8. Мониторинг окружающей среды и его функции. Классификация видов мониторинга.
Мониторинг - слежение за какими-либо объектами и явлениями, происходит от lat monitor - надзирающий.
Использование понятия мониторинг в окружающей среде.
Мониторинг окружающей среды - комплексная система наблюдений, оценки и прогноза изменений окружающей среды под влиянием антропогенных воздействий.
Конечной задачей мониторинга является предупреждение лиц принимающих решения (ЛПР) о создающихся критических ситуациях, вредных для здоровья людей и других организмов.
Мониторинг выполняет 2 функции :
1)Осуществление информационного обеспечения научных исследований в области экологии и природопользования.
2)Дает оперативную информацию для ЛПР о случившихся или очередных негативных/катастрофических явлений в окружающей среде с целью минимизации их последствий.
Мониторинг не включает в себя управление качеством окружающей среды, это задача ЛПР и специальных производственных организаций, создаваемых для принятия решения.
Однако без правильно организации мониторинга управление качеством окружающей среды невозможно. Задача лиц занимающихся мониторингом предупреждение ЛПР.
Термин был введен на Стокгольмской конференции ООН по окружающей среде в июне 1972. Термин введен в качестве противопоставлению термина контроль за качеством окружающей среды.
Классификация мониторинга :
1)Базовый - система слежения за состоянием и прогнозирование возможных изменений общебиосферных в основном природных явлений, без наложения на них региональных антропогенных влияний. Он обычно проводится в обсерваториях или на станциях расположенных в биосферных заповедниках.
Биосферные заповедники - это охраняемые, наиболее характерные эталонные участки биосферы, расположенные в различных точках мира. Всемирные биосферные заповедники создаются в соответствии с ООН (точнее с ЮНЕСКО) по программе «Человек и биосфера». Заповедники предназначены для сохранения окружающей среды в исходном виде определенной области, так же для комплексных наблюдений за ходом природных процессов неизмененных или слабо измененных участках биосферы. Принятая схема заповедника:
1)ядро (абсолютно охраняемая территория, где вход запрещен всем, кроме работников)
2)буферная зона (разрешены только больничные и рекреационные учреждения)
3)зона строгорационального использования территорий (предприятия, имеющие замкнутый цикл)
В настоящее время более 300 заповедников, на территории СССР всего 17. В России сейчас стало еще меньше и новых не создавалось.
2)Фоновый - система слежения за соответствием и прогнозирования изменений общемировых процессов, происходящих в биосфере и природной среде, включающие в себя антропогенные воздействия на биосферу и экосистемы.
Состав наблюдений, сроки проведения в фоновом и глобальном мониторинге стандартизированы, для того, что бы была возможность сопоставлять информацию с различными государствами. Стандартизированы методики и приборы сбора информации. Происходит международное тестирование средств наблюдений.
3)Глобальный - широкий комплекс гидрометеорологических, химических, геологических и астрономических наблюдений. К ним относятся наблюдения за загрязнениями воздуха, воды и поверхности Земли. Проводятся наблюдения за активностью Солнца и космическим излучением. Составляются прогнозы геомагнитных бурь, проводятся сейсмические наблюдения, делаются попытки прогноза землетрясений, цунами и вулканических извержений. Проводятся наблюдения изменения толщины озонового слоя, даются прогнозы появления дыр и т.д.
4)Национальный - осуществляется в пределах одного государства. Эту работы осуществляют специальные органы, в СССР - государственный комитет по охране природы. В России - государственный комитет по охране окружающей среды и природных ресурсов, принадлежащий министерству охраны природной среды (сами портим и сами охраняем).
По своему составу региональный и национальный мониторинг могут отличаться от базового или глобального.
5)Региональный – системы слежения за процессами, происходящими в пределах какого-либо региона (территориального комплекса). В различных регионах процессы и антропогенные нагрузки могут различаться. Эти различия учитываются при организации регионального мониторинга (пример: регионы нефтедобычи).
