Рівні та види моніторингу довкілля

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рівні та види моніторингу довкілля

Принципи класифікації систем моніторингу

Антропогенний вплив на біосферу розподілений нерівномірно. В одних географічних зонах він майже відсутній (центральна частина Антарктиди, південна частина Південного океану, заповідники на різних континентах), в інших - спричинює відчутні зміни первинних екосистем, рельєфу, навіть особливостей місцевості (райони інтенсивного розвитку промисловості, відкритих розробок копалин, інтенсивного ведення сільського господарства, урбанізовані території).

Унаслідок антропогенної дії природні середовища таких районів забруднені невластивими для них елементами (хімічними речовинами, їх сполуками). Таке становище зумовлює здійснення певних видів моніторингу на різних рівнях.

Для вивчення природних процесів, що відбуваються в екосистемах і біосфері, використовують методи спостережень і досліджень різних галузей знань (геології, метеорології, хімії, біології, фізики, екології, ґрунтознавства).

Залежно від мети здійснюють моніторинг компонентів біосфери (атмосфери, гідросфери, літосфери), біологічний, екологічний моніторинги, моніторинг чинників впливу, джерел забруднення та інші його види на різних територіальних рівнях.

З огляду на предмет спостережень виокремлюють абіотичний, геофізичний, фізичний, хімічний, санітарнотоксичний види моніторингу.

Цим далеко не вичерпується класифікація систем моніторингу, оскільки в наукових дослідженнях і практичній діяльності керуються різноманітними підходами і принципами (табл. 2.1).

Принципи класифікації	Наявні або розроблювані системи (підсистеми) моніторингу
Універсальні системи (територіальнопросторово організовані)	Глобальний моніторинг (базовий, регіональний, імпактний рівні), у т.ч. фоновий і палеомоніторинг, державний, міждержавний, міжнародний моніторинги (моніторинг транскордонного переносу забруднюючих речовин)
Реакція основних складових біосфери	Геофізичний, біологічний (у т.ч. генетичний), екологічний, медикобіологічний, кліматичний, біоекологічний, геоекологічний, біосферний моніторинги
Ступінь антропогенного порушення середовища	Моніторинг антропогенних змін в атмосфері, гідросфері, ґрунті, кріосфері, біоті. Моніторинг джерел забруднення, інгредієнтний моніторинг (окремих забруднюючих речовин, радіоактивних випромінювань)
Просторовочасовий підхід	Дистанційний, авіаційний, космічний, історичний моніторинги

Різні види моніторингу можна проводити на певних територіальних рівнях: локальному, регіональному, глобальному (табл. 2.2), які відрізняються площею охоплення, мережею, програмами спостережень, об'єктами і предметами дослідження.

Параметр	Локальний	Регіональний	Глобальний
Площа, охоплена системою моніторингу, км	10і -ю2	10е-106	До 107-108
Відстань між пунктами відбору проб, км	0,01 - 10	10-500	До 3000-5000
Періодичність досліджуваних процесів	Дні місяці	Роки	Десятиліття - століття
Частота спостережень	Хвилини години	Декада - місяць	2-б разів на рік
Кількість компонентів, що спостеріга ються	3-30	120-1500	10і-106
Точність	Частки ГДК	До 30%	Десяті частки, %
Оперативність видачі інформації	У реальному масштабі часу	Через 1-3 місяці з початку відбору проб	Роки з дня відбору проб

Об'єктами спостереження можуть бути:

окремі місця і зони, розміри яких не перевищують десятки кілометрів (локальний моніторинг);

локальні джерела підвищеної небезпеки: території поблизу місць поховання радіоактивних відходів, зони впливу АЕС, хімічні заводи (імпактний моніторинг);

території площею до тисяч квадратних кілометрів (регіональний моніторинг);

загальносвітові процеси і явища в біосфері та в екосфері Землі (глобальний моніторинг).

Система моніторингу на глобальному рівні, як правило, вибірково охоплює підсистеми регіонального та локального моніторингів.

За критерієм обрання предмета спостереження найбільшу практичну цінність мають екологічний, фоновий, глобальний, кліматичний види моніторингу.

