Основные блоки мониторинга окружающей среды

Мониторинг окружающей среды имеет 2 системы:

• информационную;

• систему управления состоянием окружающей среды.

Информационная система включает в себя следующие блоки:

• наблюдение;

• оценка фактического состояния;

• прогноз изменений;

• оценка прогнозируемого состояния.

Блоки связаны прямой и обратной связью и информация, полученная в каждом из блоков, является основой для регулирования качественного состояния окружающей среды.

Наблюдение – это сбор информации о фактическом состоянии природной среды.

Наблюдение проводятся в 4 этапа.

На первом этапе выявляется фактор воздействия на окружающую среду. Начинается наблюдение с отбора проб. Пробы берутся в воздухе, атмосферных осадках, поверхностных и подземных водах, в водах морей и океанов, в донных отложениях, почве, в растениях и животных. В результате анализа проб определяются загрязняющее вещество и его содержание, природа загрязнителя. Фактор воздействия может быть химической, физической или биологической природы.

На втором этапе выявляется источник воздействия, т.е. объект, выделяющий загрязняющую примесь. Источники загрязнения окружающей среды могут быть природными и антропогенными. К природным источникам относятся: извержения вулканов, самопроизвольный выход газов из недр, солнечные вспышки, процессы самовозгорания и выветривания горных пород, землетрясения и т.д. К антропогенным источникам относятся: выбросы и сбросы в окружающую среду промышленных предприятий, сельскохозяйственного производства, коммунально-бытового хозяйства.

На третьем этапе отслеживаются пути миграции фактора воздействия от источника. Загрязняющие вещества могут распространяться в биосфере:

· через атмосферу, т.е. переносится воздушными массами от источника на большие расстояния и осаждаться твёрдыми и жидкими атмосферными осадками;

· водным путем, т.е. переносится водотоками и с поверхностным водным стоком при выпадении осадков и таянии снега;

· почвенным путем, т.е. миграция загрязняющих веществ внутрипочвенным стоком в поверхностные и подземные воды;

· живыми организмами, которые являются биоаккумуляторами техногенных примесей и их распространителями в природной среде.

На четвертом этапе собирается информация об изменениях компонентов биосферы на присутствие фактора воздействия в окружающей среде. Изучается реакция человека, биоты и биосферы.

· реакция человека может проявляться в распространении отдельных видов болезней, сокращении продолжительности жизни, в динамике демографических показателей прироста населения.

· реакция биоты оценивается по таким показателям как: образование общей биомассы, прирост биомассы в единицу времени, скорость положения веществ, размеры популяции, направленность изменений (обратимый или необратимый характер).

· реакция биосферы оценивается показателями, характеризующими климатические изменения; изменения физических параметров планеты; нарушениями круговоротов веществ и энергии.

Оценка фактического состояния окружающей среды. Информация полученная при наблюдении ложится в основу оценки фактического состояния окружающей среды. В этом блоке рассчитывают ущербы, обусловлены присутствием загрязняющего вещества в окружающей среде.

Определяют четыре вида ущерба: экологический, экономический, социальный, эстетический.

Оценка экологического ущерба базируется на сопоставлении содержания техногенных примесей в природных компонентах с такими критериями как:

норматив допустимого воздействия загрязняющей примеси на биологическую систему - ПДЭН (предельно-допустимая экологическая нагрузка);

нормативы качества окружающей среды - ПДК (предельно-допустимая концентрация)

нормативы допустимого источника загрязнения атмосферы - ПДС (предельно-допустимый сброс), ПДВ (предельно-допустимый выброс).

Оценка состояния компонентов окружающей среды осуществляется с использованием следующих показателей:

Для атмосферы

· УЗВ (уровень загрязнения воздуха);

· ИЗА (индекс загрязнения атмосферы);

· КИЗА (комплексный индекс загрязнения атмосферы);

· степень минерализации осадков

Для почв:

· УЗП (уровень загрязнения почв);

· критерий кратности превышения органической примеси в почве к ПДК;

· r (суммарный индекс загрязнения почв тяжелыми металлами).

Для воды:

· ИЗВ (индекс загрязнения воды);

· обобщающие показатели качества.

Экономический ущерб – это выраженные в денежной форме фактические или возможные потери народного хозяйства, обусловленные ухудшением экологической ситуации в результате антропогенной деятельности.

