70.Экологический мониторинг.

Экологический мониторинг (мониторинг окружающей среды) — это комплексная система наблюдений за состоянием окружающей среды, оценки и прогноза изменений состояния окружающей среды под воздействием природных и антропогенных факторов.

Различаются такие подсистемы экологического мониторинга, как: геофизический мониторинг (анализ данных по загрязнению, мутности атмосферы, исследует метеорологические и гидрологические данные среды, а также изучает элементы неживой составляющей биосферы, в том числе и объектов, созданных человеком); климатический мониторинг(служба контроля и прогноза колебаний климатической системы. Охватывает ту часть биосферы, которая влияет на формирование климата: атмосферу, океан, ледяной покров и др. Климатический мониторинг тесно смыкается с гидрометеорологическими наблюдениями.); биологический мониторинг (основанный на наблюдении за реакцией живых организмов на загрязнение окружающей среды); мониторинг здоровья населения (система мероприятий по наблюдению, анализу, оценке и прогнозу состояния физического здоровья населения) и др.

В общем виде процесс экологического мониторинга можно представить схемой: окружающая среда (либо конкретный объект окружающей среды) -> измерение параметров различными подсистемами мониторинга -> сбор и передача информации -> обработка и представление данных (формирование обобщенных оценок), прогнозирование. Система экологического мониторинга предназначена для обслуживания систем управления качеством окружающей среды (далее «система управления»). Информация о состоянии окружающей среды, полученная в системе экологического мониторинга, используется системой управления для предотвращения или устранения негативной экологической ситуации, для оценки неблагоприятных последствий изменения состояния окружающей среды, а также для разработки прогнозов социально-экономического развития, разработки программ в области экологического развития и охраны окружающей среды.

В системе управления можно также выделить три подсистемы: принятие решения (специально уполномоченный государственный орган), управление выполнением решения (например, администрация предприятий), выполнение решения с помощью различных технических или иных средств.

Подсистемы экологического мониторинга различаются по объектам наблюдения. Поскольку компонентами окружающей среды являются воздух, вода, минерально-сырьевые и энергетические ресурсы, биоресурсы, почвы и др., то выделяют соответствующие им подсистемы мониторинга. Однако, подсистемы мониторинга не имеют единой системы показателей, единого районирования территорий, единства в периодичности отслеживая и др., что делает невозможным принятие адекватных мер при управлении развитием и экологическим состоянием территорий. Поэтому при принятии решений важно ориентироваться не только на данные «частных систем» мониторинга(гидрометеослужбы, мониторинга ресурсов, социально-гигиенического, биоты и др.), а создавать на их основе комплексные системы экологического мониторинга.

Научно обоснованный мониторинг окружающей среды осуществляется в соответствии с Программой. Программа должна включать в себя общие цели организации, конкретные стратегии его проведения и механизмы реализации.

Ключевыми элементами Программ мониторинга окружающей среды являются[2]:

• перечень объектов, находящихся под контролем с их строгой территориальной привязкой (хорологическая организация мониторинга);

• перечень показателей контроля и допустимых областей их изменения (параметрическая организация мониторинга);

• временные масштабы – периодичность отбора проб, частота и время представления данных (хронологическая организация мониторинга).

Кроме того, в приложении в Программе мониторинга должны присутствовать схемы, карты, таблицы с указанием места, даты и метода отбора проб и представления данных.

Интерпретации данных экологических мониторинга, даже полученных от хорошо продуманной программы, является часто неоднозначной. Часто имеются результаты анализа или «предвзятых результатов» мониторинга, или достаточно спорное использование статистики, чтобы продемонстрировать правильность той или иной точки зрения. Это хорошо видно, например, в трактовке глобального потепления, где сторонники утверждают, что СО 2 уровни увеличились на 25% за последние сто лет в то время как противники утверждают, что уровень CO 2 только поднялся на один процент.

В новых научно-обоснованных программах мониторинга окружающей среды разработан ряд показателей качества, чтобы интегрировать значительные объемы обрабатываемых данных, классифицировать их и интерпретировать смысл интегральных оценок. Так, например, в Великобритании используется система GQA. Эти общие оценки качества классифицируют реки на шесть групп по химическим критериям и биологическим критериям.

