Мониторинг

Мониторинг – это комплексная система наблюдений, оценки и прогноза изменений состояния окружающей среды под влиянием антропогенных воздействий и других факторов.

Мониторингпредставляет собой систему наблюдений и контроля состояния окружающей человека природной среды с целью разработки мероприятий по ее охране, рационального использования природных ресурсов и предупреждения критических ситуаций, вредных для существования живых организмов.

Цели мониторинга – это оценка (анализ) наблюдаемых изменений и выявление эффекта деятельности человека, прогноз предполагаемых изменений состояния окружающей среды, принятие решений для предотвращения отрицательных последствий деятельности человека и разработка стратегии оптимального отношения общества к окружающей среде. В настоящее время мониторинг окружающей среды осуществляется, прежде всего, с целью контроля антропогенного воздействия на биосферу.

Различают 3 типа мониторинга: глобальный (фоновый), региональный и локальный мониторинг.

Глобальный (фоновый) мониторинг – это система слежения за состоянием и прогнозированием изменения общемировых процессов и явлений, включая антропогенные воздействия на биосферу в целом. Он контролирует планетарные изменения в биосфере, связанные с деятельностью человека. Он обеспечивает наблюдение, контроль и прогноз возможных изменений биосферы как среды существования всего человечества, а также ее антропогенных изменений.

Впервые вопрос о создании глобальной системе мониторинга биосферы и Международной программы глобальных наблюдений за изменениями в биосфере был рассмотрен в 1971 г. Научным комитетом по проблемам окружающей среды (СКОПЕ) в процессе подготовки конференции ООН по охране окружающей среды (Стокгольм, 1972). В результате работы данной конференции было принято решение о создании ГОМОС – Глобальной системы мониторинга окружающей среды (Global Environmental Monitoring Systems – GEMS).

Основными принципамиконцепции фонового мониторинга являются комплексность наблюдений и междисциплинарный подход.

Программа комплексного мониторинга включает два основных взаимосвязанных блока: 1 - мониторинг загрязнения элементов экосистем и 2 - мониторинг экологических последствий.

Глобальный (фоновый) мониторинг проводится в соответствии с Глобальной системой мониторинга окружающей среды, международной программой «Наблюдения за планетой», программой ЮНЕСКО «Человек и биосфера», Программой ООН по окружающей среде ЮНЕП, Программой СЭВ в области комплексного мониторинга и др.

Задачи глобального мониторинга четко определены в международной программе «Человек и биосфера». К ним относятся:

- установление взаимосвязи между загрязнением, структурой и функционированием экосистем, их звеньев, популяций или отдельных организмов;

- определение перечня тех показателей и изменений, которые необходимы для наблюдения и оценки существующего состояния экосистемы и прогноза ее изменений в будущем;

- анализ путей и скоростей преобразования загрязняющих веществ в экосистеме;

- определение критических уровней показателей окружающей среды.

В число параметров глобального мониторинга, используемых для оценки состояния биосферы, входят геофизические характеристики (солнечная радиация); содержание в атмосфере озона, парниковых газов, аэрозолей, токсичных ингредиентов техногенных отходов промышленности и автотранспорта; мировой баланс и глобальный круговорот воды; уровень радиоактивности; уровень приземного ультрафиолета; биоаккумуляция и устойчивость лесных экосистем; трансграничный перенос загрязняющих веществ.

Глобальный мониторинг осуществляется на станциях фонового мониторинга, расположенных в биосферных заповедниках. Именно здесь осуществляются наблюдения за состоянием всех параметров, характеризующих современное состояние атмосферы и ее антропогенные изменения. Станции фонового мониторинга функционируют во всем мире. В Республике Беларусь они расположены в Березинском биосферном заповеднике. На станциях фонового мониторинга отслеживают содержание: в атмосфере – взвешенных частиц, мутности, озона, диоксида серы, оксидов азота, диоксида углерода, углеводородов, бенз(а)пирена, сульфатов, ДДТ; в атмосферных выпадениях – свинца, ртути, кадмия, мышьяка, бенз(а)пирена, кислотности (рН), сульфатов, хлоридов, нитратов, гидрокарбонатов, аммония, ионов натрия, кальция, калия, магния, а также общее количество годовых осадков; в поверхностных и подземных водах, в донных отложениях и почвах – свинца, ртути, метилртути, кадмия, мышьяка, бенз(а)пирена, биогенных химических элементов.