6)Локальный - включает в себя слежение за изменением качества среды в пределах населенных пунктов, промышленных предприятий. Направлены на контроль за загрязнением воздуха над автомагистралями города.
7)Импактный – мониторинг антропогенного воздействия в зонах опасного производства. Например в зоне АЭС, в районах производства особо опасных ядерных, химических веществ.
По способу проведения выделяют: наземный и дистанционный мониторинг.
1)Наземный - осуществляется непосредственно руками человека с помощью приборов.
2)Дистанционный - комплекс авио- и космических наблюдений. С помощью специальных приборов, установленных в труднодоступных местах(горы, крайний север, вода), данные передаются по различным каналам связи.
Мониторинг по объектам наблюдения:
климатический
загрязнения вод, почв, атмосферы
биоиндикационный
демографический
радиационный
сейсмический
| " |
Первым необходимым этапом на пути решения современных экологических проблем должно быть создание системы получения (сбора) надежной информации о состоянии окружающей природной среды. В конце 1960-х годов многие страны осознали необходимость координации усилий в развитии этого направления. В 1972г. в Стокгольме на конференции по охране окружающей среды под эгидой ООН было принято решение о создании комплексной системы мониторинга (наблюдений) за качеством атмосферного воздуха, воды и почвы с целью оценки и прогноза изменений состояния окружающей среды под влиянием антропогенных факторов.
Под мониторингом окружающей природной среды понимают долгосрочные наблюдения за состоянием окружающей природной среды, ее загрязнением и происходящими в ней явлениями, а также оценку и прогноз состояния природной среды и ее загрязнения.
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 ситуациях (для оповещения о надвигающихся опасных явлениях природы). Но изменения в состоянии окружающей среды происходят и под воздействием биосферных процессов, связанных с деятельностью человека. Необходимость в глобальном мониторинге человеческой деятельности непрерывно возрастает и потому, что за последние 10 лет в мире синтезировано более 4 млн. новых химических соединений, ежегодно производится около 30 тыс. видов химических веществ в количестве более 1 т в год каждое.
Экологический мониторинг можно рассматривать как информационную систему наблюдений, оценки и прогноза изменений в состоянии окружающей среды, созданную с целью выделения антропогенной составляющей этих изменений на фоне природных процессов (рис. 15.1).
Система экологического мониторинга должна накапливать, систематизировать и анализировать информацию, позволяющую определить:
Состояние окружающей среды;
Причины наблюдаемых и вероятных изменений состояния (источники и факторы воздействия);
Допустимость изменений и нагрузок на среду в целом;
Существующие резервы биосферы.
Таким образом, система экологического мониторинга включает три основных направления деятельности:
Наблюдения за факторами воздействия и состоянием среды и оценку фактического состояния среды;
Прогноз состояния окружающей природной среды и оценку прогнозируемого состояния;
Выявление факторов и источников антропогенного воздействия (рис. 15.1).
Полученная информация используется для исключения или уменьшения вероятности возникновения неблагоприятных экологических ситуаций, охраны природных и созданных человеком объектов, сохранения среды, здоровья и благополучия людей. Конечная цель мониторинга - оптимизация отношений человека с природой, экологическая ориентация хозяйственной деятельности.
Различают несколько видов мониторинга. По территориальному признаку выделяют локальный, региональный и глобальный (биосферный) мониторинги, по используемым методам – космический , авиационный, стационарный и пр. Могут быть выделены и другие виды мониторинга: геофизический, климатический, биологический, мониторинг здоровья населения и т. д.
