Информация о состоянии окружающей природной среды, об изменениях этого состояния давно используется человеком для планирования своей деятельности. 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. природный загрязнение отходы цех

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). 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 систему мониторинга должны входить следующие основные процедуры:

• · 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.

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

• · оценить показатели состояния и функциональной целостности экосистем и среды обитания человека;
• · 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;
• · создать предпосылки для определения мер по исправлению возникающих негативных ситуаций до того, как будет нанесен ущерб.

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

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

Основные задачи экологического мониторинга:

• · наблюдение за источниками антропогенного воздействия;
• · наблюдение за факторами антропогенного воздействия;
• · наблюдение за состоянием природной седы и происходящими в ней процессами под влиянием факторов антропогенного воздействия;
• · оценка фактического состояния природной среды;
• · прогноз изменения состояния природной среды под влиянием факторов антропогенного воздействия и оценка прогнозируемого состояния природной среды.

Экологические мониторинги окружающей среды могут разрабатываться на уровне промышленного объекта, города, 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. 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.

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

• 1. 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.
• 2. 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.
• 3. Почва: химический и радионуклидный состав деятельного слоя почвы.
• 4. Биота: химическое и радиоактивное загрязнение сельскохозяйственных угодий, растительного покрова, почвенных зооценозов, наземных сообществ, домашних и диких животных, птиц, насекомых, водных растений, планктона, рыб.
• 5. Урбанизованная среда: химический и радиационный фон воздушной среды населенных пунктов; химический и радионуклидный состав продуктов питания, питьевой воды и т. д.
• 6. 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 заключение следует отметить, что в отдельных регионах разрабатывают мониторинг экологического состояния геологической среды, мониторинг экологического состояния поверхностных вод и связанных с ним экосистем.

На территории Российской Федерации функционирует ряд систем мониторинга загрязнения природной среды и состояния природных ресурсов.

В государственной системе управления природоохранной деятельностью в Российской Федерации важную роль играет формирование единой государственной системы экологического мониторинга (ЕГСЭМ).

ЕГСЭМ включает в себя следующие основные компоненты:

• · мониторинг источников антропогенного воздействия на окружающую среду;
• · мониторинг загрязнения абиотического компонента окружающей природной среды;
• · мониторинг биотической компоненты окружающей природной среды;
• · социально-гигиенический мониторинг;
• · обеспечение создания и функционирования экологических информационных систем.

При этом распределение функций между центральными органами федеральной исполнительной власти осуществляется следующим образом.

Госкомэкологии (бывш. Минприроды России): координация деятельности министерств и ведомств, предприятий и организаций в области мониторинга окружающей природной среды; организация мониторинга источников антропогенного воздействия на окружающую среду и зон их прямого воздействия; организация мониторинга животного и растительного мира, мониторинг наземной фауны и флоры (кроме лесов); обеспечение создания и функционирования экологических информационных систем; ведение с заинтересованными министерствами и ведомствами банков данных об окружающей природной среде, природных ресурсах и их использовании.

Росгидромет : организация мониторинга состояния атмосферы, поверхностных вод суши, морской среды, почв, околоземного космического пространства, в том числе комплексного фонового и космического мониторинга состояния окружающей природной среды; координация развития и функционирования ведомственных подсистем фонового мониторинга загрязнения окружающей природной среды; ведение государственного фонда данных о загрязнении окружающей природной среды.

Роскомзем : мониторинг земель.

Министерство природных ресурсов (включая бывш. Роскомнедра и Роскомвоз): мониторинг недр (геологической среды), включая мониторинг подземных вод и опасных экзогенных и эндогенных геологических процессов; мониторинг водной среды водохозяйственных систем и сооружений в местах водосбора и сброса сточных вод.

Роскомрыболовство : мониторинг рыб, других животных и растений.

Рослесхоз : мониторинг лесов.

Роскартография : осуществление топографо-геодезического и картографического обеспечения ЕГСЭМ, включая создание цифровых, электронных карт и геоинформационных систем.

Госгортехнадзор России : координация развития и функционирования подсистем мониторинга геологической среды, связанных с использованием ресурсов недр на предприятиях добывающих отраслей промышленности; мониторинг обеспечения промышленной безопасности (за исключением объектов Минобороны России и Минатома России).

Госкомэпиднадзор России : мониторинг воздействия факторов среды обитания на состоянием здоровья населения.

