Фоновий моніторинг, його роль в оцінюванні і прогнозуванні глобального стану біосфери

Дослідження екологічних змін і організація еколо­гічного моніторингу на фоновому рівні передбачає спо­стереження у віддалених від локальних джерел забруднення зонах, тобто фонові спостереження, сутність яких полягає у відстежуванні змін стану атмосфери, ґрунту, природних вод, структури земної поверхні на територі­ях, на які безпосередньо не діють антропогенні фактори.

Фоновий моніторинг – багаторічні комплексні спостереження за визначеними об’єктами природоохоронних зон для оцінювання і прогнозування змін стану екосистем, віддалених від об’єктів про­мислової і господарської діяльності.

Основним завданням фонового моніторингу є з’ясу­вання і фіксація показників, що характеризують природ­ний фон (стан природного середовища, який не зазнав прямого впливу людської діяльності), а також глобальні й регіональні зміни в процесі розвитку біосфери. Його ор­ганізовують у біосферних заповідниках, де вивчають, контролюють і прогнозують антропогенні зміни біосфе­ри, абіотичних факторів середовища, а також внутрішні процеси і явища, що відбуваються в екосистемах.

Біосферний заповідник – територія міжнародного значення, ви­окремлена з метою збереження різноманітності природно-тери­торіальних комплексів і генетичних ресурсів рослинного і тварин­ного світу, проведення наукових досліджень, фонового моніторин­гу та вивчення стану довкілля.

В Україні біосферними заповідника­ми, де проводять фонові спостереження, є Асканія-Нова (33 307,6 га), Чорноморський біосферний заповідник (100 809 га), Карпатський біосферний заповідник (57 880 га), Дунайський біосферний заповідник (46 402,9 га).

Якісний і кількісний фоновий стан природного сере­довища у далекому минулому, до початку впливу люди­ни, можна дослідити за даними історичного моніторин­гу – аналізу кілець загиблих або давніх дерев, проб льо­довиків, донних відкладень тощо.

Програма фонового моніторингу формується з абіо­тичної та біотичної складових.

До абіотичної складової фонового моніторингу нале­жать спостереження за кліматичними, едафічними (ґрунтовими), гідрологічними, орографічними (рельєфними), геологічними умовами та явищами навколишньо­го середовища, які впливають на організми екосистеми. При цьому вимірюють гідрометеорологічні величини, концентрації хімічних речовин природного й антропо­генного походження у певних середовищах. Гідрометео­рологічні і геофізичні характеристики навколишнього природного середовища повинні містити дані про швид­кість і напрям вітру, атмосферний тиск і температуру по­вітря, вологість і кількість опадів, інтенсивність соняч­ної радіації, у т. ч. ультрафіолетового випромінювання, витрати, рівень і температуру води, вологість, тепловий баланс ґрунту. Спостереження за абіотичною частиною мають забезпечити інформацією про концентрацію хі­мічних речовин, їх сполук у навколишньому середовищі, про міграційні процеси, накопичення, трансформацію та кругообіг цих речовин.

Деякі забруднюючі речовини, потрапивши у при­родне середовище, можуть змінити геохімічну рівнова­гу, легко мігрувати харчовими ланцюгами, накопи­чуватися у біоті й утворювати складні токсичні сполуки. За даними досліджень, найчастіше спричинюють пору­шення геохімічної рівноваги ртуть, кадмій і свинець. При оцінюванні змін природного кругообігу речовин, спричинених антропогенною діяльністю, використову­ють такі показники:

1) коефіцієнт технофільності – відношення щоріч­ного видобутку певного хімічного елемента до його за­гального вмісту в літосфері;

2) коефіцієнт геохімічної рівноваги – відношення су­марних викидів будь-якої речовини у навколишнє при­родне середовище до його загального вмісту в літосфері.

Враховуючи ці коефіцієнти, для кожної речовини встановлюють перелік середовищ, які потребують ви­вчення на фонових станціях у біосферних заповідниках (табл. 3).

Таблиця 3 Хімічні речовини, які підлягають вивченню на фонових станціях у біосферних заповідниках
Назва хімічних речовин, які підлягають вивченню	Середовище
	атмосфера	атмосферні опади	поверхневі і підземні води	ґрунт	біота
1. Завислі речовини	+
2. Діоксид сірки	+
3. Озон	+
4. Оксид вуглецю	+
5. Оксиди азоту	+
6. Вуглеводи	+
7. Бенз(а)пірен	+	+	+	+	+
8. Хлорорга­нічні сполуки (ДДТ, ін.)	+	+	+	+	+
9. Важкі метали (свинець, ртуть, кадмій, миш'як)	+	+	+	+	+
10.Діоксид вуглецю	+
11. Фреони	+
12. Біогенні елементи (N, Р)		+	+	+	+
13. Аніони і катіони		+
14. Радіонукліди		+

Біотична складова фонового моніторингу охоплює оцінювання стану біоти (визначення коефіцієнта роз­множення, тривалості життя), прогнозування її реак­цій на незначну зміну природного середовища (встанов­лення залежності біоти від антропогенного забруднення в системі „доза – реакція”).