Для принятия решений пользоваться оценкой в системе GQA более удобно, чем множеством частных показателей.

71-73. Специфика действия антропогенных факторов на организмы. Окружающая человека среда и её компоненты./ Экологические кризисы и экологические ситуации./ Современный экологический кризис и его особенности. Масштабы воздействия человека на биосферу.

Важнейшие особенности антропогенных факторов следующие:

1) нерегулярность действия и в связи с этим непредсказуемость для организмов, а также высокая интенсивность изменений, несоизмеримая с адаптационными возможностями организмов;

2) любые действия на организмы, вплоть до полного из уничтожения, что свойственно природным факторам и процессам лишь в редких случаях (стихийные бедствия, катаклизмы). Воздействия человека могут быть как целенаправленными, типа конкурентной борьбы с организмами, именуемыми вредителями и сорняками, так и непреднамеренными, типа промысла, загрязнений, разрушения местообитаний и т. п.;

3) являясь результатом деятельности живых организмов (человека), антропогенные факторы действуют не как биотические (регулирующие), а как специфические (модифицирующие). Эта специфика проявляется либо через изменение природной среды в направлении неблагоприятном для организмов (температура, влага, свет, климат и т. п.), либо посредством привнесения в среду чуждых организмам агентов, объединяемых термином «ксенобиотики»;

4) ни один вид не совершает никаких действий во вред самому себе. Эта особенность присуща только человеку, наделенному разумом. Именно человеку приходится в полной мере получать отрицательные результаты от загрязняемой и разрушаемой среды. Биологические виды одновременно изменяют и кондиционируют среду; человек, как правило, изменяет среду в неблагоприятном для себя и других существ направлении;

5) человек создал группу социальных факторов, которые являются средой для самого человека. Действие этих факторов на человека, как правило, не менее значительно, чем природных.

Интегральным проявлением действия антропогенных факторов является специфическая среда, созданная влиянием этих факторов.

Окружающая человека среда и ее компоненты

В среде, окружающей человека, можно выделить четыре компонента. Три из них представляют в разной степени измененную влиянием антропогенных факторов природную среду. Четвертый -является присущей только человеческому обществу социальной средой. Эти компоненты и составляющие их элементы следующие:

1. Собственно природная среда («первая природа», по Н. Ф. Реймерсу). Это - среда либо слабо измененная человеком (совершенно неизмененной человеком среды на Земле практически нет в силу хотя бы того факта, что атмосфера не имеет границ), или измененная в такой степени, что она не потеряла важнейшего свойства-самовосстановления и саморегулирования. Собственно природная среда близка или совпадает с той, которую в последнее время называют «экологическим пространством». К настоящему времени такое пространство занимает примерно 1/3 часть суши. По отдельным регионам такие пространства распределяются следующим образом: Антарктида -почти 100%, Северная Америка (в основном Канада) - 37,5, страны СНГ - 33,6, Австралия и Океания - 27,9, Африка - 27,5, Южная Америка- 20,8, Азия- 13,6 и Европа -только 2,8% (Проблемы экологии России, 1993).

В абсолютном выражении большая часть подобных территорий приходится на Российскую Федерацию и Канаду, где такие пространства представлены северными лесами, тундрами и другими мало освоенными землями. В России и Канаде на долю экологического пространства приходится около 60% территории. Значительные площади экологического пространства представлены высокопродуктивными тропическими лесами. Но это пространство в настоящее время сокращается невиданными темпами.

2. Преобразованная человеком природная среда. По Н. Ф. Реймерсу, «вторая природа», или среда квазиприродная (лат. квази-как будто). Такая среда для своего существования требует периодических энергетических затрат со стороны человека (вложения энергии).

3. Созданная человеком среда, или «третья природа», или артеприродная среда (лат. арте - искусственный). Это жилые и производственные помещения, промышленные комплексы, застроенные части городов и т. п. Большая часть людей индустриального общества живет в условиях именно такой «третьей природы».

4. Социальная среда. Эта среда оказывает все большее и большее влияние на человека. Она включает взаимоотношения между людьми, психологический климат, уровень материальной обеспеченности, здравоохранение, общекультурные ценности, степень уверенности в завтрашнем дне и т. п. Если допустить, что в крупном городе, например в Москве, будут сняты все неблагоприятные параметры абиотической среды (загрязнения всех видов), а социальная среда останется в том же виде, то нет оснований ожидать существенного уменьшения заболеваний и увеличения продолжительности жизни.

