МОНИТОРИНГ

Фоновый мониторинг

 

Фоновое глобальное состояние биосферы изучают на так называемых фоновых станциях, которые организованы в ряде стран на базе биосферных заповедников. Фоновое состояние среды в прошлом можно реконструировать с помощью анализа колец деревьев, годовых слоев ледников и донных отложений.

В настоящее время более или менее развита система санитарно-токсикологического мониторинга.

Важнейшей экотоксикологической характеристикой вещества, его экологической ПДК является пороговая концентрация, превышение которой приводит к отрицательным для экосистемы изменениям.

Наряду с величиной экологической ПДК важной характеристикой экосистемы служит ее ассимиляционная емкость в отношении данного загрязняющего вещества или суммы веществ. Ассимиляционная емкость объекта окружающей среды – это максимальное количество загрязняющего вещества, которое может быть за единицу времени накоплено, разрушено, трансформировано или выведено за пределы экосистемы в результате совокупности процессов самоочищения без нарушения ее нормального функционирования. Ассимиляционная емкость экосистемы определяет допустимый уровень антропогенных воздействий на фоне естественной изменчивости и в интервале допустимых колебаний параметров состояния систем.

На «фоновых» станциях и в биосферных заповедниках обязательным является определение следующих химических веществ в воздухе: взвешенные частицы (аэрозоли), диоксид серы, озон, оксиды углерода, оксиды азота, углеводороды, бенз(а)пи-рен, хлорорганические соединения (ДДТ и др.), тяжелые металлы (свинец, ртуть, кадмий и т.д), фреоны. В атмосферных осадках дополнительно определяют биогенные элементы (азот, фосфор), радионуклиды.

В настоящее время наибольшую актуальность приобретает мониторинг антропогенных изменений, так как именно техногенное и хозяйственное воздействие человека на окружающую среду приносит опасные изменения в экологические системы, ландшафты, природные комплексы. Основой для этого служит фоновый мониторинг в неизменных или мало измененных природных комплексах.

Исключительно важное значение имеют результаты фо­нового мониторинга в процессе биосферного мониторинга, предназначенного для определения глобально-фоновых изменений в окружающей природной среде под усиливающимся антропогенным воздействием.

Последствиями антропогенного «давления» на биосферу могут быть изменения циркуляции газов между океаном и воздушной оболочкой Земли, погодно-климатических условий на планете, нарушение озонового слоя, загрязнения Мирового океана нефтью и нефтепродуктами, нарушение естественных мест обитания и путей миграции в животном мире, нарушение биогеоценозов и т.д. Подобные нарушения имеют веские аргументы, полученные при биосферном мониторинге.

Неотъемлемой частью биосферного мониторинга являются биосферные заповедники (заказники), позволяющие поддер­живать стратегию биоразнообразия.

В Российской Федерации создана и функционирует Единая государственная система экологического мониторинга (ЕГСЭМ), общее руководство которой осуществляет Госкомэкологии России. Эта организация координирует деятельность всех заинтересованных ведомств в области наблюдений за состоянием окружающей среды. При этом осуществляются: мониторинг источников антропогенного воздействия на окружающую природную среду; мониторинг животного и растительного мира; мониторинг наземной фауны и флоры; мониторинг водной среды водохозяйственных систем в местах водозабора и сброса сточных вод.

Мониторинг лесов осуществляет Федеральная служба лесного хозяйства России, а наблюдение за состоянием земельного фонда – Госкомитет РФ по земельной политике России.

В структуре ЕГСЭМ исключительно важное место при­надлежит гидрометеорологическому мониторингу, осуществление которого возложено на гидрометеорологическую службу (Росгидромет).

В функции последней входит наблюдение, оценка и про­гнозирование состояния атмосферы, почв, поверхностных вод, суши, морской среды, сельскохозяйственных культур и пастбищной растительности, околоземного космического пространства, трансграничного переноса загрязняющих веществ. Эта служба осуществляет сбор и обобщение гидрометеорологической и гелиогеофизической информации, данных о метеорологических, агрометеорологических и гидрологических явлениях и процессах, об изменении климата, о радиационной обстановке на поверхности Земли и в околоземном космическом пространстве. В ее обязанности входит предоставление всем заинтересованным организациям сведений об опасных природных явлениях, экстремальных загрязнениях окружающей среды.

