3.2. Дистанционные наблюдения

Наблюдения за природными объектами с помощью различного типа летательных аппаратов (самолетов, вертолетов, воздушных шаров, аэростатов, дирижаблей, спутников Земли) относятся к области аэрокосмического мониторинга. По мере увеличения высоты техники, несущей средства наблюдений, возрастает угол и площадь обзора. Аэрокосмические наблюдения могут быть контактными и дистанционными, однако, шире используют наблюдения дистанционные.

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 подействовать на изучаемый объект с помощью обратной связи.

Пассивные дистанционные измерения незаменимы на зенитных 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, т.к. интенсивность излучения от искусственных источников ослабляется с расстоянием экспоненциально.

Примером использования активных дистанционных методов мониторинга являются ЛИДАРы (LIDAR – light detection and ranging). Это лазерные флуоресцентные приборы, с помощью которых удается определить размер и форму области загрязнения атмосферы, тип, концентрацию и скорость рассеивания загрязняющих веществ.

С использованием дистанционных методов наблюдений можно отслеживать состояние земной поверхности, водоемов и водотоков, а также контролировать загрязнение атмосферы таким веществами, как СО, СН₄, оксиды азота и т.д.

3.3. 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 вес 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 биоиндикация и биотестирование.

Биотестирование – прием исследования, в котором о качестве среды, о 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.

Так же как и к приборам физико-химического контроля, к тест-объектам и биоиндикаторам предъявляются определенные требования:

• присутствие биоиндикаторов в исследуемой среде в большом количестве (либо доступность и простота культивирования тест-объектов);

• возможность четкой регистрации эффекта;

• достаточно высокая чувствительность;

• точность, воспроизводимость, достоверность получаемой информации.

Биоиндикацию и биотестирование 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 биологическими методами оценивают 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 оценивается по совокупности данных о состоянии зоо- и фитопланктона, зообентоса, перифитона и др.

Оценку степени загрязненности 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.