Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Мониторинг среды обитания. Учебное пособие
.pdf
31
еженедельно во время меженей и ежедневно в периоды паводков и
половодий; г) поступление химических элементов в агроценозы водосбора с
удобрениями и пестицидами; д) отчуждение элементов с водосборов с
продукцией земледелия и древесиной при вырубках или сборе валежника .
Мониторинговые наблюдения в Приокско-Террасном заповеднике ве-
дутся с 1974 г. За прошедший период накоплен большой фактический
материал, необходимый для оценки и прогноза состояния фонового
загрязнения в условиях европейской территории России.
Дистанционное зондирование биосферы. Основная задача
дистанционного зондирования биосферы, состоит в получении
пространственно-временной информации о состоянии и структурнофункциональных изменениях мега - и макроэкосистем, загрязнении больших
участков атмосферы, акваторий водоемов крупных массивов лесов и других
объектов земной поверхности. Для получения этой информации
используются различные методы: аэрофотосъемка, многозональная
космическая съемка, спектро- и радиометрирование в видимой, ближней и
средней инфракрасной и микроволновой областях спектра. Так,
многозональная сканерная съемка из космоса может служить надежной
основой мониторинга лесных ресурсов, особенно в районах Сибири и
Дальнего Востока, где на площади более 500 млн. га сосредоточено около
80% лесных богатств России. Она позволяет получить данные о
концентрации лесных массивов, вести оперативные наблюдения за
состоянием лесов, следить за ходом лесопользования и восстановления
лесных ресурсов, своевременно обнаруживать очаги пожаров и болезней,
оценивать антропогенные нарушения лесных экосистем и решать другие
задачи, которые не могут бить решены традиционными методами
(Космическое землеведение, 1992).
Дистанционное зондирование позволяет получить обширную ин-
формацию, необходимую для выявления картины глобальных изменений
состояния биосферы. По данным космических наблюдений возможно
дешифрирование таких неблагоприятных явлений, как массовое заболевание
сельскохозяйственных растений и загрязнение лесов, ареалы
распространения которых трудно установить с помощью наземных средств.
Дистанционные методы дают возможность определить и с большой
точностью картографировать необратимые последствия хозяйственной
деятельности человека, сопровождающиеся нарушением структуры
природных систем (опустынивание, вторичное засоление и заболачивание
земель, сведение лесных массивов и др.).
Одним из важных аспектов глобального мониторинга является
получение оперативной информации о состоянии тех объектов наблюдения, которые быстро изменяются во времени и пространстве (напри-
мер, распространении лесных пожаров и наводнений, таянии снегового
покрова, состоянии сельскохозяйственных посевов, пастбищ в других
объектов). Периодичность космической съемки для решения этой задачи
может колебаться в значительных пределах - от одних или нескольких суток
32
до нескольких месяцев и года. Так, наблюдение за лесными пожарами
нуждается в ежедневных съемках для контроля рубок леса достаточно одной
съемки в год. На основе наблюдений составляются оперативные и
прогнозные карты состояния изучаемых объектов, которые являются одним
из конечных результатов мониторинга. В целом использование
дистанционных методов дает возможность охватить примерно 60% всех
разделов биологического, 90% геофизического и 25% геохимического
мониторинга (Виноградов, 1984). Для определения фоновых характеристик
экосистем помимо проведения наземных наблюдения необходимо
дистанционное зондирование территории биосферных заповедников,
национальных парков и других природоохранных объектов. Особенность
зондирования заключается в съемке обширных территорий (площадью
10000-30000 км и более) с одновременной фиксацией состояния как
ненарушенных, так и измененных человеком природных систем. По
результатам съемок производится изучение состава, структуры и
функционирования природных экосистем с целью выявления естественных
закономерностей их развития. Последующее сравнение ненарушенных и
нарушенных комплексов позволяет установить, направление и степень
антропогенной трансформация природной среды, дать ее оценку и поставить
прогноз дальнейшего развития изучаемых объектов.
