Критерии качества мониторинга

В последнее десятилетие во всём мире резко возросло воздействие человека на окружающую среду, что привело к высоким темпам изменения экосистем. Изменения биосферы различны по своей величине, характеру направленности и неравномерно распределены в пространстве и во времени. В сложившейся ситуации важна объективная опережающая информация о состоянии природной среды, её изменениях и определение тенденций изменений. Контроль необходим как за естественными изменениями природной среды, так и за антропогенными воздействиями, которые накладываются на естественные изменения, усиливая их. В связи с этим возникла потребность в организации специальных систем наблюдения и анализа состояния природной среды, в первую очередь загрязнений и эффектов, вызываемых ими в биосфере.

ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ И КОНТРОЛЬ

ЛЕКЦИЯ 16

Мониторинг как информационная система. Экологический мониторинг окружающей человека среды: цели, задачи, объекты. Структура системы мониторинга. Классификация. Направления государственного экологического мониторинга и уполномоченные государственные службы. Экологический контроль.

Мониторинг – многоцелевая информационная система для наблюдения, анализа и прогноза состояния какого-либо объекта или процесса.

Чаще всего понятие мониторинга связывают с окружающей средой. Мониторинг окружающей среды (экологический мониторинг) – это комплексная система выполняемых по научно обоснованным программам взаимосвязанных работ по регулярному наблюдению за состоянием окружающей среды, оценке и прогнозу её изменений под влиянием естественных и антропогенных факторов. Экологический мониторинг даёт предупреждающую информацию о создавшихся критических ситуациях, вредных для здоровья людей и других живых организмов. На основе данных экологического мониторинга вырабатываются рекомендации для дальнейших управленческих решений и корректирующих действий, направленных на обеспечение рационального природопользования и сохранения качества окружающей среды.

Впервые термин “мониторинг” (от лат. monitor - предостерегающий) появился в 1972 году перед проведением Стокгольмской конференции ООН по окружающей среде в дополнение к термину “контроль”. Следует принять во внимание, что сама система мониторинга осуществляет только наблюдение и получение информации, не включая деятельность по управлению качеством среды, но является источником необходимой для принятия экологически значимых решений информации. Контроль подразумевает ещё и элементы управления.

Экологический мониторинг включает следующие основные направления деятельности:

· Наблюдение за факторами, воздействующими на окружающую природную среду, и за состоянием среды, которая изменяется в результате этого воздействия.

· Оценка фактического состояния природной среды.

· Прогноз состояния окружающей природной среды и оценку этого состояния. Прогнозы бывают краткосрочные и длительные.

Предмет экологического мониторинга:

· окружающая среда;

· природные ресурсы;

· источники антропогенных воздействий на природную среду.

Цели:

· экологическая безопасность;

· экологическое благополучие;

· рациональное природопользование.

Под экологической безопасностью понимают состояние, при котором обеспечена защищённость интересов личности, общества, природы и государства от потенциальных угроз, создаваемых антропогенным или естественным воздействием на окружающую среду [36].

Основной задачей системы экологического мониторинга является информационное обеспечение и поддержка процедур принятия решений в области управления состоянием окружающей природной среды (ОПС) и экологической безопасностью [39].

На рис. 4 приведена структура системы мониторинга.

Информационная система Управление

(мониторинг)

Наблюдение оценка фактического

состояния Регулирование

качества среды

прогноз состояния оценка прогнозируемого

(будущее) состояния

Рис. 4. Блок-схема системы мониторинга по [40]

Блоки “наблюдение” и “прогноз состояния” тесно связаны между собой. Прогноз возможен только при наличии информации о фактическом состоянии (прямая связь). Направленность прогноза в значительной степени должна определять структуру и состав наблюдательной сети (обратная связь).

Данные, полученные в результате наблюдения или прогноза, должны оцениваться с помощью специально выбранных критериев. Оценка, с одной стороны, подразумевает определение ущерба от воздействия, с другой стороны – выбор оптимальных условий для человеческой деятельности. Информация о состоянии природной среды и тенденциях его изменения должна быть положена в основу разработки мер по охране природы.

Результаты оценки существующего и прогнозируемого состояния биосферы дают возможность уточнить требования к подсистеме наблюдений (это и составляет научное обоснование мониторинга, обоснование состава и структуры сети и методов наблюдений).

