7.1. Основные понятия, цели и задачи.

Состояние биосферы может изменяться под влиянием естественных процессов, происходящих в ней, или под воздействием человеческой деятельности.

Меняясь в результате естественных причин, состояние биосферы с течением времени, как правило, возвращается к первоначальному. Примерами таких изменений могут служить сезонные колебания температуры, вегетации растительности и др. Средние параметры, характеризующие биосферу – ее климатические характеристики, природный состав окружающей среды, круговорот воды, углерода, серы, фосфора, азота и других веществ, глобальная продуктивность в природе – могут существенно изменяться лишь в течение очень длительного периода времени.

В тоже время, современный уровень антропогенного воздействия на окружающую среду на уровне государства, региона, области, города потенциально может являться причиной сложных экологических проблем, представляющих серьезную угрозу устойчивости экологических систем и здоровью населения. Некоторые последствия неразумного хозяйствования могут приводить к очень быстрым, часто необратимым изменениям биосферы, порождая экологические проблемы глобального характера, несущие угрозу для всего живого на планете Земля.

Негативные изменения, происходящие в биосфере, не всегда могут быть замечены своевременно, т.к. в большинстве случаев эти изменения происходят постепенно, исподволь и до поры до времени остаются невидимыми для общества, а значит, и не осознаются им. Сегодня можно наблюдать необратимые изменения некоторых природных ландшафтов и климата, исчезновение отдельных видов растений и животных, из-за загрязнения водоемов, атмосферы и др.

Вследствие этого, для своевременного выявления отрицательных процессов происходящих в биосфере и быстрого реагирования на возникающие изменения, необходимо было создать специальную систему наблюдения за окружающей средой, способную вовремя заметить развитие экологических проблем и предупредить общество о надвигающейся угрозе природным экосистемам, здоровью и жизни человека, его экологической и социальной деятельности.

Методические основы такой системы были разработаны Р.Е. Мунком и одобрены I Межправительственным совещанием, проходившем в рамках ЮНЕП (программы ООН по окружающей среде) в 1974 году. Эта система получила название мониторинг от лат. Monitor – тот, кто предостерегает.

В настоящее время существует несколько определений мониторинга. Ниже представлены некоторые из них.

Мониторинг – это система повторных наблюдений одного или нескольких элементов окружающей среды в пространстве и во времени с определенными целями в соответствии с заранее подготовленной программой.

Мониторинг – система регулярных длительных наблюдений в пространстве и во времени, дающих информацию о прошлых и настоящих состояниях окружающей среды, которая позволяет прогнозировать на будущее изменения параметров среды, имеющих особенное значение для человека (ЮНЕСКО, 1974 г.).

Основной целью мониторинга является комплексная оценка состояния биосферы или ее отдельных элементов под влиянием антропогенных воздействий, составление прогноза ее изменений для определения мер по своевременному исправлению возникших негативных ситуаций до того, как окружающей среде будет нанесен непоправимый ущерб.

Ключевыми задачами мониторинга являются: наблюдение за изменениями состояния биосферы, в том числе, обусловленными деятельностью человека, выявление источников воздействия и причин этих модификаций; оценка изменений биосферы и определение их тенденций; прогноз изменений биосферы.

Решение этих задач позволяет своевременно принимать меры, направленные на предотвращение нежелательных последствий в экстремальных (аварийных) случаях и оптимизировать отношения человека и природной среды в целом.

В настоящее время за кратковременными и длительными изменениями состояния окружающей природной среды ведут наблюдение многочисленные службы: экологические, гигиенические, гидрометеорологические, сейсмические, магнитометрические и другие. Так как цели наблюдения за биосферой у разных заинтересованных организаций несколько разняться сегодня существует несколько систем мониторинга, каждая из которых решает свои задачи.

Например, климатический мониторинг включает в себя наблюдение и оценку состояния климатической системы Земли (атмосфера – океан – поверхность суши – криосфера – биота). Его цель – оценка возможных изменений климата.

