Экологический мониторинг

Если качество природной среды не соответствует нормативным требованиям, необходимо проводить специальные мероприятия по защите окружающей среды. Для этого необходима информация о фактическом состоянии природных объектов. Для эффективного управления качеством окружающей природной среды организована система экологического мониторинга.

Мониторинг состояния окружающей среды − это система непрерывных наблюдений за состоянием среды и прогнозирование изменений этого состояния. Объектами мониторинга могут быть природные, антропогенные и природно-антропогенные экосистемы.

Биосфера Земли постоянно меняется. Естественные изменения изучаются геофизическими службами: гидрометеорологической, сейсмической, ионосферной, гравиметрической, магнитометрической и т.п. Чтобы на фоне естественных изменений выявить антропогенные процессы, необходимы постоянные наблюдения.

Различают следующие основные уровни мониторинга.

Глобальный мониторинг − на уровне всей планеты. При этом ведется наблюдение за всей биосферой в целом, решаются задачи планетарного порядка. Глобальный мониторинг осуществляется на базе международного сотрудничества, его базой является современная вычислительная и космическая техника.

По вопросам мониторинга биосферы с 1974г. проводятся межправительственные совещания. За каждой страной закреплены определенные объекты мониторинга.

Национальный мониторинг − в пределах отдельный государств (например, мониторинг Российской Федерации).

Региональный мониторинг − на уровне отдельных регионов (например, мониторинг Омской области).

Локальный мониторинг − на уровне населенных пунктов.

Импактный мониторинг − точечный мониторинг источников загрязнения и опасных зон.

В зависимости от целей и объектов мониторинг можно разделить на санитарно-гигиенический, экологический и климатический.

Санитарно-гигиенический мониторинг представляет собой контроль над загрязнением окружающей среды и сопоставление ее качества с ПДК.

Основными показателями в санитарно-гигиеническом мониторинге являются:

- комплексные оценки санитарного состояния природных объектов (выраженные в баллах, процентах или других единицах);

- индексы загрязнения (ИЗ); общий принцип расчета индексов загрязнения следующий: вначале определяется степень отклонения каждого загрязнителя от его ПДК, затем полученные величины объединяются в суммарный показатель.

По полученным результатам делается вывод о санитарно-гигиеническом состоянии объекта.

Экологический мониторинг имеет целью оценку и прогноз антропогенных изменений в экосистемах и ответной реакции на них живых организмов. При этом основное внимание уделяется изучению всей экосистемы, а не только отдельных популяций живых организмов. В качестве критериев в экологическом мониторинге используются следующие:

- сбалансированность процессов образования продукции и деструкции;

- величина первичной продуктивности;

- скорость круговорота веществ.

Основной целью экологического мониторинга является определение отклика экосистем на антропогенные нарушения. Для этого используют различные индексы, основанные на теории информации. Примеров может служить индекс видового разнообразия Шеннона (Н):

где N − общее число особей; s − число видов;

N_i − число особей i−того вида.

Этот индекс отражает тот факт, что при любом негативном воздействии разнообразие видов в биоценозе уменьшается, а численность устойчивых видов возрастает. Так, на незагрязненных участках индекс Шеннона может быть равен 2,0 − 5,0, в то время как на аналогичных загрязненных участках он составляет 0,1 − 1,9.

Кроме снижения численности, реакцией экосистемы на загрязнение может быть снижение ее устойчивости, что также определяется специальными индексами и функциями.

Особенностью экологического мониторинга является то, что малозаметные при изучении одного организма эффекты приобретают большое значение при рассмотрении всей экосистемы в целом.

Климатический мониторинг − служба контроля и прогноза колебаний климатической системы.

Структуру системы мониторинга можно представить с помощью четырех основных блоков: «наблюдение за состоянием окружающей среды», «оценка фактического состояния среды», «прогноз будущего состояния среды», «оценка прогнозируемого состояния среды». Процесс мониторинга лежит в основе управления качеством окружающей среды (рис.18).

