Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow БЖД arrow Мониторинг среды обитания

Система глобального мониторинга

В настоящее время, когда влияние хозяйственной деятельности человека охватывает практически всю биосферу, возникла необходимость разработки природоохранных мероприятий не только локального и регионального, но и глобального характера. Решение этой задачи потребовало создания системы глобального мониторинга состояния и изменения природной среды.

Общие принципы организации службы глобального мониторинга были рассмотрены еще на Стокгольмской конференций ООН по окружающей среде в 1972 году. В последующие годы вопросами мониторинга биосферы занимались различные международные организации. Под эгидой Всемирной метеорологической организации (ВМС) начались фоновые наблюдения за состоянием загрязнения атмосферы и атмосферных осадков. В рамках Международной океанографической комиссии совместно с ВМО организованы работы по изучению загрязнения морской среды. Большая работа по научному обоснованно глобального мониторинга была проведена в рамках программы ЮНЕСКО "Человек и биосфера".

В 1986 г. Международный совет научных обществ принял Международную геосферно-биосферную программу "Глобальные изменения", нацеленную на познание причин и механизмов изменений природы и поиск путей научного прогнозирования этих процессов в XXI веке. В ней особое внимание уделено получению современной информации о состоянии биосферы в целом. Осуществление программы началось в 1991 г. и будет продолжено в следующем столетии (Меняющийся мир..., 1991).

Глобальный мониторинг - это регулярное слежение за планетарными процессами и явлениями в биосфере с целью оценки и прогноза их изменений под влиянием антропогенных и естественных факторов. В качестве объектов слежения выступают геосферы Земли, которые рассматриваются в глобальном масштабе. Этот вид мониторинга необходим для решения планетарных проблем природопользования и охраны окружающей среды, овладения приемами и механизмами управления региональными природно-антропогенными процессами и биосферой в целом. Материалы наблюдений позволяют выявить масштабы и характер антропогенных изменений природных систем, определить негативные последствия хозяйственной деятельности в различных ландшафтных зонах и при разных способах общественного производства.

Основная задача глобального мониторинга - наблюдения и контроль за главными параметрами современной биосферы с целью достоверной фиксации их периодических и направленных изменений, экологической оценки ответных реакций природных систем на антропогенные воздействия, охватывающие крупные части биосферы. В их число должны входить наиболее важные геофизические, геохимические и биологические показатели - характеристики радиационного и теплового балансов, глобального влагооборота Земли; данные о состоянии озонового слоя, загрязнении

25

географических сфер и по антропогенному преобразованию круговорота главнейших химических элементов; показатели структуры и биологической продуктивности наиболее репрезентативных наземных и океанических экосистем. Кроме того, в задачи мониторинга необходимо включить наблюдения над изменением глобальных уровней радиоактивности, связанной с использованием ядерной энергии (Герасимов, 1985).

По данным глобальных наблюдений рассчитываются фоновые показатели - усредненные параметры, характеризующие естественное состояние компонентов биосферы. Они используются как ’’точки” отсчета или исходные отметки при оценке направлений и степени антропогенных изменений окружающей природной среды.

Оценка антропогенных изменений природной среды осуществляется с помощью двух групп критериев - показателей загрязнения среды и структурно-функциональных характеристик биосферы.

Первую группу критериев составляют загрязнители, оказывающие существенное негативное воздействие на природные системы. Согласно И.М.Назарову (1977), к ним относят:

  • а) вещества, воздействующие на геофизические системы в атмосфере (углекислый газ, аэрозоли, вещества, влияющие на содержание озона и др.);
  • б) мутагенные ингредиенты глобального значения - радионуклиды, пестициды, бенз(а)пирен и другие;
  • в) вещества регионального распространения, способные переноситься на большие расстояния и вызывать суммарный эффект глобального масштаба (двуокиси серы и азота, нефть и нефтепродукты, тяжелые металлы и др.).

При оценке загрязнения среды важное значение имеет выявление степени «антропогенности» различных загрязнителей, в частности элементов, распространяющихся с аэрозолями. Для ее определения предложен коэффициент обогащения или фракционирования (Ki). Он рассчитывается по отношению к некоему опорному элементу по следующей формуле (Израэль, 1984):

где Ci и Со - концентрация соответственно исследуемого и опорного элементов; Pi и Р - кларковое содержание соответственно исследуемого и опорного элементов. В качестве опорных выбраны рассеянные элементы, выброс которых в атмосферу приближается к их кларковому содержанию. К ним относятся торий, цезий, скандий.

Расчет коэффициента обогащения (Ki) позволяет учесть количество выброшенных в атмосферу веществ, связанных с хозяйственной деятельностью человека, а также определить их способность к распространению на значительные расстояния.

Структурно-функциональные характеристики отражают изменения в составе природных систем и интенсивности протекающих в них естественных процессов (изменения видового состава, соотношения различных трофических групп, скорости деградации экосистем и др.). Особое значение имеют интегральные характеристики - величина первичной продукции биогеоценозов, соотношение фактической и потенциальной продуктивности для данных физико-географических условий, интенсивность биологического круговорота и другие. Их определение дает возможность установить нарушения взаимосвязей внутри природных комплексов, степень трансформации последних, выявить тот продел антропогенного воздействия, при котором системы теряют свои средо- и ресурсовоспроизводящие функции.

