Методы оценки экологической ситуации
Экологическая ситуация — это пространственно-временное сочетание различных, в том числе позитивных и негативных с точки зрения проживания и состояния человека условий и факторов, создающих определённую экологическую обстановку на территории разной степени благополучия или неблагополучия.
Под экологической обстановкой понимается конкретное состояние окружающей человека среды, обусловленное взаимодействием природы и хозяйственной деятельности человека
По критерию остроты экологических ситуаций, выделяются следующие их уровни:
удовлетворительная ситуация: из-за отсутствия прямого или косвенного антропогенного воздействия все показатели свойств ландшафтов не меняются;
конфликтная ситуация имеет место в том случае, когда наблюдаются незначительные в пространстве и во времени изменения в ландшафтах, в том числе в средо- и ресурсовоспроизводящих свойствах, что ведёт к сравнительно небольшой перестройке структуры ландшафтов и восстановлению в результате процессов саморегуляции природного комплекса или проведения несложных природоохранных мер;
напряжённая ситуация характеризуется негативными изменениями в отдельных компонентах ландшафтов, что ведёт к нарушению или деградации отдельных природных ресурсов и, в ряде случаев, к ухудшению условий проживания населения; при соблюдении природоохранных мер напряжённость экологической ситуации, как правило, спадает;
критическая ситуация определяется по значительным и слабокомпенсируемым изменениям ландшафтов; происходит быстрое нарастание угрозы истощения или утраты природных ресурсов (в том числе генофонда), уникальных природных объектов, наблюдается устойчивый рост числа заболеваний из-за резкого ухудшения условий проживания;
кризисная ситуация приближается к катастрофической, в ландшафтах возникают очень значительные и практически слабо компенсируемые изменения, происходит полное истощение природных ресурсов и резко уменьшается здоровье населения;
катастрофическая ситуация характеризуется глубокими и часто необратимыми изменениями природы, утратой природных ресурсов и резким ухудшением условий проживания населения, вызванными в основном многократным превышением антропогенных нагрузок на ландшафты региона; важным признаком катастрофической ситуации является угроза жизни людей и их наследственности, а также утрата генофонда и уникальных природных объектов.
Для четкости в формировании типов и оценки экологических ситуаций нужно выделить три пространства (глобальный, региональный, локальный) и три масштаба во времени (возрастной, сезонный, суточный). Для многолетнего периода рекомендуют использовать термин «проблема», для сезонного – «нарушения», для суточного – «отклонения» (отклонение от нормы).
Понятия экологического бедствия, катастрофической ситуации и кризисной ситуации логично употреблять относительно многолетнего периода и для региональных масштабов. На локальном уровне целесообразно использовать словосочетание «участок экологической деградации» (многолетний период), «участок экологических нарушений» (сезонный период), «участок отклонений от экологической нормы». В случае учета пространственных и временных масштабов ситуацию следует уже называть не просто экологической, а геохроноэкологической.
Следует различать экологические ситуации, которые стали следствием продолжительных процессов, и чрезвычайные ситуации, которые возникли за короткие промежутки времени в результате естественных стихийных бедствий или техногенных аварий. А также выделить в отдельную категорию интегральную ситуацию, которая охватила все экологические объекты и все экологические показатели.
Экологическую ситуацию нельзя оценивать по-настоящему глубоко в пределах лишь одной или даже нескольких типов территорий. Лишь анализ данных на всех территориях (в пределах некоторого сбалансированного по пространственному соединению региона) дает возможность оценить ситуацию в целом, что связано с действием эффекта компенсации.
Для получения объективной информации о состоянии и уровне загрязнения объектов окружающей среды необходимо располагать надёжными средствами и методами экологического контроля. Эффективность любого метода оценивается совокупностью показателей: селективностью и чувствительностью определения, воспроизводимостью получаемых результатов, экспрессностью выполнения анализа. Методы должны быть применимы в широком диапазоне концентраций загрязняющих веществ, включая их следовые количествах в незагрязненных объектах фоновых районов.
В системе мониторинга проводят наблюдения с использованием контактных (физико-химических методов), неконтактные (дистанционные методы) и биологических методов.
Контактные методы контроля состояния окружающей среды представлены как классическими методами химического анализа, так и современными методами инструментального анализа. Классификация контактных методов контроля приведена на рис. 3.