Биологический мониторинг определяет состояние биоты, ее отклик на антропогенное воздействие, а также состояние и отклонения в организмах от нормального естественного состояния на различных уровнях – молекулярном, клеточном, организменном, популяционном и на уровне сообщества. Как подсистемы сюда относятся санитарно-гигиенический мониторинг (изучение изменений в состоянии здоровья населения под воздействием антропогенно-изменяющейся окружающей среды) и генетический (изучение изменений наследственных признаков на основе длительного следящего наблюдения).

Под экологическим мониторингом понимают комплексную систему наблюдения за состоянием окружающей среды, оценки и прогноза изменений состояния окружающей среды под воздействием природных и антропогенных факторов (Закон РФ «Об охране окружающей природной среды»).

Являясь комплексным экологический мониторинг включает в себя другие виды мониторинга и поэтому используется как основа при планировании наблюдений, осуществляемых за: состоянием окружающей природной среды; реакцией биоты и крупных систем.

Его можно подразделить на биоэкологический, геосистемный и биосферный в зависимости от уровня рассматриваемой экосистемы (организм или популяция, геосистема, биосфера).

При наблюдении за окружающей средой и источниками воздействия оценивают: состояние среды, характеризующееся географическим положением места и его геофизическими данными; состоянием среды, характеризующееся геохимическими данными и данными о составе и характере загрязнений; наблюдение за локальными источниками загрязнений или факторами воздействия на ОС.

Объектами наблюдения экологического мониторинга могут быть источники повышенной опасности, отдельные территории, сферы (гидросфера, атмосфера, литосфера) или вся биосфера Земли.

По объектам наблюдения экологический мониторинг подразделяется на: атмосферный; воздушный; водный; почвенный; климатический; растительности; животного мира; здоровья населения и др.

По масштабам воздействия негативных факторов на ОС;

- временной (кратковременный, долговременный)

- пространственный (по размерам охватываемой территории)

- глобальный – Земной шар в целом;

- международный – охватывает территорию нескольких государств;

- национальный – мониторинг в рамках одного государства;

- локальный – отдельные территории, локальные районы.

Глобальный мониторинг представляет собой слежение за общемировыми процессами и явлениями в биосфере Земли и ее экосфере, включая все их экологические компоненты, и предупреждение о возникающих экстремальных ситуациях (Таблица). Ведение глобального мониторинга возможно только при совместном усилии многих стран. В настоящее время такой объединяющей всех организацией является международная Организация Объединенных Наций (ООН) и другие организации, работающие под ее эгидой (ВОЗ, ЮНСЕД и пр.).

Таблица ……

Характеристика различных типов мониторинга

Если объектами наблюдения являются локальные источники повышенной опасности, например, территория, вблизи какого-то предприятия, места захоронения отходов или конкретный антропогенный источник загрязнения, говорят о локальном мониторинге.

Увеличение масштабов наблюдения до тысячи квадратных километров ведет к региональному мониторингу.

По характеру обобщения информации помимо глобального, регионального, локального выделяют: базовый (фоновый) – слежение за общебиосферными, в основном природными, явлениями без наложения на них региональных антропогенных влияний; национальный (государственный) – мониторинг в масштабах страны; импактный – мониторинг региональных и локальных антропогенных воздействий в особо опасных зонах и местах.

По факторам воздействия выделяют ингредиентный мониторинг – контроль за загрязняющими веществами и агентами (загрязнение тепловое, шумом, токсическими веществами, ЭМИ и др.).

По методам наблюдений мониторинг классифицируется на:

- дистанционный (авиационный, спутниковый и т.д.);

Так, спутниковый использует дистанционные (не возмущающие) методы и позволяет по космическим снимкам следить за изменениями, происходящими на поверхности Земли и в атмосфере.

- химический – система наблюдения за химическим составом атмосферы, осадков, поверхностных и подземных вод, вод океанов, почв и т.д. и контроль за динамикой распространения химических загрязняющих веществ;

- физический – система наблюдения за влиянием физических процессов и явлений на окружающую среду (землетрясения, эрозия почв, наводнения и т.д.);

- биологический – осуществляемый с помощью биоиндикаторов (т.е. таких организмов, по наличию, состоянию и поведению которых судят об изменениях в окружающей среде).