Локальный (импактный) мониторинг обычно относится к отдельным объектам природной среды, которые чаще всего подвержены интенсивным антропогенным нагрузкам (например, участки рек вблизи населенных пунктов, участки леса в районах систематических техногенных осадков и т. д.), либо к крупным источникам загрязнения (промышленные предприятия). Например, на реках пункты локального экологического мониторинга, осуществляющие систематический отбор и анализ проб воды, располагаются выше источника загрязнения (фоновый створ) и ниже по течению на разных расстояниях от него (контрольные створы). Задачей локального мониторинга является контроль фактического загрязнения (выбросов) с целью информирования соответствующих органов, а также определение параметров моделей «поле выбросов - поле концентраций».
Региональный мониторинг охватывает значительные по площади районы, которые, как правило, отличаются от соседних по природным условиям (например, природные зоны, ландшафтные комплексы, рекреационные территории вокруг городов и т. п.). На этом уровне основной задачей мониторинга является оценка изменений качества природной среды в региональном масштабе (область, край).
Глобальный мониторинг ставит целью получение информации о биосфере в целом или об отдельных биосферных процессах в глобальном масштабе (изменение климата, наблюдения за озоновым слоем, дальние атмосферные переносы загрязняющих веществ и т. п.).
Проблемы, которые решаются с помощью системы экологического мониторинга, особенно сложны на глобальном уровне. Локальный и региональный мониторинг, как правило, является внутригосударственной задачей, тогда как глобальный мониторинг - задача мирового сообщества. Этот вид мониторинга обусловливает необходимость международной кооперации и четкой координации деятельности всех государств.
Глобальная система мониторинга окружающей среды (ГСМОС). Существующая сеть наблюдений за источниками воздействия и за состоянием биосферы охватывает уже весь земной шар. ГСМОС была создана совместными усилиями мирового сообщества (основные положения, определяющие функционирование системы, были сформулированы в 1974г. на первом межправительственном совещании по мониторингу). Наиболее важной задачей была признана организация мониторинга загрязнения окружающей природной среды и вызывающих его факторов воздействия.
Программы наблюдений формируются на основе выбора приоритетных (подлежащих первоочередному определению) загрязняющих веществ и интегральных характеристик группы явлений, процессов или веществ. Классы приоритетности загрязняющих веществ, установленные экспертным путем и принятые в системе
Определение приоритетов при организации систем мониторинга зависит от цели и задач конкретных программ. Так, в региональном масштабе приоритетными целями государственных систем мониторинга являются в первую очередь атмосферный воздух и вода пресных водоемов, крупные населенные пункты, источники питьевой воды, места нерестилищ рыб и др. Как говорилось в разделе 13, осуществлять мониторинг содержания и распространения всех химических веществ, попадающих в окружающую среду в результате человеческой деятельности, невозможно. Поэтому контролируют содержание только наиболее опасных соединении, определяемых по таким критериям, как высокая токсичность для человека, большие объемы поступления в окружающую среду, вероятность трансформации этих веществ в более токсичные и т. д.
Основы ГСМОС были заложены разработками академика Ю. А. Израэля, продолжающего исследования в рассматриваемой области. Центральной в предложенной им концепции была идея слежения за антропогенными изменениями в окружающей природной среде. Хорошо известно, что естественные, природные изменения климата, погоды, сезонные и межгодовые изменения видового разнообразия и биомассы растений и животных происходят сравнительно медленно, за большие отрезки времени. Их регистрируют различные геофизические, метеорологические, гидрологические, сейсмические и другие службы, а также станции фонового глобального мониторинга в биосферных заповедниках. Антропогенные изменения происходят гораздо быстрее и их последствия весьма опасны, так как они могут стать необратимыми. Для их обнаружения необходимо иметь информацию о первоначальном состоянии объекта окружающей среды, т. е. о его состоянии до начала антропогенного воздействия.
В России основными направлениями глобального мониторинга, согласно ГСМОС, считаются следующие:
Изучение эффектов, связанных с распространением загрязняющих веществ на большие расстояния;
Глобальные изменения содержания диоксида серы (SO 2), озона (О 3), диоксида азота (NO 2) и углекислого газа (СО 2) в нижней атмосфере вследствие антропогенной эмиссии этих веществ;
Изменения глобального климата вследствие антропогенной эмиссии парниковых газов;
Усиление приземного потока ультрафиолетовой радиации, вызванное истончением стратосферного озонового слоя вследствие антропогенной эмиссии газов, разрушающих озон.
