Билет 4

1. Классификация видов мониторинга по объектам

Под мониторингом (от лат. «монитор» - напоминающий, надзирающий) понимают систему наблюдений, оценки и прогноза состояния окружающей среды. Основной принцип мониторинга – непрерывное слежение. Мониторинг является важнейшей частью экологического контроля, которое осуществляет государство. Главная цель мониторинга — наблюдение за состоянием окружающей природной среды и уровнем ее загрязнения:

- оценить состояние среды обитания человека, биологических сообществ;

- выявить причины отклонения показателей;

- оценить последствия изменения показателей;

- определить управляющие решения для ликвидации причин отклонения показателей.

Мониторинг включает в себя следующие основные практические направления (рис. 16.1):

наблюдение за состоянием окружающей среды и факторами, воздействующими на нее;

оценку фактического состояния окружающей среды и уровня ее загрязнения;

прогноз состояния окружающей среды в результате возможных загрязнений и оценку этого состояния.

Объектами мониторинга в первую очередь являются: атмосфера (мониторинг приземного слоя атмосферы и верхней атмосферы); атмосферные осадки (мониторинг атмосферных осадков); поверхностные воды суши, океаны и моря, подземные воды (мониторинг гидросферы); криосфера (мониторинг составляющих климатической системы).

По объектам наблюдения различают: атмосферный, воздушный, водный, почвенный, климатический мониторинг, мониторинг растительности, животного мира, здоровья населения и т.д.

Система наземного мониторинга окружающей среды (по И. П. Герасимову)

Ступени мониторинга	Объекты мониторинга	Характеризуемые показатели
Локальный (санитарно-гигиени­ческий, биоэкологи­ческий)	Приземной слой Воздуха	ПДК токсических веществ
	Поверхностные и грунтовые воды, промышленные и бытовые стоки и различные выбросы	Физические и биологические раздражители (шумы, аллергены и др.)
	Радиоактивные Излучения	Предельная степень радиоизлучения
Региональный (геосистемный, природно-хозяйственный)	Исчезающие виды животных и растений	Популяционное состояние видов
	Природные экосистемы	Их структура и нарушения
	Агроэкосистемы	Урожайность сель­скохозяйственных культур
	Лесные экосистемы	Продуктивность насаждений
Глобальный (биосферный, фоновый)	Атмосфера	Радиационный баланс, тепловой перегрев, состав и запыление
	Гидросфера	Загрязнение рек и водоемов; водные бассейны, круговорот воды на континентах
	Растительные и почвенный покровы, животное население	Глобальные характеристики состояния почв, растительного покрова и животных. Глобальные круговороты и баланс СО2, , СО3 и других веществ

Контроль загрязнения атмосферы

Первые попытки изучения атмосферы были предприняты М.В. Ломоносовым. Пер- вая служба погоды появилась в России в 1872 г. Множеством экспериментов подтвержде- на связь между загрязнением атмосферы и Ии метеорологическими параметрами.

Метеорология – наука о земной атмосфере, ее строении, свойствах и происходя- щих в ней процессах. Свойства атмосферы и происходящие в ней процессы рассматрива- ются в связи со свойствами и влиянием подстилающей поверхности (суши и моря). Глав- ная задача метеорологии – прогнозирование погоды на различные сроки.

Метеорологическая станция – основной компонент регулярных наблюдений за состоянием атмосферы. Предназначена для:

- измерения температуры, давления и влажности воздуха;

- скорости и направления ветра;

- контроль облачности, уровня осадков, видимости, солнечной радиации. Различают метеостанции наземные и дрейфующие, устанавливаемые на судах, на

буях в открытом море.

Оборудование метеостанций

Термометр. Наиболее употребительны ртутный и спиртовый термометры – для измерения температуры воздуха, электротермометры – для измерения температуры почвы (термометры Савинова – до глубины 20 см, вытяжные – в скважинах до глубины 320 см). Разделяют срочные, минимальные и максимальные (между сроками) термометры. Термо- граф.

Актинометр – измерение интенсивности солнечной радиации. Различают актино- метры темоэлектрические, термобиметаллические и т.д. Существует много типов прибо- ров для измерения прямой и рассеянной радиации солнечного излучения, земной поверх- ности и атмосферы: пиргелиометры, актинометры, пиранометры, альбедомеры, ба- лансомеры и др. Продолжительность солнечного освещения регистрируется гелиографа- ми.

