Экологический мониторинг

По применяемым техническим средствам мониторинги подразделяют на наземный, дистанционный (авиационный и космический).

С учетом основных временных аспектов изучения состояния окружающей среды выделяют текущий (исследуется современное состояние), ретроспективный (прошлое экосистем), перспективный (акцент делается на предсказаниях будущих изменений природы) мониторинги.

По организационным особенностям наблюдения выделяют международный, государственный, местный, общественный и ведомственный мониторинги. К международному относятся системы оценки прогноза, которые организованы межгосударственными организациями глобального характера, например, ООН или ее агентствами и комиссиями (ЮНЕСКО, ЮНЕП и т.п.). Мониторинг может осуществляться государственными и муниципальными (местными) службами. Наконец, промышленные и сельскохозяйственные предприятия, отрасли ведут ведомственный мониторинг. Экологический мониторинг могут организовать отдельные физические лица, общественные объединения граждан.

Кроме вышеперечисленных возможны и другие разновидности классификаций.

 

3. Экологические наблюдения

Экологические наблюдения – первичное и основное звено экологического мониторинга. Система слежения за окружающей природной средой включает наблюдения за источниками, факторами, компонентами, экосистемами и природно-антропогенными процессами. Наблюдательная сеть – система стационарных и подвижных пунктов наблюдений, в том числе постов, станций, лабораторий, центров, предназначенных для наблюдения за физическими и химическими процессами, происходящими в окружающей природной среде, определения ее метеорологических, климатических, гидрологических характеристик, а также для определения уровня загрязнения атмосферного воздуха, почв, водных объектов, в том числе по биологическим показателям.

Стационарный пункт наблюдений за состоянием окружающей природной среды, ее загрязнением – комплекс, включающий в себя земельный участок или часть акватории с установленными на них приборами и оборудованием, предназначенными для определения характеристик окружающей природной среды, ее загрязнения.

Организация и функционирование системы наблюдений осуществляются на основе разработанной программы.

Для анализа и прогноза экологической ситуации на глобальном, региональном и локальном уровнях необходимо знание географических, экологических, биологических процессов, различных антропогенных эффектов и ситуаций, их вызывающих. Система наблюдений позволяет получить объективные сведения о количественных параметрах антропогенных экосистем.

Создание сети наблюдений начинается с выявления и инвентаризации антропогенных источников и факторов воздействия на окружающую среду.

Получение исходных данных и их первичный анализ обеспечивает система фонового мониторинга, которая в настоящее время существует в ряде стран. Считается созданной и система глобального мониторинга.

В рамках системы наблюдений должно быть организовано слежение за источниками антропогенного влияния, факторами, состоянием компонентов, состоянием экосистем и процессов (рис.4).

Наблюдения, построенные по определенной схеме, для выполнения задач, изложенных выше, могут осуществляться по физическим, химическим, биологическим показателям.

 

Принципы организации экологических наблюдений

 

Для определения временных параметров состояния биосферы измерения должны повторяться через определенные интервалы времени, а по важнейшим характеристикам должны быть непрерывными.

Не меньшее значение имеет пространственная организация сети слежения. Она может быть построена на основе точечных измерений (на станциях), включая дистанционные наблюдения, или на основе площадных съемок и получения интегральных показателей; возможно и целесообразно комбинированное использование этих способов.

При рассмотрении и анализе результатов важно выделить изменение состояния среды, реакцию биоты на эти изменения, происходящие вследствие антропогенного воздействия. Для этого важно знать первоначальное состояние среды (а лучше – ретроспективу его состояния), т.е. состояние до существенного вмешательства человека. Это первоначальное состояние можно частично восстановить по результатам районных наблюдений, ведущихся длительное время, а также анализа состава донных отложений, ледниковых слоев, древесных колец, относящихся к периоду, предшествующему заметному влиянию человека на природную среду.

Если отсутствуют достоверные ретроспективные сведения, обычно применяют метод выделения контрольного района. Особенно часто он применяется при локальных и краткосрочных обследованиях. Сущность такого метода заключается в нахождении максимально сходной экосистемы с изучаемой. Сходны должны быть абиотические параметры, биотические составляющие, фоновая антропогенная нагрузка. Отличия касаются лишь наличия определенного изучаемого антропогенного воздействия на экосистему. Необходимо отметить, что контрольных районов должно быть не менее двух, что важно для достоверного определения антропогенных изменений, их отличия от природных флуктуаций какого-либо показателя.