В 1993г. в России было принято решение о создании Единой государственной системы экологического мониторинга (ЕГСЭМ) объединяющей возможности многочисленных служб и ведомств, для решения задач комплексного наблюдения, оценки и прогноза состояния среды в Российской Федерации. В настоящее время работы по созданию ЕГСЭМ находятся на стадии начальных региональных проектов.
Организационную основу Государственной службы наблюдения за состоянием окружающей природной среды составляют Федеральная служба России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет) и ее подразделения на местах. На территории СССР в 1970-е годы на базе станций Гидрометеослужбы была организована Общегосударственная служба наблюдений и контроля состояния окружающей среды (ОГСНК), построенная по иерархическому принципу (рис. 15.2).
Задача службы - обеспечение наблюдений за загрязнением природной среды и предоставление государственным органам и заинтересованным организациям систематической информации и прогнозов, а также экстренной информации о резких изменениях загрязнения природной среды. Все работы проводятся согласно нормативно-методическим документам, устанавливающим соответствующие требования.
Система наблюдений состоит из следующих подсистем наблюдений, объектами которых является загрязнение:
Воздух в городах и промышленных районах;
Пресные и морские воды;
Трансграничный перенос веществ, загрязняющих атмосферу;
Природная среда.
Кроме того, ведутся комплексные наблюдения за состоянием растительности, химическим и радионуклидным составом, кислотностью атмосферных осадков и загрязнением снежного покрова.
Для планирования и осуществления природоохранных мероприятий необходимо контролировать общее состояние окружающей среды, чтобы точно знать, когда и где необходимо принять меры и какие именно. Контроль состояния окружающей среды осуществляется по физико-химическим и биологическим показателям, характеризующим содержание в среде загрязняющих веществ и изменения в биоценозах под влиянием загрязнения. Вследствие огромного количества химических загрязняющих веществ и невозможности постоянного определения содержания каждого из них, наиболее эффективным считается контроль интегрального воздействия химического загрязнения окружающей среды, в первую очередь по биологическим показателям, которые отражают реакцию экосистемы на антропогенные воздействия.
Как известно, специфические факторы часто довольно строго определяют, какие организмы могут жить в данном месте (в данных условиях), и по совокупности видов можно судить о типе физической среды. При этом используется информация как о численности одного, наиболее характерного вида, так и о численном соотношении разных видов, популяций и целых сообществ. Таким образом, учитываются важнейшие интегральные структурные и функциональные характеристики состояния экосистемы: показатели видового разнообразия; обычные индикаторные виды; средний размер организмов (при загрязнении мелкие организмы обычно преобладают над крупными); уровень первичной продукции; отношение продукции к дыханию; отношение первичной продукции к микробной деструкции.
Биологические показатели широко используются для контроля загрязнения водных объектов (пресных водоемов и морских прибрежных районов). В частности, для оценки экологического состояния водного объекта наиболее полную информацию дают результаты гидробиологических наблюдений. Этот метод (биоиндикация) основан на оценке большого набора показателей, охватывающих основные трофические уровни водной экосистемы: фитопланктон, зоопланктон, бентос, скорость продукции и деструкции органического вещества и др. Интегральными показателями, характеризующими общий уровень загрязнения вод всем комплексом токсичных веществ и, следовательно, степень опасности водной среды для гидробионтов, являются биотестовые (токсикологические) показатели. Для их определения используются традиционные токсикологические методы, основанные на определении реакции отдельных тестовых видов (например, рачка Daphnia) на действие токсикантов в лабораторных условиях.
