволяет вовремя выявить еще не опасный уровень загрязнения и принять меры по восстановлению экологического равновесия окружающей среды.
В некоторых случаях методу биоиндикации отдают предпочтение, так как он проще, чем, например, физико-химические методы анализа.
Так, английские ученые обнаружили в печени камбалы несколько молекул — индикаторов загрязнения. Когда общая концентрация опасных для жизни веществ достигает критических значений, в клетках печени начинает накапливаться потенциально канцерогенный белок. Его количественное определение проще, чем химический анализ воды, и дает больше информации об ее опасности для жизни и здоровья людей.
Дистанционные методы используются в основном для ведения глобального мониторинга. Например, аэрофотосъемка является эффективным методом для определения масштабов и степени загрязнения при разливе нефти в море или на суше, т. е. при аварии танкеров или при разрыве трубопровода. Другие методы в этих экстремальных ситуациях не дают исчерпывающей информации.
ОКБ им. Илюшина, самолетостроители Луховицкого завода сконструировали и построили “Ил-10З” — уникальный самолет для выполнения практически любых задач государственного экологического и земельного мониторинга. Самолет оборудован контрольно-измерительной и телеметрической аппаратурой, спутниковой навигационной системой (СРS), системой спутниковой связи, интерактивным бортовым и наземным измерительно-регистрирующим комплексом. Самолет может летать на высотах от 100 до 3000 м, находиться в воздухе до 5 часов, тратит всего 10—15 л топлива на 100 км и берет на борт помимо пилота двух специалистов. Самолеты-новинки “Ил- 103” Авиационного центра специального экологического назначения, базирующиеся на подмосковном аэродроме Мячиково, выполняют дистанционный мониторинг для экологов, авиалесоохраны, служб МЧС и нефтегазопроводного транспорта.
Физико-химические методы используются для мониторинга отдельных компонентов окружающей природной среды: почвы, воды, воздуха. Эти методы основаны на анализе отдельных проб.
Почвенный мониторинг предусматривает определение кислотности, потери гумуса, засоления. Кислотность почв определяют по значению водородного показателя (рН) в водных растворах почвы. Значение водородного показателя измеряют с помощью рН-метра или потенциометра. Содержание гумуса определяют по окисляемости органического вещества. Количество окислителя оценивают титрометрическим или спектрометрическим методами. Засоление почв, т. е. содержание в них солей, определяют по значению электрической проводимости, так как известно, что растворы солей являются электролитами.
Загрязнение вод определяется химическим (ХПК) или биохимическим (БПК) потреблением кислорода — это количество кислорода, расходуемого на окисление органических и неорганических веществ, содержащихся в загрязненной воде.
Атмосферное загрязнение анализируется газоанализаторами, которые позволяют получить информацию о концентрации в воздухе газообразных загрязнителей. Применяют «многокомпонентные» методы анализа: С-, Н-, N-анализаторы и другие приборы, которые дают непрерывные времени характеристики загрязнения воздуха. Автоматизированные приборы для дистанционного анализа загрязнений атмосферы, сочетающие лазер и локатор, называют лидарами.
Оценка качества окружающей среды
Что такое оценка и оценивание?
Важным направ-лением мониторинговых исследований является оценка каче-ства окружающей среды. Это направление, как вы уже знаете, получило в современном природопользовании приоритетное значение, поскольку качество окружающей среды связывается с физическим и духовным здоровьем человека.
Действительно, различают окружающую природную среду здоровую (комфортную), при которой здоровье у человека в норме или улучшается, и нездоровую, при которой нарушает-ся состояние здоровья населения. Поэтому для сохранения здоровья на-селения необходимо следить за качеством окружающей сре-ды. Качество окружающей среды — это степень соответствия природных условий физиологическим возможностям че-ловека.
Существуют научные крите-рии оценок качества окружающей среды. К ним от-носятся стандарты.
Стандарты качества окружающей среды. Стандарты каче-ства подразделяются на экологические и производст-венно-хозяйственные.
