Основные принципы создания системы экологического мониторинга

Методика, рассматриваемая в настоящей работе, может являться основой для регионального мониторинга на большей части территории России. Это обусловлено структурой и выбором таких элементов биогеоценозов, которые характерны для значительных территорий страны, а также тем, что предлагаемые частные методики хорошо разработаны и известны широкому кругу специалистов.

Методология регионального экологического мониторинга основывается на ряде принципов:

1. Экологический мониторинг является комплексной подсистемой мониторинга биосферы и включает в себя как биологический, так и геофизический блоки (рис.2). Экологический мониторинг должен учитывать все основные изменения, вызываемые любыми антропогенными воздействиями в интегрированном виде на фоне естественной изменчивости изучаемых биогеоценозов.

2. В основу схемы экологического мониторинга должен быть заложен принцип пространственно-временной структурированности типа: «водосборный бассейн - сукцессионная система», с учетом природно-зональной (ПЗ) дифференциации исследуемой территории. При этом комплекс «водосборный бассейн - сукцессионная система» (ВБ) является наибольшей целостной, автономной и представительной субструктурой биосферы.

3. В пределах выделенных пространственно-временных комплексов, представляющих собой некие «ключевые» участки с точки зрения возможности экстраполяции полученных здесь данных на остальную территорию региона, единицей исследований являются биогеоценозы (Б) как элементарные комплексные функциональные системы, в топологической основе которых лежат «элементарные ландшафты» (Полынов, 1953).

Границы водосборного бассейна (ВБ).

Остальные обозначения см. в тексте.

Рис. 2. Общая схема иерархии в системе закладки пробных

площадей на исследуемой территории

4. Биогеоценозы для исследований выбираются по принципу их наибольшей представленности в районе исследований, функциональной значимости в выделенном комплексе (т.е. в каждой крупной группе представленных ландшафтов (Л): леса, болота, луга, водоемы, техногенные ландшафты и др.) и хозяйственного значения.

5. Для проведения систематических наблюдений за состоянием («качеством») выбранных биогеоценозов в пределах водосборного бассейна выделяются реперные участки (РУЭМ), привязанные к топооснове, в пределах которых по специальным методикам закладываются постоянные пробные площади (ППП) фиксированного размера для сбора первичной информации (ПИ) о состоянии биоты и абиотических составляющих биогеоценоза. Общая иерархия исследуемых участков территории отражена на рисунке 2 и может быть выражена формулой:

n₀ВБ - n₁ПЗ - n₂Л - n₃Б - n₄РУЭМ - n₅ППП - n₆ПИ_,

где n_i - количество.

6. При выборе методик учитываются принципы диагностической необходимости и достаточности, относительной простоты и воспроизводимости исследований, которые по определению мониторинга должны носить периодический и долговременный характер.

7. Оценка состояния биогеоценоза основана на сумме нормализованных индексов состояния отдельных диагностических признаков с учетом их значимости при агрегировании (Пых, Малкина-Пых, 1996).

8. Система создаваемых реперных участков с постоянными пробными площадями должна быть соотнесена с уже существующими постами наблюдений за отдельными элементами природной среды (например, сеть гидрологических постов, метеостанций, постов контроля газового состава атмосферного воздуха и др.).

9. Сеть РУЭМов должна дополняться исследованиями, проводимыми на площадях, превышающих их размеры в силу специфики изучаемых объектов.

Так, материалы по экологическому мониторингу состояния качества среды того или иного региона в обязательном порядке должны включать результаты учетов численности охотничье-промысловых видов животных. Последние же, ввиду своей подвижности и размеров индивидуальных участков, населяют территорию больших размеров, нежели тот или иной РУЭМ. Поэтому учетные работы по этим объектам проводятся отдельно, но районы таких работ обязательно должны быть увязаны с сетью РУЭМ и включены в общую систему регионального экологического мониторинга.