При определении качества вод часто используется метод микробной индикации - оценка количественных и качественных характеристик состояния экосистем по преимущественному развитию тех или иных популяций микроорганизмов. Широкое распространение получил метод быстрой оценки санитарного качества окружающей среды, включая почву, пресные и морские воды, с использованием в качестве индикаторного объекта кишечной палочки Escherichia coli. Коли-титр и коли-индекс - классические показатели оценки качества питьевой и морской воды.
Микробная индикация предусматривает оценку количественных и качественных характеристик состояния экосистем по преимущественному развитию тех или иных популяций микроорганизмов. Основу микробной индикации загрязнения среды составляет быстрая адаптация микроорганизмов к новым химическим условиям, возникающим в результате антропогенного воздействия.
Индикаторные микроорганизмы высокочувствительны, обладают ярко выраженными адаптационными возможностями и многообразными физиологическими свойствами и отражают малейшие изменения природного фона (например, при наличии определенных загрязняющих веществ). Для установления степени загрязненности исследуемой экосистемы учитывают численность индикаторных микроорганизмов и их долю в общем содержании всех жизнеспособных микроорганизмов в этом районе. Так, после аварийного разлива нефти резко увеличивается численность углеводород-окисляющих бактерий (на 3-5 порядков). Если в чистых экосистемах они составляют обычно менее 0,1 % от общего микробного населения, то в экосистемах океана, загрязненных нефтью, их доля может составить 100 %.
Гетеротрофные индикаторные бактерии объединяют в группы в зависимости от используемого субстрата (например, гексадеканокисляющие, бензопирентрансформирующие, ксилолтрансформирующие, полихлорбифенилтрансформирующие). Определение индикаторных групп бактерий положено в основу микробной индикации распространения тех или иных загрязняющих веществ.
Контрольные вопросы и задания
1. Что входит в понятие экологического мониторинга?
2. Назовите основные направления деятельности системы мониторинга.
3. Перечислите существующие виды мониторинга.
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.
В природной среде проводится экологический мониторинг, который позволяет наблюдать динамику изменений всех процессов в экосистемах. Все данные собираются специальными службами с различных объектов, проводятся наблюдения, по которым в дальнейшем заключается анализ.
Виды экологического мониторинга
Экомониторинг по степени исследований и масштабности разделяется на:
- биоэкологический, на котором анализируются санитарно-гигиенические нормы;
- геосистемный, в ходе которого изучаются данные хозяйственных и природных угодий;
- биосферный, для которого составляется общая картина в масштабах планеты.
Для мониторинга состояния окружающей среды собираются различные данные по уровню загрязнения воздуха и водоемов, показатели погоды и состояние неживой природы. Также осуществляется исследование всех климатических данных и изменений. На уровне биологического мониторинга проводится наблюдение за живыми организмами и их состоянием при загрязнении и изменениях окружающей среды. Кроме того, в экомониторинг входит сбор данных заболеваемости и состоянию здоровья людей. Все это позволяет прогнозировать состояние земной биосферы и выявлять экопроблемы.
Уровни экомониторинга
В целом сбор данных проводится на различных уровнях:
- детальный – исследования небольшого земельного участка или территории;
- локальный – проводится в рамках района или населенного пункта;
- региональный – изучается состояние областного уровня;
- национальный – осуществляется экомониторинг конкретной страны;
- глобальный – проводится в рамках программы ООН, изучается изменения в планетарном масштабе.
Значение экологического мониторинга
Экологический мониторинг проводится на постоянной основе специальными ведомствами. Эта информация позволяет получить данные на счет состояния окружающей среды в определенное время с максимальной точностью, чтобы проводить очищение биосферы и рационально расходовать природные ресурсы. Также это позволяет наблюдать за круговоротом веществ в среде, определять время разложение отходов различного вида, утилизировать некоторые из них и снизить антропогенное влияние на природу, чтобы преодолевать различные .
