7.3 Универсальная схема системы мониторинга

Наиболее универсальным подходом к определению структуры

системы мониторинга антропогенных изменений природной среды

является его разделение на блоки: "Наблюдения", "Оценка факти-

ческого состояния", "Прогноз состояния", "Оценка прогнозируемо-

го состояния". Существующие геофизические службы строились по

такой же схеме (рисунок 7).

Регулирование

Управление качества среды

Наблюдения Оценка

фактического

состояния

Прогноз

состояния

Оценка

прогнозируемого

состояния

Рисунок 7 - Блок-схема информационной системы

мониторинга

115

Блоки "Наблюдения" и "Прогноз" тесно связаны между собой,

так как прогноз состояния окружающей среды возможен лишь при

наличии достаточно репрезентативной информации о фактическом

состоянии.

С другой стороны, направленность прогноза в значительной

степени должна определять структуру и состав наблюдательной

сети.

Данные, характеризующие состояние природной среды, полу-

ченные в результате наблюдений или прогноза, должны оценивать-

ся в зависимости от того, в какой области человеческой деятельно-

сти они используются (с помощью специально выбранных или вы-

работанных критериев). Оценка подразумевает, с одной стороны,

определение ущерба от воздействия, с другой - выбор оптимальных

условий человеческой деятельности, определение существующий

экологических резервов. При такого рода оценках подразумевается

знание допустимых нагрузок на окружающую среду.

Система экологического мониторинга является необходимым

условием для правильной организации управления качеством ок-

ружающей природной среды.

Основными принципами организации мониторинга являются:

– комплексность;

– систематичность;

– унифицированность.

Наблюдения необходимо проводить комплексно, рассматривая

изучаемый объект как часть экосистемы. Окружающая среда явля-

ется динамической многокомпонентной гетерофазной системой, в

которой происходит постоянный переход компонентов и изменя-

ются физические параметры различных сред. К главным биогеохи-

мическим циклам относят циклы углерода, воды, азота, фосфора,

серы, биогенных элементов, различные фазы которых протекают

внутри разных экосистем. Речь идет о циркуляционном движении

химических элементов абиотического происхождения, которые

мигрируют между компонентами окружающей среды, характерны-

ми для них путями, попадая из окружающей среды в организмы и

обратно.

Хорошо известен большой круговорот воды на поверхности

земного шара: вызываемое солнечной энергией испарение с водных

116

пространств создает атмосферную влагу, которая конденсируется в

форме облаков, переносимых ветром; охлаждение облаков вызыва-

ет осадки в виде дождя и снега; они поглощаются почвой или сте-

кают по ее поверхности; вода возвращается в моря и океаны (рису-

нок 8).

Рисунок 8 - Гидрологический цикл и накопление воды

Для комплексного мониторинга требуются различные группы

данных:

– эмиссии или выбросы загрязняющих веществ;

– концентрации загрязняющих веществ в окружающей среде;

– концентрации загрязняющих веществ в объектах исследова-

ния;

– состояние объектов исследования, в том числе возникнове-

ние заболеваний, колебание численности популяций, структурные

нарушения.

Принцип систематичности указывает на необходимость посто-

янных, а не эпизодических исследований, которые позволяют опре-

делить тенденции изменения качества окружающей среды в про-

странстве и во времени.

117

Для того, чтобы результаты наблюдений были сопоставимы,

они должны проводиться по единым или обеспечивающим необхо-

димую точность методикам.

Основными методами, применяемыми для оценки, прогнози-

рования и нормирования состояния экосистем, являются методы:

традиционного математического моделирования, реализующие

ландшафтно-экологический подход и сравнительные.

Результаты экологического мониторинга всегда имеют геогра-

фическую привязку, поэтому оптимальным способом анализа све-

дений о состоянии окружающей среды является использование гео-

информационных систем (ГИС).

Геоинформационные системы состоят из баз данных, про-

граммного обеспечения и технических средств. ГИС предоставляют

возможность вводить данные в компьютер, накапливать, обновлять

и обрабатывать их, выдавать потребителю в удобной для него фор-

ме: в виде таблиц, сводок, выборок, схем и карт. Они включают

приложения, позволяющие моделировать различные процессы, ре-

шать проектные и оптимизационные задачи, проводить экспертные

оценки.

ГИС разнообразны по видам, структуре, реализуемым функци-

ям. Они используются в бизнесе и науке, образовании и управле-

нии, применяются при проведении социологических, демографиче-

ских и политических исследований.

Широко используются геоинформационные системы в области

охраны окружающей среды, т.к. позволяют:

– готовить электронные карты, отражающие состояние окру-

жающей среды территории;

– проводить имитационное моделирование процессов, проис-

ходящих в окружающей среде, с учетом существующих уровней

антропогенной нагрузки и возможных результатов принимаемых

управленческих решений;

– накапливать информацию по временным трендам параметров

окружающей среды с целью экологического прогнозирования;

– оценивать экологические риски отдельных территорий, насе-

ленных пунктов, существующих и проектируемых предприятий для

управления безопасностью техногенных воздействий.

Технология обработки данных экологического мониторинга

представлена на рисунке 9.

118

Информационное обслуживание пользователей и

государственных органов

Сбор

измерительных

данных

Накопление

измерительных

данных

Управление

измерениями

Поддержка

принятия

решений

Математическое

База моделирование

измерительных

данных

Отчеты,

сводки

Оценки, Рекомендации

прогнозы

Г И С

Оперативная

работа

А С У Т П,

Информационно-измерительная сеть

Рисунок 9 - Технология обработки данных экологического

мониторинга

Прогноз и оценка прогнозируемого состояния биосферы явля-

ется важной составной частью мониторинга. Целью экологического

прогнозирования является рациональное управление качеством ок-

ружающей среды.

Анализ прогнозируемого состояния биосферы позволяет вы-

брать определенные направления, требующие приоритетных мер по

борьбе с их отрицательными проявлениями; прогноз позволяет на-

метить и осуществить не только меры, направленные на улучшение

уже имеющегося (и, возможно, увеличивающегося) воздействия, но

и меры профилактического характера, против негативных эффек-

тов, которые еще не проявились. Кроме районов, в которых состоя-

ние биосферы неблагополучно в связи с быстро развивающейся

промышленностью и хозяйственным освоением, прогноз позволяет

выделить направления (проблемы), требующие особого внимания

как в глобальном, так и в региональном масштабах.

Анализ данных прогноза позволяет внести определенные кор-

рективы в хозяйственную деятельность человека, скорректировать

оптимальным образом взаимодействие человеческого общества и

природы.

Таким образом, прогнозирование состояния биосферы, являет-

ся необходимым звеном в управлении качеством природной среды.

119