Мониторинг окружающей среды

1 Научные основы экологического мониторинга

 

Термин экологический  мониторинг появился перед проведением  Стокгольмской конференции ООН по окружающей среде (5-16 июня 1972). Первые серьезные предложения по формированию принципов и структуре системы мониторинга были разработаны экспертами специальной комиссии  Научного комитета по проблемам окружающей среды 1971 г.

По-видимому, термин мониторинг был в определенной степени противовесом  термину  контроль,  в содержание которого включалось не только и не столько  получение информации наблюдением, сколько активные действия, управление.

На стадии становления системы основное внимание уделялось определению целей, задач, содержанию мониторинга загрязнений; мониторингу природных ресурсов уделялось лишь небольшое внимание. Были попытки обсудить проблему мониторинга  в целом.

В СССР обсуждение проблемы мониторинга активизировалось перед  межправительственным совещанием по мониторингу, созванным в Найроби (февраль 1974) Советом управляющих  программы ООН по проблемам окружающей среды (ЮНЕП).

Согласно  Международной программе ЮНЕСКО «Человек и биосфера», принятой в  1974 г., мониторинг определяется как «система регулярных длительных наблюдений, измерений и оценки состояния окружающей среды в соответствии с заранее подготовленной и научно обоснованной программой, позволяющей прогнозировать на будущее изменение ее параметров, имеющих особенное значение для человечества».

Особая роль в становлении и развитии мониторинга  окружающей природной среды принадлежит  Ю.А. Израэлю. Несомненно, что как теоретические основы, так и практическая реализация современного экологического мониторинга, по крайней мере в нашей стране, связаны с именем этого ученого. Книгу «Экология и контроль состояния природной среды» все еще можно рассматривать как актуальный учебник по экологическому мониторингу.

Экологический мониторинг – информационная система  сбора, анализа и обобщения информации об антропогенном влиянии на состояние  окружающей природной среды для  предотвращения отрицательных природно-антропогенных  эффектов.

В зависимости  от пространственных масштабов экологический  мониторинг делится на глобальный, региональный и локальный. Каждому уровню присущи свои особенности в организации работ.

В основу создания систем мониторинга антропогенных изменений природной среды положены экосистемные представления.

Экомониторинг существует для предотвращения кризисов и катастроф во взаимоотношениях между человеком и природой, что достигается проведением экологических наблюдений, выполнением оценок и прогнозов антропогенного воздействия на окружающую среду.

В 1975 г. вышла основополагающая статья академика И.П. Герасимова о научных основах современного мониторинга окружающей среды, в которой он предлагает признавать три ступени мониторинга.

На первой, исходной ступени мониторинга главное  внимание уделяется наблюдению за состоянием окружающей среды с точки зрения ее влияния на здоровье населения. На этой ступени должны использоваться показатели, отражающие реакцию человека: заболеваемость, смертность, рождаемость, продолжительность жизни и т.д. На этой ступени мониторинг опирается  на работу системы наблюдательных постов и санитарно-гигиенических служб.

На второй ступени основным объектом наблюдения и контроля выступают территориальные  природные, природно-технические и  демографические геосистемы. Для этой ступени мониторинга существенны показатели массоэнергообмена, биопродуктивности, величины предельно допустимых концентраций загрязнения, способности геосистем к самоочищению. Наблюдения должны проводиться в географических стационарах, специальных зональных или региональных полигонах и тестовых (ключевых) участках.

Основная  задача, решаемая на третьей ступени, – наблюдения за глобальными параметрами  окружающей среды, а именно: за запылением атмосферы, мировым балансом влаги, загрязнением мирового океана, изменением биопродуктивности суши и океана и т.д. Цель их – оценка последствий этих изменений для здоровья и деятельности людей. Основу сети глобального мониторинга должна составлять система биосферных полигонов, включающая как заповедники, так и зоны развитой деятельности человека.

Антропогенную трансформацию природной среды  наиболее целесообразно рассматривать  как изменение экосистем. В существующем в современных автотрофных экосистемах  типе биогеохимического обмена участвуют  автотрофы-продуценты, гетеротрофы-консументы, гетеротрофы-редуценты (сапротрофы) и биотоп.