Таким образом, мониторинг окружающей среды является неотъемлемой деятельностью, чтобы контролировать состояние нашей планеты. Он позволяет своевременно фиксировать все изменения, на основе которых строится прогноз. В свою очередь, он помогает определить, как нужно расходовать те или иные природные блага.
Программа экологического мониторинга
Под программой системы мониторинга понимают совокупность целей организации, конкретных стратегий поведения и механизмов реализации. Основными составляющими являются:
- объекты, имеющие территориальную привязку, которые находятся под строгим контролем служб;
- показатели контроля;
- допустимые области изменения показателей;
- временные масштабы.
Каждая программа содержит разработанные карты, таблицы, в которых указаны места и даты, а также методы отбора проб, схемы и другие важные данные. Также в программу заложены методы дистанционного анализа, позволяющие определить состояние окружающей среды.
Важным условием эффективности мер по преодолению экологического кризиса на глобальном, региональном и местном уровнях является создание системы экологического мониторинга.
Термин "мониторинг" образован от лат. monitor - напоминающий, надзирающий. Данным термином обозначают постоянное наблюдение за каким-либо объектом (в частности, процессом) с целью выявления его динамики и соответствия ожидаемому результату или первоначальным предположениям.
Одно из наиболее четких определений мониторинга было предложено академиком ΡΑН Ю. А. Израэлем в 1974 г.: мониторинг состояния природной среды, и в первую очередь загрязнений и эффектов, вызываемых ими в биосфере, - комплексная система наблюдений, оценки и прогноза изменений состояния биосферы или ее отдельных элементов под влиянием антропогенных воздействий.
В Программе ЮНЕСКО от 1974 г. экологический мониторинг определен как система регулярных длительных наблюдений в пространстве и во времени, дающая информацию о прошлом и настоящем состояниях окружающей среды, позволяющая прогнозировать на будущее изменение ее параметров, имеющих особенное значение для человечества.
Экологический мониторинг предполагает контроль за изменением состояния окружающей среды под влиянием как природных, так и антропогенных факторов.
Экологический мониторинг призван решать следующие основные задачи:
- o наблюдение за состоянием окружающей среды и факторами, воздействующими на нее;
- o оценку фактического состояния окружающей среды и уровня ее загрязнения;
- o прогноз состояния окружающей среды в результате возможных загрязнений и оценку этого состояния.
Мониторинг антропогенных воздействий предусматривает:
- - наблюдение за источниками антропогенного воздействия;
- - наблюдение за факторами антропогенного воздействия;
- - наблюдение за состоянием природной среды и происходящими в ней процессами под влиянием факторов антропогенного воздействия;
- - оценку физического состояния природной среды;
- - прогнозирование изменений природной среды под влиянием факторов антропогенного воздействия и оценка прогнозируемого состояния природной среды.
По объектам наблюдения различают: атмосферный, воздушный, водный, почвенный, климатический мониторинг, мониторинг растительности, животного мира, здоровья населения и т.д.
Различают также экологический мониторинг факторов и источников загрязнений.
Мониторинг факторов воздействия - мониторинг различных химических загрязнителей (ингредиентный мониторинг) и разнообразных природных и физических факторов воздействия (электромагнитное излучение, радиоактивные излучения, солнечная радиация, акустические шумы и шумовые вибрации).
Мониторинг источников загрязнений - мониторинг точечных стационарных источников (заводские трубы), точечных подвижных (транспорт), пространственных (города, поля с внесенными химическими веществами) источников.
Классификация систем мониторинга может основываться и на методах наблюдения (мониторинг по физико-химическим и биологическим показателям, дистанционный мониторинг и др.).
Химический мониторинг - это система наблюдений за химическим составом (природного и антропогенного происхождения) атмосферы, осадков, поверхностных и подземных вод, вод океанов и морей, почв, донных отложений, растительности, животных и контроль за динамикой распространения химических загрязняющих веществ. Глобальной задачей химического мониторинга является определение фактического уровня загрязнения окружающей среды приоритетными высокотоксичными ингредиентами.