Екологічний моніторинг і його завдання

Завдання екологічного моніторингу полягає у виявленні в екосистемах змін антропогенного характеру. Для його здійснення придатні методи, що ґрунтуються як на окремих вимірюваннях параметрів забруднення біоти, реакції на дію антропогенних факторів, так і на безперервному визначенні інтегральних показників на великих територіях.

Екологічний (грец. oikos - оселя і logos - слово) моніторинг (англ. monitoring, від лат. monitor - той, що спостерігає) - комплексна підсистема моніторингу біосфери, яка охоплює спостереження, оцінювання і прогнозування антропогенних змін (біологічних, геофізичних) стану біосфери загалом і екосистем, спричинених дією забруднювачів, сільськогосподарським використанням земель, вирубуванням лісів, урбанізацією, а також оцінювання екологічної рівноваги в екосистемах.

Екологічний моніторинг передбачає обов'язковість спостережень на таких рівнях:

імпактний рівень - спостереження за територіями, які піддаються антропогенному впливу, що зумовлює небезпечні або критичні наслідки;

регіональний рівень - спостереження за процесами та явищами в межах певного регіону;

фоновий (базовий) рівень - глобальні, регіональні спостереження за станом екосистем і прогнозування в них змін, що відбуваються без прямого впливу антропогенних факторів.

Для створення системи екологічного моніторингу довкілля необхідні:

районування території (розподіл усієї території, на якій буде здійснюватися екологічний моніторинг на таксони - групи споріднених за певними ознаками об'єктів різних розмірів і екологічної значущості: ландшафтні райони в межах області, адміністративних районів, водозбірні басейни, міські агломерації, агропромислові комплекси);

створення мережі об'єктів спостереження (розміщування на підконтрольній території місць (об'єктів) спостереження стану компонентів природного середовища (атмосферного повітря і опадів, поверхневих, ґрунтових, підземних вод, ґрунту і рослинності);

визначення методів і показників, Які необхідно контролювати.

Екологічний моніторинг довкілля в межах території країни, регіонів, областей, районів, міст здійснюють з дотриманням вимог щодо масштабів проведення робіт і картографування їх результатів. Базовими є такі масштаби проведення екологічних досліджень:

а)на державному рівні - 1:1 000 000 і 1:500 000;

б)на регіональному рівні - 1:500 000 і 1:200 000;

в)на обласному рівні - 1:200 000 і 1:100 000;

г)на районному рівні - 1:50 000 і 1:25 000; ґ) нарівні полігона - 1:10 000 і 1:5000;

д)на рівні об'єкта - 1:2000 і 1:500. Використання будь-якого масштабу екологічних досліджень і картографування довкілля ґрунтується на єдиному принципі: 1 см2 розграфування міжнародної карти повинен відповідати щонайменше одному об'єктові спостережень, від якого інструментальними або розрахунковими методами можна отримати необхідну екоінформацію і використовувати її на різних рівнях узагальнення або деталізації. Відповідно до масштабів екологічних досліджень створюють єдину мережу репрезентативних пунктів (об'єктів) спостереження довкілля в межах країни, яка може надати повну інформацію про екологічний стан об'єктів моніторингу, ділянок ландшафтів у межах адміністративних, ландшафтних районів, кордонів адміністративних областей, природних регіонів, території держави загалом.

Для здійснення екологічного моніторингу необхідно зосередитися на найхарактерніших видах і ознаках екосистеми, вивчити реакції елементів біосфери на антропогенний вплив за допомогою натурних і лабораторних експериментів, математичного моделювання, аналізу результатів польових спостережень, які дають змогу виявити основні тенденції зміни екосистеми, знайти залежності між дією різних факторів та біологічними реакціями.

Польові спостереження проводять у природних умовах. їх широко використовують для оцінювання стану ґрунту (агрохімічні, агрофізичні, біохімічні дослідження), рослинних угруповань (фенологічні спостереження, ботанічні, фізіологічні дослідження), кліматичних умов, забруднення довкілля. Однак за допомогою таких спостережень не завжди можна з'ясувати лімітуючі фактори середовища, які є визначальними для стійкого функціонування екосистеми, природного району, що спонукає до використання експериментальних методів.

