2. Методологічні особливості сучасної екології

Методологічною засадою сучасної екології є комплексне використання натурних спостережень, вимірювань і досліджень, експериментальних лабораторних досліджень, екологічного картування і моделювання. Більшості екологічних досліджень притаманний системний підхід. У сучасних екологічних дослідженнях широко використовують методи інших наук – хімії, фізики, геології, біології, математики. Ці методи можна об’єднати в кілька груп:

1. Методи реєстрації та оцінки якості довкілля, насамперед різні типи екологічного моніторингу, зокрема біомоніторинг і біоіндукція, дистанційний аерокосмічний моніторинг.

2. Методи кількісного обліку організмів і методи оцінки біомаси та продуктивності рослин і тварин.

3. Вивчення особливостей впливу різних екологічних чинників на життєдіяльність організмів (як складні й тривалі спостереження в природі, так і, частіше, експерименти в лабораторних умовах – токсикологічні, біохімічні, біофізичні, фізіологічні та ін.).

4. Методи вивчення взаємозв’язків між організмами в багатовидових угрупованнях.

5. Методи математичного моделювання екологічних явищ і процесів, а також екосистем (останнє – набагато складніше), імітаційне моделювання; моделювання від локальних до регіональних і глобальних екологічних процесів і ситуацій.

6. Створення геоінформаційних систем і технологій для розв’язування екологічних питань різних масштабів і в різних сферах діяльності.

7. Комплексний еколого-економічний аналіз стану різних об’єктів, територій, галузей виробництва.

8. Геоекологічні методи дослідження, геоекологічний моніторинг з метою зменшення негативного впливу забруднювачів на довкілля.

9. Технологічні методи екологізації різних виробництв з метою зменшення їх негативного впливу на довкілля.

10. Медико – екологічні методи вивчення впливу різних чинників на здоров’я людей.

11. Методи екологічного контролю стану довкілля: екологічна експертиза, екологічний аудит, екологічна паспортизація.

Література /2.2/

Контрольні питання

1. Які Ви знаєте екологічні методи досліджень?

2. Охарактеризуйте методи збору інформації.

3. Охарактеризуйте методи обробки інформації.

4. Охарактеризуйте методи інтерпретації отриманих результатів.

5. Визначте методологічні особливості досліджень в екології.

6. Які методи застосовують в екологічних дослідженнях?

Методи вивчення характеру і обсягів антропогенних забруднень та екологічний моніторинг

План

1. Методи вивчення характеру забруднень.

2. Екологічний моніторинг:

2.1. Визначення і мета моніторингу;

2.2. Задачі, структура, підсистеми екологічного моніторингу

1. Методи вивчення характеру забруднень

У залежності від типу антропогенних забруднень (тверді, рідкі чи газові викиди, фізичні поля, шум тощо) існують численні методи вивчення хімічного і фізичного стану повітряного чи водного середовища, ґрунтів чи живої речовини. Це сучасні мето­ди й устаткування, які використовуються в хімічних, фізичних, біологічних, геолого-географічних науках при дослідженнях як в лабораторіях, так і в польових умовах. Обробка, систематизація і частковий аналіз результатів комплексних досліджень викону­ються з використанням сучасних ЕОМ. Складання різного типу екологічних карт виконується також за допомогою сучасної комп'ютерної техніки.

Будь-які дослідження починаються з польових обстежень об'єкту (ділянки, райони, регіони), визначення його природних умов у минулому, а також сучасної техногенної ситуації (кілько­сті й характеру промислових об'єктів, густоти населення та особ­ливостей його розселення, особливостей розвитку сільського господарства, транспорту, військової справи), визначення основних об'єктів-забруднювачів довкілля. Для цього використовуються фондові й літературні геолого-географічні та біологічні матеріали, польові маршрутні обстеження, дані СЕС району (регіону), а та­кож товариств з охорони природи.