Станцію комплексного фонового моніторингу фор­мують стаціонарна ділянка спостережень і хімічна лабо­раторія. Ділянка (полігон) спостереження складається з майданчика для відбору проб, гідропостів, спостережувальних свердловин. На ній відбирають проби атмосфер­ного повітря, атмосферних опадів, вод, ґрунтів, рослин­ності, проводять гідрометричні та геофізичні вимірю­вання. Важливим елементом полігона є базова ділянка фонової станції – майданчик розміром 50 х 50 м, де розміщують устаткування для відбору проб, вимірювальні прилади для визначення хімічного складу і фізичних характеристик повітря. Розташовують її на відкритій, рівній ділянці, віддаленій від будівель, лісосмуг, пагор­бів. Хімічну лабораторію зводять не ближче 500 м від базової ділянки. У лабораторії обробляють і аналізують відібрані проби. На фонових станціях визначають і до­сліджують критерії екологічного моніторингу, уточню­ють методи контролювання, оцінювання та прогнозу­вання стану об’єктів спостереження.

Існують державні та міжнародні фонові моніторингові станції. Міжнародні фонові моніторингові станції належать до глобальної системи моніторингу навколишнього се­редовища.

4. Глобальна система моніторингу навколишнього середовища (ГСМНС)

У середині XX ст. у біосфері відбувалися локальні і регіональні екологічні кризи. Згубний вплив людини на біосферу досяг глобальних масштабів і проявився у то­тальному забрудненні природних середовищ, інтенсив­ному використанні ресурсів природи, зміні геохімічних кругообігів елементів і потоків енергії в екологічних системах, що спричинило розвиток глобальної екологіч­ної кризи. У промислово розвинутих країнах руйнували­ся екологічні системи та виснажувалися природні ресур­си. Загалом на планеті було втрачено 20 % видів живих істот. Великі річки Європи (Рейн, Одер) перетворилися на стічні канави, де через непридатну для життєдіяль­ності якість води повністю зникла біота, у критичному стані опинилися Дунай і Сена. Активно поширювалася деградація ґрунтів (водна ерозія охопила 56 % площі зе­мель суходолу), хімічне і фізичне ушкодження земель, опустелювання території (загальна площа пустель і на­півпустель 48,4 млн. км², щороку вона збільшується на 6 млн. га), скорочення площ тропічних дощових лісів і тайги (призводить до зменшення кількості кисню, зник­нення деяких видів рослин і тварин), забруднення ат­мосфери (наслідком його є розвиток парникового ефек­ту, утворення озонової діри, кислотних дощів, смогів). Спрогнозувати можливі зміни біосфери з високою точніс­тю у той час було неможливо, оскільки спостереження за станом довкілля держави здійснювали лише на регіо­нальних рівнях за різними програмами. Тому в 1972 р. на Стокгольмській конференції ООН з навколишнього се­редовища було запропоновано створити Служби Землі, покликані здійснювати глобальний моніторинг довкіл­ля, оцінювання, дослідження та обмін інформацією, сво­єчасно попереджати про природні катастрофи й антропо­генні зміни стану довкілля, здатні спричиняти прямі та непрямі збитки здоров’ю людини.

Глобальний (франц. global – всесвітній, загальний) моніторинг – система спостережень за планетарними процесами і явищами, які відбуваються у біосфері, з метою оцінювання та прогнозуван­ня глобальних проблем охорони навколишнього природного се­редовища.

За результатами роботи Міждержавної наради з проблем моніторингу, що відбулася у Найробі (лютий 1974 p.), було сформульовано такі основні завдання глобального моніторингу:

1. Організація розширеної системи попереджень про загрозу здоров’ю людини.

2. Оцінювання глобального забруднення атмосфери та її впливу на клімат.

3. Оцінювання кількості і розподілу забруднення біо­логічних систем, особливо харчових ланцюгів.

4. Оцінювання критичних проблем, що виникають внаслідок сільськогосподарської діяльності й землеко­ристування.

5. Оцінювання реакції наземних екосистем на вплив навколишнього середовища.

6. Оцінювання забруднення океану і вплив забруд­нень на морські екосистеми.

7. Створення міжнародної системи попереджень про стихійні лиха.

Програма глобального моніторингу передбачає си­стематичне вивчення навколишнього середовища за єдиними правилами та уніфікованими методиками на 8 континентальних, 77 базових і 66 біосферних регіо­нальних станціях, розташованих у різних точках Землі.