Перспективы развития методов дистанционного зондирования
биосферы связаны с разработкой более совершенных средств сбора и
накопления космической информации, формированием сетей передачи этой
информации, а также алгоритмических и компьютерных средств их
обработки. Планируемые в США и России запуски спутниковых систем
экологического назначения на основе использования микроволновой
радиометрии, оптических методов и инфракрасной индикации позволят в
ближайшие годы значительно продвинуться по пути формирования
иерархических баз данных. Запущенные в 1991 г. в рамках реализации
проектов "ТОМС-МЕТЕОР-3" и "МИР-ПРИРОДА" два экологических
спутника дадут возможность уже к 1995 г. создать базу данных с глобальным
охватом поверхности Земли (Крапивин и др. ,1991).
Глобальные модели и прогнозирование изменений биосферы. В
связи с глобальным характером антропогенных изменений природной среды
возникла необходимость выявления наиболее опасных тенденций развития
биосферы и поиска путей их преодоления. Однако, решение подобных задач
с помощью традиционных методов исследования часто оказывается
неэффективным. В этой ситуации наиболее перспективным способом
получения глобальных оценок и прогноза становится математическое
моделирование.
Первая попытка математического моделирования глобальных
экологических процессов была предпринята в 1971 г. американским
исследователем Дж. Форрестером. Его модель содержала два экологических
параметра: загрязненность среды и численность населения. Последующие
модели, созданные по инициативе или при поддержке Римского клуба, были
33
значительно детализированы (учитывались региональные различия,
ограничения в использовании природных ресурсов, пределы роста населения
и другие факторы). Однако, несмотря на усовершенствования, принципы и
цели моделирования оставались прежними — решались, прежде всего,
экономические проблемы. Сама биосфера в этих исследованиях оставалась
некоторым экзогенным фактором, создающим определенные условия
производственной деятельности человека и влияющим на характер
демографической ситуации.
Для мониторинга наибольший интерес представляют модели,
позволяющие выявить тенденции развития биосферы, ибо лишь на основе
изучения закономерностей хода природных процессов можно установить
вероятные последствия антропогенного воздействия. Другими словами
необходимо глубокое исследование динамики природных систем как
целостных образований, их реакции на хозяйственную деятельность
человека. Примером подобного подхода к моделированию глобальных
экологических процессов может служить имитационная модель биосферы,
разработанная в Вычислительном центре АН СССР (Крапивин и др., 1982;
Свирежев и др., 1988).
Основная цель разработки данной модели оценка и выявление
тенденций эволюции биосферы при различных вариантах природопользования и определение пути гармоничного развития общества и природы.
Биосфера рассматривается как очень сложная иерархически организованная
система. В ее составе выделены атмосфера, гидросфера, автотрофные
(растения) и гетеротрофные организмы, почвы и другие компоненты,
которые функционируют относительно автономно и в то же время связаны
между собой круговоротами вещества и энергии. В пределах биосферы
выделены океаны и континенты, разделенные на более мелкие
пространственные образования (ландшафтные зоны и др.). В соответствии с
таким представлением о структуре биосферы модель включает три основных
взаимодействующих блока: "Атмосфера (климат)", "Океан" и "Регионы
суши".
В блоке "Атмосфера" рассматриваются баланс солнечной энергии,
глобальный круговорот азота, загрязнение воздушного бассейна. Определены
важнейшие параметры климата (прежде всего температура и осадки),
изменяющиеся под влиянием хозяйственной деятельности человека.
Установлены количественные зависимости изменения среднегодовой
температуры приземного слоя воздуха от содержания в нем CO2
антропогенных выбросов тепла и аэрозолей.
В блоке "Океан" рассмотрены обмен СО2 между океаном и атмосферой,
загрязнение океанических вод, функционирование биоты. Дано
математическое описание процессов энергообмена между абиотическими и
гидрологическими факторами и основными трофическими уровнями
экосистем океана. При имитации функционирования морских экосистем
учтены два биотических уровня: фитопланктон и нектон.
