Мониторинг окружающей природной среды

При объединении  систем детального мониторинга в  более крупную сеть (например, в пределах района и т.п.) образуется система мониторинга локального уровня. Локальный мониторинг предназначен обеспечить оценку изменений системы на большей площади: территории города, района.

Локальный мониторинг обычно ведут применительно к отдельным объектам, например, лесным, водным, горным, которые чаще всего подвержены интенсивным антропогенным воздействиям. Примером локального мониторинга является постоянная система наблюдения и контроля загрязнения воздуха в городах, на транспортных магистралях, осуществляемая при помощи стационарных, передвижных или подфакельных постов.

Критерии качества окружающей среды наиболее отчетливо  определены на локальном уровне. Его  конечная цель состоит в обеспечении  такой стратегии хозяйствования, при которой концентрации приоритетных загрязняющих веществ антропогенного происхождения не выходят за допустимые пределы (т.е. ПДК). В России ПДК закреплены законодательно, и соответствие качества окружающей среды этим стандартам контролируется соответствующими органами надзора.

Разновидность локального — импактный мониторинг осуществляется, как правило, в особо  опасных зонах и местах.

Локальные системы  могут объединяться в еще более  крупные – системы регионального  мониторинга, — слежение за процессами и явлениями в пределах значительного по площади района (края или области, или в пределах нескольких из них), который обычно отличается от соседних по природным условиям. Это, например, природные зоны, ландшафтные комплексы, рекреационные территории вокруг городов и т.п. Системы регионального мониторинга могут объединяться в пределах одного государства в единую национальную (или государственную) сеть мониторинга, образуя, таким образом, национальный уровень системы мониторинга. Примером такой системы являлась «Единая государственная система экологического мониторинга Российской Федерации» (ЕГСЭМ) и ее территориальные подсистемы, которая была упразднена в 2002 г.

В рамках экологической  программы ООН поставлена задача объединения национальных систем мониторинга  в единую межгосударственную сеть - «Глобальную систему мониторинга окружающей среды» (ГСМОС). Это высший глобальный уровень организации системы экологического мониторинга. Ее назначение - осуществление мониторинга за изменениями в окружающей среде на Земле и ее ресурсами в целом, в глобальном масштабе.

Глобальный  мониторинг - это система слежения за состоянием и прогнозирование  возможных изменений общемировых  процессов и явлений, включая  антропогенные воздействия на биосферу Земли в целом.

Глобальная  система мониторинга окружающей среды и ресурсов призвана решать общечеловеческие экологические проблемы в рамках всей Земли, такие как глобальное потепление климата, проблема сохранения озонового слоя, прогноз землетрясений, сохранение лесов, глобальное опустынивание и эрозия почв, наводнения, запасы пищевых и энергетических ресурсов и др.

Конкретные  цели глобального мониторинга, а  также его объекты определяются в ходе международного сотрудничества в рамках различных международных  соглашений и деклараций. Примером такой системы является глобальная наблюдательная сеть сейсмомониторинга Земли, действующая в рамках Международной программы контроля за очагами землетрясений и др.

2.2 Осуществление  мониторинга окружающей природной  среды

 

Экологический мониторинг окружающей среды предусматривает наблюдение за происходящими биосфере и техносфере процессами с целью прогнозирования вероятных изменений их качества, возможных ухудшений среды обитания человека. Собственно, сама система мониторинга окружающей среды не включает в себя деятельность по управлению качеством окружающей среды. Она является источником информации, необходимой для принятия экологически важных и своевременных решений.

Основные процедуры  экологического мониторинга:

1. Выделение объекта наблюдения и его обследование.
2. Составление информационной модели для выделенного (определенного) объекта.
3. Планирование измерений.
4. Оценка текущего состояния объекта наблюдения.
5. Идентификация информационной модели объекта наблюдения.
6. Прогнозирование изменения текущего состояния объекта.
7. Предоставление полученной информации потребителю в удобной для него форме.

Важными элементами структуры экологического мониторинга  являются:

Системы объектов мониторинга - воздух, вода, почва и  др.

Системы производственных работ - виды работ, включающие организацию и проведение экологического мониторинга.

Системы научных  и методических разработок - разработка комплекса методик, необходимых  при планировании и проведении мониторинга, при анализе результатов наблюдений и их оценке, при прогнозировании  и выдаче решений.

Системы технического обеспечения - лабораторное оборудование, аппаратура для сбора информации, компьютеры, технические средства, транспорт, средства связи и др.

Поскольку компонентами окружающей среды являются воздух, вода, минерально-сырьевые и энергетические ресурсы, биоресурсы, почвы и др., то выделяют соответствующие им подсистемы мониторинга. При этом важно создавать не разрозненные, а комплексные системы. Комплексный экологический мониторинг окружающей среды - это организация системы наблюдений за состоянием объектов окружающей природной среды для оценки фактического уровня загрязнения и предупреждения о создающихся критических ситуациях, вредных для здоровья людей и других живых организмов (рис. 5).

 

Рисунок 5 – Мониторинг окружающей природной среды

При проведении комплексного экологического мониторинга  окружающей среды:

а) проводиться постоянная оценка экологических условий среды  обитания человека и биологических  объектов (растений, животных, микроорганизмов  и т.д.), а так же оценка состояния и функциональной целостности экосистем;

б) создаются условия для  определения корректирующих действий в тех случаях, когда целевые  показатели экологических условий  не достигаются.