Несмотря  на применение несколько отличающихся друг от друга поллютантов, различных видов субстрата, наблюдаются однообразные ответные реакции биоты и изменения биотопов.

Сложение  экосистемы – динамический процесс. Его формируют виды, дополняющие  друг друга и соответствующие  условиям среды. На жизнепригодном субстрате биотические сообщества последовательно формируют закономерный ряд состояний.

Развитие  компонента экосистемы – предпосылка  успешного развития и саморегуляции других элементов. Биота в ходе саморегуляции и взаимодействия с абиотическими факторами поддерживает среду жизни, пригодную для ее развития. Трансформацию по направлению изменений прежде всего необходимо разделить на деградационную и восстановительную.

Цель экологического мониторинга – информационное обеспечение  предотвращения отрицательных последствий  изменения окружающей природной среды в результате антропогенного воздействия, использования благоприятных изменений окружающей природной среды для ведения хозяйственной деятельности.

Основные  задачи:

– экологические наблюдения;

– экологическая оценка;

– экологический прогноз;

– оценка прогнозных данных.

В соответствии с целью и задачами Ю.А.Израэль определяет структуру и функции экомониторинга (рис.1), наличие прямых и обратных связей между его собственными элементами, взаимосвязь мониторинга с управлением окружающей средой.

 

Рисунок 1 – Структура и функции экологического мониторинга (Израэль, 1984)

 

Экологические наблюдения, несомненно, являются основой, фундаментом всей системы мониторинга. Многими исследователями и весь мониторинг сводится исключительно  к слежению за природно-антропогенными процессами, что, конечно, не верно. Объективные  сведения о воздействии человека на природную среду в пространстве и во времени, ее ответные реакции  позволяют дать оценку фактическому (современному) состоянию окружающей среды и его прогноз. Соответственно и прогнозируемое состояние оценивается с точки зрения позитивных или негативных изменений. Между основными структурными частями кроме прямых связей существуют и обратные. В случае, например, некачественного выполнения из-за отсутствия репрезентативных сведений функции прогноза, что происходит довольно часто, или оценки, что бывает, но реже, требуется усовершенствование сети наблюдений.

Экологический мониторинг с 70-х годов прошлого века до сегодняшнего дня прошел путь определенного развития. Он начинался  как способ решения глобальных проблем  взаимодействия человека и природы. Затем методы экомониторинга были распространены на государственный и местный уровни. Сейчас активно развивается экосистемный подход и внедряются методики биоиндикации.

Как область  практической деятельности экологический  мониторинг считается специальным  образом организованной системой получения  и обработки информации об объектах окружающей природной среды и  источников антропогенного воздействия  на нее, позволяющей обеспечивать постоянную оценку экологических условий среды  обитания человека и биологических  объектов (растений, животных, микроорганизмов  и т.д.) и принятие управленческих решений для определения корректирующих действий в случае нарушения целевых  показателей качества окружающей природной среды.

 

 

2 Экологический прогноз

 

Прогноз – всякое конкретное предсказание или вероятностное суждение о состоянии чего-то (кого-то) или о проявлении какого-то события в будущем.

Экологический прогноз – предсказание возможного поведения природных систем, определяемого  естественными процессами и воздействием на них человечества. По масштабам прогнозируемых явлений прогноз делят на глобальный, региональный (в пределах нескольких стран, одного материка, океана и т. п.), национальный (в пределах государства) и локальный (для небольших территорий). Прогноз не имеет ограничений по временной шкале (возможно, и делается на неопределенно долгое будущее).

Значение  прогноза в системе мониторинга  определяется целью ведения экологического мониторинга (предотвращение отрицательных  последствий антропогенных изменений  природной среды), который невозможен без разработки достоверного прогноза.

Экологический прогноз может быть выполнен в  двух основных формах: поисковый и  нормативный.

Прогноз может  быть нормативным, т. е. жестко определенным нынешним ходом событий, их направленностью  и способами управления ими. Другая форма – поисковый прогноз (предсказание). Предсказание всегда вероятностно.