34
В блоке "Регионы суши" разделение континентов на регионы
производится в соответствии с природными и политическими границами. На
территории суши рассмотрены биогеохимические циклы углерода и азота в
условиях естественной и сельскохозяйственной растительности, обмен СО2 с
атмосферой, демографические и экономические процессы. Каждый регион
суши генерирует загрязнения трех типов: поступающие на континенты, в
океан и в атмосферу. Вся моделируемая территория разбита на участки
размером 4x5° географической сетки.
Экологические процессы в пределах каждого участка характеризуются
величинами накопления углерода и азота в живой и мертвой фитомассе, в
подстилке и гумусе.
Взаимодействие между блоками модели осуществляется благодаря
функционированию подблоков, описывающих круговороты азота и углерода
в системе "атмосфера-растения-почва", углеродный цикл в системе
"атмосфера-океан-суша", круговорот воды в природе и другие глобальные
процессы. Модель дает возможность рассчитать изменения ряда
экологических, климатических и демографических характеристик в
отдельных регионах Земли на длительный период времени при различных
сценариях хозяйственной деятельности человека. Они реализована в виде
программы для ЭВМ и позволяет ученому-естественнику задать
разнообразные сценарии воздействия на биосферу и проанализировать их
результаты.
При реализации модели было принято условие, что тенденции развития
хозяйственной деятельности человека, выявленные в 70-х годах, сохранятся в
течение продолжительного времени. Исходя из этого условия, проведены
расчеты ряда характеристик будущего состояния биосферы. Как видно из
расчетов, к 2020 г. содержание СО2 в атмосфере по сравнению с 1970 г.
возрастет на 31%. На первых порах это приведет к некоторым
положительным эффектам: несколько увеличится суммарная биомасса
сельскохозяйственной растительности и повысится продуктивность
естественных экосистем. Однако при дальнейшем росте концентрации СО
2
возникнет эффект, связанный с повышением температуры воздуха и
нарушением устойчивости значительной части наземных экосистем.
Ожидается, что одновременно существенно увеличится запыленность
атмосферы (к 2020 г. - в 1,7 раза) и возрастет загрязнение суши (почти в 1,5
раза). Как известно, увеличение запыленности атмосферы ведет к
понижению температуры воздуха, но в целом, согласно сделанным
прогнозам, за счет опережающего роста концентрации СО2 глобальная
температура повысится на 0,3-0,4°С.
Выделение в модели подблока, описывающего динамику леса, позволило получить оценку роли лесной растительности в формировании
газового состава атмосферы. Расчеты показали, что возрастание темпов
сведения лесов существенно повышает концентрации СО2 в атмосфере. Если
к 2020 г. площади лесов будут сокращены на 10%, то за счет
неаккумулированного растительностью СО
содержание последнего в
2
35
атмосфере по сравнению с 1970 г. возрастет в 1,4 раза. При увеличении
лесистости всего на 10% рост концентрации СО2 заметно снизится, а при
увеличении площади леса на 50% он почти прекратится. Таким образом,
колебания лесистости в пределах 10% могут привести к изменению состава
воздуха в биосфере и оказать влияние на другие компоненты природной
среды (Крапивин и др., 1962).
Авторы модели отмечают, что в настоящем варианте она слишком
схематична, чтобы служить рабочим инструментом для составления
прогнозов будущего состояния биосферы. Полученные на ней результаты
расчетов характеризуют лишь тенденцию изменения и порядок изучаемых
величин. Модель нуждается в усовершенствовании путем включения в нее
дополнительных блоков, отражающих влияние экономических условий и
последствий научно-технической революции, пространственного
распределения экосистем суши и океана, типов загрязнения биоты и других
факторов, а также насыщения ее современной информацией о состоянии
природной среды. В перспективе более совершенная модель может быть
использована для получения прогнозов изменения биосферы в целях
мониторинга.
5. Национальная (государственная) система мониторинга
Национальные системы мониторинга функционируют в различных
государствах согласно как международным требованиям, так и
специфическим подходам, сложившимся исторически или обусловленным
характером наиболее остро стоящих экологических проблем.
Международные требования, которым должны удовлетворять национальные
системы-участники ГСМОС, включают единые принципы разработки
программ (с учетом приоритетных факторов воздействия), обязательность
наблюдений за объектами, имеющими глобальную значимость, передачу
информации в Центр ГСМОС.