Знакомство со средой, окружающей человека, и ее компонентами дает основание для выводов, имеющих существенное значение в уточнении объема, задач и методов социальной и прикладной экологии, а также ее связей с другими науками.

1. Сектор, представляющий природную среду,

близкую к дикой природе, постоянно сокращается при расширении других секторов. Абсолютно неизмененной человеком природной среды практически не осталось на планете.

2. Человек вынужден интенсивно приспосабливаться либо к существенно измененной среде («вторая природа»), либо к искусственно созданной среде («третья природа»). Особенно интенсивно увеличивается зависимость человека от социально-психологической и социально-экономической среды.

3. Требуются все большие затраты на сохранение первой и особенно поддержание второй и третьей сред, не способныхк саморегулированию.

4. Чисто технологические меры (малоотходное производство, замкнутые циклы, рециклизация отходов, очистные сооружения и т. п.) не могут решить проблему оптимизации взаимоотношений человека по улучшению социальной среды.

5. Сложность и многокомпонентность окружающей человека среды свидетельствует о комплексности и многоаспектности экологии как науки и учебной дисциплины, ее мировоззренческой направленности. Современная экология, имея в качестве базиса науки естественноведческого цикла, все больше становится связанной с науками гуманитарного и технического профиля, приобретает интегративный характер.

Экологические кризисы и экологические ситуации

Ему предшествуют или за ним следуют другие состояния и сопутствующие им экологические ситуации. В настоящее время термин «кризис» используется также часто, как термины «загрязнение среды», дефицит ресурсов. Биосфера неоднократно переживала острые кризисные периоды, обусловленные чисто природными явлениями. Наиболее известен кризис, который имел место в конце мелового периода (70-100 млн. лет назад), когда в геологически небольшой срок вымерли пять отрядов рептилий, включавшие не менее 35 семейств и большое количество видов. Единой точки зрения на причины данного кризиса и вымирания животных нет. Кризисные явления неоднократно вызывались изменениями климата и сопутствующими ему оледенениями, либо опустыниванием. Так, в эпоху оледенения, имевшего место 30-40 тыс. лет назад (верхний палеолит), вымерли такие крупные животные, как мамонты, шерстистый носорог и многие хищники. С момента своего появления деятельность человека неоднократно противоречила природе, что порождало кризисы различного масштаба. Но в силу небольшой численности населения и его слабой технической оснащенности они никогда не принимали глобальных масштабов. Человек мог исчерпать доступными ему методами какой-то ресурс или разрушить природу и экосистемы на пространствах ограниченного размера. В качестве таких примеров можно назвать уничтожение лесов с целью омоложения экосистем или их уничтожения. Это позволяло человеку увеличивать получение продуктов собирательства, охоты или культурного хозяйства. В ряде случаев разрушение природы было непреднамеренным, например в результате перевыпаса скота, неумеренных поливов и т. п. Человек в своей деятельности недоучитывал также сильную уязвимость почвенного покрова, представленного здесь в основном , легкими (песчаными, супесчаными) субстратами. Древний Вавилон (город с почти миллионным населением) был покинут из-за непродуманной мелиорации окружающих его земель, сопровождавшейся интенсивным засолением почв и невозможностью их дальнейшего использования. Римляне, завоевав Северную Африку (2 в. н.э.), довели ее земли до критического состояния. Причиной разрушения природы явилась хищническая распашка и выпас больших табунов лошадей, использовавшихся в военных целях. Арабы, пришедшие на смену римлянам, нашли способ остановить бедствие и восстановить разрушенные природные системы Сахеля. В частности, этому способствовало разведение верблюдов, которые были более адаптированы к ранимым биоценозам. В дальнейшем пришедшие в эти места французы, как и римляне, не стали считаться со специфическими свойствами природной среды и вновь развели большое количество скота, потому что к этому времени была решена проблема дефицита воды извлечением ее из подземных источников с помощью абиссинских колодцев. В результате примитивного поливного земледелия были разрушены природные системы, а вместе с ними гибли цивилизации в дельте Нила, Месопотамии, Древней Греции и других районах.