Экологические стандарты устанавливают предельно допу-стимые нормы антропогенного воздействия на окружающую среду, превышение которых угрожает здоровью человека, пагубно для растительности и животных. Такие нормы устанав-ливаются в виде предельно допустимых концент-раций загрязняющих веществ (ПДК) и предельно до-пустимых уровней вредного физического воздействия (ПДУ). ПДУ устанавливаются, например, для шумового и электромагнитного загрязнения.
ПДК — это количество вредного вещества в окружающей среде, которое за определенный промежуток времени не влия-ет на здоровье человека и не вызывает неблагоприятных по-следствий у его потомства.
В последнее время при определении ПДК учитывается не только степень влияния загрязнителей на здоровье человека, но и воздействие этих загрязнителей в целом на природные сообщества. С каждым годом все больше устанавливается ПДК для веществ в воздухе, почве, воде.
Производственно-хозяйственные стандарты качества окру-жающей среды регламентируют экологически безопасный ре-жим работы производственного, коммунально-бытового и лю-бого другого объекта. К производственно-хозяйственным стан-дартам качества окружающей среды относится предельно допустимый выброс загрязняющих веществ в окружаю-щую среду (ПДВ). Как улучшить качество окружающей среды? Над этой проблемой думают многие специалисты. Контроль качества окружающей среды осуществляется специальной государст-венной службой. Меры по улучше-нию качества окружающей среды. Их объединяют в следую-щие группы. Важнейшими являются технологические мероприятия, ко-торые включают разработку современных технологий, обеспечивающих комплексное использование сырья и утилизацию отходов. Выбор топлива с меньшим продуктом сгорания зна-чительно уменьшит выбросы веществ в атмосферу. Этому же способствует электрификация современного производства, транспорта и быта.
Санитарно-технические мероприятия способствуют очистке промышленных выбросов с помощью различных конструкций очистных сооружений. (Имеются ли очистные сооружения на ближайших предприятиях вашего населенного пункта? На-сколько они эффективны?)
В комплекс мероприятий, улучшающих качество окружаю-щей среды, входят архитектурно-планировочные мероприятия, которые влияют не только на физическое, но и на духов-ное здоровье. В них включают борьбу с запыленностью, ра-циональное размещение предприятий (их нередко выносят за территорию населенного пункта) и жилых районов, озеленение населенных мест, например, при современных нормах градо-строительства для городов с полуторамиллионным населением необходимо 40—50 м2 площади зеленых насаждений, обяза-тельно выделение в населенном пункте санитарно-защитных зон.
К инженерно-организационным мероприятиям относят уменьшение стоянок у светофоров, снижение интенсивно-сти движения транспорта на перегруженных автомагист-ралях.
К правовым мероприятиям относится установление и со-блюдение законодательных актов по поддержанию качества атмосферы, водоемов, почвы и т. д.
Требования, связанные с охраной природы, улучшением качества окружающей среды, отражаются в государственных законах, указах, нормативных актах. Мировой опыт показы-вает, что в развитых странах мира власти решают проблемы, связанные с улучшением качества окружающей среды, через законодательные акты и исполнительные структуры, которые призваны вместе с судебной системой обеспечивать выпол-нение законов, финансировать крупные экологические проекты и научные разработки, контролировать исполнение законов и финансовых затрат.
Несомненно, что улучшение качества окружающей среды будет осуществляться за счет экономических мероприятий. Экономические меры связаны, в первую очередь, с вложением денежных средств в смену и развитие новых технологий, обеспечивающих энерго- и ресурсосбережение, снижение вы-бросов вредных веществ в окружающую среду. Средства го-сударственной налоговой и ценовой политики должны созда-вать условия включения России в международную систему обеспечения экологической безопасности. Вместе с тем в нашей стране из-за экономического спада объемы внедрения в промышленность новых экологических технологий существенно сократились.
