11. Экологический мониторинг природной среды
Термин «мониторинг» предложен американским ученым Р. Маном, который подразумевал под ним систему повторных наблюдений одного или более элементов окружающей среды в пространстве и во времени с определенными целями и в соответствии с заранее подготовленной программой. Позднее Ю.А. Израэль уточнил эту формулировку, определив мониторинг как систему наблюдений за антропогенными изменениями природной среды, оценки и прогноза ее состояния на фоне естественных изменений. В задачи мониторинга входит сбор информации о состоянии объектов окружающей природной среды (атмосферного воздуха, почв, водных объектов) и уровнях ее загрязнения в пространстве и во времени по определенной программе.
В соответствии со ставшим уже каноническим определением, экологический мониторинг — это информационная система наблюдений, оценки и прогноза изменений в состоянии окружающей среды, созданная с целью выделения антропогенной составляющей этих изменений на фоне природных процессов.
Как система наблюдения и контроля над состоянием природных объектов мониторинг состоит из трех ступеней: наблюдение, оценка состояния и прогноз возможных изменений.
Система экологического мониторинга должна накапливать, систематизировать и анализировать информацию:
о состоянии окружающей среды;
о причинах наблюдаемых и вероятных изменений состояния (то есть об источниках и факторах воздействия);
о допустимости изменений и нагрузок на среду в целом;
о существующих резервах биосферы.
На межправительственном совещании в Найроби (Keния) в феврале 1974 г. первоочередным направлением в системе глобального мониторинга были признаны наблюдения над загрязнением окружающей среды на импактном (уровень сильного локального загрязнения), региональном и фоновом уровнях (рисунок).
Блок-схема мониторинга
Важнейший элемент мониторинга водных объектов — оценка их состояния. Этапами этой оценки являются выбор показателей и характеристик объектов и их непосредственное измерение. Набор параметров должен отвечать на вопрос, каково состояние изучаемых водных объектов. Построение прогноза подразумевает знание закономерностей изменений уровня загрязнения и состояния водных объектов, наличие соответствующих моделей и возможностей численного расчета. Проблема прогнозирования состояния водных экосистем условно может быть разделена на три взаимосвязанные группы: 1. Сбор и анализ эмпирической информации, необходимой для прогнозирования. 2. Проблема конструирования предиктора, адекватно решаемой задаче (предиктор — математическая модель, с помощью которой строится прогноз). 3. Эксплуатация предиктора.
В соответствии с приведенными выше определениями и возложенными на систему функциями мониторинг включает три основных направления деятельности:
наблюдения за факторами воздействия и состоянием среды;
оценку фактического состояния среды;
прогноз состояния окружающей природной среды и оценку прогнозируемого состояния.
Особо отметим, что система мониторинга не включает деятельность по управлению качеством природной среды, но является источником информации, необходимой для принятия экологически значимых решений. Термин контроль, нередко употребляющийся для описания аналитического определения тех или иных параметров (например, контроль качества воды водных объектов, контроль состава атмосферного воздуха), следует использовать только в отношении деятельности, предполагающей принятие активных регулирующих мер.
Контроль экологический — это деятельность государственных органов, предприятий и граждан по соблюдению экологических норм и правил. В этой связи различают государственный, производственный и общественный экологический контроль.
В настоящее время известны различные подходы к классификации мониторинга (по характеру решаемых задач, по уровню организации, по природным средам, за которыми ведутся наблюдения) (рисунок).
К
лассификация
экологического мониторинга
В качестве основных факторов воздействия рассматриваются физические, биологические и химические факторы. Мониторинг состояния биосферы включает такие природные среды как атмосферный воздух, океан, поверхностные воды суши, морские и подземные воды (геофизический мониторинг), биоту (биологический мониторинг).
Система мониторинга реализуется на нескольких уровнях, каждому из которых соответствует специальная программа:
импактный уровень (изучение сильных воздействий локального масштаба);
региональный уровень (проявление проблем миграции и трансформации загрязняющих веществ, совместного воздействия различных факторов, характерных для экономики региона);
фоновый уровень (на базе биосферных заповедников, где исключена всякая хозяйственная деятельность).
Программа импактного мониторинга может быть направлена, например, на изучение сбросов или выбросов конкретного предприятия.
Программа регионального мониторинга, как следует из его названия, предусматривает оценку состояния окружающей природной среды в пределах того или иного региона.
Фоновый мониторинг, осуществляемый в рамках международной программы «человек и биосфера», имеет целью зафиксировать фоновое состояние окружающей природной среды, что необходимо для дальнейших оценок уровней антропогенного воздействия.
В настоящее время сеть наблюдений за источниками воздействия и за состоянием биосферы охватывает весь земной шар. Глобальная система мониторинга окружающей среды (ГСМОС) была создана совместными усилиями мирового сообщества. Основные положения и цели программы были сформулированы в 1974 г. на Первом межправительственном совещании по мониторингу. При этом первоочередной задачей была признана организация мониторинга загрязнения окружающей природной среды и вызывающих его факторов воздействия.
Основы ГСМОС в бывшем СССР были разработаны академиком Ю.А. Израэлем и доложены на заседании Совета управляющих ЮНЕП (Программа ООН по окружающей среде) в 1974 г. Особенностью концепции Ю.А. Израэля было слежение за антропогенными изменениями окружающей природной среды.
Давно известно, что со временем происходят естественные, то есть природные изменения климата, погоды, температуры, давления, сезонные изменения биомассы растений и животных. Эти природные изменения происходят достаточно медленно, за большие интервалы времени. Антропогенные изменения развиваются гораздо быстрее и их последствия весьма опасны, так как они могут стать необратимыми. Поэтому для их установления необходимо иметь информацию о первоначальном состоянии объектов окружающей среды, то есть состоянии до начала антропогенного воздействия. Если такая информация отсутствует, она может быть реконструирована по имеющимся данным, полученным за относительно большой интервал времени по результатам наблюдений за составом донных отложений в водных объектах, составом ледников, состоянием древесных колец, относящихся к периоду, предшествовавшему началу заметного антропогенного воздействия, а также по данным, полученным в местах, удаленных от источников загрязнения. Эти особенности определяют правомочность иного названия глобального мониторинга — фоновый мониторинг, или мониторинг фонового загрязнения окружающей природной среды.
Начало работ по созданию системы комплексного фонового мониторинга (СКФМ) окружающей природной среды как составной части Общегосударственной системы наблюдений и контроля загрязнения окружающей среды (ОГСНК), относится к началу 1980-х годов. Для этого на территории бывшего СССР была создана сеть станций наблюдений, аналитических центров и лабораторий. На территории России станции комплексного фонового мониторинга расположены в биосферных заповедниках (Астраханский, Баргузинский, Воронежский, Кавказский, Приокско-Террасный, Центрально-Лесной). Размещение станций СКФМ позволяет рассматривать получаемую информацию о загрязнении природных сред как репрезентативную (представительную) для оценки их фонового состояния, поскольку наблюдаемые полигоны станций расположены в районах, удаленных на расстояние более 50 км от городов и крупных промышленных источников загрязнения атмосферы. На территориях указанных заповедников не проводятся сельскохозяйственные работы, не меняется структура землепользования.