Мониторинг окружающей природной среды

В России с 1994 года функционирует  система социально-гигиенического мониторинга. Эта система предусматривает: получение и обработку информации государственных и отраслевых систем наблюдения, оценку и прогнозирование изменения состояния здоровья населения, окружающей природной, производственной и социальной среды, социально-экономического развития, а также данных государственной статистики; выявление причинно-следственных связей между состоянием здоровья и средой обитания человека, создание информационно-аналитических сетей и баз данных и др.

Информационный фонд социально-гигиенического мониторинга  пополняется необходимой информацией как за счет деятельности учреждений самой службы, так и других ведомств в рамках ЕГСЭМ.

В качестве информационных показателей для социально-гигиенического мониторинга информационный фонд наряду со многими другими содержит: базы данных наблюдения за природно-климатическими факторами, источниками антропогенного воздействия на окружающую природную среду, качеством атмосферного воздуха, поверхностных и подземных вод, почвы, ведение которых осуществляется в рамках ЕГСЭМ различными министерствами, службами и подведомственными им организациями и учреждениями; базы данных наблюдения за радиационной безопасностью, ведение которой осуществляется также в рамках Единой Государственной автоматизированной системы контроля за радиационной обстановкой Росгидрометом, Минздравом и Минсельхозпродом России.

Система социально-гигиенического мониторинга наглядно демонстрирует важность и необходимость интеграции различных видов мониторинга окружающей среды. Отсутствие описания в данной главе других специфических видов мониторинга нисколько не умаляет их значимости и ценности в системе общего мониторинга состояния окружающей среды.

3 Организация мониторинга окружающей  среды

Эффективность любой  системы (вида) мониторинга во многом определяется его организацией, что представляет собой сложную, многоплановую задачу.

Прежде всего сложность  организации мониторинга зависит от его уровня. Мониторинг окружающей среды может охватывать локальные территории (район, область) — локальный уровень, отдельные регионы (округа) — региональный уровень, и земной шар в целом — глобальный уровень. При этом с учетом уровня мониторинга должна быть создана достаточная сеть станций, пунктов, постов наблюдений, оснащенных самым современным оборудованием, использующих новейшие технологии.

Так, например, система  гидрометеорологического мониторинга  до недавнего времени насчитывала более 1800 гидрометеостанций, около 3,5 тысячи наблюдательных постов, 42 гидрометеорологические обсерватории, более 190 авиаметеорологических и около 150 аэрозольных станций. В системе используются для получения необходимой информации как национальные («Метеор», «Океан»,  «Прогноз» и др.) так и международные космические комплексы и аппараты. Важным вопросом организации и функционирования системы мониторинга является ее финансовое обеспечение.

В России наряду с бюджетным финансированием  различных служб и ведомств, осуществляющих мониторинг окружающей среды, функционирует Федеральный экологический фонд Российской Федерации (ФЭФРФ).

ФЭФРФ осуществляет финансирование по направлениям природоохранной деятельности и федеральным целевым экологическим программам, в т. ч. развитие системы экологического мониторинга и его обеспечение.

Вместе с тем эффективность  мониторинга окружающей природной среды во многом зависит от научного обоснования его теоретических и методологических основ, критериев оценки различных факторов и показателей антропогенных изменений и нарушений в биосфере. Решение этих вопросов существенно повысит уровень практической значимости результатов, полученных в процессе реализации программ мониторинга окружающей природной среды.

4 Мониторинг состояния природной среды и экологическое прогнозирование

Усилия по охране природных  ресурсов требуют тщательного планирования как на национальном, так и на международном уровнях. Для такого планирования требуется не только достаточно  полная информация о текущем состоянии экосистем и уровне загрязнения природной среды, о превышении норм допустимых антропогенных нагрузок, кризисных и катастрофических ситуациях, но и о развивающихся в биосфере тенденциях (и отрицательных, и положительных), в том числе об эффективности принимаемых мер по охране природы и снижению загрязнения. Необходимо также своевременное оповещение о вновь возникших опасностях.

В терминах системного анализа в  системе цивилизация—биосфера должна присутствовать стабилизирующая отрицательная обратная связь, включающая в себя органы, принимающие меры по охране природной среды, и систему информационного обеспечения этих органов, роль которой выполняет мониторинг антропогенных изменений природной среды и состояния возобновимых ресурсов, сокращённо называемый экологическим мониторингом. Замкнутый контур этой обратной связи есть контур экологического регулирования .