При оценке геоэкологического состояния территории необходимо учитывать как площади проявления негативных процессов (например, площади, деградации сельскохозяйственных земель, изменения лесистости и др.), так и скорости трансформации природных и природно-антропогенных систем во времени и пространстве (например, скорости деградации земель, уменьшения продуктивности экосистем и др.). Скорости трансформации целесообразно рассчитывать по 5-10-летним и более продолжительным рядам наблюдений. Анализ таких рядов необходим для выявления тенденций развития измененных систем и прогноза экологической обстановки в целях разработки мероприятий по ее стабилизации и улучшению.

Определение названных характеристик состояния биосферы (в том числе фоновых показателей) связано с проведением наземных стационарных наблюдений и использованием методов дистанционного зондирования.

Наземные наблюдения за состоянием и изменением биосферы. Наземные наблюдения за состоянием и изменением биосферы ведутся на специальных стационарах, которые в зависимости от назначения подразделяют на базовые, (фоновые) и региональные станции.

Базовые станции служат для получения информации о фоновом (исходном) состоянии биосферы и поэтому должны располагаться в районах с заведомо полным (насколько это вообще возможно в современном мире) отсутствием антропогенного влияния не только в настоящее время, но и в ближайшем будущем. Их необходимо размещать в специально выбранных точках, как на суше, так и в пределах акватории Мирового океана.

Региональные станции создаются с целью получения информации о состоянии биосферы в зонах, подверженных влиянию хозяйственной деятельности человека. Они могут размещаться как вблизи крупных городов и промышленных центров, так и на их границах. Региональные станции служат для фиксации сравнительно быстрых изменений природной среды, базовые станции предназначены для выявления медленных негативных процессов, характеризующих состояние биосферы в целом и поэтому наиболее опасных с точки зрения своих последствий.

В нашей стране базовые станции организованы и функционируют главным образом в составе биосферных заповедников. Биосферными заповедниками называют репрезентативные (представительные для данных физико-географических условий) слабоизмененные и строго охраняемые природные территории, в пределах которых ведутся мониторинговые

27

наблюдения за антропогенными изменениями биосферы. Они имеют зонированную структуру и, как правило, включают; а) зону, находящуюся вне сферы хозяйственного использования и защищаемую от вмешательства со стороны человека (в ее границах проводятся фоновые наблюдения); б) переходную (буферную) территорию с ограниченной хозяйственной деятельностью; в) территорию, испытывающую антропогенное воздействие. Таким образом, биосферные заповедники как бы совмещают в себе признаки базовых и региональных станций, хотя программа наблюдений в них является более широкой прежде всего за счет проведения экологических и биологических исследований.

Важной задачей глобального мониторинга является выбор местоположения фоновых станций и биосферных заповедников, разработка программ и унификация методов проведения мониторинговых наблюдений. Согласно Е.В. Милановой и Л.М. Рябчикову (1986), основными критериями выбора территорий под биосферные заповедники являются: репрезентативность (наличие черт, характерных для данного биома), разнообразие природных условий (включение по возможности максимального числа экосистем, сообществ и организмов, характерных для биома), естественность (предпочтение отдается участкам, не испытавшим существенных антропогенных преобразований), эффективность территории как природоохранной единицы (размер, форма и положение территории должны обеспечивать максимальную степень саморегулирования и слабое воздействие внешних нарушающих факторов). По данным В.Е .Соколова и Ю.Г. Пузаченко (1991), наибольшее разнообразие природных условий приурочено, к экотонам (переходным зонам), где проявляется и наибольшая неустойчивость экосистем к антропогенному воздействию. Неустойчивость объясняется тем, что большинство элементов систем в пределах экотонов располагается вблизи своих экологических границ и соответственно обладает повышенной чувствительностью к внешним воздействиям. Поэтому территории с большим разнообразием экосистем наиболее удобны для организации сложных научных исследований.

Программа глобальных мониторинговых наблюдений строится так, чтобы получить необходимую информацию как о ходе естественных процессов, так и о последствиях антропогенного вмешательства в природу. Она включает (Израэль, 1984):

  • а) мониторинг загрязнения природной среды;
  • б) мониторинг откликов биоты на воздействие человека;
  • в) наблюдения за изменением структурно-функциональных

характеристик (соотношения годичной первичной и вторичной

биологической продукции, интенсивности биологического круговорота и др.) природных (эталонных) экосистем и их антропогенных модификаций.

Результаты мониторинга необходимо сопоставлять с данными

метеорологических, гидрологических и других геофизических наблюдений.

Программа глобальных наблюдений предусматривает измерение

потока веществ из атмосферы на подстилающую поверхность, в процессе

28

миграции с поверхностным и подземными водами, по трофическим цепям в экосистемах. При выборе ингредиентов приняты во внимание такие критерии, как способность веществ распространяться на большие расстояния, их устойчивость и мобильность в окружающей среде, способность к воздействию на экологические и геофизические системы (в том числе на климат). Среди измеряемых показателей следует выделить вещества, определяемые во всех сферах (бенз(а)пирен, хлорорганические соединения, тяжелые металлы и др.) и ряд загрязнителей (окись углерода, окислы азота, озон, аэрозоли и др.), которые определяются в атмосфере (табл. 1.3).