Следует сказать, что обычный расчетный ущерб соответствует 30-40% по отношению к реально существующему, т.к. не возможно выразить в реальной стоимостной форме все виды причиненных потерь. В хозяйственных расчетах его как правило выражают суммой локальных ущербов причиненных коммунальному, сельскому, лесному хозяйствам и другим отраслям народного хозяйства.

Социальный ущерб - характеризует вред причиненный здоровью людей от загрязнения окружающей среды. При расчете учитывается рост заболеваемости людей, сокращение жизни, ухудшение условий труда и отдыха.

Эстетический ущерб - характеризует визуальные отклонения происходящие в природных ландшафтах от привычной картины человеческому взгляду.

Прогнозирование – необходимое условие прогресса в любой области науки и практики. Особенно важно оно в экологии, где объектом исследования и управления является природа – очень сложная многокомпонентная, быстро изменяющаяся биологическая система, которую необходимо постоянно поддерживать на сбалансированном уровне функционирования и сохранения. По масштабу исследования прогнозы делятся на:

• глобальные – охватывают всю биосферу или крупные ее части;

• региональные – в целом для страны или ее региона;

• локальные – для конкретного источника воздействия на окружающую среду.

Строятся прогнозы на основе использования данных о состоянии природной среды в настоящем и прошлом. Прогнозы являются заключительным этапом информационного блока и составляют основу для регулирования качеством окружающей среды. Прогнозы используются при разработке мероприятий, обеспечивающих:

· соблюдение природных нормативов источниками загрязнения среды;

· снижение ненормируемого воздействия;

· предупреждение и ликвидацию экологических, социальных и экономических последствий, возможных аварийных ситуаций;

· восстановление ранее нарушенных компонентов природы.

При составлении прогнозов в обязательном порядке проигрывается следующие четыре ситуации:

1 ситуация - антропогенная нагрузка для прогнозируемой территории остается неизменной, т.е. источники загрязнения работают в прежнем режиме эксплуатации и в ожидаемое время качественный и количественный состав загрязняющих веществ остается постоянным;

2 ситуация - антропогенная нагрузка уменьшается, т.е. объемы поступления загрязняющих веществ от источников сокращаются. Это возможно, когда на объектах загрязнения реализуются природоохранные мероприятия: вводятся очистные сооружения, размещаются новые машины и осваиваются новые технологии, улавливаются и перерабатываются отходы или организовывается их безопасное складирование;

3 ситуация - антропогенная нагрузка со времени будет возрастать, т.е. объемы поступления загрязняющих веществ увеличиваются за счет: расширения производства существующих источников загрязнения окружающей среды или ввода в эксплуатацию новых источников;

4 ситуация - аварийная ситуация, т.е. когда отдельный источник воздействия на окружающую среду осуществляет выброс в особо больших количествах загрязняющих веществ, что делает его последствия опасными для людей и природной среды.

Прогнозы изменений. Первоначально прогнозируются ожидаемые количественные и качественные изменения в факторах воздействия на окружающую среду, т.е. возможное содержание загрязняющих веществ в почвах, водной среде, в атмосфере, в промышленных зонах городов, в населенных пунктах.

Далее прогнозируется реакция природных компонентов на возможные изменения факторов воздействия.

Ожидаемые изменения растительного покрова:

· в видовом составе растений и растительных сообществ;

· в состоянии растительных сообществ;

· в площадях распространения растительных сообществ, подверженных фактору загрязнения окружающей среды;

· в характере возобновления растительных сообществ.

Ожидаемые изменения животного мира:

• в видовом составе и размерах популяции;

• в изменениях мест обитания животных.

Ожидаемые изменения климата:

• в температурном и водном режимах;

• в особенностях воздушной циркуляции.

Ожидаемые изменения в недрах земли:

• в динамической напряженности горных пород;

• в термическом режиме горных пород;

• в гидрологическом режиме подземных вод.

Ожидаемые изменения визуального, культурно-исторического качества окружающей среды:

· в визуальной доминанте ландшафта;

· в культурно-исторических памятниках.

Рассмотренный подход используется при составлении прогнозов для первых трех ситуаций.

При прогнозировании изменений в случае аварийной ситуации первоначально рассматриваются все возможные виды аварий:

· разрушения плотин, дамб;

· пожары;

· разрывы газовых сетей и нефтепроводов;

· взрывы и т.д.