Минобороны России : мониторинг окружающей природной среды и источников воздействия на нее на военных объектах; обеспечение ЕГСЭМ средствами и системами военной техники двойного применения.

Госкомсевер России : участие в развитии и функционировании ЕГСЭМ в районах Арктики и Крайнего Севера.

Технологии единого экологического мониторинга (ЕЭМ) охватывают разработку и использование средств, систем и методов наблюдений, оценки и выработки рекомендаций и управляющего воздействия в природно-техногенной сфере, прогнозы ее эволюции, энерго-экологические и технологические характеристики производственной сферы, медико-биологические и санитарно-гигиенические условия существования человека и биоты. Комплексность экологических проблем, их многоаспектность, теснейшая связь с ключевыми отраслями экономики, обороны и обеспечением защиты здоровья и благополучия населения требует единого системного подхода к решению проблемы.

Структуру единого экологического мониторинга можно представить сферами получения, обработки и отображения информации, сферами оценки ситуации и принятия решений.

Структурными звеньями любой системы ЕЭМ являются:

• · измерительная система;
• · информационная система, включающая в себя базы и банки данных правовой, медико-биологической, санитарно-гигиенической, технико-экономической направленности;
• · системы моделирования и оптимизации промышленных объектов;
• · системы восстановления и прогноза полей экологический и метеорологических факторов;
• · система принятия решений.

Построение измерительного комплекса систем ЕЭМ основывается на использовании точечного и интегрального методов измерений с помощью стационарных (стационарные посты наблюдения) и мобильных (автомобили-лаборатории и аэрокосмические средства) систем. Следует отметить, что аэрокосмические средства привлекаются лишь при необходимости получения крупномасштабных интегральных показателей о состоянии окружающей среды.

Получение информации обеспечивается тремя группами приборов, измеряющими: метеорологические характеристики (скорость и направление ветра, температуру, давление, влажность атмосферного воздуха и пр.), фоновые концентрации вредных веществ и концентрации загрязняющих веществ вблизи источников загрязнения окружающей среды.

Использование в измерительном комплексе современных контроллеров, решающих вопросы сбора информации с датчиков, первичной обработки и передачи информации потребителю с помощью модемной телефонной и радио связи или по компьютерным сетям, значительно повышает оперативность системы.

Региональная подсистема ЕЭМ предполагает работу с большими массивами разнообразной информации, включающими данные: по структуре энергопроизводства и энергопотребления региона, гидрометеорологических измерений, о концентрациях вредных веществ в окружающей среде; по итогам картографирования и аэрокосмического зондирования, о результатах медико-биологических и социальных исследований и др.

Одной из основных задач в этом направлении является создание единого информационного пространства, которое может быть сформировано на основе использования современных геоинформационных технологий. Интеграционный характер геоинформационных систем (ГИС) позволяет создать на их основе мощный инструмент для сбора, хранения, систематизации, анализа и представления информации.

ГИС имеют такие характеристики, которые с полным правом позволяют считать эту технологию основной для целей обработки и управления мониторинговой информацией. Средства ГИС намного превосходят возможности обычных картографических систем, хотя, естественно, включают и все основные функции получения высококачественных карт и планов. В самой концепции ГИС заложены всесторонние возможности сбора, интеграции и анализа любых распределенных в пространстве или привязанных к конкретному месту данных. При необходимости визуализировать имеющуюся информацию в виде карты с графиками или диаграммами, создать, дополнить или видоизменить базу данных пространственных объектов, интегрировать ее с другими базами -- единственно верным решением будет обращение к ГИС.

Только с появлением ГИС в полной мере реализуется возможность целостного, обобщенного взгляда на комплексные проблемы окружающей среды и экологии.

ГИС становится основным элементом систем мониторинга.

Система единого экологического мониторинга предусматривает не только контроль состояния окружающей среды и здоровья населения, но и возможность активного воздействия на ситуацию. Используя верхний иерархический уровень ЕЭМ (сфера принятия решения), а также подсистему экологической экспертизы и оценки воздействия на окружающую среду, появляется возможность управления источниками загрязнения на основании результатов математического моделирования промышленных объектов или регионов. (Под математическим моделированием промышленных объектов понимается моделирование технологического процесса, включая модель воздействия на окружающую среду.)

Система единого экологического мониторинга предусматривает разработку двухуровневых математических моделей промышленных предприятий с различной глубиной проработки.