Основные способы наблюдения за состоянием окружающей среды

Рис. 18. Структура системы мониторинга

1) Контрольно-замерные станции − специально оборудованные лаборатории, которые бывают передвижными и стационарными. В России с конца 60-х годов действует общегосударственная наблюдения и контроля за состоянием окружающей среды. Наблюдения ведутся на трех уровнях:

- локальном (локальные контрольно-замерные станции и вычислительные центры обработки информации);

- региональном (обработка всей поступающей от локальных станций информации на региональном уровне);

- государственном − главный центр обработки данных.

2) Автоматизированные системы слежения за качеством окружающей среды − электронные, полностью автоматизированные системы наблюдения, позволяющие оперативно отслеживать изменения состояния среды в автоматическом режиме. Автоматические системы фиксируют залповые, аварийные выбросы в различное время суток, не прерывая свою работу в праздничные и выходные дни.

3) Биологическая индикация − перспективный метод наблюдения за состоянием среды. Она основана на реакции различных организмов на загрязнение окружающей среды. Биологическая индикация лежит в основе биомониторинга − наблюдение за качеством окружающей среды с помощью специально выбранных для этой цели живых организмов. Например, биомониторинг водной среды, применяемый Росгидрометом, оценивает состояние планктона, безпозвоночных и других мелких организмов. Качество воздуха оценивается при помощи лишайников, деревьев и кустарников, их состояния, биомассы и окраски.

В некоторых случаях биоиндикация становится незаменимым источником информации. Так, например, при быстром разложении пестицидов трудно иначе оценить их исходные концентрации в почве.

Биоиндикаторы выбирают с учетом следующих особенностей:

- быстрота реакции;

- надежность (ошибка менее 20 %);

- простота наблюдения;

- мониторинговые возможности (постоянное присутствие в среде).

Чаще всего применяют следующие растения-индикаторы (так называемые тест-организмы):

- одноклеточные зеленые водоросли;

- простейшие (например, инфузория-туфелька);

- членистоногие (рачки-дафния);

-мхи и лишайники;

- цветковые.

При биоиндикации сравнивают состояние тест-организмов с контрольными экземплярами.

Например, при загрязнении почвы солью на листьях липы появляются черные пятна. Загрязнение атмосферы сернистым газом обуславливает пятна на листьях подорожника.

4) Индикаторы неживой природы (снег, торф)также позволяют судить о состоянии окружающей среды. Например, исследование снега проводится вблизи предприятия в конце зимы, полученные результаты затем пересчитывают на единицу времени и экстраполируют на год.

5) Методы дистанционного наблюдения (космические системы, спутники, и т. п.) широко применяют для оценки глобальных изменений биосферы. Особенно эффективны системы трехуровнего наблюдения с помощью спутниковых систем, самолетов и наземных служб.

На основе наблюдаемого состояния среды строится прогноз об ее будущем состоянии. Задачи экологического прогнозирования состоят в разработке прогнозирующих моделей и оценке достоверности прогнозов.

При составлении экологических прогнозов используются разнообразные методы исследования: сравнительный, метод аналогий, экстраполярный и т.п.

Методы прогнозирования будущего состояния экосистем можно разделить на качественные и количественные. Качественные основываются на логическом анализе объектов, используя установленные закономерности. Количественные заключаются в математическом анализе построенных моделей сложных систем.

Чаще всего разрабатываются модели промышленных объектов и территорий с разной глубиной их проработки. Моделирование обычно осуществляется на двух уровнях:

первый уровень обеспечивает моделирование технологических процессов отдельных производств с учетом их локального воздействия на окружающую среду;

второй уровень представляет собой эквивалентное моделирование на основе общих показателей работы групп промышленных объектов целого административного региона, с целью оперативного прогнозирования экологической обстановки.

Модели могут быть детерминированными (давать точный прогноз состояния системы) и вероятностными (предсказывать события с некоторой долей вероятности).

При моделировании строят поля загрязнения (по данным прямых измерений или в результате решения ряда уравнений, описывающих рассеяние примесей). На основе этого оценивается экологическая ситуация в регионе.

Выводы, сделанные на основе моделей, могут носить объяснительный характер (т.е. объяснять ситуации в прошлом) и прогнозировать ситуации в будущем. На основе новых данных и сведений модели модифицируются; весь процесс повторяется циклически по тому же контуру. Таким образом, любая модель носит временный характер. Нет единственно правильной модели.