Объекты экологического мониторинга:

· источники и факторы антропогенного воздействия на природную среду, в том числе источники загрязнений, излучений, включая потенциально опасные объекты;

· элементы биосферы, в том числе

- компоненты природной среды - земли, недра, почвы, поверхностные и подземные воды, атмосферный воздух, уровни радиационного и энергетического загрязнения, а также озоновый слой атмосферы и околоземное космическое пространство, обеспечивающие в совокупности благоприятные условия для существования жизни на Земле;

- природные объекты - естественные экологические системы, природные ландшафты и составляющие их элементы. Наблюдения также осуществляются за откликами живых организмов на воздействие, за изменением их структурных и функциональных показателей;

- природно-антропогенные объекты - природные объекты, преобразованные в процессе хозяйственной деятельности или объекты, созданные человеком и имеющие рекреационное и защитное значение;

- группы населения, испытывающие воздействие факторов окружающей среды.

Указанный подход охватывает слежение за всем циклом антропогенных воздействий – от источников воздействий до влияния и реакций отдельных природных сред и сложных экологических систем. Классификация мониторинга и всех его возможных направлений представляет сложную и громоздкую задачу. Рассмотрим более подробно первоочередные системы.

Мониторинг природных сред и объектов осуществляется на различных уровнях [36]:

· глобальный (биосферный или фоновый - в рамках международных программ и проектов);

· федеральный (для территории России в целом);

· территориальный (в пределах территории соответствующего субъекта Российской Федерации);

· локальный (в пределах природно-техногенной системы, находящейся в пользовании у природопользователя, получившего лицензию на тот или иной вид деятельности).

Глобальный мониторинг – снижение за общемировыми процессами и явлениями, включая антропогенные воздействия на биосферу и предупреждение о возникающих экстремальных ситуациях. Например, ослабление озонового экрана, влияние глобального загрязнения атмосферы на климат, оценка загрязнения Мирового океана, создание международной системы предупреждения о стихийных бедствиях. Разработка и координация глобальной системы мониторинга окружающей среды (ГСМОС) осуществляется ЮНЕП (United Environment Program – программа ООН по окружающей среде) и Всемирной метеорологической организацией в рамках различных международных программ и проектов.

Изменения окружающей среды могут происходить под воздействием естественных причин и под влиянием деятельности человека. Для того чтобы оценить изменения, вносимые человеческой деятельностью, нужно знать фоновое состояние биосферы. Оно изучается на базе заповедников, которые существуют в ряде стран в рамках фонового мониторинга окружающей среды. В России станции фонового мониторинга расположены в шести биосферных заповедниках.

При осуществлении глобального мониторинга используются системы космического дистанционного зондирования Земли. Они позволяют получать уникальную информацию о функционировании экосистем, последствиях стихийных бедствий и экологических катастроф.

Экологический мониторинг на территориальном уровне слежение за процессами в пределах региона. Существуют места (регионы), где есть отклонения от среднестатистических, характерных и по природному характеру по антропогенным воздействиям, для всей биосферы.

Мониторинг на территориальном уровне включает в себя:

• мониторинг источников и факторов воздействия. Мониторингу в первую очередь подвергаются токсичные вещества, наиболее стойкие и мобильные, имеющие токсичные дочерние продукты. Среди источников выделяют в первую очередь заводские трубы, поля с внесёнными химическими веществами, города и т.п.
• мониторинг природных сред – наблюдения за изменениями в атмосфере, гидросфере, почве, криосфере и биоте.
• импактный мониторинг – наблюдения за антропогенными воздействиями в особо опасных зонах и точках, изучение сбросов конкретного предприятия (в частности, мониторинг зон прямого воздействия). Измерение производится на фоне естественных процессов.

На рис. 5 показана классификация последовательных ступеней мониторинга.

Рис. 5. Классификация последовательных ступеней мониторинга.

Геофизический мониторинг – определяет реакцию абиотической составляющей, как в микро-, так и в макромасштабе. Вплоть до реакции и определения состояния крупных систем: погоды и климата.

Биологический мониторинг – слежение за биологическими объектами (наличие видов, их состояние, появление случайных интродуцентов и т.д.)

Биологический мониторинг включает наблюдения:

· за здоровьем человека, воздействие окружающей среды на человека;

· за важнейшими популяциями как с точки зрения существования экосистемы, так и точки зрения большой хозяйственной ценности (ценные сорта рыб);

· за популяциями – индикаторами;

· генетический мониторинг.