Закладывая сеть РУЭМ и ППП для определения степени трансграничного влияния прилегающих территорий, ее (сеть) следует размещать вблизи административных границ с учетом мощности и направления техногенных потоков.

Предлагаемая методика также может быть использована и для решения задач импактного мониторинга объектов в системе экологического контроля интенсивного антропогенного воздействия. К таким объектам можно отнести крупные населенные пункты, предприятия по добыче и переработке полезных ископаемых, электростанции, золотоотвалы, предприятия химической, ядерной и микробиологической промышленности, производства строительных материалов, целлюлозы и бумаги, установки черной и цветной металлургии, медицинские центры, осуществляющие в широких масштабах радиоизотопные диагностические и терапевтические процедуры, аэродромы и аэропорты, полигоны утилизации отходов, авто- и железные дороги, водозаборы и очистные сооружения, геологическое производство работ, газо-, нефте- и продуктопроводы, хранилища нефти и нефтепродуктов, лесосечные заготовки, животноводческие комплексы и птицефабрики, сельхозугодья с использованием удобрений и ядохимикатов.

Значительная часть элементов и принципов методики также применимы для оценки воздействия на окружающую среду (ОВОС) вновь создаваемых предприятий. Для этой цели на стадии ТЭО (Проекта), в зависимости от специфики объекта, возможно использование части или всего набора частных методик.

Существует еще одно место приложения методики экологического мониторинга биогеоценозов. Известен ряд природных наземных и атмосферных процессов, имеющих стихийный характер с катастрофическими последствиями для территории. Причем проявление различных процессов могут иметь как локальный, так и региональный характер. В случае их локального проявления (пожары, наводнения и др.) может быть использована настоящая методика с заложением РУЭМ непосредственно в местах проявления стихийных процессов, что позволит оценить последствия влияния и восстановительную способность биогеоценозов.

Во всех случаях, определяя количество и место заложения РУЭМ, потребуется привлечение дополнительного и обязательного блока информации. Такой блок должен содержать данные о климате, ландшафтных и геоморфологических, гидрологических и гидрогеологических, геологических, инженерно-геологических и топографических условиях, а также данные о хозяйственном использовании территории.

Характеристика климата:

- атмосферный воздух, радиационный, химический, шумовой, электромагнитный фон;

- тип климата;

- радиационный баланс (за год и по месяцам);

- температурный режим (средние температуры по месяцам, средняя и максимальная температура воздуха самого жаркого и самого холодного месяцев, продолжительность периода с положительными температурами);

- среднее количество осадков за год, их распределение в течение года, повторяемость моросящих осадков, наличие и интенсивность ливневых осадков, число дней с грозами;

- влажность воздуха (по месяцам и за год);

- ветровой режим (повторяемость направлений ветра, средняя скорость ветра по направлениям, повторяемость штилей, максимальная и минимальная скорость ветра, наибольшая скорость ветра, превышение которой в году для данного района составляет 5 %);

- повторяемость туманов, их продолжительность, распределение по сезонам года;

- температурные инверсии, их повторяемость, продолжительность, количество инверсионных дней в году, высота нижней границы инверсионного слоя, его толщина, совпадение инверсионных явлений и штилей;

- потенциал загрязнения атмосферы (ПЗА).

Ландшафтная характеристика территории:

- региональные особенности местности – характеристика урочищ, фаций, их распространение (в пределах административной области, района);

- освоенность (нарушенность местности, фоновое состояние урочищ и фаций;

- преобладающие физико-географические процессы (заболачивание, эрозия и др.), их распространение, активность;

- особо охраняемые территории (статус, ценность, расположение), включая рекреационные.

Геоморфологические условия:

- типы и подтипы рельефа;

- строение долинной сети, водоразделов, склонов;

- абсолютные отметки и относительные высоты местности;

- преобладающая крутизна и длина склонов;

- количество, плотность и густота оврагов (коэффициент расчлененности территории).