Принцип действия любого пирометра. В простейшем визуаль- ном пирометре с исчезающей нитью ток накала нити регулируют до тех пор, пока она не становится невидимой на фоне нагретой по- верхности. Таким образом, определяется т.н. яркостная температу- ра, а по ней находится истинная. Наиболее точны измерения, в ко- торых в качестве приемника используется фотоэлектронный умно- житель.

яркостная - темпеpатуpа абсолютно чеpного тела, яpкость котоpого pавна яpкости наблюдаемой, определяется по закону Стефана-Больцмана. эффективная - темпеpатуpа, хаpактеpизующая полную энеpгию излучения тела, входящая в закон Вина.

цветовая - темпеpатуpа, пpи котоpой планковская спектpальная кpивая из- лучения тела близка к наблюдаемой спектpальной кpивой излучения. Ис- точники, имеющие одинаковое pаспpеделение энеpгии в спектpе имеют одинаковый цвет.

Анемометр – измерение скорости и направления ветра и газовых потоков. Наибо- лее простой прибор для измерения направления ветра – флюгер (флюгер Вильда снабжен специальной доской, по отклонению которой от вертикали определяется сила ветра). Наи- более точные результаты дает применение различных типов анемографов, анеморумбоме- ров, анеморумбографов.

Барометр – измерение атмосферного давления. Барометр ртутный, барометр- анероид. Барограф.

Гигрометр – измерение абсолютной или относительной влажности воздуха, осно- ванное на изменении длины человеческого волоса при изменении влажности. Психро- метр – сравнение температур влажного и сухого термометров. Если прибор снабжен фик- сирующей шкалой, то он называется гигрограф.

Осадкомер – прибор для измерения уровня жидких и твердых осадков.

Метеорограф – прибор для комплексного измерения температуры, давления, влажности.

Автоматические метеорологические станции представляют собой телеметрические устройства, предназначенные для автономного измерения и передачи метеорологической информации. На рис. 1 показана автоматическая метеорологическая станция М-109, уста- навливаемая в труднодоступных или необжитых районах (высокогорье, арктические ост- рова, дрейфующие льды и т.д.). Она измеряет 10 метеовеличин с передачей через каждые 3 часа, штормовая информация передается через каждый час.

Контроль загрязнения гидросферы.

Гидрология – наука, изучающая гидросферу Земли, ее свойства, протекающие в ней процессы.

Гидрометрия – раздел гидрологии, разрабатывающий методы и приборы опреде- ления и контроля характеристик природных вод.

Гидрометеорология – изучает процессы, относящиеся к атмосферному и гидро- сферному режимам планеты.

Гидрометеорологическая станция – осуществляет систему наблюдений за со- стоянием и качеством водной среды на соответствующих постах наблюдения:

- уровень воды, глубина водоема; - скорость водотока;

- температура воды;

- цвет воды и его изменения;

- степень минерализации;

- наличие и состояние биомассы.

В настоящее время на земном шаре действуют около 9 тысяч станций на суше,

производящих наблюдения за влажностью воздуха, облачностью, количеством выпадаю- щих атмосферных осадков. Из них 350 автоматизированы или частично автоматизирова- ны. Около 700 морских судов производят наблюдения за различными параметрами со- стояния вод Мирового океана (температура, соленость и минеральный состав вод, направ- ление течений). Эти данные пополняются наблюдениями с коммерческих самолетов (око- ло 10 тысяч сводок в сутки). Передают информацию 300 заякоренных буев или фиксиро- ванных платформ, работающих как автоматические морские станции, и около 600 буев, дрейфующих с океанскими течениями

Мониторинг загрязнения вод суши

Стационарные посты наблюдений – в настоящее время действуют около 60 ты- сяч водомерных постов и станций.

Специализированные посты на 1) загрязненных водных объектах; 2) в районах минимального загрязнения (фоновый мониторинг) для решения научно исследовательских задач

Временные экспедиционные посты

Наблюдательные посты должны удовлетворять требованиям репрезентативности и располагать данными о расходах рек, уровнях воды в водоемах и другими гидрологиче- скими материалами.