Система наблюдений должна обеспечивать репрезентативность данных в пространстве и времени. Применяется сплошное или выборочное обследование (выборка). Случайный (рандомизированный) выбор расположения станций или случайность отбора проб предполагают независимость каждой пробы от всех остальных. Ограниченно рандомизированный подход – совокупность предыдущих методов. Он эффективно реализуется путем наложения на объект какой-либо строго симметричной сетки.

Для достоверности получаемой информации необходимо применение способов и сбора, которые обеспечивают адекватность экологическому процессу, нейтральность метода по отношению к объекту определения.

Комплекс антропогенных факторов, влияющих на состояние окружающей человека среды, на здоровье населения, исключительно разнообразен: сюда включается загрязнение природных сред различными химическими веществами, физическое воздействие.

Основные антропогенные факторы: выброс в атмосферу физически и химически активных веществ, инертного материала (аэрозольных частиц); тепловое загрязнение; эрозия, вспашка земель, урбанизация территории; биологическое воздействие (создание агроценозов, интродукция биологических видов и т.д.); изъятие и уничтожение ресурсов (невозобновляемых и возобновляемых); антропогенные упорядочение потоков вещества. 

Наблюдения проводятся за составом и свойствами экосистем, разнообразных оболочек планеты: атмосферы; гидросферы, в том числе вод суши и мирового океана; литосферы; криосферы; почвы и биосферы.

К основным последствиям и эффектам антропогенного воздействия, как правило, относят изменение циркуляции воздуха в атмосфере и воды в океане; изменение погоды и климата (потепление или похолодание); перераспределение и изменение возобновимых ресурсов; нарушение озонового слоя; изменение прозрачности атмосферы; эрозия земной поверхности; нарушение естественных геохимических циклов.

Наблюдения проводятся за экологическими последствиями нарушения экосистем: нарушение устойчивости водных, наземных экосистем; возникновение генетических эффектов; исчезновение видов; падение продуктивности, деградация лесов, опустынивание; деградация почв;  утрачивается способность экосистем к воспроизводству ресурсов; изменяется характер эволюции экосистемы и биосферы в целом.

Влияние загрязнений и антропогенных изменений окружающей среды на здоровье человека выражается в понижении работоспособности; нанесении эстетического ущерба, ухудшении настроения; в возникновении болезней, стрессов; в появлении генетические дефектов; сокращении продолжительности жизни; уменьшении темпов роста населения; численности населения.

Социальные последствия природно-антропогенных изменений окружающей среды: изменение качества и количества произведенных продуктов продовольствия, недоедание населения, голод; изменение структуры энергопотребления; изменение экономики; понижение благосостояния, возможное нарушение развития общества.

Для выявления вышеуказанных эффектов и определения параметров создается комплексная сеть экологических наблюдений.

 

Организация и программа экологических наблюдений

 

Система слежения за антропогенным воздействием (например, как в табл.1) на окружающую природную среду должна базироваться на учете:

• источников антропогенного воздействия;
• факторов антропогенного воздействия;
• изменения компонентов природы;
• изменения комплексов природы;
• природно-антропогенных процессов и явлений;
• социальных и гигиенических последствий.

 

Таблица 1

 

Этапы системного составления программ экологических наблюдений: инвентаризация источников антропогенного воздействия; составление перечня параметров и мест наблюдений за источниками антропогенного воздействия; определение факторов антропогенного воздействия; составление перечня параметров и мест наблюдений за факторами антропогенного воздействия; составление перечня параметров и мест наблюдений за природными компонентами; составление перечня параметров и мест наблюдений за природными комплексами; определение объекта наблюдения; генерализация перечня наблюдаемых параметров; определение используемых методик; определение периодичности отбора проб; обоснование программы наблюдений; составление  картосхемы площадок наблюдений; составление таблиц программы наблюдений. Пример табличной части программы наблюдений приведен в табл. 2.

