- •Лекции по дисциплине: «Методы и приборы контроля окружающей среды и экологический мониторинг». Лекция 1. Введение. Что означают понятия «экологический мониторинг», «экологический контроль»?
- •Глобальная система мониторинга окружающей среды
- •Государственный экологический мониторинг
- •"Белые пятна" на карте государственного экологического мониторинга
- •“Химическая сущность” экологического мониторинга
- •1. Контактные методы наблюдений
- •2. Дистанционные методы наблюдений
- •3. Биологические методы наблюдений
- •1. Классификация приборов экологического контроля.
- •2. Основные приборы 1,2,3 уровней. Устройство, назначение, принципыработы. Приборы 1-го уровня
- •Газоанализатор уг-2
- •Нитратомер эбик
- •Дозиметр «Белла»
- •Приборы 2-го уровня
- •Нефелометр нфм
- •Флуориметр эф-зма
- •Газоанализатор гиам-21
- •Приборы 3-го уровня
2. Дистанционные методы наблюдений
Наблюдения за природными объектами с помощью различного типа летательных аппаратов (самолетов, вертолетов, воздушных шаров, аэростатов, дирижаблей, спутников Земли) относятся к области аэрокосмического мониторинга. Чем большую высоту набирает летательный аппарат, несущий средства наблюдений, тем большими становятся угол и площадь обзора.
Аэрокосмические наблюдения могут быть контактными и дистанционными (последние шире используют в практике наблюдений).
Дистанционные методы наблюдений основаны на взаимодействии излучения с веществом. Если источник излучения естественный (Солнце, Луна, звезды), то измерения называются пассивными. В этом случае нет возможности воздействовать на изучаемый объект с помощью обратной связи. Пассивные дистанционные измерения незаменимы на основных трассах (определение О3 с помощью озонометров, определение N2O). Возможно также их применение при измерениях в надир (вертикально вниз с летящих спутников, самолетов, аэростатов) или лимбовых измерениях, когда атмосфера просматривается в лучах заходящего солнца на трассе, направленной под углом к горизонту.
Пассивные дистанционные методы (например, с использованием спутников) применяют в глобальном и региональном мониторинге. В Российской Федерации это метод многозональной видеоинформации (фотографирование со спутников в различных диапазонах спектра), в США — многоспектральные сканирующие системы MSS. Самый маленький хорошо просматриваемый объект на поверхности Земли при использовании этих систем имеет размер 57 х 79 м.
Активные дистанционные методы подразумевают использование искусственных источников излучения, например лазеров. Возможности этих методов шире за счет возможности изменения параметров источников излучения (интенсивности и частоты), что помогает решать большее число задач, чем в пассивном мониторинге, однако длина трассы измерений в активном варианте намного меньше, так как интенсивность излучения от искусственных источников ослабляется с расстоянием экспоненциально.
Дистанционные методы наблюдений позволяют отслеживать состояние земной поверхности, водоемов и водотоков, а также контролировать загрязнение атмосферы такими веществами, как СО, СН4, оксиды азота и т. д.
3. Биологические методы наблюдений
Составной частью экологического мониторинга является мониторинг биологический, т. е. система наблюдений, оценки и прогноза любых изменений в биоте, вызванных антропогенными факторами. Задача такого мониторинга — обнаружение, идентификация и определение концентраций загрязняющих веществ в биоте с использованием индикаторных организмов. Химические и физико-химические методы анализа не в состоянии охватить все многообразие загрязняющих веществ, которые претерпевают в окружающей среде сложные трансформации, образуя подчас более токсичные соединения. Количественный анализ какой-либо примеси сам по себе не дает ответа на вопрос о ее биологической опасности. Поэтому необходимы методы интегральной оценки качества среды, такие как биотестирование и биоиндикация.
Биотестирование — прием исследования, в котором о качестве среды, факторах, действующих самостоятельно или в сочетаниях, судят по выживаемости и поведению специально помещенных в эту среду организмов — тест-объектов.
Биоиндикация — очень близкий к биотестированию прием, использующий организмы, обитающие в исследуемой среде, присутствие, количество или особенности развития которых служат показателями естественных процессов, условий или антропогенных изменений среды обитания.
К тест-объектам и биоиндикаторам предъявляют определенные требования:
-
присутствие биоиндикаторов в исследуемой среде в болышом количестве (либо доступность и простота культивирования тест-объектов);
-
возможность четкой регистрации эффекта;
-
достаточно высокая чувствительность;
-
точность, воспроизводимость, достоверность получаемой информации.
Биотестирование и биоиндикацию можно осуществлять на уровне молекулы, клетки, органа (или систем органов), организма, популяции и даже биоценоза. Но необходимо учитывать, что
с повышением уровня организации биологических систем возрастает и их сложность, неоднозначность их взаимосвязи с факторами среды.
Загрязнение воздушного бассейна и почвенного покрова оценивают биологическими методами по состоянию наземной растительности. При повышенных уровнях загрязнения отмечается угнетение растительного покрова, исчезновение отдельных видов и т. п. О качестве почвы можно также судить по активности и распространению в ней почвенных организмов.
Загрязнение водных объектов оценивают по совокупности данных о состоянии зоо- и фитопланктона, зообентоса, перифитона и др.
Оценку степени загрязнения окружающей среды по результатам биотестирования или биоиндикации, как правило, проводят по шкале, имеющей три степени градации: «Сильное загрязнение», «Среднее загрязнение» и «Слабое загрязнение». Однако воды суши в зависимости от их гидробиологических показателей в соответствии с принятым в системе Росгидромета классификатором делят на шесть классов: очень чистые, чистые, умеренно загрязненные, загрязненные, грязные и очень грязные.
Лекция 3. Приборы экологического контроля. Классификация, принципы работы.