Учебно-методические материал «Экологический мониторинг»

Понятие мониторинга среды. Виды и методы мониторинга. Экологический мониторинг

Презентация к уроку

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 пе­риоды развития общества способы изучения окружающей сре­ды изменялись. Одним из важнейших «инструментов» приро­допользования в настоящее время считают прогнозирование. В переводе на русский язык слово «прогноз» означает предвидение, предсказание.

Поэтому прогноз в при­родопользовании — это предсказание изменений природно-ресурсного потенциала и потребностей в природных ресурсах в глобальном, региональном и локальном масштабах

Прогнозирование — это совокупность действий, кото­рые позволяют вынести суждения относительно поведения природных систем и определяются естественными процес­сами и воздействием на них человечества в будущем.

Главной целью прогноза является оценка предполага­емой реакции окружающей природной среды на прямое или опосредованное воздействие человека, а также решение задач будущего рационального природопользования в связи с ожи­даемыми состояниями окружающей природной среды.

В связи с переоценкой системы ценностей, изменением технократического мышления на экологическое происходят изменения и в прогнозировании. Современные прогнозы долж­ны проводиться с позиций общечеловеческих ценностей, глав­ными из которых являются человек, его здоровье, качество окружающей среды, сохранение планеты как дома для чело­вечества. Таким образом, внимание к живой природе, к челове­ку делает задачи прогнозирования экологическими.

Виды прогнозов. По времени упреждения различают сле­дующие виды прогнозов: сверхкратковременные (до года), краткосрочные (до 3—5 лет), среднесрочные (до 10—15 лет), долгосрочные (до нескольких десятиле­тий вперед), сверхдолгосрочные (на тысячелетия и бо­лее вперед). Время упреждения прогноза, т. е. срок, на кото­рый дается прогноз, может быть очень разным. Проектируя крупный промышленный объект со сроками эксплуатации 100—120 лет, необходимо знать, какие изменения в окружаю­щей природной среде могут возникнуть под воздействием это­го объекта в 2100—2200 гг. Недаром говорят: «Будущее управляется из настоящего».

По охвату территории выделяют глобальные, регио­нальные, локальные прогнозы.

Существуют прогнозы в конкретных отраслях наук, напри­мер 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 произходящими 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.

Мониторинг и его виды.

Огромное значение в организации рационального природо­пользования 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 сре­ды 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, хими­ческим и биологическим показателям, перспективны интегри­рованные показатели состояния окружающей среды.

Виды мониторинга. Выделяют глобальный, регио­нальный и локальный мониторинг. (Что лежит в осно­ве такого выделения?)

Глобальный мониторинг позволяет оценить современное состояние всей природной системы Земли.

Региональный мониторинг осуществляется за счет станций системы, куда стекается информация о территориях, подвер­женных антропогенному влиянию.

Рациональное природопользование возможно при наличии и правильном использовании информации, представленной си­стемой мониторинга.

Оценка качества окружающей среды

Что такое оценка и оценивание?

Важным направ­лением мониторинговых исследований является оценка каче­ства 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 нарушает­ся состояние здоровья населения. Поэтому для сохранения здоровья на­селения необходимо следить за качеством окружающей сре­ды. Качество окружающей среды — это степень соответствия природных условий физиологическим возможностям че­ловека.

Существуют научные крите­рии оценок качества окружающей среды. К ним от­носятся стандарты.

Стандарты качества окружающей среды. Стандарты каче­ства подразделяются на экологические и производст­венно-хозяйственные.

Экологические стандарты устанавливают предельно допу­стимые нормы антропогенного воздействия на окружающую среду, превышение которых угрожает здоровью человека, пагубно для растительности и животных. Такие нормы устанав­ливаются в виде предельно допустимых концент­раций загрязняющих веществ (ПДК) и предельно до­пустимых 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 влия­ет на здоровье человека и не вызывает неблагоприятных по­следствий 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 окру­жающей среды регламентируют экологически безопасный ре­жим работы производственного, коммунально-бытового и лю­бого другого объекта. К производственно-хозяйственным стан­дартам качества окружающей среды относится предельно допустимый выброс загрязняющих веществ в окружаю­щую среду (ПДВ). Как улучшить качество окружающей среды? Над этой проблемой думают многие специалисты. Контроль качества окружающей среды осуществляется специальной государст­венной службой. Меры по улучше­нию качества окружающей среды. Их объединяют в следую­щие группы. Важнейшими являются технологические мероприятия, ко­торые включают разработку современных технологий, обеспечивающих комплексное использование сырья и утилизацию отходов. Выбор топлива с меньшим продуктом сгорания зна­чительно 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? На­сколько они эффективны?)

В комплекс мероприятий, улучшающих качество окружаю­щей среды, входят архитектурно-планировочные мероприятия, которые влияют не только на физическое, но и на духов­ное здоровье. В них включают борьбу с запыленностью, ра­циональное размещение предприятий (их нередко выносят за территорию населенного пункта) и жилых районов, озеленение населенных мест, например, при современных нормах градо­строительства для городов с полуторамиллионным населением необходимо 40—50 м2 площади зеленых насаждений, обяза­тельно выделение в населенном пункте санитарно-защитных зон.

К инженерно-организационным мероприятиям относят уменьшение стоянок у светофоров, снижение интенсивно­сти движения транспорта на перегруженных автомагист­ралях.

К правовым мероприятиям относится установление и со­блюдение 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 показы­вает, 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 выпол­нение 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 вы­бросов вредных веществ в окружающую среду. Средства го­сударственной налоговой и ценовой политики должны созда­вать 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 эко­логической культуры населения. Качество окружающей среды во многом зависит от формирования новых ценностных и нравственных установок, пересмотра приоритета, потребно­стей, способов человеческой деятельности. В нашей стране в рамках государственной программы «Экология России» разра­ботаны программы, пособия для экологического образования на всех ступенях получения знаний от дошкольных учрежде­ний до системы повышения квалификации. Важным средством в формировании экологической культуры являются средства массовой информации. Только в России существует свыше 50 наименований периодической печати экологической на­правленности.

Все мероприятия, направленные на улучшение качества ок­ружающей 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 пла­неты в целом, так и отдельных регионов.

Однако следует отметить, что принимаемые меры по улуч­шению качества окружающей среды не всегда приносят за­метный эффект. Рост заболеваемости населения, снижение средней продолжительности жизни людей, рост смертности свидетельствуют о развитии негативных экологических явле­ний в нашей стране.