Первый уровень обеспечивает детальное моделирование технологических процессов с учетом влияния отдельных параметров на окружающую среду.

Второй уровень математического моделирования обеспечивает эквивалентное моделирование на основе общих показателей работы промышленных объектов и степени их воздействия на окружающую среду. Эквивалентные модели необходимо иметь прежде всего на уровне администрации региона с целью оперативного прогнозирования экологической обстановки, а также определения размера затрат на уменьшение количества вредных выбросов в окружающей среде.

Моделирование текущей ситуации позволяет с достаточной точностью выявить очаги загрязнения и выработать адекватное управляющее воздействие на технологическом и экономическом уровнях.

При практической реализации концепции единого экологического мониторинга не следует забывать: о показателях точности оценки ситуации; об информативности сетей (систем) измерений; о необходимости разделения (фильтрации) на отдельные составляющие (фоновые и от различных источников) загрязнения с количественной оценкой; о возможности учета объективных и субъективных показателей. Данные задачи решает система восстановления и прогноза полей экологических и метеорологических факторов.

Таким образом, единая государственная система экологического мониторинга, несмотря на известные трудности, обеспечивает формирование массива данных для составления экологических карт, разработки ГИС, моделирования и прогноза экологических ситуаций в различных регионах России.

5. Предмет исследования и основные задачи геоэкологии.

6. Виды антропогенных воздействий на окружающую среду.

7. Предмет исследования, основные задачи социальной экологии. Две концепции развития глобальной социальной экосистемы.

8. Мониторинг окружающей среды и его функции. Классификация видов мониторинга.

9. Понятие экологического фактора и критерии его выделения. Традиционная классификация экологических факторов.

10. Классификация экологических факторов по виду и периодичности действия. Условия и ресурсы.

11. Концепция лимитирующих факторов (закон Либиха).

12. Закон толерантности Шелфорда.

13. Многофакторные модели роста организмов.

14. Солнечная постоянная и солнечная активность.

15. Космическое излучение, солнечный ветер и магнитосфера Земли.

16. Волновое излучение солнца. Явление озоновых дыр.

17. Схема баланса солнечной энергии в атмосфере и на поверхности Земли.

18. Длинноволновое излучение поверхности Земли и атмосферы. Явление парникового эффекта.

19. Природные тепловые машины и циркуляция атмосферы.

20. Круговорот воды в природе. Мировой водный баланс.

21. Классификация организмов по трофическому признаку.

22. Понятие жизненной формы организмов. Классификация организмов по жизненным формам.

23. Изменение реакции организмов под действием экологических факторов во времени.

24. Понятие экологической ниши. Принцип Гаузе. Экологическая диверсификация.

25. Понятие популяции. Основные характеристики популяции.

26. Модель динамики численности популяции Мальтуса.

27. Типы связи между численностью популяции и коэффициентом их прироста. Модель Ферхюльста (логистичекая).

28. Формы внутривидовых и межвидовых отношений между организмами.

29. Классификация природных систем по информационному признаку. Понятие экологической системы.

30. Организация экосистем, их компоненты и внешнее воздействие.

31.Основные процессы, определяющие жизнедеятельность экосистем.

5) Процессы экологического метаболизма (транслокационные) α

32.Основные особенности организации водных экосистем.

33. Типы взаимодействия между компонентами экосистемы. Гомеостаз экосистемы.

34. Поток энергии в биогеоценозе экосистемы. Пищевые цепи и сети.

35. Понятие метаболизма. Экологический метаболизм. Метаболизм и размер особей.

36. Первичная продукция и продуктивность.

37.Экологические пирамиды и значение размеров особей.

38.Универсальная модель потока энергии в звене тропической цепи.

39. Поток энергии по трофической цепи. Закон Линдемана-Одума.

40. Глобальный круговорот вещества (большой круговорот).

41. Общая схема биохимического круговорота вещества (малый круговорот).

42. Круговорот углерода в природе.

43. Круговорот фосфора в природе.

44. Круговорот азота в природе.

45. Биосфера как глобальная экосистема. Горизонтальная и вертикальная структура биосферы.

46. Основные функции живого вещества и его значение в формировании биосферы.

47. Первые четыре биома (биомы тундры, тайги, листопадных лесов умеренных широт, субтропического леса).

48. Вторые четыре биома (биом степей умеренных широт, тропических саванн, пустынь, тропических лесов).

