Мониторинг среды обитания

Введение

В данной работе я рассмотрю тему мониторинга среды обитания.

По мере ускорения темпов технического прогресса воздействие хозяйственной деятельности человека на природу становится всё более разрушительными. К концу XX в. загрязнения окружающей среды отходами, выбросами, сточными водами промышленного производства, сельского хозяйства, коммунального хозяйства городов приобрели глобальный характер, что поставило человечество на грань экологической катастрофы.

Неуклонный рост поступлений токсичных веществ в окружающую среду, прежде всего, отражается на здоровье населения, ухудшается качество продукции сельского хозяйства, снижает урожайность, преждевременно разрушает жилище, металлоконструкций промышленных и гражданских сооружений, оказывает влияние на климат отдельных регионов и состояние озонового слоя Земли, приводит к гибели флоры и фауны. Деятельность человека причиняет ущерб окружающей среде, а потому перед обществом стоит задача сделать последствия этой деятельности наименее пагубными.

Для изучения и оценки негативных последствий техногенного воздействия возникла необходимость организации специальной системы наблюдения, контроля и анализа состояния окружающей среды. Эта система называется системой мониторинга состояния окружающей среды.

Целями мониторинга являются:

1. Наблюдение за происходящими в окружающей природной среде физическими, химическими, биологическими процессами, за уровнем загрязнения атмосферного воздуха, почв, водных объектов, последствиями его влияния на растительный и животный мир.

2. Обеспечение заинтересованных организаций и населения текущей и экстренной информацией об изменениях в окружающей среде, а так же предупреждение и прогнозирования её состояния.

1. Понятие среды обитания и виды ее загрязнения

Среда обитания человека – это совокупность объектов, явлений и факторов окружающей (природной и искусственной) среды, определяющая условия его жизнедеятельности. В понятие «среда обитания» входят все элементы природной, производственной, городской и бытовой среды, т.е. всё то, что окружает человека и общество в целом (сложное и разнообразное сочетание и взаимодействие литосферы, атмосферы, гидросферы, и биосферы в целом).

Под загрязнением среды обитания понимают физико-химические изменения состава природного вещества (воздуха, воды, почвы), которые угрожают состоянию здоровья и жизни человека, а так же окружающей его естественной среды обитания. Загрязнение окружающей среды бывает космическое – естественное, которое Земля получает из космоса или из-за извержения вулканов, и антропогенное, совершаемое в результате хозяйственной деятельности человека. Антропогенное загрязнение окружающей среды подразделяют на пылевое, газовое, химическое (в том числе загрязнение почвы химикатами), ароматическое, тепловое. Источником загрязнения является хозяйственная деятельность человека: промышленность, сельское хозяйство, транспорт. Ежегодно на одного жителя Земли приходится свыше 20 т отходов.

Загрязнение атмосферы. Огромное число вредных веществ находиться в воздухе, которым мы дышим. Главными и наиболее опасными источниками загрязнения атмосферы являются промышленные, транспортные и бытовые выбросы. Определяющую роль в загрязнении атмосферы играет сжигание ископаемого топлива (нефть и уголь). За счёт газов антропогенного происхождения образуются кислотные осадки (серная и азотная кислоты) и смог. Так же присутствуют твёрдые частицы, например сажи, асбеста, свинца.

Загрязнение гидросферы. Водная оболочка Земли. Роль воды в жизненных процессах общепризнанна. Без воды человек не выживет больше 8-ми суток, растения содержат более 90% воды. Вода требуется сельскохозяйственному комплексу, все промышленные процессы требуют чистой воды. В связи с хозяйственной деятельностью человека заметно сократилось количество воды на суше. Деградация природных вод связана в первую очередь с увеличением солесодержания. На состояние водоёмов влияют сточные воды (бытовые, атмосферные, промышленные).

Загрязнение литосферы. Основные виды загрязнения – твердые бытовые и промышленные отходы. В почвах присутствуют тяжелые металлы, такие как свинец, кадмий, цинк и пр.

Нормативы качества – это предельно допустимые нормы воздействия на окружающую природную среду антропогенной деятельности человека – предельно-допустимая концентрация (ПДК).

Примеры превышения ПДК в городе Москва:

Почва: В Капотне, Марьине, Люблине и Лефортове, Долгопрудном, Текстильщиках, районе метро «Авиамоторная», «Тульская» и «Нагатинская» содержание цинка и кадмия превышает норму в 8 раз (2009 год).