Антропогенное загрязнение биосферы приводит к нарушению сложившихся экологических равновесий в природе. Ухудшаются показатели безопасности химического состава воздуха, воды и почвы. Уменьшается масса свободного кислорода, генерируемого растениями в процессе фотосинтеза. Истощаются запасы органического топлива. Увеличивается концентрация содержания углекислого газа в атмосфере, что может вызвать уменьшение рассеяния и отражения света, а также нагревание атмосферы и усиление «парникового эффекта». Поврежден озоновый слой атмосферы, защищающий Землю от рентгеновского и космического излучения. Испытания ядерного оружия, эксплуатация и авария тепловых и атомных электростанций остро обозначили проблему загрязнения среды обитания человека радиоактивными отходами. Уменьшаются стабильность и видовое разнообразие экосистем.

Проблема возрастающего по масштабам и интенсивности антропогенного воздействия на состояние биосферы имеет глобальный характер и признана одной из основных в Международной целевой программе ЮНЕСКО «Человек и биосфера» (МАБ). Проектом МАБ № 14 «Изучение загрязнения окружающей природной среды и его влияния на биосферу» предусматривается анализ путей переноса и трансформации загрязняющих веществ в биосфере, а также ответных реакций ее компонентов на уровни загрязнения. На современном этапе развития человеческого общества антропогенные факторы определяют состояние и продуктивность биосферы Земли и ее растительного покрова.

Региональный мониторинг дает оценку антропогенного воздействия на природную среду, осуществляемого в результате хозяйственной деятельности человека (промышленность, автотранспорт, энергетика, градостроительство, сельскохозяйственное производство, лесное хозяйство и др.). Региональный мониторинг базируется на геофизических, геохимических, биохимических и биологических методах исследований. В его систему входит сеть тестовых полигонов, на которых регистрируются показатели ПДК (предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе, воде и почве), БПЭ (биологическая продуктивность природных экосистем), ЕСО (естественная способность природной среды к самоочистке и др.). В системе регионального мониторинга используется сеть станций локального (биоэкологического) мониторинга для оценки влияния экологической среды на здоровье населения. Региональный мониторинг проводят агрономическая, гидрометеологическая, лесоустроительная, сейсмологическая и иные службы.

Региональный мониторинг делится на 3 уровня: - геоэкологический, геосистемный и природно-хозяйственный. Целью регионального мониторинга является изучение экологических факторов окружающей среды и естественных ресурсов, используемых в хозяйственной деятельности человека, прогнозирование негативных изменений окружающей среды и разработка мероприятий по их устранению.

Региональный мониторинг может охватывать крупные территории (например, зона влияния последствий аварии на ЧАЭС на территории Республики Беларусь, страны Балтийского региона, зона Каспийского бассейна и др.).

В середине ХХ в. выявились региональные экологические проблемы, связанные с загрязнением атмосферного воздуха и атмосферных осадков на больших территориях в сочетании с дальним (трансграничным) переносом загрязняющих веществ. Эти проблемы невозможно было решить только на национальном уровне, потребовалось объединение усилий всех заинтересованных стран, разработка общей стратегии и комплекса мер по улучшению экологической обстановки. Поэтому в 1979 г. была подписана Женевская конвенция о трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния – первое международное соглашение в области охраны атмосферного воздуха. К настоящему времени Женевская конвенция регулирует основные негативные факторы, связанные с загрязнением атмосферного воздуха в масштабе Европы (закисление и эвтрофирование окружающей среды, концентрация приземного озона, тяжелых металлов и стойких органических загрязнителей).

