Экологический мониторинг

Под мониторингом (от лат. «монитор» – напоминающий, надзи­рающий) понимают систему наблюдений, оценки и прогноза состоя­ния окружающей среды. Основной принцип мониторинга – непре­рывное слежение.

Мониторинг является важнейшей частью экологического кон­троля, который осуществляет государство. Главная цель мониторин­га – наблюдение за состоянием окружающей среды и уровнем ее за­грязнения.

Не менее важно своевременно оценить и последствия ан­тропогенного воздействия на биоту, экосистемы и здоровье человека, а также эффективность природоохранных мероприятий. Но монито­ринг – это не только слежение и оценка фактов, но и эксперимен­тальное моделирование, прогноз и рекомендации по управлению со­стоянием окружающей среды.

По территориальному охвату различают три ступени, или блока, современного мониторинга – локальный (биоэкологический, сани­тарно-гигиенический), региональный (геосистемный, природнохо-зяйственный) и глобальный (биосферный, фоновый) (табл. 15.2). В программу биоэкологического (санитарно-гигиенического) монито­ринга, проводимого на локальном уровне, входят наблюдения за из­менением в различных сферах содержания загрязняющих веществ, обладающих канцерогенными, мутагенными и иными неблагоприят­ными свойствами. Постоянным наблюдениям подвергаются следую­щие загрязняющие вещества, наиболее опасные для природных эко­систем и человека:

– в поверхностных водах – радионуклиды, тяжелые металлы, пестициды, бенз(а)пирен, рН, минерализация, азот, нефтепродукты, фенолы, фосфор;

– в атмосферном воздухе – оксиды углерода, азота, диоксид се­ры, озон, пыль, аэрозоли, тяжелые металлы, радионуклиды, пестици­ды, бенз(а)пирен, азот, фосфор, углеводороды;

– в биоте – тяжелые металлы, радионуклиды, пестициды, бенз(а)пирен, азот, фосфор.

Тщательно исследуются и такие вредные физические воздейст­вия, как радиация, шум, вибрация, электромагнитные поля и др.

Пункты экологических наблюдений располагаются в местах кон­центрации населения и районах интенсивной его деятельности с та­ким расчетом, чтобы они контролировали основные линии связи человека (трофические и др.) с естественными и искусственными компонентами окружающей среды. Это могут быть территории промышленно-энергетических центров, атомных электростанций, неф­тепромыслов, агроэкосистем с интенсивным применением ядохими­катов и др. В составе биоэкологического (санитарно-гигиенического) мо­ниторинга большое внимание уделяют наблюдениям за ростом вро­жденных дефектов в популяциях человека и динамикой генетиче­ских последствий загрязнения биосферы, в первую очередь мутаге­нами. Экологическую опасность их трудно переоценить, ибо, как подчеркивают Д. П. Никитин и Ю. В. Новиков, «мутагены поража­ют самое драгоценное, что создано эволюцией живой материи, – ге­нетическую программу человека, а также генофонды популяций всех видов животных, растений, бактерий и вирусов, населяющих биосферу». На региональном (геосистемном) уровне наблюдения ведут за со­стоянием экосистем крупных природно-территориальных комплек­сов (бассейнов рек, лесных экосистем, агроэкосистем и т. д.), где име­ются отличия параметров от базового фона ввиду антропогенных воз­действий. Изучают трофические связи (биологические круговороты) и их нарушения, оценивают возможность использования ресурсов природных экосистем в конкретных видах деятельности, анализиру­ют характер и количественные показатели антропогенных воздейст­вий на окружающую среду в этих регионах. Например, ведут кон-

троль за популяционным состоянием исчезающих видов животных в преде­лах какого-либо региона и т. д.

Обеспечить наблюдение, контроль и прогноз возможных измене­ний в биосфере в целом – задача глобального мониторинга. Его назы­вают еще фоновым, или биосферным. Объектами глобального мони­торинга являются атмосфера, гидросфера, растительный и животный мир и биосфера в целом как среда жизни всего человечества.

Разработка и координация глобального мониторинга окружаю­щей природной среды осуществляется в рамках ЮНЕП (орган ООН) и Всемирной метеорологической организации (ВМО).

Основными целями этой программы являются:

– организация расширенной системы предупреждения об угрозе здоровью человека;

– оценка влияния глобального загрязнения атмосферы на кли­мат;

– оценка количества и распределения загрязнений в биологиче­ских системах, особенно в пищевых цепочках;

– оценка критических проблем, возникающих в результате сель­скохозяйственной деятельности и землепользования;

– оценка реакции наземных экосистем на воздействие окружаю­щей среды;

– оценка загрязнения океана и влияния загрязнения на морские экосистемы;

– создание системы предупреждений о стихийных бедствиях в международном масштабе.

При выполнении работ по программе глобального мониторинга особое внимание уделяют наблюдениям за состоянием природной среды из космоса. Космический мониторинг позволяет получить уни­кальную информацию о функционировании экосистем как на регио­нальном, так и на глобальном уровне. В сравнении с другими видами мониторинга космический имеет ряд практически значимых преиму­ществ. По данным Г. И. Марчука (1990), он позволяет, в частности, оперативно получать информацию о природной среде больших тер­риторий Земли, что особенно важно при возникновении ураганов, наводнений и других стихийных бедствий.

Чрезвычайно важным является создание системы космического мониторинга лесных пожаров для малозаселенных пространств.

В России функционирует разветвленная общегосударственная служба наблюдения на всех уровнях мониторинга – локальном, ре­гиональном и глобальном. На многочисленных станциях, стационар­ных постах, в химических лабораториях, на самолетах, вертолетах и кос­мических аппаратах наблюдают за загрязнением атмосферы, вод, почв, донных отложений, околоземного пространства, организуют «слеже­ние» за состоянием земель, минерально-сырьевых ресурсов недр, со­хранностью животного и растительного мира и т. д.

Основной объем наблюдений выполняет Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет России). С 1995 г. в России с целью радикального повышения эффек­тивности службы наблюдения введена Единая государственная систе­ма экологического мониторинга (ЕГСЭМ) (рис. 15.2).

К основным задачам ЕГСЭМ, в частности, относятся:

– ведение специальных банков данных, характеризующих эко­логическую обстановку, и гармонизация их с международными эколого-информационными системами;

– оценка и прогноз состояния объектов и антропогенных воз­действий на них, откликов экосистем и здоровья населения на изменение состояния окружающей среды.

Задачи по программированию изменений в окружающей среде и принятию управляющих решений, т. е. решений, предотвращающих негативные изменения среды, в системе мониторинга решают с по­мощью математического моделирования на ЭВМ. Используется динамическая, постоянно действующая модель (ПДМ), входящая в ав­томатизированную информационную систему (АИС) мониторинга. Особенность ПДМ – циклическое функционирование: по мере по­ступления новых данных в АИС они загружаются в ПДМ и на модели «проигрывается» вариант развития моделируемой системы, затем при новых исходных данных цикл повторяется уже с учетом предыдущего варианта развития и т. д. Отсюда следует очень важное свойство ПДМ: чем дольше функционирует система мониторинга, тем полнее информация и тем ближе модель к моделируемому объекту.

Наиболее эффективным инструментом изучения и оценки ком­плексного воздействия техногенных и природных факторов на окру­жающую среду являются геоинформационные системы (ГИС). Эти системы представляют собой совокупность технических, программ­ных и организационных средств сбора, хранения и обработки много­плановой, преимущественно региональной экологической информа­ции, составляют основу АИС и способны обеспечить эффективный контроль, прогнозирование и управление экологической ситуацией.