Таким образом, система регулярных наблюдений за изменениями в биосфере под влиянием человеческой деятельности называется экологическим мониторингом.

В принципе систематические наблюдения за состоянием природной среды ведутся  людьми на протяжении всей истории. Жрецы  Древнего Египта тщательно наблюдали  за разливами Нила, их сроками и  высотой подъёма воды и даже научились  прогнозировать эти параметры. Аналогичные «службы» существовали, по-видимому, и в Древней Месопотамии. Столетиями фиксировались сроки зацветания вишни — сакуры в Японии. Систематические научные наблюдения за погодой в Европе ведутся уже около двух веков. Все эти наблюдения сосредоточены на изменениях в природе, вызванных естественными причинами и происходящих в течение длительных интервалов времени.

В отличие от естественных факторов, антропогенные воздействия могут приводить к очень быстрым изменениям в состоянии биосферы, процессам, скорости которых в сотни и тысячи раз больше естественных. Тем не менее система мониторинга, как правило, не требует организации сети новых наблюдательных станций, линий связи и центров обработки данных, а в большинстве случаев опирается на развитую инфраструктуру гидрометеорологических служб и, прежде всего, на Всемирную службу погоды Всемирной метеорологической организации.

Глобальная система мониторинга  окружающей среды (ГСМОС) была создана  совместными усилиями мирового сообщества (основные положения и цели программы были сформулированы в 1974 году на первом межправительственном совещании по мониторингу) и объединила национальные системы практически всех стран.

Основными функциями экологического мониторинга являются:

• выявление факторов, воздействующих на природную среду, оценка их интенсивности и определение источников;
• оценка фактического состояния природной среды;
• прогноз изменений в природной среде.

Факторов, воздействующих на природную среду, очень много, и они весьма разнообразны как по характеру воздействия, так и по своей природе. Соответственно, весьма разнообразны и методы, используемые в мониторинге.

При оценке химического  и радиоактивного загрязнения наряду с измерением уровня загрязнения (концентрации загрязняющего вещества или дозы радиоактивного излучения) часто приходится решать трудную, а порой и почти неразрешимую задачу определения местоположения и интенсивности неизвестного источника загрязнения. Проблема состоит в том, что мощный удалённый источник может создать в точке измерения такую же (или даже большую) концентрацию загрязняющего вещества, как и слабый локальный. Например, около 85 % кислотного загрязнения на территории Норвегии и Швеции и до 50 % — на европейской территории России создаётся источниками, расположенными Ь Центральной Европе, а до 60 % загрязняющих воздух веществ в Японии приходят из Китая. В тех случаях, когда прямые измерения не дают однозначного ответа об источнике, для его определения разрабатываются специальные математические методы и изощрённые компьютерные программы.

4.1Химический мониторинг

 Требует для своей организации весьма совершенной и чувствительной аппаратуры и соблюдения аккуратности при отборе проб воздуха, воды или почвы. Предельно допустимые концентрации многих наиболее опасных веществ находятся на грани обнаружения их присутствия. Достаточно вспомнить (см. табл. 4.1), что ПДК для диоксина в воздухе составляет одну молекулу на 10¹⁶ молекул воздуха!

Мониторинг радиоактивного загрязнения сравнительно несложен, когда требуется оценить загрязнение изотопами, создающими при распаде гамма-излучение, и большинство постов наблюдения метеорологической сети оснащается гамма-дозиметрами. Как правило, при техногенном загрязнении в окружающую среду поступает смесь радионуклидов, среди которых есть все типы излучателей. Поэтому в первом приближении степень опасности может быть оценена по уровню гамма-излучения. Тем е менее в ряде случаев такая оценка неприменима. Существует множество искусственных радиоактивных изотопов, которые фактически не испускают гамма-кванты, но при этом являются очень опасными источниками излучения при попадании в организм. Мощность дозы, определяемая при помощи гамма-дозиметра, не может зафиксировать уровень загрязнения такими потопами, и требуется использование специализированной аппаратуры.