Совместные действия многих государств в области охраны атмосферного воздуха привели к тому, что за истекшие после принятия Женевской конференции годы произошло резкое сокращение выбросов загрязняющих веществ. Прежде всего, это характерно для соединений серы (особенно SO₂), общее количество выбросов которых сократилось в Европе почти на 70%, а в Беларуси – на 80%. В результате уменьшения объема промышленных выбросов в атмосферу снизилась кислотность атмосферных осадков и уменьшилась кислотная нагрузка на экосистемы, природные воды и почву.

Кислотным осаждением называют процесс переноса вещества из атмосферы на подстилающую поверхность, приводящий к появлению на ней свободных ионов водорода. К кислым относят атмосферные осадки с рН ниже значения 5,6.

Общее сокращение выбросов оксидов азота в Европе составило 25-30%, а в Беларуси – 43%.

Воздействие аммиака после осаждения подобно воздействию оксидов азота: он является как закисляющим, так и эвтрофирующим соединением.

Выбросы аммиака в Европе в среднем сократились на 20% (причем наибольшее сокращение характерно для стран Восточной Европы), а в Беларуси – на 35%.

Модельные расчеты в рамках Программы ЕМЕП (основная научная программа в рамках Женевской конвенции 1979 г.) являются основным средством получения оценок загрязнения атмосферного воздуха на широком региональном фоне. Моделирование позволяет оценивать концентрации многих соединений в атмосферном воздухе, аэрозолях и осадках, а также потоки их осаждения, выявлять источники поступления, рецепторы и территориальную структуру осаждения. Так, по модельным расчетам Метеорологического синтезирующего центра «Запад» Программы ЕМЕП (2003), ежегодный поток на территорию Республики Беларусь составил: 129,5 тыс. т серы, 61,9 тыс. т окисленного (нитратного) азота и 88,8 тыс. т восстановленного (аммонийного) азота. Средние расчетные фоновые концентрации в 2000 г. составили (мкг/м³): диоксида серы ^- 1,0, диоксида азота – 0,5, оксида углерода – 117,6, тонкодисперсных взвешенных частиц – 7,0. По оценкам Метеорологического синтезирующего центра «Восток» Программы ЕМПЕ (2001), на территорию Беларуси годовой поток свинца составляет 132 т, кадмия – 6,7 т, ртути – 2,1 т, бензо(а)пирена – 4,2 т, полихлорированных бифенилов – 0,8 т, диоксинов/фуранов – 17 гЭТ.

Особенности географического положения Беларуси обусловили резкое преобладание в составе атмосферных выпадений трансграничной составляющей: доля трансграничной серы в выпадениях составляет около 84-86%, окисленного азота – 89-94%, восстановленного азота – 38-65%, свинца – более 80%.

В поступлении на территорию Беларуси окисленных соединений серы и азота, тяжелых металлов и бензо(а)пирена основной вклад принадлежит странам-соседям: Польше, Германии, Украине, России. Восстановленный азот привносят Украина и Польша. В свою очередь, более 90% окисленного азота от источников на территории Беларуси выпадает на территории других стран (Состояние природ среды Беларуси, 2006) (табл.1).

Таблица 1

Выпадения закисляющих и эвтрофирующих соединений на территорию Беларуси от источников в других странах, тонн

Страна-источник	Сера	Окисленный азот	Восстановленный азот
Беларусь (собственные выпадения)	17 500	4 300	40 100
Польша	32 800	11 500	10 700
Украина	16 900	4 800	8 400
Румыния	8 100	2 100	2 700
Россия	7 800	6 500	3 800
Болгария	5 900
Венгрия	4 900	1 300	1 200
Сербия и Черногория	3 200
Германия	2 900	6 000	4 300
Босния и Герцоговина	2 900
Чехия	2 000	1 900	1 000
Литва	1 900	1 500	2 900
Великобритания	1 900	2 100
Словакия	1 500
Италия	1 300	1 700	1 900
Эстония	1 100
Турция	1 000
Франция		1 800	1 300
Финляндия		1 000
Нидерланды		1 200
Швеция
Дания		1 300
Прочие	13 900	9 100	6 200
Всего	129 500	61 900	88 800

Яркими примерами масштабных региональных экологических нарушений, обусловленных неправильной хозяйственной деятельностью, являются нарушения эколого-экономических и социально-экономических условий на обширных территориях и в акваториях крупных бассейнов.