Рис. 3. Структура контактных методов наблюдения и контроля
за состоянием окружающей среды
Химические методы основаны на использовании химических реакций для определения состава анализируемой среды. Например, используя реакцию, характерную для определения иона с образованием окрашенного компонента или осадка можно провести качественный или количественный химический анализ. При анализе используется оборудование и реактивы химических лабораторий (так называемую «мокрую химию»). К химическим методам относятся гравометрия и титрометрия.
Физико-химические основываются на зависимости физических свойств от химического состава анализируемой среды.
Их разделяют на оптические, электрохимические и хроматографические методы.
Оптические методы основаны на связи оптических свойств системы и её составом (колориметрический, нефелометрический, турбодиметрический, люминесцентный, инфракрасная спектроскопия и др. методы).
Электрохимические методы основаны на связи электрохимических свойств системы и её составом (кондуктометрический, потенциометрический, электрогравиметрический, кулонометрический и полярографический методы).
Хроматографические методы позволяют анализировать сложные смеси компонентов путем их разделения (газовая, жидкостная и газо-жидкостная хроматография).
Физические методы основаны на определении свойств, непосредственно зависящих от природы загрязнителя окружающей среды (измерение шума, радиоактивности, электромагнитного излучения).
По полноте получаемых сведений о загрязнении окружающей среды различают:
методы качественного химического анализа, дающие сведения о присутствии веществ в исследуемой среде, но не о его количестве;
метод количественного химического анализа, позволяющие получать более полную и достоверную информацию.
Целью качественного анализа является идентификация веществ. При идентификации обычно определяется комплекс свойств веществ: цвет, фазовое состояние, плотность, вязкость, температура плавления, кипения и фазового перехода, растворимость и др.
Качественный анализ всегда предшествует количественному, т.к. выбор метода количественного определения зависит от данных качественного анализа.
Количественный анализ позволяет определить содержание (концентрацию, массу) компонентов в исследуемой среде (воздухе, водоёмах, почвах и т.д.).
Дистанционные методы
Как известно, первые автоматические системы слежения за параметрами внешней среды были созданы в военных и космических программах. Наблюдение за природными объектами с помощью различного типа летательных аппаратов (самолётов, вертолётов, воздушных шаров, спутников Земли) относят к области аэрокосмического мониторинга. Чем большую высоту набирает летательный аппарат, несущий средства наблюдений, тем большими становятся угол и площадь обзора.
Дистанционные методы наблюдения основаны на взаимодействии излучения с веществом. Если источник излучения естественный (Солнце, Луна, звёзды), то измерения называют пассивными. В этом случае нет возможности воздействовать на изучаемый объект с помощью обратной связи. Пассивные дистанционные методы (например, с использование спутников) применяются в глобальном и региональном мониторинге.
Активные дистанционные методы подразумевают использование искусственных источников излучения, например лазеров. Возможность этих методов шире за счет возможности изменения параметров источников излучения (интенсивности и частоты), что позволяет решать большее число задач, чем в пассивном мониторинге.
Дистанционный метод наблюдений позволяет отслеживать состояние земной поверхности, водоёмов и водотоков, а также контролировать загрязнение атмосферы и т.д.
Биологические методы
Составной частью экологического мониторинга является мониторинг биологический, т.е. система наблюдений, оценки и прогноза любых изменений в биоте, вызванных антропогенными факторами. Задачей такого мониторинга – обнаружение, идентификация и определение концентраций загрязняющих веществ в биоте с использование индекаторных организмов.
Прямые (интегральные) методы биологического мониторинга оценки экологической обстановки в свою очередь тоже можно разделить на две группы – биоиндикации и биотестирования.
Объектом исследования биоиндикации являются организмы или сообщества организмов-биоиндикаторов, наблюдаемые в естественных условиях обитания. Биоиндикаторами называются растительные и животные организмы, наличие, количество и состояние которых служат показателями изменения качества среды их обитания. Глубина биоиндикации может быть различной от простой визуальной диагностики растений до изучения иммунных и генетических изменений в организме индикаторов.
Вторая группа методов изучает реакции тест-объектов – организмов, помещаемых в исследуемую среду. Они подразумевают оценку токсических свойств загрязняющих веществ с использованием модельных живых систем (тест-объектов). Оценка токсичности производится, как правило, в лабораторных условиях.