Анализ прогнозируемого состояния экосистем позволяет выбирать приоритетные природоохранные мероприятия.

Раздел 3. Практическая работа «Термино-понятийный аппарат»

Ответы на вопросы являются названиями терминов. Номера вопросов соответствуют номерам в раздаточном материале - специальных кроссвордах (Приложение 3). Слово, вставляемое в кроссворд, может быть существительным или прилагательным в именительном падеже, в единственном или во множественном числе. Если термин является словосочетанием, в кроссворд вставляется одно из слов.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Наука о взаимоотношениях между живыми организмами и средой их обитания.

2. Безразмерная устойчивая система компонентов живой и неживой природы, связанных потоками вещества, энергии и информации.

3. Неживая составляющая экосистемы.

4. Область распространения живого вещества на Земле и само живое вещество.

5. Газовая оболочка Земли.

6. Водная оболочка Земли.

7. Твердая оболочка Земли или земная кора.

8. Совокупность живых организмов, присутствующих в данной экосистеме.

9. Зона в атмосфере, защищающая все живое вещество Земли от ультрафиолетового излучения.

10. Совокупность популяций, входящих в биогеоценоз.

11. Относительно однородное жизненное пространство, занятое одним биоценозом.

12. Экосистема на определенном участке земной поверхности.

13. Крупная экосистема, включающая множество биогеоценозов.

14. Совокупность особей одного вида, населяющих определенное пространство, внутри которого происходит обмен генетической информацией.

15. Место обитания популяции.

16. Совокупность генов, характеризующих данный вид организмов.

17. Изменение наследственных свойств организма при нарушении процесса передачи генетической информации.

18. Способность популяции или экосистемы поддерживать устойчивое динамическое равновесие в изменившихся условиях среды.

19. Вид устойчивости экосистемы, характеризующийся ее способностью сопротивляться нарушениям, оставаясь неизменной.

20. Вид устойчивости экосистемы, характеризующийся ее способностью быстро восстанавливаться после нарушения структуры и функции.

21. Последовательная необратимая смена биоценозов под действием природных и антропогенных факторов.

22. Способность экосистемы противостоять внешним воздействиям и сохранять свою структуру и функциональные особенности.

23. Процесс преобразования бактериями химической энергии реакций окисления в энергию синтеза органических веществ.

24. Процесс превращения солнечной энергии в химическую путем синтеза органических соединений из неорганических веществ.

25. Организмы, не способные создавать собственное органическое вещество из неорганических компонентов.

26. Организмы, которые в зависимости от условий среды способны и синтезировать органическое вещество, и потреблять вещество, созданное другими видами.

27. Организмы, способные синтезировать органические вещества из неорганических.

28. Перенос энергии пищи через ряд организмов, происходящий путем поедания одних организмов другими.

29. Организмы в цепи питания, питающиеся готовым органическим веществом, но не доводящие его разложения до простых минеральных соединений.

30. Организмы в цепи питания, перерабатывающие отходы жизнедеятельности других организмов в простые минеральные компоненты.

31. Организмы в цепи питания, способные продуцировать органическое вещество из неорганического.

32. Общее количество органического вещества, производимого популяцией или сообществом за единицу времени на единицу площади.

33. Графическое изображение структуры трофической цепи, показывающее соотношение между ее компонентами.

34. Любые условия среды, способные оказывать прямое или косвенное влияние на живые организмы.

35. Совокупность свойств неживой природы.

36. Совокупность воздействий жизнедеятельности одних организмов на жизнедеятельность других и на среду обитания.

37. Факторы, представленные различными характеристиками почв.

38. Совокупность природных условий, присущих данной территории.

39. Условия среды, характеризующие ее химический состав.

40. Факторы, связанные с рельефом местности, высотой над уровнем моря и т.п.

41. Факторы, характеризующие влияние животных на другие живые организмы.

42. Факторы, характеризующие влияние растений на другие живые организмы.

43. Условия среды, характеризующие воздействие микроорганизмов на другие живые организмы.

44. Факторы, ограничивающие жизнедеятельность организма.