На совещании в Кении в 1974 г. были определены следующие цели
ГСМОС:
1. Организация расширенной системы предупреждения об угрозе
здоровью человека;
2. Оценка глобального загрязнения атмосферы и его влияния на
климат;
3. Оценка количества и распределение загрязнителей биосферы,
особенно пищевых цепей;
4. Оценка критических проблем, возникающих в связи с сельским
хозяйством;
5. Оценка реакции наземных экосистем на загрязнение ОС;
6. Оценка загрязнения океана и его влияние на морские экосистемы;
7. Создание и усовершенствование системы предупреждения о
стихийных бедствиях в международном масштабе.
Конечные цели ГСМОС:
36
1. Установление уровней выбросов загрязнителей в определенной
среде, их распределение в пространстве и времени;
2. Понимание скоростей и величин потоков выбрасываемых
загрязнителей и вредных продуктов их превращений;
3. Обеспечение сравнения отбора проб и анализов между странами,
обмен опытом организации мониторинга;
4. Обеспечение информацией в глобальном и региональном
масштабе для принятия решений при борьбе с загрязнениями.
В России и других странах национальная сеть станций по контролю за
составом атмосферных осадков создана в 1957 г., а к концу 70-х годов она
полноценно обеспечивала задачами ГСМОС.
В настоящее время систему национального мониторинга окружающей
природной среды обеспечивают следующие государственные структуры.
Министерство природных ресурсов и экологии РФ. Функции:
обеспечивает общее руководство подведомственными контролирующими
органами исполнительной власти в вопросах охраны окружающей природной
среды.
Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу
окружающей среды (Росгидромет). Функции: производит постоянный сбор
гидрометеорологической информации; данных о загрязнении атмосферы,
поверхностных вод суши, территориального моря, шельфа и околоземного
космического пространства; научную деятельность в отношении
мониторинга загрязнений окружающей среды; оценку и прогноз изменений
климата.
Федеральная служба по надзору в сфере природопользования
(Росприроднадзор). Функции: контроль и надзор в области охраны,
использования и воспроизводства объектов животного мира и среды их
обитания (кроме объектов охоты и рыболовства), в области организации и
функционирования особо охраняемых природных территорий федерального
значения, охраной водных объектов. Организует и проводит в порядке,
определяемом Правительством Российской Федерации, государственную
экологическую экспертизу, мониторинг объектов животного мира,
уникальной экологической системы озера Байкал, континентального шельфа.
Федеральная служба по экологическому, технологическому и атомному
надзору (Ростехнадзор). Функции: ограничение негативного техногенного
воздействия (в том числе в области обращения с отходами производства и
потребления), промышленной безопасность, государственный горный
надзор; экологическая экспертиза в установленной сфере деятельности;
государственный энергетический надзор; специально уполномоченный орган
в области охраны атмосферного воздуха. Регулирует вопросы безопасности
при использовании атомной энергии (за исключением деятельности по
разработке, изготовлению, испытанию, эксплуатации и утилизации ядерного
оружия и ядерных энергетических установок военного назначения).
Федеральное агентство по недропользованию (Роснедра). Функции:
ведение федерального и территориальных фондов геологической
37
информации о недрах, а также банка данных по вопросам недропользования
и государственного кадастра месторождений и проявлений полезных
ископаемых.
Федеральное агентство водных ресурсов. Функции: охрана водных
объектов, предупреждение и ликвидация вредного воздействия вод;
предотвращение загрязнения вод; предоставление информации, связанной с
состоянием и использованием водных объектов, находящихся в федеральной
собственности; ведение государственного водного кадастра, осуществление
государственного мониторинга водных объектов, государственного учета
поверхностных и подземных вод и их использования.
Распределение функций мониторинга по различным ведомствам, не
связанным между собой, приводит к дублированию усилий, снижает
эффективность всей системы мониторинга и затрудняет доступ к
необходимой информации, как для граждан, так и для государственных
организаций. Поэтому так важно было создать ЕГСЭМ, которая должна
объединить возможности и усилия многочисленных служб для решения
задач комплексного наблюдения, оценки и прогноза состояния среды.
