3. 2. Классификация мониторинга. Характеристика основных систем и подсистем мониторинга
Существует большое число различных систем классификации мониторинга. Один из возможных вариантов классификации систем и подсистем мониторинга представлен в таблице (табл. 2). Приведенная классификация не исчерпывает всех существующих систем и подсистем мониторинга, однако, дает общее представление о принципах классификации. Так, система мониторинга может охватывать как земной шар в целом (глобальный мониторинг), так и локальные районы.
Таблица 2
Классификация систем (подсистем) мониторинга
(по: «Экология. Учебное пособие», 1997)
Принцип классификации |
Существующие или разрабатываемые системы (подсистемы) мониторинга |
Универсальные системы |
Глобальный мониторинг (базовый, региональный, импактный уровни), включая фоновый и палеомониторинг Национальный мониторинг Межнациональный «международный» мониторинг (мониторинг трансграничного переноса загрязнителей) |
Реакция основных составляющих биосферы |
Геофизический мониторинг Биологический мониторинг, включая генетический Экологический мониторинг (включая вышеназванные) |
Различные среды |
Мониторинг антропогенных изменений в атмосфере, гидросфере, почве, криосфере, биоте |
Факторы и источники воздействия |
Мониторинг источников загрязнений Ингредиентный мониторинг (покомпонентный) |
Острота и глобальность проблемы |
Мониторинг океана Мониторинг озоносферы |
Методы наблюдений |
Мониторинг по физическим, химическим и биологическим показателям Спутниковый мониторинг (дистанционные методы) |
Системный подход |
Медико-биологический мониторинг Экологический мониторинг Климатический мониторинг Варианты: биоэкологический, геоэкологический, биосферный мониторинг |
Национальным мониторингом обычно называют систему мониторинга в рамках одного государства. Такая система отличается от глобального мониторинга не только масштабами, но и тем, что основной задачей национального мониторинга является получение информации и оценка состояния окружающей среды в национальных интересах.
Экологический мониторинг является комплексной системой мониторинга и включает в себя как биологический, так и геофизический аспекты. Экологический мониторинг включает в качестве подсистем мониторинг природных сред, природных ресурсов, растительного и животного мира, источников антропогенного воздействия. Необходимым условием успешного функционирования экологического мониторинга является требование, чтобы в качестве конечного результата выступала оценка и прогноз состояния экосистем, оценка экологического равновесия в экосистемах. Данное требование отличает систему экологического мониторинга от частных подсистем мониторинга.
Глобальный мониторинг (биосферный мониторинг). Обеспечивает наблюдение, оценку и прогноз возможных изменений биосферы в глобальном масштабе. В рамках биосферного мониторинга ведутся наблюдения за следующими параметрами: геофизические характеристики (геомагнетизм, гравитация и т. д.); солнечная радиация как главный показатель энергетической базы всех биосферных процессов; содержание в атмосфере озона, парниковых газов (углекислый газ, метан, окислы азота) и аэрозолей; мировой водный баланс, глобальный круговорот воды; радиоактивность; трансграничный перенос загрязняющих веществ.
При решении задач биосферного мониторинга используются данные существующих сетей наблюдений: гидрометеорологической, санитарно-гигиенической и эпидемиологической, рыбохозяйственной, сейсмической и др. В систему биосферного мониторинга входят и биосферные заповедники.
Санитарно-гигиенический мониторинг – это система за состоянием окружающей среды с точки зрения оценки ее влияния на состояние здоровья человека. Здоровье населения – наиболее важный критерий состояния окружающей среды.
Важной задачей при выборе и определении состава показателей санитарно-гигиенического мониторинга является установление связей между процессами и явлениями в окружающей среде и состоянием здоровья населения. Наиболее распространенными являются токсикологические показатели загрязнения водной, воздушной среды и почв.
В первоочередной состав показателей санитарно-гигиенического мониторинга входят: радионуклиды; газовые загрязнители – оксиды и диоксиды серы, углерода и азота; минеральные загрязнители – тяжелые металлы (ртуть, свинец, мышьяк, кадмий и др.), соединения фосфора, фтора, нитраты, нитриты; органические и полимерные загрязнители – ДДТ и другие пестициды, различные производные нефти и др.; физические явления – электромагнитные и шумовые возмущения, вызывающие психогенные заболевания. Имеются основания для включения в состав первоочередных показателей санитарно-гигиеничес-кого мониторинга ряда биологически активных веществ, вызывающих аллергические заболевания.
Геосистемный мониторинг (геоэкологический или природно-хозяйственный). Объектом является геосистема – структурная единица геологического ландшафта, объединяющая геоморфологические, климатические и гидрологические элементы и экосистемы на определенном участке земной поверхности.
Геосистемный мониторинг заключается в наблюдениях над изменениями геосистем и их преобразованием в природно-технические (агросистемы, городскую среду, среду индустриальных районов).
Основные цели геосистемного мониторинга:
изучить естественные ресурсы окружающей среды, используемые в хозяйственной деятельности;
оценить происхождение и взаимосвязи процессов и явлений в окружающей среде;
предсказать неблагоприятные для людей и биоты в целом изменения окружающей среды.
При изучении естественных ресурсов одним из важнейших свойств экосистем является их биологическая продуктивность, поэтому в геосистемный мониторинг включены индикаторы биологической продуктивности как для природных экосистем, так и для преобразованных человеком природно-технических экосистем. Первоочередной задачей геосистемного мониторинга является также оценка самоочистительного потенциала экосистемы, ее экологической емкости, экологического резерва, устойчивости, предельно допустимых экологических нагрузок.