Експериментальні дослідження проводять у польових або лабораторних умовах з метою вивчення й аналізу впливу різних антропогенних факторів на складні біологічні системи. Використовуючи їх результати, моделюють можливі зміни середовища, виявляють фактори, що їх спричинюють.

Математичне моделювання дає змогу встановити залежності між дією факторів та реакцією біоти в складних екосистемах, дослідити чутливість екосистеми до конкретного фактора, спрогнозувати майбутній стан екосистеми й обґрунтувати оптимальну кількість параметрів і показників, за якими необхідно проводити спостереження.

Не менш складною проблемою при налагодженні екологічного моніторингу є вибір з великої кількості біологічних видів найрепрезентативніших і достатньо чутливих. Ними можуть бути рослини, тварини, мікроорганізми, гриби (біоіндикатори), життєві функції яких взаємопов'язані з певними чинниками середовища.

Біоіндикатори (грец. bios - життя і лат. indico - показую) - група особин одного виду або угруповання, наявність, кількість або інтенсивність розвитку яких у досліджуваному середовищі є показником певних природних процесів, умов або антропогенних змін зовнішнього середовища.

За допомогою біоіндикаторів здійснюють біомоніторинг - спостереження за станом біотичної складової біосфери та її реакцією на антропогенні дії.

Значна кількість організмів чутлива до певних факторів середовища (хімічного складу атмосфери, ґрунту, вод, кліматичних і погодних умов, присутності інших організмів) і не може існувати за їх змін. Наприклад, лишайники є біоіндикаторами чистого повітря; за комплексами ґрунтових мікроорганізмів визначають тип ґрунту і його зміни тощо. Вони дають багато інформації для встановлення відхилення стану біоти від нормального на різних рівнях (молекулярному, клітинному, на рівні організмів, популяцій, угруповань).

Використовуючи біоіндикатори, здійснюють біотестування - оцінювання рівня забруднення навколишнього середовища. Найвикористовуванішими його методами є фітологічне картографування (оцінювання ступеня проектного покриття, тобто горизонтальної проекції наземних рослин на ґрунт порівняно з еталоном (станом заповідної території)); аналіз змін у складі й чисельності рослинних, тваринних угруповань; аналіз явних ушкоджень організмів.

Стан біологічної системи при здійсненні екологічного моніторингу оцінюють, порівнюючи досліджуваний біогеоценоз (сукупність рослинності, тваринного світу, мікроорганізмів певної частини земної поверхні) з етадонними зразками (природнозаповідні території). При цьому беруть до уваги:

типовий для екологічної системи видовий склад живих організмів (визначають домінантні види, що утворюють зовнішній вид екосистеми, і субдомінантні види, котрих в екосистемі менше, які характеризують окрему місцевість);

обсяг первинної біологічної продукції (сформованої в результаті фотосинтезу біомаси рослин) і вторинної (біомаси, акумульованої гетеротрофними організмами, що споживають готову органічну речовину інших організмів і продуктів їхньої життєдіяльності), яку продукує екологічна система за оптимальних умов;

стабільність структури і різновидів окремих трофічних рівнів, тобто певних сукупностей організмів з різними типами живлення;

швидкість обміну речовин і енергії в екосистемі, від чого залежить можливість її біологічного самоочищення;

режим абіотичних умов та ресурсів, що характеризує можливість існування певних видів, популяцій.

При оцінюванні біологічної системи розрізняють функціональні (ріст, тривалість вегетації, стан) та структурні (коливання загальної чисельності, щільності, зміни у віковому та статевому станах популяції, генетичні зміни) показники біоти. Завдяки безперервним щорічним спостереженням за біологічною системою вдається простежити зміни рослинних, тваринних угруповань, їх залежність від погодних умов, виявити тенденції, які характеризують трансформації видового складу і ґрунтоворослинного покриву.

Отже, екологічний моніторинг довкілля передбачає постійні, систематичні фізичні, хімічні і біологічні спостереження і виміри певних складових природних і антропогенно змінених екологічних систем.

Фоновий моніторинг, його роль в оцінюванні і прогнозуванні глобального стану біосфери

Дослідження екологічних змін і організація екологічного моніторингу на фоновому рівні передбачає спостереження у віддалених від локальних джерел забруднення зонах, тобто фонові спостереження, сутність яких полягає у відстежуванні змін стану атмосфери, ґрунту, природних вод, структури земної поверхні на територіях, на які безпосередньо не діють антропогенні фактори.