Система комплексного экологического мониторинга предусматривает:

выделение объекта наблюдения;

обследование выделенного  объекта наблюдения;

составление для объекта  наблюдения информационной модели;

планирование измерений;

оценку состояния объекта  наблюдения и идентификацию его  информационной модели;

прогнозирование изменения  состояния объекта наблюдения;

предоставление информации в удобной для использования  форме и доведение ее до потребителя.

2.3 Программа  мониторинга окружающей среды

Научно обоснованный мониторинг окружающей среды осуществляется в соответствии с Программой. Программа должна включать в себя общие цели организации, конкретные стратегии его проведения и механизмы реализации.

Ключевым элементом  любой Программы мониторинга  окружающей среды является:

- перечень объектов, находящихся под контролем, их  территориальная привязка (хорологическая организация мониторинга);

- перечень показателей  контроля и допустимых областей  их изменения (параметрическая  организация мониторинга);

- временные  масштабы – периодичность отбора  проб, частота и время представления  данных )хронологическая организация мониторинга).

Кроме того, в  приложении в Программе мониторинга  должны присутствовать таблицы с  указанием места, даты и метода отбора проб и представления данных.

Системы наземного  дистанционного наблюдения. В настоящее  время в программах мониторинга помимо традиционного «ручного» пробоотбора сделан упор на сбор данных с использованием электронных измерительных устройств дистанционного наблюдения в режиме реального времени.

Использование электронных измерительных устройств  дистанционного наблюдения проводят используя подключения к базовой станции либо через телеметрической сети, либо через наземные линии, сотовые телефонные сети или другие телеметрические системы.

Преимущество  дистанционного наблюдения является то, что в одной базовой станции для хранения и анализа могут использоваться многие каналы данных. Это резко повышает оперативность мониторинга при достижении пороговых уровней контролируемых показателей, например, на отдельных участках контроля. Такой подход позволяет по данным мониторинга предпринять немедленные действия, если пороговый уровень превышен.

Использование систем дистанционного наблюдения требует  установки специального оборудования (датчиков мониторинга), которые обычно маскируются для снижения вандализма и воровства, когда мониторинг проводится в легко доступных местах.

Системы дистанционного зондирования. В программах мониторинга  широко задействовано дистанционное  зондирование окружающей среды с  использованием самолетов или спутников, снабженных многоканальными датчиками. Различают два вида дистанционного зондирования.

А) Пассивное  обнаружение земного излучения, испускаемого или отраженного от объекта или в окрестностях наблюдения. Наиболее распространенным источником излучения является отраженный солнечный  свет, интенсивность которого измеряется пассивными датчиками. Датчики дистанционного зондирования окружающей среды настроены на конкретные длины волн - от далекого инфракрасного, до далекого ультрафиолета, включая и частоты видимого света.

Громадные объемы данных, которые собираются при дистанционном зондировании окружающей среды требуют мощной вычислительной поддержки. Это позволяет проводить анализ слабоотличающихся различий в радиационных характеристиках среды в данных дистанционного зондирования, успешно исключать шумы и «ложные цветовые изображения». При нескольких спектральных каналах удается усилить контрасты, которые незаметны для человеческого глаза. В частности, при задачах мониторинга биоресурсов можно различать тонкие отличия изменения концентрации в растениях хлорофилла, обнаружив области с различием питательных режимов.

Б) При активном дистанционном зондировании со спутника или самолета излучается поток энергии  и используется пассивный датчик для обнаружения и измерения  излучения, отраженного или рассеянного объектом изучения. Для получения информации о топографических характеристиках исследуемой области часто используется ЛИДАР, что особенно эффективно, когда территория велика и ручная съемка будет дорогостояща.

Дистанционное зондирование позволяет собирать данные об опасных или труднодоступных районах. Применение дистанционного зондирования включают мониторинг лесов, последствия действия изменения климата на ледники Арктики и Антарктики, исследованиях прибрежных и океанских глубин.

Данные с  орбитальных платформ, полученные из различных частей электромагнитного спектра в сочетании с наземными данными, представляет информацию для контроля тенденций проявления долгосрочных и краткосрочных явлений, природных и антропогенных. Другие области применения включают управление природными ресурсами , планирование использования земли, а также различные области наук о Земле.

Эффективность экологического мониторинга окружающей природной среды зависит во многом от научного обоснования его методологических и теоретических основ, показателей антропогенных нарушений и изменений в биосфере, критериев оценки разных факторов. Решение этих вопросов может существенно повысить уровень значимости результатов, полученных в ходе реализации программы экологического мониторинга окружающей среды.

Сложность организации  мониторинга окружающей среды зависит  от его уровня. С учетом уровня экологического мониторинга для его эффективного осуществления должны быть созданы  сети станций, пункты, посты наблюдений, оснащенных современным специальным  оборудованием. Не менее важным вопросом организации полноценного функционирования системы экологического мониторинга окружающей природной среды является ее финансовое и технологическое обеспечение.

Негативные  последствия хозяйственной деятельности и техногенного воздействия человека на окружающую среду для биосферы сегодня уже объективная реальность. Однако негативные результаты антропогенного воздействия в современных условиях развития человеческой цивилизации не являются неизбежными.

Во многом ухудшение  состояния окружающей среды связаны с нерациональным использованием природных ресурсов, низким уровнем разработки и дальнейшего внедрения современных безотходных технологий, ошибками в экологической и технической политике, малой изученностью возможных последствий антропогенного воздействия на экосистему.