45. Факторы, которые характеризуют воздействие жизнедеятельности человека на другие живые организмы.

46. Величина выносливости организма к данному фактору.

47. Способность вида адаптироваться к отдельным факторам или их комплексу.

48. Наследственно закрепленные особенности живых организмов, обеспечивающие нормальную жизнедеятельность при изменении уровня экологических факторов.

49. Совокупность территориальных и функциональных характеристик среды обитания, соответствующих требованиям данного организма или вида.

50. Часть биосферы, преобразованная человеком в техногенные объекты.

51. Относительно однородная территория, на которой наблюдается закономерное повторение тождественных участков.

52. Внесение в среду нехарактерных для нее компонентов, а также превышение естественного уровня этих компонентов в среде.

53. Процесс преобразования естественных ландшафтов в искусственные под влиянием городской застройки.

54. Введение в окружающую природную среду компонентов, вызывающих изменение ее химических свойств.

55. Внесение в окружающую природную среду компонентов, оказывающих лишь механическое воздействие без изменения ее физико-химических свойств.

56. Изменение физических параметров окружающей среды.

57. Появление необычно большого количества микроорганизмов в экосистеме.

58. Вещества, применяемые для уничтожения сорняков.

59. Синтетические поверхностно-активные вещества, употребляемые как моющие средства и эмульгаторы.

60. Вещества, используемые для уничтожения насекомых-вредителей.

61. Галогеносодержащие высоколетучие вещества, разрушающие озоновый слой Земли.

62. Вещества, используемые для борьбы с сорняками, вредителями, болезнями сельскохозяйственных растений.

63. Воздействие на состав и структуру популяций живых организмов.

64. Внесение в окружающую среду веществ, чуждых естественным биоценозам.

65. Изменение световых, шумовых, тепловых и др. параметров окружающей среды под влиянием антропогенного воздействия.

66. Видимые загрязнения воздуха, обусловленные присутствием в нем мельчайших частиц пыли, сажи, золы и т.д.

67. Повышение средней температуры атмосферы из-за увеличения содержания в ней углекислого газа и некоторых других веществ.

68. Средства существования людей, которые они не создают, а находят в природе.

69. Средства существования людей, количество которых по мере их изъятия неуклонно уменьшается.

70. Совокупность космических, климатических, воздушных и водных ресурсов.

71. Ресурсы, темп расхода которых соответствует темпу их восстановления.

72. Ресурсы, которые совершенно не восстанавливаются или восстанавливаются значительно медленнее, чем идет их использование человеком.

73. Воздействие человека на природу.

74. Система деятельности, призванная обеспечить экономное использование природных ресурсов и их воспроизводство с учетом перспективных интересов народного хозяйства и нанесения наименьшего вреда природе.

75. Непригодные для производства данной продукции компоненты сырья или возникающие в ходе технологических процессов вещество и энергия, не использующиеся в данном производстве.

76. Вид природопользования, при котором наносится значительный ущерб окружающей среде.

77. Антропогенная деятельность, способная вызвать экологическую катастрофу.

78. Совокупность данных о качественном и количественном состоянии природных ресурсов и их эколого-социально-экономическая оценка.

79. Противозаконное действие, основной составляющей которого является нанесение вреда природе.

80. Сфера разума - высшая стадия развития биосферы.

81. Совокупность параметров окружающей среды, удовлетворяющая экологической нише человека.

82. Система наблюдений за изменениями состояния окружающей среды и прогнозирование развития этих изменений.

83. Предельный уровень качества среды, при выходе за который начинаются необратимые изменения в экосистемах.

84. Значение показателей качества среды, не подвергавшейся антропогенным воздействиям.

85. Параметры качества среды, определяемые санитарно-гигиеническими и экологическими нормативами.

86. Участок территории, в пределах которого временно запрещены отдельные формы хозяйственной деятельности.

87. Биогеоценоз или совокупность биогеоценозов, не подвергавшихся антропогенным воздействиям.

88. Предельно допустимые уровни антропогенных воздействий, превышение которых создает опасность для природной среды и здоровья человека.

89. Максимальная концентрация вредного вещества, при которой еще не происходит нарушение деятельности человеческого организма.