Наземные измерения  не дают полной картины загрязнения  атмосферы, поэтому для отбора проб в её толще используется авиация. Мощным средством оценки загрязнения  воздуха является лазерное зондирование, основанное на резонансном поглощении квантов с различными длинами волн.

Для оценки состояния  почв и водоёмов наряду с химическим контролем широко используется биологический мониторинг. Суть его заключается в том, что в данной экосистеме выбирается один или несколько видов-индикаторов и осуществляется слежение за состоянием этих видов: численностью, возрастной структурой и распространённостью патологий. Например, наблюдая за состоянием пресноводных моллюсков, энергично фильтрующих воду, можно судить об уровне загрязнения водоёма токсичными веществами. Другой пример: усыхание верхушек у сосен свидетельствует о кислотном загрязнении атмосферы. Биоиндикаторы могут применяться и для оценки химического загрязнения веществами, опасными в ничтожных концентрациях, а потому трудно обнаружимых. При этом используется способность некоторых видов аккумулировать эти вещества. Например, дождевые черви — концентраторы кадмия, жуки-жужелицы — свинца, а мокрицы — меди. Особенно широко биологический мониторинг используется для оценки состояния морских и океанических экосистем.

4.2Биологический мониторинг

Имеет то преимущество, что позволяет по ограниченному числу сравнительно просто измеряемых параметров судить о состоянии экосистемы в целом. Однако у него есть существенный недостаток, связанный с тем, что выбранные виды-индикаторы могут быть нечувствительны к каким-то типам загрязнения, весьма опасным для других видов, в частности человека.

Особое значение в  наземном экологическом мониторинге  играют биосферные заповедники. Изучение в них экосистем в нетронутом или почти нетронутом человеком состоянии позволяет получить те эталоны, по которым можно судить о степени антропогенной нагрузки на аналогичные экосистемы. При этом удаётся отделить антропогенные воздействия от природного дрейфа геофизических характеристик среды и состояния экосистем.

При экологическом мониторинге  на региональном и глобальном уровне незаменимым является использование спутников Земли, целых спутниковых систем и обитаемых космических станций.

4.3 Космический мониторинг

Позволяет получать информацию о состоянии лесов, сельскохозяйственных угодий, растительности на суше, эрозионных процессах, фитопланктоне и уровне загрязнения океана, направлении и скорости распространения многих видов загрязнения. Использование съёмок поверхности Земли в определённых диапазонах длин волн позволяет зондировать водные объекты на глубину до десятков метров. Использование многоспектральной съёмки позволяет не только определять типы почв, но и измерять такие их параметры, как влажность, температура и содержание гумуса, засоленность и т. д.

Из космоса определяется состояние растительности, её типы и биомасса, а также состояние  и запасы пресной воды. Космические измерения позволяют судить и о состоянии верхних слоёв атмосферы, в частности о состоянии озонового слоя и наличии в нём опасных малых газовых примесей.

Наконец, космический  мониторинг позволяет чрезвычайно  оперативно следить за появлением и  распространением таких опасных  явлений, как лесные пожары, пыльные  бури и распространение нефтяных пятен при авариях танкеров и нефтедобывающих морских платформ.

4.4Атмосферный воздух

Практически не учитывается  как природный ресурс, и контроль за его компонентами, за исключением  диоксида углерода, не ведется. В то же время отмечаемое снижение содержания кислорода в промышленных центрах нарушает нормальное клеточное дыхание живого организма, осложняет ведение технологических процессов, в частности, в металлургической промышленности.

4.5 Водные ресурсы

 Мониторинг водных  ресурсов проводится в рамках  государственного водного кадастра. Учет водных ресурсов (кроме подземных) и наблюдение за режимом велись на сети гидрометеорологических обсерваторий, станций и постов Росгидромета по единой в стране системе. Роскомвод обеспечивает на предприятиях, в организациях и учреждениях контроль правильности учета количества вод, забранных из водоисточников, и сброса в них использованных вод, осуществляя учет использования вод.

Несмотря на существующие стандартные формы отчетности, методологические несоответствия и технические сложности  учета водозабора и водосброса приводят к значительному расхождению величин одних и тех же показателей, представляемых различными ведомствами.

Государственный учет подземных  вод (в том числе и эксплуатационных запасов) осуществляют организации  Министерства природных ресурсов Российской Федерации.