Современный экологический кризис и его особенности

Человек в настоящее время добывает и перемещает всеми видами своей деятельности (извлечение из недр и переработка ископаемых, эрозия почв, разрушение грунтов и т. п.) больше твердых пород (примерно 140-150 млрд. т/год), чем это происходит в результате действия воды, ветра, живых организмов и других природных сил (около 115-120 млрд. т/год). Вынос химических элементов и продуктов эрозии с суши в океан достиг 50% от природного и превышает 40 млрд. т/год. Человек приблизился к предельно допустимым пределам изъятия вод из рек (примерно 10% от стока). Он уничтожил практически полностью отдельные ландшафты в масштабах природных зон. Сравнимыми с природными (в результате извержения вулканов, разрушения горных пород и т. п.) стали объемы выбросов в атмосферу углекислого газа, двуокиси серы, окислов азота. Атмосферный азот, который в природе превращается в усвояемые растениями соединения в основном отдельными группами организмов, примерно такими же темпами трансформируется в активные формы (окисную, аммонийную) целенаправленными или непреднамеренными техногенными процессами. Из недр в настоящее время извлекается 100-120 млрд. т различных ископаемых, что в расчете на среднестатистического человека Земли составляет 25-30 т/год (в промышленно развитых странах в 2-3 раза больше). Рост потребления ресурсов, как и численности населения, описывается экспоненциальной кривой (рис.14). Но если численность населения удваивается каждые 30-40 лет, то потребление ресурсов - через 8-10 лет. По этим же закономерностям увеличивается количество отходов и их воздействие на среду. Свой разум и силу люди нередко используют для целенаправленного вмешательства в природные процессы, изменения их для достижения определенных целей. Такие воздействия обычно рассматриваются или рассматривались как преобразование природы. В широком смысле к преобразованиям природы относятся и различные виды строительства, и сельскохозяйственная деятельность, и сооружения для подачи воды потребителям, и другие виды воздействия на экосистемы. Только под различными застройками находится более 200 млн. га суши. Это больше, чем площадь всех пахотных земель России. Из них пространства, где вода не проникает в почву, составляют более 50 млн. га (площадь такого государства, как Франция). На земле создано более 10 тыс. водохранилищ с общим объемом воды в них 7500-8000 км3 (такой объем воды Волга выносит в Каспийское море за 25-30 лет). Площадь зеркала воды водохранилищ также близка к территории Франции (более 40 млн. га). Известно, что, кроме изменения влагооборотов, водохранилища, создавая дополнительное давление на земную поверхность, увеличивают вероятность сейсмических явлений и землетрясений. Орошению подвергается около 1/6 площади всех обрабатываемых земель. Это требует изъятия из водных источников и последующего перемещения более 1500 км3 вод (6-7 готовых стоков Волги). Далеко не вся эта вода расходуется по назначению, значительная часть ее является причиной засоления либо заболачивания почв. Такие же примерно площади земель и свойственных им экосистем нарушаются в результате осушения. В настоящее время рассматриваются как отвергнутые практически доведенные до осуществления планы переброски вод из северных рек в южные районы бывшего СССР. Они предусматривали перемещение примерно 150 км3 воды в год (по объему это больше половины годового стока Волги). Менее известно, однако, что еще более грандиозные проекты перераспределения вод существуют в других странах. Одним из таких проектов предусматривается переброска из рек северных районов Канады в США и Мексику от 100 до 300 км3/год воды. Осуществление такого проекта потребует строительства нескольких плотин высотой до 500 м. Переброска должна осуществляться на расстояние свыше 8 тыс. км. Имеются расчеты, что получение воды из айсбергов будет на 30-50% дешевле, чем опреснение морских вод. Нельзя рассматривать как фантастичные проекты изменения направления океанических течений. Имеется проект размораживания части Северного Ледовитого океана посредством изъятия из него наиболее холодных поверхностных вод и их переброски в Тихий океан. Для этого потребуется строительство грандиозной плотины в Беринговом проливе. Нельзя с уверенностью утверждать, что такие проекты никогда не осуществятся. Более вероятен поиск путей их реализации с минимальным экологическим риском, что требует глубоких и разносторонних знаний о природных процессах. В этом еще одно подтверждение высокой актуальности экологии как пауки и учебной дисциплины.