Фоновий моніторинг - багаторічні комплексні спостереження за визначеними об'єктами природоохоронних зон для оцінювання і прогнозування змін стану екосистем, віддалених від об'єктів промислової і господарської діяльності.

Основним завданням фонового моніторингу є з'ясування і фіксація показників, що характеризують природний фон (стан природного середовища, який не зазнав прямого впливу людської діяльності), а також глобальні й регіональні зміни в процесі розвитку біосфери. Його організовують у біосферних заповідниках, де вивчають, контролюють і прогнозують антропогенні зміни біосфери, абіотичних факторів середовища, а також внутрішні процеси і явища, що відбуваються в екосистемах.

Фоновий глобальний стан біосфери вивчають на фонових станціях, які формуються зі стаціонарного спостережувального полігона (ділянки для відбору проб, гідропости, спостережувальні свердловини) і хімічної лабораторії, розміщених на територіях біосферних заповідників, де заборонена будь-яка господарська діяльність.

Біосферний заповідник - територія міжнародного значення, виокремлена з метою збереження різноманітності природнотериторіальних комплексів і генетичних ресурсів рослинного і тваринного світу, проведення наукових досліджень, фонового моніторингу та вивчення стану довкілля.

Натепер у 76 країнах світу функціонує до 300 біосферних заповідників. Площа кожного з них становить від 300 до 2 мнл.га. В Україні біосферними заповідниками, де проводять фонові спостереження, є Асканія Нова (33 307,6 га), Чорноморський біосферний заповідник (100 809 га), Карпатський біосферний заповідник (57 880 га), Дунайський біосферний заповідник (46 402,9 га).

Якісний і кількісний фоновий стан природного середовища у далекому минулому, до початку впливу людини, можна дослідити заданими історичного моніторингу - аналізу кілець загиблих або давніх дерев, проб льодовиків, донних відкладень тощо.

Програма фонового екологічного моніторингу на основі біосферних заповідників охоплює такі напрями:

моніторинг забруднення природного середовища та інших факторів антропогенного впливу;

моніторинг реакції біоти на антропогенний вплив, передусім на фонові рівні забруднення;

спостереження за зміною функціональних і структурних характеристик еталонних (незайманих) природних екосистем і їх антропогенних модифікацій.

Програма фонового моніторингу формується з абіотичної та біотичної складових.

До абіотичної складової фонового моніторингу належать спостереження за кліматичними, едафічними (ґрунтовими), гідрологічними, орографічними (рельєфними), геологічними умовами та явищами навколишнього середовища, які впливають на організми екосистеми. При цьому вимірюють гідрометеорологічні величини, концентрації хімічних речовин природного й антропогенного походження у певних середовищах. Гідрометеорологічні і геофізичні характеристики навколишнього природного середовища повинні містити дані про швидкість і напрям вітру, атмосферний тиск і температуру повітря, вологість і кількість опадів, інтенсивність сонячної радіації, у т. ч. ультрафіолетового випромінювання, витрати, рівень і температуру води, вологість, тепловий баланс ґрунту.

Спостереження за абіотичною частиною мають забезпечити інформацією про концентрацію хімічних речовин, їх сполук у навколишньому середовищі, про міграційні процеси, накопичення, трансформацію та кругообіг цих речовин. Визначаючи необхідність охоплення певних речовин програмою вимірювань у біосферних заповідниках, послуговуються такими критеріями:

поширення речовин, їх стійкість і мобільність у навколишньому середовищі;

здатність речовин до впливу на біологічні та геофізичні системи.

Деякі забруднюючі речовини, потрапивши у природне середовище, можуть змінити геохімічну рівновагу, легко мігрувати харчовими ланцюжками, накопичуватися у біоті й утворювати складні токсичні сполуки. За даними досліджень, найчастіше спричинюють порушення геохімічної рівноваги ртуть, кадмій і свинець. При оцінюванні змін природного кругообігу речовин, спричинених антропогенною діяльністю, використовують такі показники:

1) коефіцієнт технофільності - відношення щорічного видобутку певного хімічного елемента до його загального вмісту в літосфері;

2) коефіцієнт геохімічної рівноваги - відношення сумарних викидів будьякої речовини у навколишнє природне середовище до його загального вмісту в літосфері.