Поисковый прогноз  – определение возможных состояний  экосистем, процессов явлений в  будущем. Имеется в виду условное продолжение в будущем тенденций  развития изучаемого процесса, происходившего в прошлом и отмечаемого в  настоящем. При таком прогнозе предсказывается, что вероятнее всего произойдет при сохранении существующих тенденций. Прогноз основан на выборе из множества вариантов из ряда возможных направлений процесса наиболее вероятных, с точки зрения прогнозиста, событий, явлений, направлений развития, последствий какого-то действия (прогноз влияния предприятия на окружающую его среду; прогноз воздействия обводнения или осушения местности на природу и хозяйственное развитие; прогноз наводнений, цунами, селей и других стихийных бедствий).

Нормативный прогноз – определение путей  и сроков достижения возможных состояний экосистем, процессов, явлений в будущем, принимаемых в качестве цели. Имеется в виду прогнозирование достижения желательных состояний на основе заранее заданных нормативов, оценок, критериев. Такой прогноз отвечает на вопрос: какими способами достичь желаемого?

Кроме вышеперечисленных  основных типов прогнозов могут  выделять и другие общепринятые формы  прогнозов. Например, предупреждение-экстраполяция, т. е. утверждение, что если процесс  будет идти в современном направлении  и наблюдаемыми темпами, то это приведет к определенным последствиям. Такие предупреждения-экстраполяции лишь указывают на обязательность (или весьма высокую вероятность) качественных перемен, перерыва постепенности в развитии процесса. В прогнозе наиболее сложно именно предугадать эти перерывы постепенности, время их наступления. Нашумевшие «модели мира» Форрестера, Медоуза и других представляют собой предупреждения-экстраполяции.

К разновидностям экологических прогнозов, очевидно, необходимо отнести следующие прогнозы: изменения среды, воздействия на среду, использования природных  ресурсов, природопользования.

Прогноз изменения  среды – предсказание устойчивых перемен в природной среде, происходящих в результате сложных цепных реакций, связанных как с прямым воздействием человечества на среду, так и с  отдаленными косвенными последствиями  этих воздействий, включая изменения, нередко принимаемые за исключительно  естественные (фактически в настоящее  время природно-антропогенные). Если центр тяжести в прогнозе переносится на явления природного характера, то это физико-географический прогноз. Прогноз изменения среды представляет собой интеграцию прогнозов воздействия на cpeду и ответных реакций среды на эти воздействия.

Прогноз воздействия  на среду – предсказание изменений в природной среде в результате воздействий на нее проектируемого, строящегося или недавно введенного в эксплуатацию производственного предприятия, сооружения или их совокупности. Реже – предварительное определение изменений в природной среде или отдельных ее составляющих в результате воздействий агентов, ранее не попадавших в природную среду или действие которых было неизвестно. Например, прогноз воздействия на среду фреонов через нарушение ими озоносферы.

Прогноз использования  природных ресурсов – предварительное  определение объема природных ресурсов, которые могут быть вовлечены  в хозяйственный оборот с учетом экономических, социальных, технических  и экологических ограничений  и возможностей. Производится на какой-либо прогнозный срок как теоретическая  и экспертная или расчетная оценка.

Прогноз природопользования – предсказание динамики изменения  природно-ресурсного потенциала и потребностей в природных ресурсах в локальном, региональном и глобальном масштабах.

Многие ученые считают, что географический прогноз  исторически древнее экологического, но в настоящее время термином «географический прогноз» пользуются только географы, тогда как термин «экологический прогноз» широко употребляется  в науке и практике. Поскольку  в общей терминологии не существует правила приоритета, как в биологической  систематике, понятие географического  прогноза на практике слилось с понятием «экологическое прогнозирование». Фактически же географический и экологический  прогнозы – синонимы.

В ряде случаев  прогноз в рамках «большой экологии»  или социальной экологии рассматривают  как соединение естественноисторического, социально-экономического и технологического прогнозов, т. е. всей системы «общество  – природа». Такой прогноз глобальной динамики называют также прогнозом  экоразвития. Практически он выходит за рамки любой из отраслей знаний и является общенаучным.