Физический мониторинг - система наблюдений за влиянием физических процессов и явлений на окружающую среду (электромагнитные излучения, радиация, акустические шумы и т.д.).
Биологический мониторинг - мониторинг, осуществляемый с помощью биоиндикаторов (т.е. таких организмов, по наличию, состоянию и поведению которых судят об изменениях в среде).
Экобиохимический мониторинг - мониторинг, базирующийся на оценке двух составляющих окружающей среды (химической и биологической).
Дистанционный мониторинг - в основном авиационный, космический мониторинг с применением летательных аппаратов, оснащенных радиометрической аппаратурой, способной осуществлять активное зондирование изучаемых объектов и регистрацию опытных данных.
Наиболее информативным и достоверным является комплексный экологический мониторинг окружающей среды.
Комплексный экологический мониторинг окружающей среды - это организация системы наблюдений за состоянием объектов окружающей природной среды для оценки их фактического уровня загрязнения и предупреждения о создающихся критических ситуациях, вредных для здоровья людей и других живых организмов.
При проведении комплексного экологического мониторинга окружающей среды:
- - проводится постоянная оценка экологических условий среды обитания человека и биологических объектов (растений, животных, микроорганизмов и т.д.), а также оценка состояния и функциональной целостности экосистем;
- - создаются условия для определения корректирующих действий в тех случаях, когда целевые показатели экологических условий не достигаются.
Система комплексного экологического мониторинга предусматривает:
- o выделение объекта наблюдения;
- o обследование выделенного объекта наблюдения;
- o составление для объекта наблюдения информационной модели;
- o планирование измерений;
- o оценку состояния объекта наблюдения и идентификацию его информационной модели;
- o прогнозирование изменения состояния объекта наблюдения;
- o предоставление информации в удобной для использования форме и доведение ее до потребителя.
Основные цели комплексного экологического мониторинга состоят в том, чтобы на основании полученной информации:
- 1) оценить показатели состояния и функциональной целостности экосистем и среды обитания человека (т.е. провести оценку соблюдения экологических нормативов);
- 2) выявить причины изменения этих показателей и оценить последствия таких изменений, а также определить корректирующие меры в тех случаях, когда целевые показатели экологических условий не достигаются (т.е. провести диагностику состояния экосистем и среды обитания);
- 3) создать предпосылки для определения мер по исправлению возникающих негативных ситуаций до того, как будет нанесен ущерб, т.е. обеспечить заблаговременное предупреждение негативных ситуаций.
По характеру обобщения информации различают следующие виды (уровни) мониторинга:
- а) импактный - мониторинг региональных и локальных антропогенных воздействий в особо опасных зонах и местах
- б) локальный - мониторинг воздействия конкретного антропогенного источника;
- в) региональный - слежение за процессами и явлениями в пределах какого-то региона, где эти процессы и явления могут различаться и по природному характеру, и по антропогенным воздействиям от базового фона, характерного для всей биосферы;
- г) национальный - мониторинг в масштабах страны;
- д) базовый (фоновый) - слежение за общебиосферными, в основном природными, явлениями без наложения на них региональных антропогенных влияний;
- е) глобальный - слежение за общемировыми процессами и явлениями в биосфере Земли, включая все ее экологические компоненты, и предупреждение о возникающих экстремальных ситуациях;
Глобальный мониторинг предусматривает создание и обеспечение постоянного функционирования сети наблюдений за общемировыми процессами и явлениями в биосфере и предупреждение о возникающих экстремальных ситуациях. Приоритетным направлением в системе глобального мониторинга было признано осуществление наблюдений за уровнем загрязнений природной среды и связанных с ним факторов воздействия. Другие направления деятельности мониторинга в масштабах общепланетарных экологических проблем, актуальность которых подтверждена в наше время, касаются защиты озонового слоя Земли, изучения климата, регулирования использования природных ресурсов, сохранения биоразнообразия.