Кроме того, Росгидромет в пределах своих полномочий контролирует соблюдение требований по всем видам работ в области гидрометеорологии и мониторинга окружающей среды, выполняемых предприятиями, учреждениями и орга­низациями независимо от их организационно-правовых форм; координирует деятельность федеральных органов исполнительной власти по уменьшению негативного влияния хозяйственной деятельности на климат и предотвращение отрицательных последствий изменения климата для эконо­мики и природной среды.

Классификация состояний природных объектов, источников и факторов воздействия приведена в таблице 19.

Для оценки состояния среды и прогноза возможных изменений целесообразно выделить подсистемы наблюдений за абиотической (геофизический мониторинг) и биотической (биологичский мониторинг) частью биосферы. Круг геофизических наблюдений весьма обширен: от реакции на то или иное воздействие в микромасштабе вплоть до реакций глобальных, например погодных и климатических изменений. Для этого необходимы сведения о загрязнении и мутности атмосферы, о других метеорологических и гидрологических характеристиках среды.

Особое внимание следует уделять переносу загрязняющих веществ из одной среды в другую.

Наблюдения осуществляются как за антропогенными изменениями, так и за фоновыми, природными, что необходимо для оценки антропогенной составляющей наблюдаемых изменений. Как правило, антропогенные воздействия накладываются на естественные изменения и разделить их не всегда удается.

 

Таблица. Система наблюдений за состоянием окружающей среды

Раздел наблюдений

Наблюдения и прогноз

1. Источники и факторы воздействия.

1. Локальные источники загрязнений и воздействий.

2. Факторы воздействия (загрязняющие вещества, физические факторы).

2. Состояние объектов окружающей природной среды

1. Состояние среды, характеризующееся физическими и физико-географическими данными.

2. Состояние среды, характеризующееся геохимическими данными о составе и характере загрязнений.

3. Состояние биотической составляющей

биосферы

1.Реакция биоты – отклики и последствия:

а) у отдельного организма;

б) у популяции;

в) у сообщества и экосистемы.

4. Реакция крупных

экосистем и биосферы

в целом

1. Реакция крупных систем (погода, климат).

2. Реакция биосферы в целом.

 

Примером таких «накладок» может служить повышение солености Азовского моря в середине 70-х годов. Создалась угроза для рыбных ресурсов этого уникального природного водоема. Появился проект перекрытия плотиной Керченского пролива, чтобы прекратить доступ в Азовское море соленых вод Черного моря. Проет реализовать не успели – с конца 70-х годов соленость в Азовском море вновь понижается, несмотря на продолжающееся интенсивное народнохозяйственное использование рек Дона и Кубани.

Эти примеры показывают несовершенство прогноза природных явлений, в первую очередь климата, оказывающего первостепенное влияние на все процессы, протекающие в биосфере и отдельных экосистемах. Тем не менее, сама природа подсказывает, в каких направлениях антропогенная деятельность может приводить к значительным сдвигам в сложившемся естественном биогеохимическом равновесии в окружающей среде и каковы их вероятные последствия. Предвидение возможных отрицательных последствий, прогноз и ограничение наиболее опасных антропогенных воздействий и являются главной задачей системы мониторинга.

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

На СКФМ проводятся наблюдения за загрязнением воздуха, осадков, поверхностных вод, почв, растительности и животных. Эти наблюдения позволяют оценить изменение фонового загрязнения среды, т.е. загрязнения, вызванного не каким-то одним или группой источников, а общее загрязнение обширной территории, вызванное суммарным воздействием близких (локальных) и удаленных источников загрязняющих веществ, а также общим загрязнением планеты. На базе этих данных можно составить комплексную характеристику загрязнения территории.

Для того, чтобы составить предварительную комплексную характеристику загрязнения территории, важно, чтобы при проведении исследования, учитывались основные требования и принципы, на которых строится концепция комплексности исследования.