Наконец, постоянно возникают еще и экстренные виды мониторинга, актуальные при решении насущных мировых проблем, к которым относятся повышение концентрации диоксида углерода (углекислого газа) в атмосфере, истощение озонового слоя, аварии нефтяных танкеров и т.д.

Системы мониторинга построены по иерархическому принципу. Рассмотрим для примера системы глобального мониторинга. Она, как правило, состоит из 4 уровней:

1. Локальный (низший уровень) – устанавливаются основные факторы загрязнения окружающей среды, проводится инвентаризация источников наблюдения, организуются пункты наблюдения, на которых осуществляется сбор данных по наблюдаемым факторам окружающей среды.

2. Региональный – осуществляется наблюдение, обработка, оценка и прогноз данных по загрязнению окружающей среды в отдельном регионе, создаются базы данных по состоянию окружающей среды, оценивается здоровье населения.

3. Территориальный – проводится обобщение, анализ, прогноз, оценка существующей обстановки по отдельным территориям, создаются укрупненные базы данных по состоянию окружающей среды.

4. Высший – общегосударственный центр – разрабатывает законодательную базу, осуществляет прогноз и оценку состояния окружающей среды в национальном и глобальном масштабах, определяет механизмы управления окружающей средой.

Как правило, всю получаемую информацию в ходе мониторинга делят по степени срочности и разделяют на три категории:

• Экстренная (аварийная) – содержит сведения о резких изменениях наблюдаемых параметров в окружающей среде.

• Оперативная – охватывает месячный, квартальный период наблюдения.

• Режимная (плановая) – охватывает годовой или иной период наблюдения, определенный задачами мониторинга, и отражает общее состояние загрязнения окружающей среды и служит материалом для планирования мероприятий по ее охране и разработке общегосударственной политики в данной области, а также для составления долгосрочных прогнозов.

В систему мониторинга должны входить следующие основные этапы: выделение (определение) объекта наблюдения; обследование выделенного объекта наблюдения; составление информационной модели для объекта наблюдения; планирование наблюдений; оценка состояния объекта наблюдения и идентификация его информационной модели; прогнозирование изменения состояния объекта наблюдения; представление информации в удобной для использования форме и доведения ее до потребителя.

Работа любой системы мониторинга обеспечивается: мобильными средствами контроля (авиационный комплекс, автомобильный комплекс, мобильный водный комплекс и др.); стационарными средствами контроля; лабораторным комплексом; информационно-аналитическим центром.

Стационарные средства контроля состоят из: режимной сети наблюдения; сети стационарных постов воздушного и водного бассейна и др.

Пробы объектов окружающей среды, отобранные в процессе мониторинга, поступают в лабораторию, где выполняется их оценка и анализ.

В информационно-аналитическом центре накапливается вся поступающая информация, она складывается в информационные блоки, анализируется, и на ее основе разрабатываются управленческие решения.

Например, информационные блоки санитарно-гигиенического мониторинга регионального уровня включают в себя:

1блок. Здоровье населения: физическое развитие и функциональное состояние; заболеваемость; инвалидность; демографические процессы.

2блок. Среда обитания населения: среда территорий; климат; атмосферный воздух; вода; почва; продукты питания; вибрация, шум, ЭМП и др.; среда закрытых помещений (производственные, жилые, общественные) микроклимат; воздух; вода; пища; вибрация, шум, ЭМП и др.

3блок. Социально-экономические условия: экономический комплекс; призводство и потребление; фактическое питание; бюджет (населения, страны и др.); социальная инфраструктура; здравоохранение, транспорт, связь, общественное питание, жилищно-коммунальное хозяйство.

4блок. Нормативно-справочная информация: характеристика области; нормативы (ГОСТ, ОСТ, СН, СНиП)

5блок. Результат анализа и прогноз зависимости здоровья населения от состояния среды обитания: риски; экономические ущербы; прогнозы.