Мониторинг окружающей природной среды представляет собой комплексную систему долгосрочных наблюдений с целью оценки и прогноза изменений состояния биосферы или ее отдельных компонентов под влиянием антропогенных воздействий, предупреждения о создающихся критических ситуациях, вредных или опасных для здоровья людей, других живых организмов и их сообществ.

Экологический мониторинг – это система наблюдений, оценки и прогноза, позволяющая выявить изменения состояния окружающей среды (далее ОС) под влиянием техногенной деятельности.

Термин «мониторинг» образован от лат. monitor – наблюдающий, предостерегающий (так называли вперед смотрящего матроса на парусном судне). Идея глобального мониторинга окружающей человека природной среды и сам термин «мониторинг» появились в 1971 г. в связи с подготовкой к проведению Стокгольмской конференции Организации Объединенных Наций (далее ООН) по окружающей среде (1972). Первые предложения по разработке такой системы были выдвинуты Научным комитетом по проблемам окружающей среды. Профессор Р. Мэнн в 1973 г. в постановочном аспекте изложил концепцию мониторинга, которая была обсуждена в феврале 1979 г. на первом Межправительственном совещании по мониторингу (Найроби). Мониторингом Р. Мэнн предложил назвать систему повторных наблюдений одного и более элементов окружающей природной среды в пространстве и во времени с определенными целями в соответствии с заранее подготовленной программой.

Сегодня в Казахстане мониторинг природной среды и источников техногенных воздействий осуществляется службами Казгидромета, Комитет охраны общественного здоровья Министерства здравоохранения, Комитет по контролю в сфере охраны окружающей среды Министерства энергетики, Министерства сельского хозяйства, Национальной академией наук и другими ведомствами.

Цель экологического мониторинга – информационное обеспечение управления природоохранной деятельностью и экологической безопасностью в соответствии с рисунком 1.1. При мониторинге качественно и количественно характеризуется состояние воздуха, поверхностных вод, климатические изменения, свойства почвенного покрова, состояние растительного и животного мира, мониторинг состояния природных ресурсов включает в себя наблюдение и контроль за состоянием атмосферного воздуха, водных ресурсов, минерально-сырьевых и биоресурсов. К каждому из перечисленных компонентов биосферы предъявляются особые требования и разрабатываются специфические методы анализа.

Рисунок 1.1 – Общая схема проведения мониторинга

 

В состав мониторинга входят:

- наблюдения за изменением качества окружающей среды, факторами, воздействующими на окружающую среду;

- оценка физического состояния природной среды;

- прогноз изменения качества среды.

Наблюдения осуществляются по физическим, химическим и биологическим, иногда по специфическим показателям.

В систему экологических наблюдений входит определение показателей опасного загрязнения среды веществами техногенного происхождения, например соединениями тяжелых металлов, газовыми загрязнителями и т.д.

Основным источником информации при проведении оценки служат данные, полученные в процессе наблюдений за окружающей средой. Потребность в наблюдениях (новой, дополнительной или контрольной информации) возникает на всех этапах оценки в соответствии с рисунком 1.2.

Рисунок 1.2 – Последовательность и состав мониторинговых наблюдений за состоянием окружающей среды

 

Например, прогноз и оценка ожидаемого состояния атмосферы является составной частью мониторинга и основывается на изучении процессов распространения загрязняющих веществ, их превращений и влияния на различные организмы. Прогноз позволяет наметить и осуществить не только меры по уменьшению вредных воздействий, по и профилактические мероприятия.

Измерительным комплексом единого экологического мониторинга используются данные от стационарных (постоянные посты наблюдений) и мобильных (автомобили-лаборатории, аэрокосмические средства и др.) систем.

Переход биосферы в ноосферу предусматривает управление развитием, как общества, так и биосферы, что в будущем должно не только исключить всякие отрицательные последствия природопользования, но и исправить те, что уже имели место. Таким образом, необходимы: текущий учет изменений в окружающей среде и предотвращение ухудшения качества окружающей среды; прогноз изменений в окружающей среде и связанных с ними экологических последствий.

Следует иметь в виду, что в конкретных ситуациях возможны самые разнообразные варианты нарушений – от аварии систем очистки выбросов или оборотного водоснабжения до глобальных погодно-климатических возмущений, благодаря которым параметры качества среды могут измениться даже в относительно отдаленных от промышленных комплексов районах.