Помимо наблюдений за основными параметрами загрязнения среды мониторинг должен включать наблюдения за изменением ультрафиолетовой радиации, радиационного и теплового балансов, изучение изменений свойств почв и их разрушения под влиянием эрозии, выявление реакции биоты на загрязнение (в частности, расчет баланса по важнейшим загрязнителям на "входе" и "выходе" для биологических систем разного типа и уровня организации), исследование динамики процессов, протекающих в антропогенных ландшафтах.

Особую роль играют наблюдения за содержанием озона в атмосфере, поскольку стабильность озонового слоя является важным фактором сохранения биосферы, В естественных условиях в стратосфере наблюдается равновесие между процессами фотохимического образования и разложения озона, однако поступление в атмосферу различных веществ (прежде всего окислов азота, хлорированных и фторированных углеводородов) может легко нарушить это равновесие. В связи с этим актуальной задачей мониторинга является расширение сети озонометрических станций, позволяющей регулярно измерять содержание озона в стратосфере (до высоты 30 км) и в приземном слое атмосферы, а также определять концентрацию веществ, способных разрушить озоновый слой в разных точках нашей планеты.

Таблица 1.3

Программа мониторинга загрязняющих веществ в биосферных заповедниках

Г еосферы и их компоненты

Загрязняющие вещества

Периодичность

наблюдений

Атмосфера

Аэрозоли, озон, окись и двуокись углерода, окислы азота, углеводороды, бенз(а)пирен, хлорорганические соединения (ДДТ и др.)

От суточной до пятисуточной

Атмосферные осадки и выпадения, снежный покров

Свинец, ртуть, кадмий, мышьяк,

ДДТ, бенз(а)пирен, анионы и катионы (по стандартной программе), радионуклиды

Осадки - один раз в декаду, месяц. Выпадения - один раз в месяц. Снежный покров - один раз в год перед началом снеготаяния

Поверхностные и подземные воды, донные отложения и взвеси

Свинец, ртуть, метилртуть, кадмий, мышьяк, ДДТ, бенз(а)пирен, биогенные элементы

Вода и взвеси - 6 раз в год в характерные гидрологические периоды. Донные отложения -1 раз в год в летнюю межень

Почва

Свинец, ртуть, кадмий, мышьяк, ДДТ, бенз(а)пирен, биогенные элементы

1-2 раза в год

Биота

Свинец, ртуть, кадмий, мышьяк, ДДТ, бенз(а)пирен, биогенные элементы

2 раза в год

В настоящее время под эгидой ЮНЕСКО в рамках международной программы "Человек и биосфера" развернута сеть пунктов наблюдений, в которую входит более 300 биосферных заповедников и фоновых станций. На территории Российской Федерации функционируют 16 биосферных заповедников (Кавказский, Приокско-Террасный, Сихотэ-Алинский, Байкальский, Центрально-Черноземный, Центрально-Лесной и др.). Их основная задача состоит в сохранении репрезентативных ландшафтов, обеспечении полигонов для проведения геоэкологического мониторинга и долгосрочных исследований структуры, функционирования и динамики природных систем в сравнении с системами, измененными человеком.

В качестве примера мониторинга рассмотрим программу наблюдений, которые проводятся в Приокско-Террасном биосферном заповеднике, расположенном в южном Подмосковье.

Заповедник включает в себя три функциональных зоны:

  • а) территорию, исключенную из хозяйственного использования (собственно заповедник площадью 5 тыс. га);
  • б) территорию с типичным для данной природной зоны лесным ландшафтом, слабо измененным деятельностью человека;
  • в) территорию, интенсивно используемую в сельском хозяйстве.

В основу организация наблюдений положен ландшафтно- геохимический бассейновый подход, который признан наиболее результативным при слежений за состоянием природных систем. Для изучения процессов миграции вещества, происходящих в геохимических ландшафтах, были выбраны два модельных водосбора - один расположен в границах заповедника, другой - в условиях типичной сельскохозяйственной территории. В пределах водосборов изучаются следующие потоки вещества: а) поступление химических элементов с атмосферными осадками; б) приток твердых аэрозолей на территорию сельскохозяйственного использования и лесных массивов, химический состав аэрозолей и содержание поступающих с ними элементов; в) ионный и твердый стоки с водосборов, фиксируемые

30

еженедельно во время меженей и ежедневно в периоды паводков и половодий; г) поступление химических элементов в агроценозы водосбора с удобрениями и пестицидами; д) отчуждение элементов с водосборов с продукцией земледелия и древесиной при вырубках или сборе валежника .

Мониторинговые наблюдения в Приокско-Террасном заповеднике ведутся с 1974 г. За прошедший период накоплен большой фактический материал, необходимый для оценки и прогноза состояния фонового загрязнения в условиях европейской территории России.

 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >
 

Популярные страницы