2. Моделирование экосистем и систем использования возобновляемых природных ресурсов.

Балансовые модели. Модели массового баланса широко используются в экологическом мониторинге для исследования источников загрязнения, потерь, тенденций и распределения загрязнений. В частности, баланс соединений фосфора, азота и углерода широко используется для анализа состояния прибрежной зоны морей, прилегающей к дельте крупных рек. При этом уравнения баланса составляются как для системы в целом, так и для отдельных слоев. Этот подход может оказаться плодотворным для водохранилищ, расположенных на равнинных реках, где плотностное расслоение играет важную роль в летние месяцы.

Анализ жизненного цикла продукта применяют для оценки экологической чистоты производимой продукции или оказываемой услуги. Анализ системы управления отходами, аудит экологической деятельности предприятия, составление экологического паспорта предприятия или природного объекта в качестве обязательного элемента содержат составление материально сырьевого баланса. Кроме того, массовый баланс - это важнейший инструмент для решения ключевой проблемы современности, - перехода к устойчивым моделям производства и потребления.

Наиболее сложным вариантом массового баланса является модель межотраслевого баланса, используемая для описания равновесного состояния экономики страны, региона или системы «город-село».

Модели лесных экосистем. Объектом мониторинга является весь лесной фонд России независимо от форм собственности. Леса РФ составляют более 20 % площади лесов мира. Поэтому экологическое состояние и рациональное использование лесных ресурсов являются важными не только для решения хозяйственных задач страны и ее регионов, но и для обеспечения устойчивости глобальных экосистем. Применяемые системы и средства наблюдений за лесными экосистемами определяются природными и экономическими условиями, причинами происходящих в них изменений и возможными глобальными и локальными последствиями.

Текущие изменения лесных экосистем разделяют на три группы:

• изменения, обусловленные естественными сукцессионными процессами;

• изменения в результате лесохозяйственной деятельности;

• изменения, вызванные абиотическими, биотическими, антропогенными воздействиями, включающими стихийные бедствия, антропогенные загрязнения, болезни и вредителей.

Экологический мониторинг лесов разделяют на:

• фоновый,

• лесопожарный;

• комплексный.

Фоновый мониторинг ведется для таких лесов, на которых не сказывается патогенное воздействие и где не проводятся лесохозяйственные работы.

Модели возобновляемых природных ресурсов. К возобновляемым природным ресурсам, моделирование которых имеет большое хозяйственное и экологическое значение, можно отнести модели рыбных запасов. Применение модели позволяет решить важную задачу – установить оптимальный уровень улова.

3. Модели загрязнения окружающей среды

Модели рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере. В основе моделей лежат представления о массовых балансах и о рассеивании загрязняющих веществ в атмосферном воздухе.

Информация о массе выбросов и режимах эмиссий содержится в проектах предельно допустимых выбросах (ПДВ).

Моделирование процессов рассеивания осуществляется с помощью нескольких классов моделей, среди которых наиболее часто применяют упрощенные модели, полуэмпирические модели турбулентной диффузии, комбинированные модели и диффузионные модели.

Упрощенные модели используют для экспресс оценок распространения загрязняющих веществ в атмосфере. К ним относят так называемые гауссовы модели и методику ОНД 86, максимально адаптированную к усредненным условиям рассеивания в климатических зонах России.

Решение полуэмпирических уравнений турбулентной диффузии позволяет рассчитать перенос загрязняющих веществ с учетом метеорологических характеристик атмосферного воздуха, скорости и направления ветра.

Комбинированные модели используют гауссовы модели для описания горизонтальной диффузии и полуэмпирические модели турбулентной диффузии – для описания вертикального переноса.

Диффузионные модели основаны на теории турбулентного пограничного слоя и являются численными.

Модели рассеивания загрязняющих веществ в водной среде. Информация о массе выбросов и режимах эмиссий содержится в проектах ПДС. Процессы переноса примесей моделируются гидрологическими моделями как для однородной, так и для стратифицированной жидкости. Для химически активных веществ необходимо учитывать химические трансформации, происходящие в гидросфере.

Методические рекомендации: Для усвоения материала лекции необходимо обратить на необходимость и важность моделирования в экологическом прогнозировании и мониторинге.

Контрольные вопросы

1. Назовите цели и задачи моделирования

2. Какие виды моделирования Вы знаете?

3. Расскажите о балансовых моделях

4. Расскажите о моделях лесных экосистем

5. Что Вы знаете о модели возобновляемых природных ресурсов

6. Расскажите о моделях рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере

7. Расскажите о моделях рассеивания загрязняющих веществ в водной среде

Литература

Черп О.М., Виниченко В.Н., Хотулёва М.В., Молчанова Я.П., Дайман С.Ю. Экологическая оценка и экологическая экспертиза. Стр 22-24.

Ковда В. А., Керженцев А. С. Экологический мониторинг: концепция, принципы организации/Региональный экологический мониторинг. — М.: Наука, 1983. — С. 7—14.

Израэль А. Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем / — Л.: Гидрометиздат, 1975—1989. — Т. 1—9.

Степановских А.С. Экология: Учебник для вузов. — М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001. - 703 с.