Гидрологические условия:

- перечень водных объектов на осваиваемой территории (естественных и искусственных), их положение, размер (длина, площадь водного зеркала), вид, морфометрические особенности, границы бассейнов;

- поверхностный сток и его особенности, модуль стока (средний многолетний, среднемесячный, среднесезонный), коэффициент стока;

- зарегулированность стока – естественная (коэффициенты озерности,

заболоченности, лесистости территории) и искусственная (наличие гидротехнических сооружений, лесотехнических, агротехнических и других);

- уровни водных объектов (минимальный, максимальный расчетной обеспеченности, средние многолетние);

- ледовый режим (сроки замерзания и вскрытия, наличие незамерзающих источников, толщина льда, наличие шуги);

- режим речного стока (минимальные среднемесячные расходы воды расчетной обеспеченности, норма годового стока, внутригодовое распределение стока, многолетняя изменчивость стока, максимальные расходы воды);

- гидравлические элементы потока (ширина, глубина максимальная и средняя, скорость потока, средняя скорость течения на участке, гидравлический радиус, шероховатость русла, уклон водной поверхности, коэффициент извилистости и др.);

- твердый сток (состав и количество);

- характер русловых процессов;

- наличие заболачиваемых территорий (наивысшие уровни воды, границы затопления);

- водный режим болот, физико-химические свойства болотных вод.

Геологические и инженерно-геологические условия:

- распространение и особенности четвертичных пород (литология, минералогический состав, физико-механические свойства, трещиноватость, выветривание, коэффициент фильтрации);

- структурно-морфологические и инженерно-геологические свойства горных пород;

- структурно-тектонические и геофизические аномалии;

- характеристика геологических процессов – виды, особенности распространения, масштабы и интенсивность;

- наличие геохимических и геофизических аномалий;

- мерзлотные условия (распространение многолетней и сезонной мерзлоты, наличие жильных льдов и др.), особенности мерзлотных процессов.

Гидрогеологические условия:

- глубина залегания и сезонные колебания уровня грунтовых вод (мощность зоны аэрации);

- региональные особенности территории;

- мощность и глубина залегания подземных водоносных горизонтов;

- водовмещающие породы;

- область питания и разгрузки;

- гидрогеологические параметры водоносных горизонтов и зоны аэрации (коэффициент фильтрации, проницаемость, водопроводимость и др.);

- мощность и выдержанность регионального водоупора;

- сведения о наличии действующих водозаборов подземных вод;

- характеристика современного состояния эксплуатируемого водоносного горизонта;

- глубина залегания, химсостав, запасы, защищенность.

Растительность:

- преобладающие типы зональной растительности (формации и их распространение);

- интразональная растительность (типы, распространение);

- функциональное значение основных растительных сообществ;

- преобладающие типы лесов, их использование и состояние;

- пожароопасность лесов;

- луга, пастбища, их продуктивность;

- типы естественной травянистой растительности, их использование, состояние;

- агроценозы (размещение, урожайность культур);

- редкие, эндемичные, реликтовые, занесенные в Красную книгу виды растений, их местонахождение, система охраны.

Животный мир:

- распределение по местообитаниям животного населения, характеристика пребывания на территории, обилие видов (плотность населения), фоновые тенденции изменения численности (естественная динамика);

- особо охраняемые виды животных – редкие, эндемичные, исчезающие, занесенные в Красную книгу;

- особо ценные местообитания – места массового размножения особо ценных видов, места нагула, отдыха мигрантов. Пути миграции;

- особо уязвимые (при рекреационном использовании) виды животных;

- проблемные группы животных – социальные, хозяйственно-важные, мигранты;

- вредящие животные.

Хозяйственное использование территории:

- структура земельного фонда;

- мелиоративный фонд, виды мелиорации;

- плотность населения (например, по административным районам);

- характеристика инфраструктуры территории – основное производство, непроизводственная сфера;

- основные источники загрязнения природной среды;

- традиционное природопользование.