Вода: В июле 2007 года анализ пробы воды в районе устья Студенец-Ваганьковского ручья показали, что концентрация взвешенных веществ превышает ПДК в 6 раз. А в водоотстойнике участка №14, одном из стройплощадок ММДЦ «Москва-Сити» концентрация взвешенных веществ составляет 987,2 мг/куб. дм, т.е. ПДК (11,7 мг/куб. дм) превышена в 90 раз. В других точках отбора проб в районе стройплощадок также отмечено значительное превышение ПДК. Например, на том же участке №14 на месте автомойки ПДК превышено в 30 раз.

Воздух: В 2002 году 22-го июня содержание озона в воздухе над Москвой превысило предельно допустимую норму и составило приблизительно 100 микрограмм на один кубометр воздуха (ПДК в воздухе в России приняты 30 микрограмм на один кубометр, а разовая ПДК – 160 микрограмм на один кубометр воздуха).

2. Организация систем мониторинга в России

Мониторинг окружающей среды – слежение за состоянием окружающей человека природной среды и предупреждение о создающихся критических ситуациях, вредных или опасных для здоровья людей и других живых организмов.

Современный термин «мониторинг» обозначает наблюдение, анализ и оценку состояния окружающей среды, её изменений под влиянием хозяйственной деятельности человека, а также прогнозирование этих изменений.

Мониторинг представляет собой комплекс мероприятий по определению состояния окружающей среды и отслеживания изменений в её состоянии.

Основными задачами мониторинга являются:

   систематическое наблюдение за состоянием среды и источниками, воздействующими на окружающую среду;

   оценка фактического состояния природной среды;

   прогноз состояния окружающей среды и оценка прогнозируемого состояния последствий.

Мониторинг является многоцелевой информационной системой.

Классификация систем мониторинга представлена на рис. 1.

Наряду с наблюдениями одной из основных задач мониторинга является оценка тенденций изменений состояния окружающей среды. Подобная оценка должна дать ответ на вопрос о неблагополучии положения, указать, чем именно обусловлено такое состояние, помочь определить действия, направленные на восстановление или нормализацию положения, или, наоборот, указать на особо благоприятные ситуации, позволяющие эффективно использовать имеющиеся экологические резервы природы в интересах человека.

Рис. 1. − Классификация систем мониторинга

В настоящее время различают следующие системы мониторинга:

Экологический мониторинг – универсальная система, целью является оценка и прогноз за реакцией основных составляющих биосферы. Включает геофизический и биологический мониторинги.

Мониторинг в различных средах (различных сред) – включает мониторинг приземного слоя атмосферы и верхней атмосферы; мониторинг гидросферы; мониторинг литосферы (в первую очередь почвы).

Мониторинг факторов воздействия – это мониторинг различных загрязнителей и др. факторов воздействия, к которым можно отнести электромагнитное излучине, тепло, шумы.

Мониторинг среды обитания человека – включает мониторинг природной среды, городской, промышленной и бытовой сред обитания человека.

Мониторинг по масштабам воздействия – пространственным, временным.

Фоновый мониторинг – базовый вид мониторинга, имеющий целью знание фонового состояния биосферы. Его данные необходимы для анализа всех видов мониторинга

Территориальный мониторинг – включает системы техногенных загрязнений, в основу которых положен территориальный принцип, так как данные системы являются важнейшей составной частью мониторинга среды.

Различают следующие системы (подсистемы) территориального мониторинга:

                  глобальный – проводимый на всем земном шаре или в пределах одного-двух материков

                  государственный – проводимый на территории одного государства

                  региональный – проводимый на большом участке территории одного государства или сопредельных участках нескольких государств, например внутреннем море и его побережье

                  локальный – проводимый на сравнительно небольшой территории города, водного объекта, района крупного предприятия и т.п.

                  «точечный» – мониторинг источников загрязнения, являющийся по сути импактным, максимально приближенным к источнику поступления загрязняющих веществ в окружающую среду.

                  фоновый – данные которого необходимы для анализа результатов всех видов мониторинга

Госкомсанэпиднадзор России осуществляет мониторинг воздействия факторов среды обитания на состояние здоровья населения.

Министерство природных ресурсов осуществляет мониторинг недр (геологической среды), включая мониторинг подземных вод и опасных экзогенных и эндогенных геологических процессов; мониторинг водной среды водохозяйственных систем и сооружений в местах водосбора и сброса сточных вод.

