textarchive.ru

Главная > Учебное пособие


ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Пермский государственный университет»

С.А. Бузмаков, С.М. Костарев

ВВЕДЕНИЕ В ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ

Пермь 2009

УДК 574

ББК 20.1

Б 90

Бузмаков С.А.

Б 90 Введение в экологический мониторинг: учеб. пособие / С.А. Бузмаков, С.М. Костарев; Перм. гос. ун-т. – Пермь, 2009. – 178 с.: ил.

ISBN 978-5-7944-1317-5

Учебное пособие предназначено для студентов направления «Экология и природопользование» (очного и заочного отделений) географических, биологических факультетов высших учебных заведений, слушателей экологических курсов и практических работников.

УДК 574

ББК 20.1

Печатается по постановлению редакционно-издательского совета Пермского государственного университета

Рецензенты:

к.б.н., старший научный сотрудник Института геохимии СО РАН Г.В. Матяшенко;

д.геол.-мин.н., ведущий научный сотрудник-консультант Института геохимии СО РАН И.С. Ломоносов.

ISBN 978-5-7944-1317-5

© Бузмаков С.А., Костарев С.М., 2009

ОГЛАВЛЕНИЕ

ОГЛАВЛЕНИЕ 5

Предисловие 6

Введение 8

1. Научные основы экологического мониторинга 10

2. Экологические наблюдения 22

3. Экологическая оценка 29

4. Экологический прогноз 38

5. Основы законодательства Российской Федерации в области экологического мониторинга 44

6. Экологический менеджмент и мониторинг 56

7. Локальный экологический мониторинг 63

8. Порядок разработки аналитической программы и технологических регламентов мониторинга 73

9. Обеспечение достоверности аналитических данных мониторинга 81

10. Экологическая информация в системе мониторинга 102

11. Внутренний аудит системы экологического мониторинга 114

Литература 119

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 120

Перечень нормативных документов, стандартов, регламентирующих проведение экологического мониторинга в Российской Федерации 120

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 125

Перечень действующих нормативных документов Госкомэкологии России 125

ПРИЛОЖЕНИЕ 3 138

Формы отчетной документации для органов экологического мониторинга 138

ПРИЛОЖЕНИЕ 4 149

Порядок определения объектов наблюдения, параметров и периодичности наблюдений при проведении экологического мониторинга нефтедобывающего предприятия 149

ПРИЛОЖЕНИЕ 5 159

Перечень показателей, анализируемых при проведении экологического мониторинга природных и сточных вод 159

Предисловие

Потребность изучения антропогенного воздействия на экосистемы вызвана необходимостью создания эколого-теоретических основ и разработки практических мер по сохранению, восстановлению и использованию природной среды, принятия неотложных мер по регулированию отрицательного влияния промышленности на природные компоненты и комплексы. Управление взаимодействием общества и природы на основе познанных закономерностей этого процесса позволяет избежать значительных отрицательных изменений природной среды. Важнейшим инструментом получения информации о состоянии окружающей природной среды в настоящее время стал экологический мониторинг.

В настоящем учебном пособии не содержится всеобъемлющего рассмотрения вопросов экологического мониторинга, в нем приводятся основные положения мониторинга и рассматривается его практическое применение. Определены цели и задачи, виды мониторинга, требования, предъявляемые к организации работ, порядок разработки аналитических программ и технологических регламентов, процедуры получения достоверных результатов при анализах и измерениях, их документирования, обработки и передачи органам экологического управления.

Дисциплина «Экологический мониторинг» нацелена на повышение уровня теоретических знаний в области информационного обеспечения предотвращения отрицательных последствий антропогенного воздействия на природную среду, на взаимоотношения человека с окружающей средой и естественными экосистемами.

Задачи курса состоят в формировании у студентов базовых знаний в области мониторинга по направлениям: организация системы наблюдений, оценка экологической ситуации, прогноз изменения окружающей природной среды; современное состояние и перспективы развития данной отрасли экологических знаний.

В ходе изучения предмета студенты должны расширить фундаментальные знания, а также научиться практически использовать их для наблюдений, оценки и прогноза антропогенных изменений экосистем.

Введение

Термин экологический мониторинг появился перед проведением Стокгольмской конференции ООН по окружающей среде (5-16 июня 1972). Первые серьезные предложения по формированию принципов и структуре системы мониторинга были разработаны экспертами специальной комиссии Научного комитета по проблемам окружающей среды 1971 г.