Сучасна глобальна система моніторингу навколиш­нього середовища охоплює всі природні зони, а також потенційно-небезпечні щодо забруднення компонентів середовища райони, виконуючи такі завдання:

— визначення рівнів окремих критичних забрудню­вачів у середовищі, аналіз їх розподілу в просторі та змі­нюваності в часі;

— вивчення розмірів і швидкості потоків забрудню­ючих речовин, їх перетворень і сполук;

— порівняння використовуваних у різних країнах методів спостережень та аналізу змін довкілля;

— забезпечення необхідною для прийняття управ­лінських рішень глобальною і регіональною інформа­цією;

— попередження про можливі природні й антропо­генні катастрофи.

Система глобального моніторингу реалізується на імпактному, регіональному, фоновому рівнях, для яких розроблені спеціальні програми.

Імпактний рівень глобального моніторингу (І) по­лягає у вивченні критичних забруднень на локальних територіях, спричинених одним або кількома джерела­ми викидів. Об’єктом спостереження може бути потен­ційно небезпечне підприємство (група підприємств), скиди або викиди якого за певних аварійних умов і метеорологічних характеристик (особливості циркуляції повітряних потоків) можуть спричинити глобальне за­бруднення довкілля.

Регіональний рівень глобального моніторингу (Р) охоплює вивчення міграції і трансформації забруд­нюючих речовин і їх сукупної дії, характерних для певних економічних регіонів чинників. Об’єктом дослідження є довкілля в межах конкретного регіо­ну (економічного району, адміністративної області, країни).

Фоновий рівень глобального моніторингу (Ф) перед­бачає фіксацію фонового стану довкілля з метою по­дальшого оцінювання рівня антропогенної дії. Спостереження проводять на базі біосферних заповідників, де заборонена будь-яка господарсько-виробнича діяль­ність і обмежений антропогенний вплив сусідніх територій.

Програми спостережень формують на основі вибору пріоритетних забруднюючих речовин та інтегральних характеристик, використовуючи певну сукупність кри­теріїв. Ними можуть бути величина фактичного або по­тенційно можливого впливу забруднюючих речовин на здоров’я людини, стан екосистеми, клімат; здатність забруднюючих речовин до деградації в довкіллі, нако­пичення в організмі людини і харчових ланцюгах; здат ність забруднюючих речовин утворювати шкідливі і токсичні сполуки; міграційна здатність; фактичні і можливі концентрації забруднювачів у довкіллі і в ор­ганізмі людини. Найпоширеніші забруднюючі речовини оцінюють в балах від 0 до 3 і розподіляють за цими критеріями на класи пріоритетності (табл. 4). Чим ви­щий клас, тим більший пріоритет забруднювача при ор­ганізації спостережень у певному середовищі (повітря, питна, морська вода, біота, їжа (внутрішнє надходжен­ня забруднюючих речовин до організму людини, твари­ни)) на відповідному рівні (імпактний, регіональний, фоновий).

Визначення пріоритетних об’єктів під час організа­ції систем моніторингу залежить від його мети та зав­дань: на територіальному рівні перевагу надають промисловим містам, джерелам питної води, місцям нерес­ту риб; стосовно середовища спостережень основними є атмосферне повітря та вода прісних водойм, водотоків, морських акваторій.

На основі спостереження, оцінювання і прогнозу­вання в межах системи глобального моніторингу було здійснено:

— глобальне оцінювання стану ґрунту, а також скла­дено карти деградації ґрунтів сільськогосподарського призначення, придатності сільськогосподарських зе­мель у певних агроекологічних зонах, стану пасовищ в посушливих і напівпосушливих регіонах;

— оцінювання покриву тропічного лісу Африки, Ла­тинської Америки, Азії, районування і класифікацію рослинності;

— дослідження водного балансу, льодовиків, гідро­логічних регіонів;

— прогнозування можливих змін клімату;

— оцінювання запасів морських біологічних ресур­сів, забруднення Світового океану;

— виокремлення еталонних екосистем біосфери;

— аналіз даних про причини захворювань у певних забруднених районах.

Функціонування глобальної системи моніторингу довкілля особливо актуальне в постіндустріальну епоху, коли людство переходитиме на нову модель сталого (еколого-економічно-соціального) розвитку. Перехід до цієї моделі передбачає такий стан суспільства, за якого вплив на навколишнє середовище зберігатиметься в ме­жах господарської ємності біосфери.

Сталий розвиток передбачає формування економіч­них відносин, які забезпечать можливість спільного збалансованого функціонування системи „природа – суспільство – економіка”. Ідея екологічно сталого роз­витку біосфери ґрунтується на таких принципах:

принцип обмеженості (збереження сучасного ста­ну довкілля);

принцип збереження природного багатства на сучас­ному рівні (недопущення втрат або зменшення природно-ресурсного потенціалу і екологічного біорізноманіття);

принцип балансу між ресурсом і забруднювачем (використання ресурсів у масштабах відновлювальної здатності екологічних систем) та ін.

Реалізувати комплекс принципів можна тільки на ос­нові різнобічної і достовірної інформації (спостережень, оцінювання, прогнозування), яку здатна забезпечити гло­бальна система моніторингу навколишнього середовища.

Таблиця 4

Дата добавления: 2014-01-03