На территории Российской Федерации функционирует ряд систем мониторинга загрязнения природной среды и состояния природных ресурсов. В государственной системе управления природоохранной деятельностью в Российской Федерации важную роль играет формирование единой государственной системы экологического мониторинга (ЕГСЭМ).

ЕГСЭМ включает в себя:

- мониторинг источников антропогенного воздействия на окружающую среду;

- мониторинг загрязнения абиотического компонента окружающей среды;

- мониторинг биотической компоненты окружающей среды;

- социально-гигиенический мониторинг;

- обеспечение создания и функционирования экологических информационных систем.

3. Методы и средства контроля среды обитания: контактные, дистанционные и биологические методы оценки качества воздуха, воды и почвы

По методам проведения различают биологический (с помощью биоиндикаторов), дистанционный (авиационный и космический), контактный (аналитический) (физический, химический и физико-химический анализ) мониторинг.

Биоиндикация – это обнаружение и определение антропогенных нагрузок по реакциям на них живых организмов и их сообществ. Так, радиоактивное загрязнение можно определить по состоянию хвойных пород деревьев, промышленные загрязнения часто определяют по многим представителям почвенной фауны, а загрязнения воздуха очень чутко воспринимаются мхами и лишайниками. Так, если в лесу на стволах деревьев исчезают лишайники, значит, в воздухе присутствует сернистый газ. По цвету лишайников (этот метод назван лихеноиндикацией) судят также о наличии в почве некоторых тяжелых металлов, например, меди и т.д.

Биоиндикация позволяет вовремя выявить ещё не опасный уровень загрязнения и принять меры по восстановлению экологического равновесия окружающей среды.

Прекрасным биоиндикатором загрязнения воды служат бактерии типа кишечной палочки. Сама кишечная палочка не является токсикантом, но увеличение ее количества в воде свидетельствует о возможном появлении бактерий-токсикантов. Поэтому в подмосковных садоводческих хозяйствах постоянно проводят тестирование воды из летних водопроводов с применением кишечной палочки в качестве биоиндикатора с целью выяснения ее пригодности для полива.

В последние 5-10 лет много внимания уделяется блоку биологических изменений, т.е. тому, как организмы, живущие в объектах природы (озерах, реках, лесах), реагируют на эту среду.

Некоторые живые организмы и отдельные органы человека могут концентрировать вредные вещества. Так, накопление ртути в районе реки Огана привело к заболеваниям «болезнью Миномата» в Японии; известно и накопление мышьяка в человеческих волосах. Биотестирование с помощью растений применяется в Голландии, где такие полезные для человека растения, как гладиолусы, тюльпаны (тест-объекты на накопление фторидов), итальянская трава (тест-объекты на накопление ионов тяжелых металлов), используются для анализа на больших площадях страны. Методы биотестирования в искусственных условиях с помощью таких живых организмов, как рачки дафнии, пиявки, черви, инфузории (простейшие) и т.д., находят в настоящее время широкое применение во многих странах.

Дистанционные методы используются в основном для ведения глобального мониторинга. Размещение приборов в труднодоступных местах, аэро- и космическая съёмка. Так, аэрофотосъёмку часто используют как эффективный метод для определения масштаба загрязнения при разливе нефти в море или на суше, т.е. при аварии танкеров или при разрыве трубопроводов. Другие методы в этих случаях не могут дать столь исчерпывающей информации.

Опытное конструкторское бюро им Илюшина и самолётостроители Луховицкого завода сконструировали и построили ИЛ-103, уникальный самолет для выполнения практически любых задач государственного экологического и земельного мониторинга. Такие самолеты специального экологического назначения выполняют дистанционный мониторинг для экологов, авиалесоохраны, служб МЧС и нефтегазопроводного транспорта.

Контактные методы используются для мониторинга отдельных компонентов окружающей природной среды: почвы, воды, воздуха; они основаны на анализе отдельных проб. Почвенный мониторинг предусматривает определение кислотности, засоления почв и потери гумуса. Кислотность почв определяют по значению водородного показателя рН в водных растворах почвы с помощью рН-метра (потенциометра). Содержание гумуса определяют по окисляемости органического вещества. Количество окислителя в почве оценивают титриметрическим или спектрометрическим методами. Засоление почв, т.е. содержание в них солей, определяют по значению электрической проводимости, поскольку растворы солей являются электролитами. Загрязнение вод определяется по: перманганатному индексу, химическому (ХПК) или биохимическому (БПК) потреблению кислорода, расходуемого на окисление органических и неорганических веществ, содержащихся в загрязнённой воде.