По созданию подсистем ЕГСЭМ активно ведутся работы на
территориях Амурской, Калужской, Курганской и Челябинской областей,
Ямало-Ненецкого и Ханты-Мансийского автономных округов, республик
Мордовия, Карелия и Чувашия, эколого-курортного региона Кавказские
Минеральные Воды и др. Кроме того, организуются региональные единые
системы экологического мониторинга. Например, на территории Уральского
региона в такую систему должны войти Курганская, Оренбургская,
Пермская, Свердловская и Тюменская области, а также межрегиональные
комплексные программы экологического мониторинга Северо-Западного и
Северного регионов.
Таким образом, в стране ведется достаточно разнообразный комплекс
наблюдений, учета, контроля и обобщения данных за состоянием
окружающей среды, который, тем не менее, не стал единой системой. Более
того, существующая нормативно-правовая база в области защиты
окружающей среды и населения от воздействия вредных факторов не может
быть признанной сбалансированной и эффективной.
5. Региональный и локальный мониторинг
Региональный мониторинг - слежение за процессами и явлениями
окружающей среды в пределах определенного региона, где эти процессы и
явления могут отличаться и по природному характеру, и по антропогенным
воздействиям от базового фона, характерного для всей биосферы.
38
Предметом регионального мониторинга, как следует из самого его
названия, является состояние окружающей среды в пределах того или иного
региона.
Хозяйственный мониторинг — система наблюдений на региональном
уровне за изменениями окружающей среды в процессе природопользования,
особенно в интенсивно осваиваемых районах.
Региональный уровень ЕГСЭМ создается для решения задач
экологического мониторинга, носящих региональный характер, с
определением территориальных подсистем ЕГСЭМ, участвующих в
формировании региональной системы.
Целесообразность создания регионального уровня ЕГСЭМ
определяется:
необходимостью оценки состояния природных объектов,
анализа природных процессов и экологически неблагоприятных
явлений, когда их границы не совпадают с границами субъектов
Российской Федерации;
сложившейся структурой территориальных (региональных)
органов ряда ведомств;
целесообразностью создания мощных региональных
функциональных центров, способных обслуживать ряд субъектов
Российской Федерации.
Важнейшей составной частью по организации ЕГСЭМ является
организация мониторинга источников антропогенного воздействия на
окружающую природную среду (локального мониторинга).
Локальный экологический мониторинг – система непрерывных
наблюдений за воздействием конкретного объекта хозяйственной и иной
деятельности на состояние окружающей среды.
Наблюдения за источниками выбросов и сбросов проводятся
предприятиями, организациями и учреждениями, загрязняющими
окружающую среду. Ответственность за создание и эксплуатацию средств
наблюдения и контроля состояния источников антропогенного воздействия
возлагается на природопользователей.
Примером локального мониторинга является постоянная система
наблюдения и контроля загрязнения воздуха в городах, на транспортных
магистралях, осуществляемая при помощи стационарных, передвижных или
под факельных постов. Такая система существует в большинстве крупных
городов нашей страны.
Каждое министерство и ведомство в соответствии со своей спецификой
и имеющимися нормативными документами организует службы
ведомственного контроля на своих предприятиях и отчитывается перед
контролирующими органами МПР России по принятым формам
статистической отчетности и другим разработанным и утвержденным
документам.
39
Организационное и производственное обеспечение контроля
промышленных выбросов и сбросов не отвечает требованиям,
предъявляемым к автоматизированным измерительно-информационным
системам, основной объем данных о количественном составе выбросов в
атмосферу получают, используя главным образом инструментальнолабораторные методы контроля.
Территориальными подразделениями МПР России осуществляется
мониторинг источников антропогенного воздействия на атмосферный
воздух. Задачей наблюдений этого вида является определение состава и
количества загрязняющих веществ, поступающих в окружающую среду от
источников выбросов. Объекты наблюдения – предприятия (промышленные,
сельскохозяйственные, транспортные и др.), имеющие источники
загрязнения окружающей среды, а также сами источники. Указанным
мониторингом охвачено 18 380 предприятий в 459 городах России. Эти
наблюдения включают:
1. Ведомственный контроль, который производится силами
ведомственных лабораторий контроля промышленных
выбросов, прошедших метрологическую аттестацию, либо с
привлечением лицензированных (аккредитованных)
лабораторий;
2. Государственный контроль, осуществляемый лабораториями
контроля промышленных выбросов при территориальных
органах МПР России.