Азовское море еще 50 лет назад было одним из самых богатых в мире по продуктивности рыбы: с 1 км ² акватории вылавливали в год до 10 т рыбы, причем больше 50% - ценных и деликатесных видов. Этому способствовали значительная замкнутость, мелководность и хорошая прогреваемость моря, большой приток материковых вод со стоком Дона и Кубани, создававший низкую соленость и высокую обеспеченность биогенными элементами. В 1952 г. Дон был перекрыт Цимлянской плотиной, а через 20 лет у Краснодара была зарегулирована Кубань. В низовьях рек возникли мощные системы орошения с интенсивной агротехникой, на Кубани стали возделывать рис. В итоге резко нарушился естественный режим Азовского моря: на 40% уменьшился материковый сток, в 1,5 раза возросла соленость вод. Загрязнение бассейна сточными водами дренажных систем и промышленности во много раз превысило допустимые рыбохозяйственные нормы. Резко сократилась площадь нерестилищ. Большое количество рыбы стало гибнуть на водозаборах. Эти факторы привели к деградации экосистемы и резкому снижению продуктивности Азовского моря. Его общая биологическая продуктивность уменьшилась в 3 раза, уловы сократились в 5-6 раз, а добыча наиболее ценных рыб пресноводного комплекса – в 20-30 раз. Некоторые виды рыб из моря исчезли. Лишившееся ценной рыбы Цимлянское водохранилище быстро заиливается и размывает берега, унося тысячи гектаров ценного чернозема, уничтожая населенные пункты. Азовское море и Приазовье стало крупным регионом, где пренебрежение к состоянию экологических систем привело к огромным экономическим и социальным потерям.

Еще более трагическая судьба постигла Арал и Приаралье, где постепенно назревала экологическая катастрофа. Здесь уже в середине ХХ в. был достигнут предел гидрологического равновесия бассейна. Море имело площадь 61 тыс. км², объем 1000 км², глубину – до 65 м. Реки Сыр-Дарья и Аму-Дарья приносили в Арал 30 км³ воды в год. Оросительные системы в бассейнах этих рек потребляли 50-60 км³ воды. Море давало 35 тыс. т рыбы в год. Здесь находились своеобразные и богатые видами экосистемы.

Однако в течение последующих 25-30 лет в погоне за «хлопковой независимостью» в Средней Азии и на юге Казахстана стала интенсивно насаждаться монокультура хлопка и произошло резкое увеличение масштабов ирригации. Вступили в строй новые водохранилища, магистральные каналы и оросительные системы. Площадь орошаемых земель возросла до 7,2 млн. га. Суммарный водозабор увеличился в 2 раза и достиг 118 км³ в год. Это привело к резкому сокращению речного стока (до 4-5% от естественного) и Арал стал быстро высыхать. Одновременно из-за избыточного обводнения и плохого дренажа происходило подтопление и засоление больших площадей, потеря огромных земельных массивов. Деградация земель усугубилась растущим использованием пестицидов.