Воспитательные меры направлены на формирование эко-логической культуры населения. Качество окружающей среды во многом зависит от формирования новых ценностных и нравственных установок, пересмотра приоритета, потребно-стей, способов человеческой деятельности. В нашей стране в рамках государственной программы «Экология России» разра-ботаны программы, пособия для экологического образования на всех ступенях получения знаний от дошкольных учрежде-ний до системы повышения квалификации. Важным средством в формировании экологической культуры являются средства массовой информации. Только в России существует свыше 50 наименований периодической печати экологической на-правленности.
Все мероприятия, направленные на улучшение качества ок-ружающей среды, тесно между собой взаимосвязаны и во многом зависят от развития науки. Поэтому важнейшим условием для существования всех мер является проведение научных исследований, обеспечивающих улучшение качества окружающей среды и экологической устойчивости как пла-неты в целом, так и отдельных регионов.
Однако следует отметить, что принимаемые меры по улуч-шению качества окружающей среды не всегда приносят за-метный эффект. Рост заболеваемости населения, снижение средней продолжительности жизни людей, рост смертности свидетельствуют о развитии негативных экологических явле-ний в нашей стране.
Важнейшим вопросом стратегии регулирования качества ОПС является вопрос создания системы, способной определять наиболее критические источники и факторы антропогенного воздействия на здоровье населения и ОПС, выделять наиболее уязвимые элементы и звенья биосферы, подверженные такому воздействию.
Такой системой признана система мониторинга антропогенных изменений состояния окружающей природной среды, способная представить необходимую информацию для принятия решений соответствующими службами, ведомствами, организациями.
Экологический мониторинг – комплексная система наблюдений, оценки и прогноза состояния окружающей среды под действием природных и антропогенных факторов.
Основной принцип мониторинга – непрерывное слежение.
Цель экологического мониторинга – информационное обеспечение управления природоохранной деятельностью и экологической безопасностью, оптимизация отношений человека с природой.
Выделяют различные виды мониторинга в зависимости от критериев:
Биоэкологический (санитарно-гигиенический),
Геоэкологический (природно-хозяйственный),
Биосферный (глобальный),
Космический,
Климатический, биологический, здоровья населения, социальный и др.
В зависимости от степени выраженности антропогенного воздействия различают мониторинг импактный и фоновый. Фоновый (базовый) мониторинг – слежение за природными явлениями и процессами, протекающими в естественной обстановке, без антропогенного влияния. Осуществляется на базе биосферных заповедников. Импактный мониторинг - слежение за антропогенными воздействиями в особо опасных зонах.
В зависимости от масштабов наблюдения выделяют глобальный, региональный и локальный мониторинги.
Глобальный мониторинг – слежение за развитием общемировых биосферных процессов и явлений (например, за состоянием озонового слоя, изменением климата).
Региональный мониторинг – слежение за природными и антропогенными процессами и явлениями в пределах какого-то региона (например, за состоянием озера Байкал).
Локальный мониторинг – мониторинг в пределах небольшой территории (например, контроль за состоянием воздуха в городе).
В РФ функционирует и развивается Единая государственная система экологического мониторинга (ЕГСЭМ), сформированная на трех основных организационных уровнях: федеральном, субъектов РФ и локальном (объектном) с целью радикального повышения эффективности службы наблюдения. На основе результатов мониторинга разрабатываются рекомендации по снижению уровня загрязнения окружающей среды и прогноз на будущее.
Системы мониторинга связаны с экологической экспертизой и проведением оценки воздействия на окружающую среду (ОВОС).
Нормирование качества окружающей среды (экологическое нормирование)
Под качеством окружающей среды понимают степень соответствия среды жизни человека его потребностям. Окружающей человека средой являются природные условия, условия на рабочем месте и жилищные условия. От ее качества зависит продолжительность жизни, здоровье, уровень заболеваемости населения и т.д.
Экологическое нормирование – процесс установления показателей предельно допустимого воздействия человека на окружающую среду. Его главная цель – обеспечение приемлемого баланса между экологией и экономикой. Такое нормирование позволяет вести хозяйственную деятельность и сохранять природную среду.