Наступним етапом є розробка (згідно з поставленим завданням і масштабами робіт) програми детальних комплексних еколо­гічних обстежень, контрольних чи режимних спостережень за станом довкілля, відбір зразків води, повітря, ґрунтів, рослинності для контрольних чи масових хімічних аналізів, виконання польових і лабораторних досліджень з метою виявлення якості й кількості токсикантів в елементах біосфери, з'ясування шляхів (напрямів) і швидкостей їхньої міграції. Суттєве значення при цьому має проведення дистанційної геолого-географічної аеро­космічної зйомки району чи регіону, геофізичних наземних робіт.

Третім етапом є складання комплексу екологічних карт і прог­ноз динаміки екологічного стану на близьку й далеку перспек­тиву.

Важливим моментом при цьому є моделювання екологічних ситуацій при різних сценаріях розвитку антропогенних забруд­нень для вибору оптимального варіанта характеру взаємовідносин людини і природи.

На карти наноситься інформація: розташування джерел за­бруднення довкілля, ареали розсіювання шкідливих речовин, най­менування й концентрація останніх, ступінь шкоди здоров'ю людей та економічних втрат (окремо від кожного токсиканта), екологічної витривалості території та ін.

При аналізі матеріалів досліджень хімічного, фізичного та біологічного характеру користуються класифікаціями забруднень навколишнього середовища, таблицями гранично допустимих концентрацій (ГДК) забруднювачів води, повітря, грунтів чи про­дуктів харчування, екологічними довідниками, посібниками для розрахунків ступеню забруднення води, повітря чи харчових продуктів (типу СН 76/87) тощо.

Забруднення довкілля класифікується фахівцями на основі різних принципів, але в загальному його можна об'єднати в такі групи:

1. механічні, хімічні, фізичні, біологічні;

2. матеріальні, енергетичні (як і 1) за типом походження;

1. стійкі, середньотривалі, нестійкі (за часом взаємодії з дов­кіллям);

3. прямого й непрямого впливів на біоту;

4. навмисні, аварійні, аварійно-випадкові.

Людство продукує (з викидом у довкілля) близько 20 000 шкід­ливих речовин, але тільки майже на 2000 з них вироблені норми вмісту в довкіллі, або так звані ГДК: близько 700 для атмосфери, близько 1200 — для природних вод і близько 200 — для ґрунтів.

Треба зазначити, що доки промисловість, транспорт, аграрництво перейдуть на технології й устаткування, які зведуть до нуля викиди в довкілля шкідливих речовин, доти найефективні­шим способом стримування потоку забруднень залишиться жор­стке нормування кількості викидуваних у повітря, води, землі токсикантів, найсуворіший контроль за всіма типами викидів та суворе покарання екологічних злочинців.

Встановлення ГДК шкідливих речовин у різних середовищах як основи нормування - дуже складне і відповідальне завдання. Останнім часом стало відомо, що визначення ГДК окремо взятого забруднювача, особливо, коли його концентрації близькі до умов­ної норми або дещо перевищують її, не дає об'єктивного уявлення про його можливу шкоду для здоров'я. Чимдалі більше накопи­чується даних про те, як близька до норми концентрація кількох шкідливих речовин (кожної окремо), скупчившись в середовищі, стає небезпечною. Це так званий ефект підсумовування негативно­го впливу, або ефект синергізму. Виявлено, наприклад, що підси­люють шкідливий вплив на здоров'я людей не тільки окремі хімічні елементи чи сполуки, коли вони містяться разом у воді, їжі, повітрі, а й коли поєднуються дії пестицидів та радіації, радіації і шумів тощо. Крім того, великий вплив має рухливість хімічних елементів у середовищі, їхня активність, здатність всту­пати в сполуки, засвоюватись організмами і виводитися з них чи бути пасивними. Дія сірчистого газу підсилюється дією діоксиду нітрогену, фенолу, парів сульфатної кислоти.

ГДК — це максимальна концентрація будь-якої речовини в по­вітрі, воді, їжі, яка не шкодить здоров'ю людини, не погіршує її самопочуття і не знижує працездатності. Визначають його за допомогою високочутливих тестів, експериментів у лабораторіях і лікарнях, за даними тривалих спостережень за здоров'ям людей на шкідли­вих виробництвах, на основі аналізів наслідків аварій на хімічних заводах, шахтах та ін., за даними експериментів на тваринах, епідеміологічних досліджень. При цьому до певного порогу впли­ву додають коефіцієнт запасу, щоб знизити дію токсиканту ще в кілька разів.