Далее устанавливаются причины возникновения аварий. Это может быть:

· техническая ошибка персонала;

· дефекты оборудования;

· стихийные бедствия.

Затем рассматривается вероятность возникновения аварийной ситуации.

На следующем этапе прогнозируются возможные изменения в окружающей среде на качественном уровне, вызванные отдельными видами аварий. Оценивается возможность оперативной эвакуации персонала и населения. Изучаются способы устранения и предотвращения аварийных ситуаций по всем источникам загрязнения окружающей среды.

Оценка прогнозируемого состояния проводится по каждой возможной ситуации с антропогенной нагрузкой. Первоначально выделяются те факторы воздействия, по которым в будущем предполагается превышение нормативов ПДК и ПДЭН. После этого дается оценка ожидаемого состояния окружающей среды, т.е. рассчитываются экологический, экономический, социальный и эстетический виды ущерба (см. оценку фактического состояния). Оценка последствий ожидаемого воздействия проводится с учетом фонового загрязнения, исходного состояния природных объектов, уязвимости местных экосистем, наличия особо охраняемых природных объектов.

Объекты мониторинга.

Под прессингом хозяйственной деятельности человека находятся все природные компоненты. Условно их можно разделить на три группы. К первой группе относится население и его здоровье.

Ко второй группе относятся биологические ресурсы природы, которые в свою очередь делятся на подгруппы А и Б. К А подгруппе относятся элементы природных и созданных человеком экосистем, с которых человек получает продукцию – это леса, сельскохозяйственные угодья (поля, луга, плантации), участки морей, океанов, рек, озера с рыбой и другой биологической продукцией. К Б подгруппе относятся элементы природы, не используемые человеком как биологический ресурс. Это почвы.

Третья группа включает в себя абиотические составляющие биосферы. Они в свою очередь подразделяются на три подгруппы: А, Б и В. К А подгруппе относятся крупные системы биосферы, изменения в которых ведут к нарушениям в крупных масштабах (изменения климата, радиационного фона, озонового слоя и т.д.). К ним относятся природно-климатическая зона, территориальные комплексы, ландшафты, океаны, моря, поверхность суши, атмосфера. Б подгруппа состоит из природных объектов небольшого масштаба. Ими могут быть река, озеро, лес, луг, участок моря и т.д. К В подгруппе относятся созданные человеком экосистемы и объекты: города, водохранилища, пруды, каналы, поля, здания, машины, транспорт, памятники природы.

Исходя из рассмотренной группировки природных компонентов подверженных изменениям под воздействиям техногенной нагрузки выделяются следующие объекты мониторинга окружающей среды: биосфера, природно-климатическая зона, территориальные комплексы, экологические профили, биогеоценотические стационары, пробные площади, фиксированные точки.

Биосфера - живая оболочка Земли, в которой наблюдаются изменения климата, физических параметров планеты, в круговоротах веществ и т.д.

На уровне природно-климатической зоны отслеживаются изменения, происходящие в лесных экосистемах, в почвенном покрове, в растительном и животном мире, в землях сельскохозяйственного назначения, в температурном и водном режимах зоны и т.д.

Территориальные комплексы – это крупные природные образования в пределах природно-климатической зоны, характеризующиеся специфичностью микрорельефа, почвенным составом, растительным и животным миром. В качестве примера в условиях Беларуси выделяются такие территориальные комплексы как Полесье, Браславские озера, Центральная и Северо-восточная зоны и т.д.

Экологические профили – это совокупность однотипных экосистем функционально связанных между собой в пределах территориального комплекса. Так, в пределах территориального комплекса Полесье выделяются следующие экологические профили: первый экологический профиль - лесные экосистемы Полесья; второй - почвенный покров Полесья, третий – водные экосистемы Полесья и т.д.

Биогеоценотические стационары – это отдельная экосистема в пределах экологического профиля охваченная наблюдениями. Например, река Припять или озеро Нарочь, Беловежская пуща, Городокская возвышенность и т.д.

Постоянные пробные площадки – это конкретный участок биогеоценоза, где отбираются пробы для наблюдений. Это может быть участок реки, леса, луга, озера и т.д.

Фиксированные точки – это элементарные объекты наблюдения. К ним относятся вода, донные отложения, почва, воздух, атмосферные осадки, конкретный вид растения и животного.