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

"

Печальные последствия хозяйственной деятельности человека для биосферы являются объективной реальностью. Вместе с тем негативные результаты антропогенных воздействий в условиях развития современной цивилизации не могут быть признаны неизбежными. Ухудшение состояния окружающей природной среды, как правило, связано с нерациональным и "хищническим" использованием природных ресурсов, ошибками в технической и экологической политике, крайне низким уровнем разработки и внедрения безотходных технологий, малой изученностью всех последствий антропогенного воздействия на окружающую среду. В сложившейся ситуации чрезвычайно важным для практических действий и долгосрочного прогнозирования качества окружающей среды являются контроль состояния и определение тенденций ее изменения.

Понятие о мониторинге. Цели и задачи. Объект исследования

Важнейшим вопросом стратегии регулирования качества окружающей природной среды (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.

Осознание во многих странах неэффективности усилий по финансированию сбора и переработки информации о состоянии окружающей среды потребовало новых подходов и координации действий как на национальном, так и на международном, глобальном уровнях.

Первым шагом в этом направлении стала конференция ООН по охране окружающей среды в Стокгольме в 1972 г. Одним из важных решений Стокгольмской конференции была рекомендация по созданию глобальной системы мониторинга окружающей среды (YEMS).

В 1974 г. в Найроби была образована межправительственная комиссия по системе глобального мониторинга, разработана первая схема организации мониторинга антропогенных загрязнителей. Тогда же был уточнен список наиболее опасных загрязнителей для учета их при организации мониторинга. Загрязнители оценивались по различным критериям, в том числе по воздействию на здоровье человека; влиянию на климат или экосистемы; склонности к разрушению в природной среде; способности накапливаться в пищевых цепях; возможности химической транс

формации во вторичные токсические или мутагенные вещества и другим.

Следует отмстить, что еще до этого в нашей стране под руководством известного ученого Ю. А. Израэля были разработаны научные основы мониторинга, которые доложены на заседании Совета управляющих Программ ООН по проблемам окружающей среды (ЮНЕП) в Найроби, а затем и на других международных симпозиумах и совещаниях.

В последующем вопросы мониторинга окружающей среды неоднократно обсуждались на различных уровнях как национальных, так и международных правительственных и общественных организаций, что находило отражение в многочисленных печатных изданиях (сборники, труды и т.д.), посвященных проблемам мониторинга окружающей среды. Так, например, исключительный интерес представляют труды Международных симпозиумов "Комплексный глобальный мониторинг загрязнения окружающей природной среды", состоявшихся в 1978 и 1982 гг., пять томов сборника "Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем", изданных Институтом прикладной геофизики в 1978-1982 гг.

В настоящее время в России создана и функционирует Единая государственная система экологического мониторинга (ЕГСЭМ). Таким образом, объектом мониторинга является окружающая природная среда.

Как уже было ранее сказано, окружающую среду следует рассматривать как совокупность факторов и элементов, способных оказывать прямое влияние на живой организм на любой из стадий индивидуального развития.

В настоящее время с развитием антропосферы необходимо учитывать прямую и обратную связь между деятельностью человека и состоянием окружающей среды, что позволяет сделать мониторинг.

Задачи и цели мониторинга окружающей природной среды включают:

• - наблюдение за состоянием окружающей среды;
• - выявление факторов и источников антропогенного воздействия на окружающую среду;
• - определение степени антропогенного воздействия на окружающую среду;
• - оценку и прогнозирование состояния окружающей среды.

Основные цели и задачи мониторинга окружающей среды представлены на рис. 4.6.

Рис. 4.6. Схема мониторинга окружающей среды

Наблюдение за состоянием окружающей среды, по сути, представляет собой сбор информации о фактическом состоянии объектов окружающей среды; об источниках загрязнения; об основных изменениях в состоянии окружающей среды под воздействием загрязнителей. В соответствии с целями и задачами мониторинга сбор информации о состоянии окружающей среды относится к системе так называемого "диагностического" мониторинга, который служит основой для оценки наблюдаемых изменений, составления прогнозов возможных изменений окружающей среды, предотвращения отрицательных последствий антропогенного воздействия на окружающую среду и разработки стратегии оптимальных взаимоотношений общества и окружающей среды.

Таким образом, весь процесс технологии мониторинга можно представить в виде алгоритма:

Измерение - Анализ - Описание - Моделирование - Оптимизация.

Подобный алгоритм действий характерен для любого вида мониторинга окружающей среды.

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.

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.