 

Разработка программы, как правило, заканчивается ее согласованием и утверждением в контролирующих государственных органах и учреждениях федерального и регионального подчинения.

Качественная поэтапная разработка программы наблюдений позволяет создать сеть слежения, которая способствует полноценному изучению природно-антропогенных процессов. Длительный экологический мониторинг, анализ работы позволяют выделить ошибки, которые возникают наиболее часто при ведении наблюдений. Установлено, что так называемые типичные экосистемы контрольных районов не соответствуют фоновым параметрам по природной или антропогенной составляющей. Весьма вероятно использование при реализации ведомственных и государственных программ наблюдений различных методик отбора и анализа проб. Нарушение пропорции времени и пространства в размещении станций слежения также приводит к получению недостоверных результатов.

Система наблюдений – первичное и наиболее важное звено мониторинга, ее цель – получение репрезентативной (достоверной) информации о природно-антропогенных процессах. Без этого невозможно полноценное выполнение остальных стадий мониторинга (оценки, прогноза).

 

4 Экологическая оценка

Экологическая оценка – одна из основных функций экологического мониторинга. Экологическая оценка определяется по состоянию окружающей природной среды и степени влияния на нее антропогенных процессов. Оценка — действие по оцениванию (определению ценности) уровня или значения какого-либо объекта. Качество окружающей среды – состояние окружающей среды, которое характеризуется физическими, химическими, биологическими и иными показателями и (или) их совокупностью. Критерии экологических оценок. Экологический стандарт — количественный и качественный показатель состояния природных объектов или природных процессов. Экологический стандарт входит в систему правовых актов, устанавливающих режим использования природных ресурсов. Нормативы в области охраны окружающей среды (далее также – природоохранные нормативы) – установленные нормативы качества окружающей среды и нормативы допустимого воздействия на нее, при соблюдении которых обеспечивается устойчивое функционирование естественных экологических систем и сохраняется биологическое разнообразие.

 

Оценки применяются для нахождения количественных значений свойств, среди них качество среды, устойчивость экосистемы, трофический статус, экологическое благополучие территории и т.п. При этом исходные характеристики, определяющие уровень оцениваемого свойства, могут быть очень разнообразны.

Экологическая оценка – определение состояния среды жизни или степени влияния на нее каких-то факторов (Реймерс, 1990).

Современные экологические нормы и правила позволяют дать оценку качества с позиций гигиенических критериев, использования ресурсов и сохранения природной среды.

Экологические критерии — признаки, на основании которых производится оценка, определение или классификация экологических систем, процессов и явлений. В зависимости от направленности оценок могут предлагаться нижеследующие критерии.

Природозащитные критерии разрабатываются для сохранения целостности популяции, вида, экосистемы. Антропоэкологические или санитарно-гигиенические критерии позволяют оценить воздействие вредного фактора на человека. Эколого-ресурсные, как правило, стимулируют экономное расходование и максимальное извлечение ресурсов. Воздействие на социальные структуры и функции общества измененной природы осуществляется через эколого-социальные критерии.

Кроме того, предлагаются разнообразные эколого-хозяйственные критерии, которые оценивают воздействие на системы «природа – население — хозяйство». Некоторые исследователи в отдельную группу выделяют критерии качества окружающей среды — признаки, по которым производится оценка качества природной среды и отдельных компонентов и элементов ландшафтов. Стандарты качества окружающей среды являются научно обоснованными предельно допустимыми нормативами состояния компонентов природы, превышение которых создает угрозу для человека, биоты ландшафта, ландшафта в целом.

 

Экологические нормативы

 

При экологическом нормировании используют различные виды экологических критериев. Результатом экологического нормирования является установление пространственных и временных норм, регламентов и нормативов антропогенного воздействия на элементы и компоненты ландшафтов. Данные нормативы должны обеспечивать регулирование антропогенной нагрузки, при котором не происходит структурно-функциональных изменений ландшафтов, экосистем.

Также оценивается радиоактивность и радиоактивное загрязнение, шум, вибрация, электромагнитные волны, воздействие транспорта, промышленных и бытовых отходов, сточных вод и их осадков, минеральных удобрений, безопасность в чрезвычайных ситуациях, рекультивация и, наконец, пищевые продукты.