Первоначально международное сотрудничество по организации глобального мониторинга строилось на основе международных и национальных систем, в частности, гидрометеорологических служб европейских государств, в том числе Советского Союза. В 1975 г. совместными усилиями мирового сообщества в рамках ЮНЕП была создана система глобального мониторинга окружающей среды - ГСМОС (The Global Environmental Monitoring System).
В рамках программ ГСМОС, которые в настоящее время поддерживает ЮНЕП, выделяются основные программы:
- o мониторинг климатических условий;
- o мониторинг переноса и осаждения загрязняющих веществ;
- o мониторинг Мирового океана;
- o мониторинг возобновляемых природных ресурсов;
- o мониторинг для целей здравоохранения.
При создании ГСМОС в максимальной степени были использованы существующие в 1970-х гг. станции Всемирной метерологической организации (ВМО), европейская система мониторинга трансграничного загрязнения воздуха и водных пространств, система наблюдений атмосферных осадков и долгоживущих радиоактивных изотопов и биосферные заповедники.
ГСМОС основывается на подсистемах национального экологического мониторинга и включает в себя элементы этих подсистем. Роль агентства по глобальному мониторингу заключается в обеспечении и руководстве наблюдениями, сборе данных, координации деятельности, в том числе унификации методов экологических исследований. Международное сотрудничество России в рамках ГСМОС включает в себя:
- o создание сети наземных наблюдений, регулярные экспедиционные обследования и систему дистанционного зондирования Земли;
- o разработку и внедрение единых методик организации наблюдений, отбора и анализа проб компонентов окружающей среды;
- o организацию контроля точности и сопоставимости данных наблюдения;
- o использование современных систем хранения и передачи данных.
В системе глобального экологического мониторинга центральное место занимает фоновый (базовый) мониторинг, развитие которого связано с созданием сети станций комплексного фонового мониторинга (СКФМ) главным образом на базе биосферных заповедников. Сеть биосферных заповедников является также составной частью национального экологического мониторинга.
На станциях КФМ реализуется один из принципов фонового мониторинга - комплексное изучение содержания загрязняющих веществ в компонентах экосистем. В связи с этим программа наблюдений на СКФМ включает в себя систематические измерения содержания загрязняющих веществ одновременно во всех средах, дополненные гидрометеорологическими данными. Как правило, наблюдения на СКФМ проводятся по единой программе, включающей в себя:
- o перечень приоритетных загрязняющих веществ в атмосферном воздухе, осадках, поверхностных водах, донных отложениях, почве, растительности и тканях животных;
- o перечень гидрометеорологических параметров;
- o периодичность проведения наблюдений и измерений.
Наряду с СКФМ сведения для ГМОС и национальных систем мониторинга предоставляют многочисленные специализированные станции, посты и пункты наблюдения за химическим составом и кислотностью осадков, за загрязнением почв и состоянием растительности, за загрязнением морской среды по гидрохимическим показателям, за загрязнением снежного покрова и др.
С середины 2000-х гг. реализуется международный проект Глобальная система изучения Земли - Global Earth Observation System of Systems (GEOSS), координируемый Группой по наблюдению за Землей (GEO). В осуществлении проекта, развивающегося на основе 10-летнего Плана реализации (2005-2015 гг.), участвуют 75 стран (в том числе Россия) и 51 организация.
Основная задача GEOSS - объединение в единую систему источников данных об окружающей среде (станции, пункты и посты наблюдения за состоянием, загрязнением среды, метео- и сейсмостанции, атмосферные зонды, космические аппараты и др.) и компьютеризированных средств поддержки принятия решений, а также обеспечение доступа к системе конечных пользователей экологической информации. Конечным результатом должна стать глобальная общественная инфраструктура. Многие эксперты считают, что успех реализации данного проекта может иметь определяющее значение для того, насколько эффективно сможет человечество противостоять будущим природным катаклизмам.