В качестве индикаторов загрязнения окружающей среды используют животных или растения (биоиндикаторы). К помощи биоиндикаторов прибегают на самой ранней стадии загрязнения. Если загрязнение зашло так далеко, как, например, в Лос-Анджелесе, где созданы аллеи из резиновых деревьев – живые деревья уже не могут там расти, - то на этой стадии смысла прибегать к помощи биоиндикаторов уже нет. Главные биоиндикаторы – это лишайники, так как они очень плохо переносят загрязнения воздуха. В местах с сильным загрязнением воздуха наблюдается “лишайниковая пустыня”. Они живут только в зонах с чистым воздухом. Некоторые их виды встречаются только на расстоянии 50-60 км от промышленных городов.

Очень чувствительны к сернистому газу хвойные растения. Если выбросы в атмосферу велики, ельник полностью гибнет. Биоиндикацией может быть изменение роста растений, окраски (качественные изменения).

В качестве биоиндикаторов могут служить животные и птицы [25]. Сокращение природных популяций птиц – сигнал, предупреждающий и об опасности для человека. Яды накапливаются в организме и яйцах птиц. Тяжёлые металлы накапливаются в организме ящериц. По их анализу можно судить о загрязнении среды. Высокочувствительными и легко используемыми биоиндикаторами токсичных примесей в морской воде служат яйца морских ежей.

Очень часто физико-химические методы анализа объектов окружающей среды требуют больших затрат времени и средств. Биоиндикаторы позволяют быстро и с малыми затратами обнаружить вредные вещества. Например, при исследовании пищевых продуктов на микотоксины, выделяемые плесневыми грибами, используют рачка артемия, которым кормят аквариумных рыб. Экстрактом из вызывающего подозрение растительного материала обрабатывают личинки рачка и по проценту смертности личинок судят о загрязненности микотоксинами. Различные виды водорослей избирательно используется при анализе воды на содержание инсектицидов и гербицидов.

Аналитическая химия в настоящее время достигла достаточно высоких результатов по чувствительности используемых методов: если в 50-е годы пределом мечтаний был порог обнаружения яда 1мг/кг, то сегодня реальным стало его выявление в количестве 10^-6 мг/кг. Достаточно три молекулы какого-либо соединения среди трёх миллиардов молекул исследуемого материала. Однако биоиндикаторы обладают ещё большей чувствительностью. Биологические тесты позволяют обнаружить 10^-9 мг/кг. Пробу вносят в клетки млекопитающих и измеряют реакцию этих клеток на яд. Точность этого метода несомненна.

Генетический мониторинг – наблюдение возможных изменений наследственных признаков у различных популяций, в том числе и у человека. С целью определения реальности угрозы здоровью будущих поколений исследования проводят по трём направлениям:

· тестирование токсической, мутагенной и канцерогенной активности физических факторов, химических препаратов и биологических агентов, имеющих широкое распространение в природе;

· слежение за уровнем и спектром заболеваемости в различных группах населения, проживающих в условиях разной степени загрязнения среды обитания;

· определение величины генетического груза в популяциях людей с попыткой оценить уровень и динамику частоты вновь возникающих мутаций.

Все исследователи по указанным проблемам объединили свои усилия в рамках “Общества по мутагенам окружающей среды”. Общим недостатком генетического мониторинга является ограничение изучения мутаций жизнеспособными индивидами, то есть недоучёт летальных мутаций. Частично эти данные дополняются данными, полученными при анализе материала спонтанно абортированных плодов, мертворождённых и учёта бесплодия у мужчин и женщин. Установлено, что 50 % спонтанных абортов и не менее 25 % врождённых пороков развития вызваны мутациями.

1. Объективность. Данные должны быть получены разными независимыми инструментальными методами, только в этом случае они могут считаться достоверными.

2. Непрерывность. В идеале мониторинг должен вестись непрерывно, для того чтобы заметить отклонения в состоянии среды.

3. Метрологическая конкретность всех данных. Не всегда один прибор может дать необходимую информацию.

4. Полнота информации. Если мы определим загрязнитель в воде на элементарном уровне (в виде химического элемента) этого знания недостаточно. Например, химический элемент хром. Поведение хрома в разных степенях окисления различно: Сr⁺³ переходит в донные отложения в виде Cr(OH)₃↓, Сr⁺⁶ будет переноситься водой, так как его соли хорошо растворимы. Различна и химическая токсичность Сr⁺³ и Сr⁺⁶, Сr⁺⁶ – сильный канцероген.

Дата добавления: 2014-01-04