По-видимому, термин мониторинг был в определенной степени противовесом термину контроль, в содержание которого включалось не только и не столько получение информации наблюдением, сколько активные действия, управление.

На стадии становления системы основное внимание уделялось определению целей, задач, содержанию мониторинга загрязнений; мониторингу природных ресурсов уделялось лишь небольшое внимание. Были попытки обсудить проблему мониторинга в целом.

В СССР обсуждение проблемы мониторинга активизировалось перед межправительственным совещанием по мониторингу, созванным в Найроби (февраль 1974) Советом управляющих программы ООН по проблемам окружающей среды (ЮНЕП).

Согласно Международной программе ЮНЕСКО «Человек и биосфера», принятой в 1974 г., мониторинг определяется как «система регулярных длительных наблюдений, измерений и оценки состояния окружающей среды в соответствии с заранее подготовленной и научно обоснованной программой, позволяющей прогнозировать на будущее изменение ее параметров, имеющих особенное значение для человечества».

Особая роль в становлении и развитии мониторинга окружающей природной среды принадлежит Ю.А. Израэлю. Несомненно, что как теоретические основы, так и практическая реализация современного экологического мониторинга, по крайней мере в нашей стране, связаны с именем этого ученого. Книгу «Экология и контроль состояния природной среды» можно все еще можно рассматривать как актуальный учебник по экологическому мониторингу.

В настоящее время ощущается постоянная нехватка учебной литературы по рассматриваемой дисциплине. Существует до двух десятков региональных учебных пособий, изданных малыми тиражами в различных субъектах РФ. В учебнике Ю.А.Афанасьева, С.А.Фомина и других «Мониторинг и методы контроля окружающей среды» рассматривается весь широкий спектр вопросов экомониторинга, но и данное пособие практически недоступно для студентов.

1. Научные основы экологического мониторинга

Экологический мониторинг – информационная система сбора, анализа и обобщения информации об антропогенном влиянии на состояние окружающей природной среды для предотвращения отрицательных природно-антропогенных эффектов.

В зависимости от пространственных масштабов экологический мониторинг делится на глобальный, региональный и локальный. Каждому уровню присущи свои особенности в организации работ.

В основу создания систем мониторинга антропогенных изменений природной среды положены экосистемные представления.

Экомониторинг существует для предотвращения кризисов и катастроф во взаимоотношениях между человеком и природой, что достигается проведением экологических наблюдений, выполнением оценок и прогнозов антропогенного воздействия на окружающую среду.

В 1975 г. вышла основополагающая статья академика И.П. Герасимова о научных основах современного мониторинга окружающей среды, в которой он предлагает признавать три ступени мониторинга.

На первой, исходной ступени мониторинга главное внимание уделяется наблюдению за состоянием окружающей среды с точки зрения ее влияния на здоровье населения. На этой ступени должны использоваться показатели, отражающие реакцию человека: заболеваемость, смертность, рождаемость, продолжительность жизни и т.д. На этой ступени мониторинг опирается на работу системы наблюдательных постов и санитарно-гигиенических служб.

На второй ступени основным объектом наблюдения и контроля выступают территориальные природные, природно-технические и демографические геосистемы. Для этой ступени мониторинга существенны показатели массоэнергообмена, биопродуктивности, величины предельно допустимых концентраций загрязнения, способности геосистем к самоочищению. Наблюдения должны проводиться в географических стационарах, специальных зональных или региональных полигонах и тестовых (ключевых) участках.

Основная задача, решаемая на третьей ступени, – наблюдения за глобальными параметрами окружающей среды, а именно: за запылением атмосферы, мировым балансом влаги, загрязнением мирового океана, изменением биопродуктивности суши и океана и т.д. Цель их – оценка последствий этих изменений для здоровья и деятельности людей. Основу сети глобального мониторинга должна составлять система биосферных полигонов, включающая как заповедники, так и зоны развитой деятельности человека.

Антропогенную трансформацию природной среды наиболее целесообразно рассматривать как изменение экосистем. В существующем в современных автотрофных экосистемах типе биогеохимического обмена участвуют автотрофы-продуценты, гетеротрофы-консументы, гетеротро-фы-редуценты (сапротрофы) и биотоп.