Виражається ГДК шкідливих речовин у по­вітрі — в мг/м³, воді — мг/л, у ґрунті та продуктах харчуван­ня — мг/кг.

Виділяють максимальні разові та середньодобові ГДК (перші не повинні шкодити протягом 20 хв, другі — при необмежено довгому вдиханні (споживанні). Приклад значень деяких ГДК: у повітрі сірчистого ангідриду повинно бути не більше 0,05 мг/м³ (се­редньодобова), або 0,5 мг/м³ (максимальна разова), гідрогенсульфуру — не більше 0,008 мг/м³, парів меркурію або плюмбуму — не більше 0,0003 мг/м³, оксидів нітрогену — 0,04 мг/м³, амоніаку — 0,004 мг/м³, сажі — 0,05 мг/м³; у воді — цинку, кобальту, феруму — не більше 1,0 мг/л, хрому, купруму, плюмбуму, нікелю, вольфраму, молібдену — не більше 0,1 мг/л, меркурію — 0,005 мг/л.

За підрахунками спеціалістів, якщо не вжити термі­нових заходів щодо зменшення забруднень довкілля, то через 50 років, з урахуванням зростання виробництва, вміст оксиду феруму в ґрунтах і водах планети подво­їться, сполук цинку й плюмбуму зросте в 10 разів, меркурію, кадмію, стронцію - у 100 разів, миш'яку — в 250 ра­зів.

Визначені також допустимі норми для шумів, вібрацій, радіа­ційного опромінення, магнітного та гравітаційного поля. Ці норми є в найновіших довідниках (екологічних, фізичних, ме­дичних). Рекомендовані шуми в приміщеннях — 30-50 дБ, лабо­раторіях — 50-65 дБ. Больовий поріг — 120-130 дБ.

Увійшли в ужиток ще такі поняття, як гранично допустимі викиди (ГДВ), гранично допустимі навантаження (ГДН), сані­тарно-захисні зони (СЗЗ), загальне техногенне екологічне наванта­ження (ЗТЕН), екологічна витривалість (ЕВ), гранично допустима доза (ГДД), гранично допустимий скид (ГДС), гранично допусти­мий рівень (ГДР) та ін.

Для визначення ГДК і вище згаданих характеристик еколо­гічних умов територій чи акваторій відома методика розрахунків концентрацій шкідливих речовин у повітрі, воді, продуктах хар­чування, затверджені спеціальними документами, держстандартами. При цьому користуються досить складними багатокомпо­нентними формулами.

З метою зменшення забруднень довкілля промисловими газо-димовими та рідкими викидами, побутовими стоками розроблені численні методи їх очищення: механічні, фізично-механічні, хі­мічні, біологічні.

Механічні — сухе пиловловлювання за допомогою циклонних сепараторів і різних фільтрів (механічних, електричних, тканин­них, керамічних, пластмасових), мокре пиловловлювання за допо­могою зрошувальних пристроїв, скруберів, барботажних і пінних апаратів.

Фізико-хімічні — різні адсорбційні методи.

Хімічні — хемосорбція, каталітичне окиснення, термічне окиснення, спалювання, розклад речовин. З усіх точок зору спалювання найбільш економічно й екологічно невигідне, хоча і є найпростішим методом.

Для стічних вод використовують такі механічні методи очищення, як відстоювання, спливання, флотація, фільтрування. З хімічних методів — екстракція, адсорбція, електроліз, йонообмін, озонування, нагрівання. Аеробні та анаеробні методи очищення стоків належать до біохімічних.

У перспективі розвиток промисловості піде шляхом поступово­го переходу на безвідхідне виробництво, але це — далека перспек­тива.

Економічні збитки від промислових викидів та економічна ефективність ресурсозберігаючих та природоохоронних заходів оцінюються згідно з тимчасово діючими методиками.