Средства и методы мониторинга окружающей среды

1. Дистанционные методы наблюдения за изменениями в окружающей среде.

2. Наземные методы наблюдения.

 

1. Все методы делятся на наземные и дистанционные (основаны на способности природных тел поглощать и отражать в окружающую среду различные природные излучения).

Преимущества дистанционных наблюдений:

• экспрессивность;

• не нужно отбирать пробы и анализировать их;

• можно охватить наблюдениями большие территории;

• изучить миграцию загрязняющих веществ по вертикальному профилю и в горизонтальной плоскости;

• проследить перенос загрязняющих веществ воздушным, почвенным и водным путями на большие расстояния от источника поступления.

Виды:

1) фото-, космо- и аэросъемка;

2) радарная;

3) лазерная;

4) тепловая;

5) многоспектральное сканирование.

Фотосъемка осуществляется с самолетов, космических кораблей, используется для оценки почвообразовательных процессов, изучения рельефа, оценки видового состава растений и типа растительных сообществ, при оценке деградации, оценке территорий занятых свалками, загрязненных нефтепродуктами. Недостатком является перегруженность информацией.

Радарная основана на использовании радиоволн различной длины, посылаются локаторами на объекты и фиксируется. Используется для оценки степени покрытия растениями земли, степени эвтрофирования водных объектов, при изучении очагов болезней на сельскохозяйственных культурах, лесных экосистемах, при стихийных бедствиях.

Лазерная основана на использовании световых лучей большой мощности. Принцип основан на том, что лазерные лучи в атмосфере рассеиваются, поглощаются природными объектами и отражаются изменяя свои параметры. Появляется свечение природных объектов, что позволяет получить количественную и качественную характеристику. Область применения такая же, что при радарной и фотосъемке.

Тепловая основана на способности приборов улавливать длинноволновую радиацию, которую излучают нагретые от солнца тела, ведется из самолётов. Область применения:

- наблюдение за погодными условиями;

- используется при мониторинге почв, водных экосистем, растительного покрова.

Многоспектральное сканирование - это оптико-механический метод получения информации. Преобразуется в виде цифрового материала, таблиц, графиков. Применяется при мониторинге морских и океанических систем, при оценке сельскохозяйственных земель, при мониторинге почв, при наблюдениями за катастрофами. Проводят со спутников и самолетов.

 

2. Наземные методы имеют ряд недостатков:

• необходимо разворачивать сеть пунктов или станций наблюдения;

• отбирать пробы и анализировать их;

• для анализа проб необходимы химические лаборатории, имеющие дорогостоящую приборную базу, большой набор химических реактивов;

• необходимы специалисты соответствующего профиля.

Анализ пробы - длительный по времени процесс. Обработанная проба характеризует качественное состояние только наблюдаемого объекта.

Наземные методы делятся на химические, физические и биологические.

Химические бывают тетраметрические и спектральные.

Тетраметрические основаны на способности веществ в реакции с химическими реагентами давать окрашенные растворы.

Спектральные основаны на способности растворов поглощать или отражать видимые, ультрафиолетовые и рентгеновские лучи в сравнение с эталонными контрольными жидкостями.

Разновидности спектрального метода:

• фотометрический;

• полярографический;

• газохроматографический;

• масс-спектральный;

• спектральноэмиссионный;

• атомносорбционный.

Фотометрический основан на сравнении оптических плотностей исследуемых и контрольных растворов. Делится на:

- фотоколометрический;

- турбидиметрический;

- нефелометрический;

- флюарометрический.

Фотоколометрический применяется для обнаружения в природных компонентах органических и неорганических примесей в диапазоне концентрации 0,02 - 20 мккг/л. Основан на определении плотности света прошедшего через рабочие жидкости.

Турбидиметрический позволяет определить вещества, которые находятся во взвешенном состоянии в рабочих растворах.

Нефелометрический позволяет измерять рассеянный в рабочем растворе свет. Используется для обнаружения загрязняющих веществ в сильно разбавленных растворах.

Флюарометрический основан на способности отдельных веществ сильно флюоресцировать под воздействие ультрафиолетовых лучей.

Полярографический используется при анализе следовых количеств веществ, находящихся в разных агрегатных состояниях. Основан на способности химических веществ окислятся или восстанавливаться на ртутном электроде.

Газохроматографический позволяет определить ничтожно малое количество веществ и анализировать смеси состоящие из десятков компонентов с близкими свойствами. Основан метод на селективном разделении веществ между двумя фазами (неподвижная, подвижная).

Масс-спектральный - для анализа проб воздуха.заключается в ионизации газообразной пробы электронной бомбардировкой после чего образуются ионы, подвергающиеся воздействию электромагнитного поля. В зависимости от массы заряды ионов двигаются с различной скоростью и разделяются.

Спектральноэмиссионный применяется для определения атомного состава проб почвы и воды. Метод основан на способности атомов, ионов, молекул излучать световую энергию. Позволяет в одной пробе анализировать до 30 элементов с низкой концентрацией.

Атомносорбционный основан на способности свободных атомов элементов селективно поглощать резонансное излучение различной длины волны. Позволяет контролировать более 70 элементов (пробы воды, почвы, воздуха).

Физические делятся на кондуктометрический, электрофоретический и радиометрический методы.

Кондуктометрический основан на электропроводности растворов с различной концентрацией веществ. Используется для обнаружения пестицидов, ПАВ в пробах воды и почвы.

Электрофоретический основан на способности химических веществ диссоциироваться в электромагнитном поле и адсорбироваться в виде отрицательно заряженных ионов на электродах.

Радиометрический (метод меченых атомов) используется очень редко.

Биологические основаны на использовании живых организмов, обладающих высокой чувствительностью, к присутствию загрязняющих веществ в окружающей среде. Объектами наблюдения являются древесные породы (некрозность листьев, преждевременный опад, суховершинность, изменение роста).

Концентрация сернистого газа отслеживается с помощью лишайников, мхов. Объектами почвы являются дождевые черви, почвенные дрожжи, активность микробиологической массы. Качество поверхностных вод - рак широкопалый, моллюски, высшие водные растения.