В РФ нормированию подлежат:
Физические факторы воздействия (шум, вибрация, электромагнитные поля, радиоактивное излучение);
Химические факторы – концентрации вредных веществ в воздухе, воде, почвах, продуктах питания;
Биологические факторы – содержание патогенных микроорганизмов в воздухе, воде, продуктах питания.
Экологические нормативы разделяют на 3 основные группы:
Технологические нормативы – устанавливаются для различных производств и процессов, рационального использования сырья и энергии, сведения к минимуму отходов;
Научно-технические нормативы – предусматривают систему расчетов и периодического пересмотра нормативов, контроля за воздействием на ОПС;
Медицинские нормативы – определяют уровень опасности для здоровья населения.
Нормирование качества окружающей среды – установление показателей и пределов, в которых допускается изменение этих показателей (для воздуха, воды, почвы и др.).
Цель нормирования – установление предельно допустимых норм (экологических нормативов) воздействия человека на окружающую среду. Соблюдение экологических нормативов должно обеспечить экологическую безопасность населения, сохранение генетического фонда человека, растений и животных, рациональное использование и воспроизводство природных ресурсов.
Нормативы предельно допустимых вредных воздействий, а также методы их определения, носят временный характер и могут совершенствоваться по мере развития науки и техники с учетом международных стандартов.
Основные экологические нормативы качества окружающей среды и воздействия на нее следующие:
1. Нормативы качества (санитарно-гигиенические):
Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ;
Предельно допустимый уровень (ПДУ) вредных физических воздействий (радиации, шума, вибрации, магнитных полей и др.)
2. Нормативы воздействия (производственно-хозяйственные):
Предельно допустимый выброс (ПДВ) вредных веществ;
Предельно допустимый сброс (ПДС) вредных веществ.
3. Комплексные нормативы:
Предельно допустимая экологическая (антропогенная) нагрузка на окружающую среду.
Предельно допустимая концентрация (ПДК) – количество загрязняющего вещества в окружающей среде (почве, воздухе, воде, продуктах питания), которое при постоянном или временном воздействии на человека не влияет на его здоровье и не вызывает неблагоприятных последствий у его потомства. ПДК рассчитывают на единицу объема (для воздуха, воды), массы (для почвы, пищевых продуктов) или поверхности (для кожи работающих). ПДК устанавливают на основании комплексных исследований. При ее определении учитывают степень влияния загрязняющих веществ не только на здоровье человека, но и на животных, растения, микроорганизмы, а также на природные сообщества в целом.
Предельно допустимый уровень (ПДУ) – это максимальный уровень воздействия радиации, шума вибрации, магнитных полей и иных вредных физических воздействий, который не представляет опасности для здоровья человека, состояния животных, растений, их генетического фонда. ПДУ – это то же, что и ПДК, но для физических воздействий.
В тех случаях, когда ПДК или ПДУ не определены и находятся только на стадии разработки, используют такие показатели, как ОДК – ориентировочно допустимая концентрация, или ОДУ – ориентировочно допустимый уровень соответственно.
Предельно допустимый выброс (ПДВ) или сброс (ПДС) – это максимальное количество загрязняющих веществ, которое в единицу времени разрешается данному конкретному предприятию выбрасывать в атмосферу или сбрасывать в водоем, не вызывая при этом превышения в них предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ и неблагоприятных экологических последствий.
Комплексным показателем качества окружающей среды является предельно допустимая экологическая нагрузка.
Предельно допустимая экологическая (антропогенная) нагрузка на окружающую среду (ПДЭН) – это максимальная интенсивность антропогенного воздействия на окружающую среду, не приносящая к нарушению устойчивости экологических систем (или, иными словами, к выходу экосистемы за пределы экологической емкости).
Потенциальная способность природной среды перенести ту или иную антропогенную нагрузку без нарушения основных функций экосистем определяется как емкость природной среды, или экологическая емкость территории.
Устойчивость экосистем к антропогенным воздействиям зависит от следующих показателей:
Запасы животного и мертвого органического вещества;
Эффективность образования органического вещества или продукции растительного покрова;
Видовое и структурное разнообразие.
Чем эти показатели выше, тем устойчивее экосистема.
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.