По результатам современных исследований становится возможным достаточно достоверно определить основные направления, фазы трансформации экосистем. Под фазой трансформации понимается одно из качественно различных состояний изменяющейся экосистемы, отличающееся особой характеристикой биотопа, функциональных групп биоты. Каждая фаза трансформации создает комплекс условий для реализации следующей за ней фазы. Это должно приводить к функциональной разнокачественности состояний и необходимости последовательного их прохождения в определенном обратимом порядке.

Несмотря на применение несколько отличающихся друг от друга поллютантов, различных видов субстрата, наблюдаются однообразные ответные реакции биоты и изменения биотопов.

Выделение уровней воздействия при загрязнении позволяет типизировать представления о трансформации экосистемы. На рис.1 показана принципиальная схема такой трансформации. При внешнем воздействии в зависимости от количества поллютанта фоновая зональная экосистема (Э0) может деградировать до оптимальной автотрофной экосистемы (Э1), угнетенной автотрофной (Э2), неравновесной сапротрофной (Э3), равновесной оптимальной сапротрофной (Э4), неравновесной сапротрофной (Э5), угнетенной сапротрофной (Э6).

Например, водно-физические свойства биотопа при поступлении в него нефти изменяются от нормальных до экстремальных, что выражается в капиллярном, поверхностном переувлажнениях, а при больших величинах пропитывания грунта загрязнителем это приводит к засушливым условиям. Поэтому восстановление экосистемы может происходить по зональному ряду (Э6 – Э0) и азональному (до Эа1- Эа2), при этом вероятность перехода в азональный ряд восстановления возрастает с увеличением концентрации нефтепродуктов и их аккумуляцией в субстрате по мере перехода в переувлажненный режим (Э2 и далее).

Сложение экосистемы – динамический процесс. Его формируют виды, дополняющие друг друга и соответствующие условиям среды. На жизнепригодном субстрате биотические сообщества последовательно формируют закономерный ряд состояний.

Развитие компонента экосистемы – предпосылка успешного развития и саморегуляции других элементов. Биота в ходе саморегуляции и взаимодействия с абиотическими факторами поддерживает среду жизни, пригодную для ее развития. Трансформацию по направлению изменений прежде всего необходимо разделить на деградационную и восстановительную.

Уровень антропогенного воздействия

Рис.1. Схема антропогенной трансформации экосистем

Восстановление

Деградация


По изменению компонентов биоты могут выделяться основные состояния – автотрофная, гетеротрофная, сапротрофная и абиогенная фазы трансформации, которые определяются в зависимости от мощности, специфики источника техногенного воздействия и устойчивости автотрофных, гетеротрофных и сапротрофных элементов.

При незначительном воздействии, не нарушающем устойчивость растений, сохраняется автотрофная экосистема, но несколько активизируется деятельность микроорганизмов (возможно и гетеротрофов-консументов).

Если антропогенное воздействие превышает устойчивость фотосинтезирующих организмов, возникает сапротрофная экосистема. Сапротрофы существуют за счет техногенного потока вещества. Абиогенная стадия характеризуется тем, что жизнедеятельность растений, сапротрофов-редуцентов в результате поступления техногенного или изъятия природного вещества невозможна. Биотическое сообщество экосистемы полностью разрушено. Идут процессы восстановления среды обитания за счет влияния внешних соседних и занимающих более высокие иерархические уровни экосистем.

По временным характеристикам в трансформации экосистем выделим относительно обратимые зонального ряда изменения, изменения, сопоставимые со временем эксплуатации месторождений, изменения необратимые азонального ряда. Исходный загрязнитель при восстановлении разрушается, мигрирует и депонируется, но аккумуляция продуктов его бигеохимического изменения, в том числе токсичных, весьма вероятна.

Экосистема при снятии антропогенной нагрузки стремится к достижению экологического равновесия или автотрофной фазы. Качество среды территории можно определить по степени завершенности трансформаций восстановительного направления. Чем более развиты гетеротрофные, сапротрофные и абиогенные изменения, тем существенней нарушенность экосистем пространства.

Можно определить основные состояния биотического компонента при антропогенном воздействии (рис.2).