Для того чтобы разумно управлять природопользованием, не допуская или своевременно предупреждая нежелательные отклонения качества природной среды, наряду с получением соответствующей информации, необходимо располагать данными о том, какая именно среда оптимальна для нормальных условий жизни человека. Должны быть установлены предельно допустимые нагрузки на окружающую среду, превышение которых может привести к ее ухудшению, а следовательно к ущербу для самого человека. Ухудшение экологических условий окружающей среды, в настоящее время, требует посторенние системы управления всестороннего и повседневного экологического мониторинга.

Различают систему мониторинга, по фактору воздействия, по источнику, по методу наблюдения и масштабам воздействия.

1) Мониторинг по фактору воздействия это мониторинг различных химических загрязнителей – ингредиентный и разнообразных природных и физических факторов воздействия (электромагнитное излучение солнечная радиация, шумовые вибрации).

2) Мониторинг по источнику загрязнения – это мониторинг точечных стационарных источников (заводские трубы), точечных передвижных источников (транспорт), пространственный (города, поле).

3) По методу наблюдения – спутниковый используют дистанционные методы наблюдения по космическим съемкам. Следит за изменениями, происходящими на поверхности земли и в атмосфере.

4) Геофизический – производит наблюдения за изменениями мутности атмосферы, метоморфическими и гидрометеорологическими параметрами среды. Климатический – мониторинг состояния климатической системы атмосфера-океан-поверхность, суши-криосфера-биота. Цель этого мониторинг изменения климата, оценка и прогноз его в зависимости от антропогенного воздействия. Биологический определяет состояние биоты, ее реакции на антропогенное загрязнение воздуха, функциональное состояние и отклонение этой функции от нормального естественного состояния на различных уровнях от молекулярного до уровня сообществ.

5) По масштабам воздействия мониторинг подразделяют на:

а) глобальный (биосферный) – слежение за общемировыми процессами и явлениями в биосфере земли включая все экологические компоненты и осуществление прогноза возможных изменений в соответствии с рисунком 1.3.

Рисунок 1.3 – Уровни экологического мониторинга

 

Первоочередным направлением в системе глобального мониторинга были названы наблюдения над загрязнением окружающей среды на импактном (уровень сильного глобального загрязнения), региональном (осуществляется за счет станции системы, куда поступает информация в пределах крупных районов интенсивно осваиваемых народным хозяйством, а, следовательно, подверженных антропогенным воздействия) и глобальном (осуществляется на основе международного сотрудничества позволяет оценить современное состояние всей природной системы земли, наблюдение ведут базовые станции в различных регионах планеты, нередко в биосферных заповедниках, глобальный биосферный мониторинг проводит контроль за состоянием окружающей среды в глобальном масштабе, наблюдение за глобально-фоновыми изменениями в природе, прогноз возможных изменений биосферы и всей географической оболочки в результате хозяйственной деятельности человека) уровнях.

б) Региональный мониторинг охватывает отдельные регионы, в пределах которых наблюдаются процессы и явления, отличающиеся по природному характеру или по антропогенным воздействиям от естественных биологических процессов.

в) Локальный – объектом наблюдения могут быть отдельные точки и зоны, размеры, которых не превышает десятки км. Локальный мониторинг ограничен небольшой территорией. Локальный мониторинг включает в себя биоэкологический (биологический, санитарно-гигиенический, санитарно-токсикологический).

г) Импактный мониторинг обеспечивает наблюдения в особо опасных зонах и местах, непосредственно примыкающих к источникам загрязняющих веществ.

д) Базовый мониторинг – это слежение за состоянием природных систем, на которые практический не накладываются региональные антропогенные воздействия. Для осуществления базового мониторинга используют удалённые от промышленных регионов территории, в том числе биосферные заповедники.

е) Биоэкологический мониторинг включает наблюдение:

- за состоянием окружающей среды;

- за степенью загрязнения природных объектов вредными веществами;

- за воздействием этих загрязнителей на человека и биоту в целом (совокупность флоры, фауны и микроорганизмов);

- за наличием в окружающей среде аллергенов, патогенных организмов, пыли;

- за содержанием в атмосфере оксидов азота и серы, тяжелых металлов;

- за качеством водных объектов, степенью их загрязнения и т.д.