90. Деятельность по установлению нормативов предельно допустимых воздействий человека на природу.

91. Нормативы содержания вредных веществ в окружающей среде, не нарушающие гомеостатические механизмы саморегуляции экосистем.

92. Нормативы, ограничивающие выбросы загрязняющих веществ в атмосферу.

93. Нормативы, ограничивающие выбросы загрязняющих веществ в гидросферу.

94. Государственная система, являющаяся наиболее полным источником объективной информации об окружающей среде.

Список рекомендуемой литературы

Основная:

1. Новиков Ю.В. Охрана окружающей среды., 1990.

2. Стадницкий Г.В. Экология / Г.В. Стадницкий, А.И. Родионов. - М.: Высшая школа, 1988. - 272с.

3. Туренко Ф.П. Аспекты экологии: Учебное пособие для технических

вузов / Ф.П. Туренко. - Омск: Изд-во СибАДИ,1999. - 64с.

Дополнительная:

1. Вронский В.А. Прикладная экология: Учебное пособие. Ростов н/Д: изд-во «Феникс», 1996. с. 512.

2. Вронский В.А. Экология: Cловарь-справочник / В.А. Вронский. - Ростов-на-Дону: Изд-во "Феникс", 1999. - 576с.

3. Защита окружающей среды от техногенных воздействий. Учебное пособие/ Под общей ред. Г.Ф.Невской. М.:изд-во МГУ, 1993.с.216

4. Коробкин В.И., Передельский Л.В. Экология. Ростов н/Д: изд-во «Феникс», 2000. с.576.

5. Одум Ю. Экология/Пер. с англ. Т.1-2.М.: Мир, 1986.с.328,376

6. Реймерс Н.Ф. Экология (теория, законы, правила, принципы и гипотезы). М.: «Россия молодая», 1994.с.367

7. Рохлов В.С. Экология: Популярный словарь / В.С. Рохлов, В.Н. Беляев. - М.: Издательский центр «Академия», 1997. - 96 с.

8. Цветкова Л.И. Экология: Учебник для технических вузов / Л.И. Цветкова, М.И. Алексеев, Б.П. Усанов, Е.В. Неверова-Дзиопак, Ф.В. Кармазинов, Л.И. Жукова. - М.: Изд-во АСВ; СПб.: Химиздат, 1999. - 488с.

Приложение №1

Оформление титульного листа контрольной работы по экологии

согласно требованиям установленных на данной кафедре.

Приложение №2

ВОПРОСЫ

к зачету по общей экологии

1. Понятие об экологии. Связь экологии с другими науками.

2. Строение географической оболочки Земли.

3. Биосфера.

4. Эволюция биосферы. Биотехносфера. Учение Вернадского о ноосфере.

5. Экосистема и биогеоценоз (различие в понятиях).

6. Схема строения биогеоценоза. Биом.

7. Описание процесса фотосинтеза.

8. Процесс дыхания.

9. Хемосинтез.

10. Общие цепи питания организмов (трофические цепи).

11. Передача энергии по трофической цепи.

12. Продуктивность экосистемы.

13. Экологические пирамиды.

14. Круговорот веществ в биосфере. Геологический круговорот.

15. Круговорот веществ в биосфере. Биотический (малый) круговорот.

16. Термодинамика процессов живой природы. Негэнтропия.

17. Гомеостаз и устойчивость экологических систем. Сукцессия.

18. Экологических факторы среды (общая классификация).

19. Абиотические факторы.

20. Биотические факторы.

21. Законы минимума и максимума.

22. Закон толерантности.

23. Экологическая валентность (пластичность).

24. Адаптации, жизненные формы.

25. Экологическая ниша организма.

26. Природные ресурсы и их классификация.

27. Принципы рационального природопользования. Безотходные технологии.

28. Загрязнение окружающей среды. Классификация загрязнений.

29. Экологический мониторинг.

30. Государственная экологическая экспертиза; лицензирование природопользования. Сертификация.

31. Ответственность за экологические правонарушения.

Приложение №3.

Варианты кроссвордов для выполнения практической работы

Дата добавления: 2015-05-26