К концу 80-х годов ХХ в. Арал потерял 2/3 объема воды и 50% площади поверхности. Уровень воды упал на 14 м, вода отступила от берегов на десятки километров. Высохшее дно Аральского моря получило название новой пустыни – Аралкум. Около 30 тыс. км² покрыты солончаками и смесью соли и высохшего ила. Соленая пыль с примесью пестицидов загрязняет атмосферу. Приморские города и поселки - Аральск, Муйнак, Казалинск, Усчай оказались в пустыне. Люди их покинули. Произошло сильное фаунистическое обеднение Приаралья: из 178 видов позвоночных животных осталось лишь 38 видов. Скудость местных продовольственных ресурсов в Приаралье, особенно в Каракалпакии, плохое снабжение и медобслуживание в сочетании с сильным загрязнением и дефицитом пресной воды привели к экологическому геноциду – чрезвычайно высокой заболеваемости населения, к огромной детской смертности. Продолжительность жизни в большинстве районов Приаралья сократилась до 55 лет. Заболеваемость энтеритами, брюшным тифом и гепатитом стали самыми высокими в мире. 75 % новорожденных появлялись на свет больными и ослабленными, с различными дегенеративными изменениями (Акимова, Кузьмин, Хаскин,2001).

Локальный мониторинг ведут на областном или районном территориальном уровне.

В зависимости от характера изменения состояния окружающей среды различают фоновый и импактный мониторинг.

Фоновый мониторинг – это наблюдение за состоянием экологической среды на территориях биосферных заповедников.

Импактный мониторинг – это наблюдения за состоянием окружающей среды под влиянием антропогенных факторов.

Национальная система мониторинга окружающей среды (НСМОС) Республики Беларусь была создана в 1993 г.

Основной задачей НСМОС является проведение наблюдений за состоянием окружающей среды и обеспечение государственных органов, юридических лиц и граждан полной, достоверной и своевременной информацией, необходимой для управления и контроля в области природопользования.

НСМОС координируется Министерством природных ресурсов и охраны окружающей среды и выполняется рядом министерств и ведомств, научных учреждений. Она включает следующие виды мониторинга:

1. Медицинский мониторинг.

2. Мониторинг окружающей среды.

2.1. Мониторинг атмосферного воздуха.

2.2. Мониторинг гидросферы.

2.3. Мониторинг земель (почв).

2.4. Мониторинг содержания атмосферного озона.

2.5. Сейсмический мониторинг.

2.6. Мониторинг физических явлений.

2.7. Радиационный мониторинг.

2.8. Комплексный экологический мониторинг.

3. Биологический мониторинг.

3.1. Мониторинг растительности и лесов.

3.2. Мониторинг животного мира.

4. Импактный мониторинг.

4.1. Мониторинг чрезвычайных ситуаций.

4.2. Локальный мониторинг.

Сбор информации по сетям мониторинга осуществляется на основе единой системы нормативов и унифицированных методов наблюдения, использования специализированных лабораторий, имеющих национальную аккредитацию и соответствующих международным требованиям в Министерстве природных ресурсов и охраны окружающей среды. Эта информация используется государственными органами для принятия решений, информирования населения и общественных организаций.

В результате выполнения Программы НСМОС (1997-2005) в настоящее время в Республике Беларусь создана и функционирует система, которая позволяет оценить состояние практически всех компонентов природной среды и источников вредного воздействия на нее. Предоставляемая информация позволяет оценивать эффективность природоохранной деятельности, определять основные приоритеты экологической политики и принимать адекватные управленческие решения.

1.4.2. Методы прикладной экологии

1 - создание банков данных экологической информации и геоинформационных систем (ГИС-технологий);

2 - комплексный эколого-экономический анализ состояния территорий для экологической диагностики и улучшения экологической обстановки;

3 - методы инженерно-экологических изысканий для оптимального проектирования, размещения, строительства и реконструкции гражданских и хозяйственных объектов;

4 - методы экологически ориентированного проектирования объектов на принципах и расчетах экологического соответствия;

5 - технологические методы снижения токсичных отходов предприятий и производственных комплексов, вредного влияния устройств и изделий на окружающую среду и здоровье людей;

6 - методы контроля экологической регламентации хозяйственной деятельности: экологический мониторинг; экологическая аттестация и паспортизация хозяйственных объектов и территориальных природно-производственных комплексов; экологическая экспертиза; прогноз негативного воздействия проектируемых и строящихся объектов на окружающую среду (Акимова, Кузьмин, Хаскин, 2001).