Рис.2.Схема основных состояний биотического

компонента под антропогенным воздействием


Фактор внешнего воздействия может быть связан с изъятием и внесением какого-либо вещества, доступностью или недоступностью энергии, но он может изменяться от нуля (фоновое состояние) до максимального значения. В отсутствии воздействия биота находится в фоновом состоянии. Техногенный фактор в зависимости от величины может быть оптимальным и пессимальным, в целом он увеличивает эстремальность условий существования (биотопа) биоты. Оптимальные значения могут быть как минимальными, так и максимальными. Пессимальные же наблюдаются только при максимальной величине техногенного фактора. Кроме того, существует состояние равновесного оптимума, т.е. состояние, при котором изменение воздействия фактора несущественно влияет на биоту.

Полученные результаты позволяют распространить закон толерантности Шелфорда на уровни биотических компонентов и экосистемы в целом. В прикладном плане реакция биоты на техногенный фактор дает объективное обоснование для разработки и введения экологических нормативов.

Цель экологического мониторинга – информационное обеспечение предотвращения отрицательных последствий изменения окружающей природной среды в результате антропогенного воздействия, использования благоприятных изменений окружающей природной среды для ведения хозяйственной деятельности.

Основные задачи:

  • экологические наблюдения;

  • экологическая оценка;

  • экологический прогноз;

  • оценка прогнозных данных.

В соответствии с целью и задачами Ю.А.Израэль определяет структуру и функции экомониторинга (рис.3), наличие прямых и обратных связей между его собственными элементами, взаимосвязь мониторинга с управлением окружающей средой.

Рис.3. Структура и функции экологического мониторинга

(Израэль, 1984)

Экологические наблюдения, несомненно, являются основой, фундаментом всей системы мониторинга. Многими исследователями и весь мониторинг сводится исключительно к слежению за природно-антропогенными процессами, что, конечно, не верно. Объективные сведения о воздействии человека на природную среду в пространстве и во времени, ее ответные реакции позволяют дать оценку фактическому (современному) состоянию окружающей среды и его прогноз. Соответственно и прогнозируемое состояние оценивается с точки зрения позитивных или негативных изменений. Между основными структурными частями кроме прямых связей существуют и обратные. В случае, например, некачественного выполнения из-за отсутствия репрезентативных сведений функции прогноза, что происходит довольно часто, или оценки, что бывает, но реже, требуется усовершенствование сети наблюдений.

Экологический мониторинг с 70-х годов прошлого века до сегодняшнего дня прошел путь определенного развития. Он начинался как способ решения глобальных проблем взаимодействия человека и природы. Затем методы экомониторинга были распространены на государственный и местный уровни. Сейчас активно развивается экосистемный подход и внедряются методики биоиндикации.

Как область практической деятельности экологический мониторинг считается специальным образом организованной системой получения и обработки информации об объектах окружающей природной среды и источников антропогенного воздействия на нее, позволяющей обеспечивать постоянную оценку экологических условий среды обитания человека и биологических объектов (растений, животных, микроорганизмов и т.д.) и принятие управленческих решений для определения корректирующих действий в случае нарушения целевых показателей качества окружающей природной среды.

Основные классификации видов экологического мониторинга

Принципы классификации экологического мониторинга: пространственный, временной, по объекту слежения, по компонентам природы, по иерархии экосистем, по техническому обеспечению, по способам организации.

Выделяются следующие разновидности мониторинга по пространственному принципу: локальный, региональный, национальный, глобальный. Последний предполагает экологические исследования взаимодействия человека и природы в масштабах всей биосферы. Национальный, как правило, подразумевает организацию мониторинга в пределах одного государства. Довольно сложно однозначно определить масштабы регионального мониторинга. В нашей стране в нормативных документах экомониторинга как регион рассматривается субъект Российской Федерации. Существуют и более крупные по площади мониторинги акваторий и территорий межгосударственного уровня (Балтийское море, Северное море, Альпы и т.п.) и внутригосударственного (Байкал, Урал и т.п.). Локальный мониторинг включает изучение пространства одного источника при воздействии совокупности предприятий промышленной зоны, муниципального образования (города, района).