Постоянным наблюдениям подвергаются следующие загрязняющие и наиболее опасные для природных экосистем и человека вещества:

- в поверхностных водах (радионуклиды, тяжелые металлы, пестициды, бенз(а)пирен, рН, минерализация, азот, нефтепродукты, фенолы, фосфор);

- в атмосферном воздухе (оксиды и диоксиды углерода, азот, диоксид серы, озон и другие фотохимические окислители, кислоты, пыль, аэрозоли, углеводороды);

- в биоте химическое и радиоактивное загрязнение сельскохозяйственных угодий, растительного покрова, наземных сообществ, птиц, насекомых, водных обитателей (радионуклиды, пестициды, азот, фосфор, тяжелые металлы);

- урбанизированная среда: химический и радиационный фон воздушной среды населенных пунктов, химический радионуклидный состав продуктов питания, питьевой воды;

- население: характерные демографические параметры (численность и плотность населения, рождаемость, возрастной состав), социально-экономические факторы.

Более тщательному исследованию подвергаются такие виды воздействия как радиация, шум, вибрация, электромагнитные волны.

С помощью биоэкологического мониторинга ведутся наблюдения за ростом врожденных дефектов в популяциях человека и динамикой генетических последствий загрязнения биосферы, в первую очередь мутагенами. Региональный мониторинг по классификации, предложенной академиком Герасимовым, включает в себя следующую подсистему: системный геоэкологический мониторинг, который проводит наблюдения за состоянием экосистем крупных природно-территориальных комплексов (бассейнов рек, лесных экосистем, агроэкосистем и т.д.). Изучаются трофические связи (биологические круговороты) и их нарушения, оцениваются возможности использования ресурсов природных экосистем в конкретных видах деятельности. Анализируют характер и количественные показатели антропогенных воздействий на окружающую природную среду в этих регионах. Например: ведут контроль за популяционным состоянием исчезающих видов животных в пределах какого-либо региона.

Объектами биоэкологического мониторинга являются: приземные слои атмосферы, поверхностные грунтовые воды, почвы, промышленные и бытовые стоки и выбросы, радиоактивные излучения и отходы.

Объектами геоэкологического мониторинга служат: исчезающие виды растений, животных, микроорганизмов, природные эко- и геосистемы, агросистема, лесные насаждения, рекреационные системы. Наблюдения ведутся на географических стационарах и специальных полигонах (тестовых участках). Мониторинговые пункты располагаются в местах наибольшего скопления населения, в районах более интенсивной деятельности, с целью контролирования линии связи человека с естественными и искусственными компонентами окружающей среды. Тестовые участки предназначены для контрольных измерений и наблюдений, на них разрабатываются тесты (индикаторы): предельно-допустимая концентрация (далее ПДК), предельно-допустимый выброс (далее ПДВ), предельно-допустимый уровень (далее ПДУ), предельно-допустимые экологические нагрузки (далее ПДЭН), биологической продуктивности, естественной способности к самоочищению и т.д. Большую роль в этом выполняют гидрометеорологическая служба, сельскохозяйственные опытные станции, гидромелиоративные станции и др.

Объектами биосферного мониторинга являются: радиационный баланс, прозрачность атмосферы и ее антропогенное изменение, озоновый экран, мировой водный баланс и загрязнение Мирового океана, крупномасштабные изменения в биогеохимических циклах элементов и веществ (мировая миграция птиц, животных, растений и насекомых, энергообмен географической оболочки с космосом, изменение климата на планете и т.д), растительный и почвенный покров, животные.

Методы химического и физико-химического анализа позволяют определить качественный и количественный состав загрязняющих веществ в окружающей среде (в воздухе, в воде, в почве).

 

Контрольные вопросы

 

1. Дать определение «уровням экологического мониторинга».
2. Дать характеристику системе мониторинга, по фактору воздействия, по источнику, по методу наблюдения и масштабам воздействия.
3. Что является объектами мониторинга?
4. Дать определение термину «экологический мониторинг».
5. Дать понятие о цели экологического мониторинга.
6. Что является источником информации?
7. Описать процесс последовательности и состава мониторинговых наблюдений за состоянием окружающей среды.