Специализированные инспекции аналитического контроля (СИАК)
осуществляют надзор за деятельностью ведомственных служб и
лабораторий, определяющих содержание загрязняющих веществ в выбросах
и сбросах предприятий.
Локальный мониторинг представлен двумя разновидностями –
производственный мониторинг конкретного объекта и импактный
мониторинг конкретного воздействия.
В соответствии с законодательством, при строительстве объектов, их
эксплуатации и в постэксплуатационный период необходимо осуществлять
производственный экологический мониторинг (ПЭМ). Целью
производственного экологического мониторинга является контроль
экологического состояния окружающей среды в зоне влияния строительства
и эксплуатации объекта путем сбора измерительных данных, их комплексной
обработки и анализа, для оценки ситуации и принятия управленческих
решений.
Импактный мониторинг осуществляется, как правило, в особо опасных
зонах и местах.
В идеальном случае система импактного мониторинга должна
накапливать и анализировать детальную информацию о конкретных
источниках загрязнения и их воздействии на окружающую среду.
По степени готовности к осуществлению локального экологического
мониторинга все предприятия условно можно разделить на 3 группы:
40
1. Есть небольшое число крупных предприятий, которые осуществляют
организованный выброс вредных веществ в атмосферу (через дымовые
трубы). У этих предприятий частично есть оборудование, необходимое
для мониторинга, но оно отечественное и не охватывает весь спектр
веществ, подлежащих обязательному определению. Но с ними вопрос
решается проще: анализаторы монтируются в трубу, из которой
происходит выброс. Эти предприятия легко дооснастить нужными
приборами.
2. Вторая группа – это предприятия, у которых выброс организованный,
но распределенный, так называемые «кустовые трубы», т.е. выброс
распределен между каким-то количеством труб (например, 50 труб). В
этом случае анализаторы предполагают врезать в одну из них.
3. К третьей группе относятся предприятия, осуществляющие выбросы
неорганизованно, т.е. те, у которых нет труб, например, автобазы,
бензоколонки и т.д.
Последовательное внедрение на промышленных предприятиях
системного подхода к обеспечению охраны окружающей среды
обеспечивается в соответствии с требованиями международных стандартов
серии ISO 14000, национального стандарта ГОСТ Р ИСО 14001-2007 и
Правилами № 1836-93 от 29.06.93 г. по добровольному участию Компаний
промышленного сектора в схеме экологического управления и аудита
Европейского сообщества. В рамках этих стандартов под мониторингом и
контролем соответственно понимают производственный экологический
мониторинг (состояния природных сред в районе размещения организации) и
производственный экологический контроль (оценку соответствия
деятельности организации требованиям природоохранного законодательства,
контроль выбросов (сбросов) вредных веществ и образования отходов).
ISO 14000 (ИСО 14000) – стандарты систем экологического
менеджмента – предлагают простой, гармоничный подход к управлению
охраной окружающей среды, применимый для всех организаций в различных
странах мира. Совместим со стандартами ИСО серии 9000 и стандартом DNV
OHSMS (на основе BS 8800). Стандарт ИСО 14001:2004 (ISO 14001)
содержит в себе все элементы типовой системы управления, такие как
стратегия, цели и задачи, программа менеджмента, оперативный контроль,
мониторинг и оценка, обучение, внутренние аудиты и анализ менеджмента.
Официально стандарты серии ISO 14000 (ИСО 14000) являются
добровольными. Они не заменяют законодательных требований, а
обеспечивают систему менеджмента воздействий предприятия на
окружающую среду и выполнения требований природоохранного
законодательства. В осуществлении стандартов ISO серии 14000 в настоящее
время добровольно участвуют около 65 000 компаний мира.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]