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

В связи с этим, выделяют 4 основных принципа комплексности:

1. Интегральность (наблюдения за суммарными показателями).

2. Многосредность (наблюдения в основных природных средах).

3. Системность (воссоздание биохимических циклов загрязняющих веществ).

4. Многокомпонентность (анализ различных видов загрязняющих веществ).

При организации долговременного мониторинга особое внимание уделяется пятому принципу – унификации методов анализа и контролю и обеспечению качества данных.

Следует обратить внимание на то, что при проведении комплексного исследования используются не только чисто экологические знания и методы, но также знания и методы географии, геофизики, аналитической химии, фитопатологии, энтомологии, микробиологии, программирования и др.

 

Интегральность

Особенность интегрального подхода заключается в использовании для определения наличия загрязнений признаков реакций различных природных объектов и биоиндикаторов.

Попадая в незнакомую местность, наблюдательный человек, может по косвенным чертам определить состояние загрязнения в данной местности. Неестественный запах, задымленность горизонта, серый февральский снег, радужная пленка на поверхности водоема и многие другие черты подскажут наблюдателю повышенное промышленное загрязнение местности. В приведенном примере индикаторами состояния загрязнения местности являются неживые (абиотические) объекты – приземный воздух, поверхность снежного покрова и водоема. Наиболее широко в качестве абиотического индикатора промышленного загрязнения территории используется снеговой покров и метод его изучения – снегомерная съемка.

При использовании интегрального подхода особое внимание уделяется состоянию живых организмов.

Так, известно, что к загрязнению воздуха в нашей полосе наиболее уязвимой оказывается сосна. При высоком уровне загрязнения воздуха окислами серы, азота и другими токсичными соединениями наблюдается общее осветление окраски хвои, суховершинность, пожелтение краев хвоинок. В подлеске засыхает можжевельник. Через несколько часов после кислотного дождя края листьев березы желтеют, листья покрываются серо-желтым налетом ил крапинками.

Использование биоиндикаторов основано на реакции любого биологического организма на отрицательное воздействие. При этом, набор реакций на множественное, интегральное, отрицательное воздействие окружающей среды, как правило, весьма ограничен. Организм либо погибает, либо покидает (если может) данную местность, либо влачит жалкое существование, что можно определить визуально или с использованием различных тестов и серии специальных наблюдений, а также простейших биометрических измерений (высота стебля растния, его диаметр, площпдь листа и т.д.).

Подбор и использование биоиндикаторов – целиком в русле экологической науки, а биоиндикация – интенсивно развивающийся метод исследования результатов воздействий. Так, например, при наблюдениях за качеством воздуха широко используются различные растения. В лесу, в каждом ярусе, можно выделить определенные виды растений, реагирующие, по-своему, на состояние загрязнения среды.

Таким образом, интегральный подход заключается в использовании природных объектов в качестве индикаторов загрязнения среды.

При этом, зачастую, бывает совершенно неясно, какое конкретно вещество было причиной того или иного эффекта и делать выводы о прямой зависимости между видом – индикатором и загрязняющим веществом нельзя. Особенность интегрального подхода заключается именно в том, что тот или иной объект – индикатор только сигнализирует нам, что в данной местности что-то не в порядке. Использование биоиндикаторов для характеристики состояния загрязнения позволяет эффективно (т.е. быстро и дешево) определять наличие общего, интегрального воздействия загрязнения на среду и составлять лишь предварительные представления о химической природе загрязнения. К сожалению, точно определять химический состав загрязняющих веществ с помощью методов биоиндикации нельзя. Для того, чтобы конкретно определить, какое вещество или группа веществ оказывает наиболее губительное воздействие, необходимо использовать другие методы исследования. Точное определение вида воздействующего загрязняющего вещества, его источника и масштабов загрязнения и распространения невозможно без проведения аналитических долговременных исследований во всех природных средах.