Посты наблюдений и контроля на реках, озерах и водохранилищах обычно приуро- чены к зонам сброса сточных вод. Основными объектами при выборе постов являются места сброса сточных и ливневых вод городов и крупных населенных пунктов, места сброса сточных вод отдельными крупными предприятиями и подогретых вод от крупных ТЭС и АЭС, места сброса коллекторно-дренажных вод с мелиоративных земель, крупные нерестилища рыб, приплотинные и устьевые участки рек, замыкающие створы больших и средних речных бассейнов.

32

В каждом пункте должно быть выделено не менее двух-трех створов: один выше источника загрязнения (для характеристики фонового состояния объекта относительно данного пункта) и один-два ниже источника загрязнения.

Показатели качества воды, определяемые в обязательном порядке:

- температура воды;

- взвешенные вещества;

- рН;

- растворенный кислород;

- биохимическое потребление кислорода за пентаду (БПК5);

- запахи;

- главные ионы;

- биогенные компоненты;

- химические загрязнители: нефтепродукты, фенолы, пестициды, соединения тяже-

лых металлов;

- радионуклиды.

Гидробиологические индикаторы

Поскольку отсутствует единый гидробиологический показатель, качество воды оп- ределяется набором характеристик, отражающих состояние зообентоса. Перифитона (ор- ганизмов, поселяющихся на подводных частях судов и др.), зоопланктона, фитопланктона, высших водных растений.

Мониторинг загрязнения вод океанов и морей

Мониторинг морей и океанов – слежение за уровнем загрязнения вод, динамикой его распространения, за состоянием биоценозов с целью определения состояния морских экосистем, оценки и прогноза их изменения под влиянием естественных и антропогенных факторов. В связи с этим основным принципом получения информации является ком- плексность наблюдений, то есть сопряженное определение гидрохимических, гидрофизи- ческих и гидробиологических характеристик экосистем на участках акватории как с за- грязненными, так и относительно чистыми водами (Израэль, 1984).

Контроль загрязнения суши

Проведение мониторинга почвы вызвано необходимостью своевременного выяв- ления неблагоприятных свойств почв при различных видах их использования и развития естественных почвообразовательных процессов.

Важнейшие задачи почвенного мониторинга – а) Изучение факторов и процес- сов, определяющих антропогенную и естественную трансформацию почвенного покрова во времени и пространстве; б) определение и оценку свойств почв и их естественного плодородия; в) контроль загрязнения почв пестицидами, тяжелыми металлами и другими ингредиентами; г) выявление тенденций и прогнозирование изменения состава и свойств почв, а также структуры почвенного покрова.

Эти задачи решаются с помощью проведения стационарных и полустационарных наблюдений на специально выбранных участках с использованием дистанционных мето- дов исследования. В качестве объектов наблюдения выбираются типичные ландшафты, расположенные во всех важнейших почвенно-климатических зонах и провинциях и под- верженные интенсивному антропогенному воздействию. Параллельно исследуются фоно- вые территории.

Повсеместный мониторинг: а) наиболее токсичных тяжелых металлов – ртути, свинца, кадмия; б) наиболее токсичные органические загрязнители – бенз(а)пирен, поли- хлорбифенилы.

Общий мониторинг – токсиканты, поступающие в почву при локальных выбросах (цинк, никель, ванадий, марганец и др.); органические загрязнители, способные накапли- ваться в сельскохозяйственной продукции.

Мониторинг свойств, определяющих плодородие почв – содержание гумуса, азота, фосфора, кислотность почв, накопление легкорастворимых солей и т.д.

В соответствии с главными источниками загрязнения почв выделяют два объекта наблюдений (типа загрязненных территорий):

1) почвы сельскохозяйственных районов (отбор проб два раза в год – весной по- сле таяния снегов до внесения пестицидов и в конце вегетационного периода). Отбор проб снега проводится ежегодно в конце зимы для определения интенсивности поступле- ния в почву тяжелых металлов.

2) почвы вокруг промышленно-энергетических центров (отбор проб один раз в год – весной после таяния снега в точках на почвенно-географических профилях, распо- ложенных по восьми азимутам в радиусе до нескольких десятков км от источника загряз- нения.