Мониторинг состояния лесов. Решает следующие задачи:
На уровне природных зон (глобальный уровень) – изучение общих тенденций изменения лесных экосистем и их элементов (лесистость, породный состав).
На уровне природных регионов – изучение местных закономерностей динамики элементов лесных экосистем (особенности хода роста и производительности лесных пород).
На уровне отдельных объектов (заповедник, лесхоз и др.) – контроль и прогноз динамики лесного фонда с учетом почвенно-типологических условий; изучение хода роста и производительности древостоев в зависимости от интенсивности антропогенного воздействия; изучение санитарного состояния лесных насаждений; изучение взаимосвязи лесной растительности с лесной фауной; изучение происходящих физиологических процессов; экономическая оценка лесных ресурсов; ведение лесного кадастра.
Мониторинг сельскохозяйственных земель. Существует два подхода к оценке состояния земель. Первый базируется на характеристике конкретных показателей загрязнения; второй основывается на использовании признаков-индикаторов, с помощью которых можно судить об экологическом состоянии изучаемой территории.
В мониторинге земель важным является понятие элементарного земельного участка как элементарного объекта наблюдения. В почвенно-географических наблюдениях этому понятию соответствует определение элементарного ландшафта (почвенная, гидрологическая и геохимическая однородность), в землеустройстве (в рамках которого получается значительная часть земельно-учетной информации) оно близко к понятию экологически однородного рабочего участка.
Для мониторинга земель в соответствующих системах наблюдения предложены следующие показатели:
геодезическая характеристика элементарного участка (координаты и отметки высот точек окружной границы элементарного участка);
географическое положение (тип природного или класс антропогенного ландшафта, водосбора, экспозиция склона, к которым приурочен участок);
административно-территориальное деление (район, землепользование, поле);
общая оценка состояния земель (тип, подтип, род, вид и разновидность почв, степень увлажнения, эродированности, завалуненности, закустаренности, окультуренности, оценочный балл плодородия почвы, урожайность сельскохозяйственных культур);
динамика изменения содержания гумуса, элементов питания, площади эродированных дефлированных (развевание, раздувание) почв и интенсивность ежегодных потерь почв вследствие эрозии и дефляции, физическое состояние почв при осушении, а также при использовании машин и механизмов;
содержание в почве пестицидов и их метаболитов, тяжелых металлов и других токсичных веществ;
территориальная организация использования (вид угодий, площадь и конфигурация участка, средний уклон местности, расстояние до сельскохозяйственного центра, пунктов сбыта продукции);
показатели состояния участка, посевов в течение сезона, а также температурный режим, влажность почвы, засоренность и др.
Указанная информация необходима для создания нормативно-справочной базы для оперативного контроля, анализа и прогнозирования использования каждого элементарного участка.
Дальнейшее совершенствование этого направления состоит в разработке и внедрении автоматизированной системы мониторинга земель на основе взаимосвязанной геодезической, географической, эколого-экономической, другой информации.
Мониторинг гидросферы можно разделить на две подсистемы: мониторинг поверхностных и мониторинг подземных вод. Мониторинг поверхностных вод, в свою очередь, можно также разделить на две подсистемы: мониторинг мирового океана и мониторинг континентальных вод.
Мониторинг подземных вод включает показатели водоотбора, уровня подземных вод, физические показатели (температура, мутность, цветность и др.), химический состав и бактериологические характеристики. Осуществляется организациями коммунального хозяйства, санитарно-эпидемиологической и геологической служб.
Мониторинг океана представляет собой глобальную систему мониторинга. Проблема подробно изложена в монографии Ю. А. Израэля «Экология и контроль состояния природной среды» (1984), поэтому в настоящем пособии не рассматривается.
Мониторинг поверхностных вод осуществляется на следующих стационарных сетях: гидрологической, гидрохимической, санитарно-эпидемиологической и гидробиологической. Все сети взаимосвязаны и интегрируются в единую целостную систему мониторинга поверхностных вод, которая дает полную картину состояния водных объектов.
Гидрологическая сеть. На гидрологических постах ежедневно осуществляются визуальные наблюдения за состоянием водных объектов (ледостав, вскрытие, деформация берегов во время вскрытия, паводки, цветение, нагон и др.), а также измерение основных гидрологических (уровень воды и др.) и гидрофизических (температура и др.) параметров.
Гидрохимическая сеть. На стационарной гидрохимической сети осуществляется наблюдение за широким спектром показателей и ингредиентов (в Беларуси более 50), в том числе газовый (растворенный кислород, сероводород и др.) и основной солевой (калий, кальций, магний, железо и др.) состав, биогенные элементы и приоритетные загрязняющие вещества. В качестве критерия для оценки загрязненности поверхностных вод используются ПДК химических веществ и ПД уровни по другим показателям, принятые для водоемов рыбохозяйственного назначения, которые предъявляют самые жесткие критерии к химическому составу природных вод.
Качество поверхностных вод устанавливается по индексу загрязнения вод (ИЗВ), рассчитываемому по формуле:
,
4
где С – среднегодовые величины приоритетных показателей, ПДК (У) – предельно допустимые концентрации химических веществ или уровни величин по соответствующим показателям, n – число приоритетных показателей. В системе мониторинга поверхностных вод Беларуси n = 6 (растворенный кислород, БПК5 , азот аммонийный, азот нитритный, нефтепродукты и фенолы). Степень загрязнения вод осуществляется с помощью единых критериев оценки (табл. 3).
Таблица 3