По объекту слежения мониторинги обычно классифицируют на фоновый (базовый), импактный, тематический, территориальный, акваториальный. В рамках фонового мониторинга ведутся исследования, направленные на выявление природных закономерностей изменения природных компонентов и комплексов. Под импактным мониторингом понимается наблюдение, оценка и прогноз состояния природной среды в районах расположения опасных и потенциально опасных (АЭС) источников антропогенного воздействия. Тематический мониторинг – мониторинг природных компонентов, объектов, например, лесных или особо охраняемых природных территорий. В значительной мере по явлениям и способам изучения отличается сеть наблюдений на суше и в водной среде.

Классификация по иерархии экосистем хорошо отражает малую проработанность вопросов пространственной организации экосистем в современной экологии. Выделяются микроэкосистемы (обычно объекты масштаба отдельного дерева или его пня и т.п.), мезоэкосистемы (обычно объекты более крупные, чем предыдущие и вплоть до биомов) и, наконец, макроэкосистемы, под которыми понимают материки и океаны, мировые сушу и океан, биосферу.

По природным компонентам выделяют мониторинг: геологический, атмосферный, гидрологический, геофизический, почвенный, лесной, биологический, геоботанический, зоологический. Мониторинг атмосферного воздуха – система наблюдений за состоянием атмосферного воздуха, его загрязнением и за происходящими в нем природными явлениями, а также оценка и прогноз состояния атмосферного воздуха, его загрязнения. Аналогично можно определить и другие компонентные мониторинги.

По применяемым техническим средствам мониторинги подразделяют на наземный, дистанционный (авиационный и космический).

С учетом основных временных аспектов изучения состояния окружающей среды выделяют текущий (исследуется современное состояние), ретроспективный (прошлое экосистем), перспективный (акцент делается на предсказаниях будущих изменений природы) мониторинги.

По организационным особенностям наблюдения выделяют международный, государственный, местный, общественный и ведомственный мониторинги. К международному относятся системы оценки прогноза, которые организованы межгосударственными организациями глобального характера, например, ООН или ее агентствами и комиссиями (ЮНЕСКО, ЮНЕП и т.п.). Мониторинг может осуществляться государственными и муниципальными (местными) службами. Наконец, промышленные и сельскохозяйственные предприятия, отрасли ведут ведомственный мониторинг. Экологический мониторинг могут организовать отдельные физические лица, общественные объединения граждан.

Кроме вышеперечисленных возможны и другие разновидности классификаций.

Вопросы для самоконтроля

  1. Виды экологического мониторинга по А.П.Герасимову.

  2. Сравните современные классификации экологического мониторинга с классификациями по представлениям А.П.Герасимова.

  3. Приведите основные положения антропогенной трансформации экосистем.

  4. Перечислите качественные состояния сообществ при возрастании антропогенной нагрузки.

  5. Сформулируйте две цели экологического мониторинга.

  6. Назовите основные задачи экологического мониторинга.

  7. Перечислите основные принципы классификации экомониторинга.

  8. Особенности ретроспективного мониторинга.

  9. Сформулируйте определение фонового мониторинга.



Скачать документ

Похожие документы:

  1. Iii научно-образовательный комплекс «наукоёмкие технологии управления живыми системами» iii 1 общая информация

    Документ
    А. В области биокаталитических и биосинтетических технологий ведутся исследования ферментов, трансформирующих алифатические и ароматические соединения, ферментов и процессов метаболизма алифатических и ароматических нитрилов, амидов
  2. Гатина евгения леонидовна техногенная трансформация видового разнообразия растительных сообществ в условиях нефтедобычи (на примере пермского края)

    Автореферат диссертации
    Защита состоится 22 апреля 2010 г. в 1330 на заседании диссертационного совета Д 212.189.02 при Пермском государственном университете по адресу: 614990, г.
  3. Рациональное природопользование

    Документ
    Опрос населения о переходе на этиловый спит в целях уменьшения выброса парниковых газов / S. D. Barry, J. Nicolas Valiuing climate protection through willingness to pay for biomass ethanol.
  4. Рациональное природопользование

    Документ
    Опрос населения о переходе на этиловый спит в целях уменьшения выброса парниковых газов / S. D. Barry, J. Nicolas Valiuing climate protection through willingness to pay for biomass ethanol.
  5. «нефть газ химия - 2012»

    Решение
    Этапы развития геологического моделирования в Пермском Крае. Применение новых технологий с целью повышения качества и достоверности геологических моделей.

Другие похожие документы..