 

Многосредность

При проведении мониторинговых исследований важен охват всех основных природных сред: атмосферы, гидросферы, литосферы (главным образом почвенного покрова – педосферы), а также биоты. Для анализа миграций загрязняющих веществ, определения мест их локализации и аккумуляции и определения лимитирующей среды необходимо проведение измерений в объектах основных природных сред.

Особенно важно определить лимитирующую среду, то есть среду, загрязнение которой определяет загрязнение всех других сред и природных объектов. Также весьма важно определить пути миграции загрязняющих веществ и возможности и коэффициенты перехода (транслокации) их из одной среды (или объекта) в другую. Этим занимается наука геофизика.

Основные среды (объекты), которые должны быть охвачены при проведении комплексного исследования: воздух, почва (как часть литосферы), поверхностные воды и биота. Загрязнение каждой из этих сред характеризуется по результатам анализов загрязняющих веществ в различных объектах в пределах этих сред, выбор которых имеет важное значение для получаемых результатов и выводов.

 

Системность

Идеальная система исследований должна быть в состоянии проследить путь загрязняющих веществ от источника до объекта (объекта воздействия). Система мониторинга должна работать таким образом, чтобы, изучая взаимодействия между средами, описывать пути биохимического круговорота веществ. Для этого и используется системный подход, позволяющий создавать модели переноса.

На суше основным путем распространения и переноса загрязняющих веществ является атмосфера. Поступление веществ связано с концентрацией их в воздухе и выпадениями из атмосферы с осадками и сухими выпадениями. Вынос происходит реками, ручьями и поверхностным смывом в период снеготаяния и дождя. Выноса за пределы территории может и не быть, а вещества аккумулируются в так называемых аккумулятивных ландшафтах – низинных болотах, понижениях, оврагах, балках и озерах. Чтобы связать все обследованные компоненты в единую систему необходим сбор параметров основных абиотических и биотических показателей объектов и экосистем в целом.

Основными абиотическими показателями являются:

Климатические:

1)      Температура воздуха и давление – для приведения объема прокаченного воздуха при отборе проб к нормальным условиям, а также для моделирования процесса переноса загрязняющих веществ.

2)      Скорость и направление ветра – пути переноса загрязняющих веществ от источника, идентификация источника, моделирование процесса переноса, наблюдения за выбросом от предприятия (источника).

3)      Количество осадков – вычисление выпадений загрязняющих веществ из атмосферы.

Гидрологические: уровень воды, скорость течения и объем стока необходимы для определения времени отбора проб и расчета объема выноса загрязняющих веществ и определения источника (пути поступления).

 

Многокомпонентность

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

В программе ГСМОС выделены основные, наиболее опасные (приоритетные) загрязнители и наиболее важные среды для их контроля. Чем выше класс приоритетности, тем выше их опасность для биосферы и тем тщательнее контроль.

Данные по основным приоритетным загрязнителям необходимы и достаточны для проведения комплексной характеристики загрязнения территории. Многие из них показательны для целого класса загрязнителей. Условно загрязнители по поведению в природной среде можно разделить на 3 типа:

1)      Вещества, не склонные к накоплению в природных средах и к переходу из одной среды в другую (транслокации). Приоритетная среда – атмосфера.

2)      Вещества, частично склонные к накоплению, в основном в абиотических средах, а так же мигрирующие в различных средах. К таким веществам относятся нитраты и другие удобрения, некоторые пестициды, нефтепродукты и др. Приоритетная среда – природные воды, почва.

3)      Вещества, накапливающиеся в живой и неживой природе и включающиеся в биогеохимические циклы экосистем. В эту группу входят наиболее опасные для организма животных и человека вещества – пестициды, диоксины, полихлорированные бифенилы (ПХБ), тяжелые металлы. Приоритетная среда – почвы и биота.

 


iTunes Gift Card (РОССИЯ) - 700 руб.
iTunes Gift Card (РОССИЯ) - 700 руб.


Промокод (купон) Google AdWords на 900/300 Грн Украина
Промокод (купон) Google AdWords на 900/300 Грн Украина


Промокод, купон Яндекс Директ 10000. Баланс 20000.
Промокод, купон Яндекс Директ 10000. Баланс 20000.