Враховуючи ці коефіцієнти, для кожної речовини встановлюють перелік середовищ, які потребують вивчення на фонових станціях у біосферних заповідниках (табл. 2.3).

Таблиця 2.3 Хімічні речовини, які підлягають вивченню на фонових станціях у біосферних заповідниках

Назва хімічних речовин, які підлягають вивченню	Середовище
	атмосфера	атмосферні опади	поверхневі і підземні води	ґрунт	біота
1. Завислі речовини	+
2. Діоксид сірки	+
3. Озон	+
4. Оксид вуглецю	+
5. Оксиди азоту	+
6. Вуглеводи	+
7. Бенз(а)пірен	+	+	+	+	+
8. Хлорорганічні сполуки (ДДТ, ін.)	+	+	+	+	+
9. Важкі метали (свинець, ртуть, кадмій, миш'як)	+	+	+	+	+
10.Діоксид вуглецю	+
11. Фреони	+
12. Біогенні елементи (М, Р)		+	+	+	+
13. Аніони і катіони		+
14. Радіонукліди		+

У біосферних заповідниках спостерігають, оцінюють і прогнозують забрудненість атмосферного повітря за вмістом у ньому важких металів (свинцю, кадмію, миш'яку, ртуті), забруднюючих речовин, що спричинюють глобальні зміни в атмосфері (діоксиду сірки, озону, оксиду вуглецю, оксидів азоту, вуглеводнів, бенз(а)пірену, хлорорганічних сполук (ДДТ та ін.), фреонів). На основі спостережень за фоновими рівнями забруднення атмосферного повітря цими речовинами розробляють моделі їх перенесення атмосферними фронтами з урахуванням гідрометеорологічних і техногенних факторів.

Однією з передумов аналізу і прогнозування стану забруднення поверхневих і підземних вод, ґрунту та біотичної складової екологічної системи є спостереження за токсичними і небезпечними для екологічної системи забруднюючими речовинами: бенз(а)піреном, хлорорганічними сполуками (ДДТ та ін.), фреонами, біогенними елементами, важкими металами (свинцем, кадмієм, миш'яком, ртуттю).

Біотична складова фонового моніторингу охоплює оцінювання стану біоти (визначення коефіцієнта розмноження, тривалості життя), прогнозування її реакцій на незначну зміну природного середовища (встановлення залежності біоти від антропогенного забруднення в системі «доза - реакція»).

Станцію комплексного фонового моніторингу формують стаціонарна ділянка спостережень і хімічна лабораторія. Ділянка (полігон) спостереження складається з майданчика для відбору проб, гідропостів, спостережу вальних свердловин. На ній відбирають проби атмосферного повітря, атмосферних опадів, вод, ґрунтів, рослинності, проводять гідрометричні та геофізичні вимірювання. Важливим елементом полігона є базова ділянка фонової станції - майданчик розміром 50 х 50 м, де розміщують устаткування для відбору проб, вимірювальні прилади для визначення хімічного складу і фізичних характеристик повітря. Розташовують її на відкритій, рівній ділянці, віддаленій від будівель, лісосмуг, пагорбів. Хімічну лабораторію зводять не ближче 500 м від базової ділянки. У лабораторії обробляють і аналізують відібрані проби. На фонових станціях визначають і досліджують критерії екологічного моніторингу, уточнюють методи контролювання, оцінювання та прогнозування стану об'єктів спостереження.

Міжнародні фонові моніторингові станції належать до глобальної системи моніторингу навколишнього середовища.

Глобальна система моніторингу навколишнього середовища (ГСМНС)

У середині XX ст. у біосфері відбувалися локальні і регіональні екологічні кризи. Згубний вплив людини на біосферу досяг глобальних масштабів і проявився у тотальному забрудненні природних середовищ, інтенсивному використанні ресурсів природи, зміні геохімічних кругообігів елементів і потоків енергії в екологічних системах, що спричинило розвиток глобальної екологічної кризи. У промислово розвинутих країнах руйнувалися екологічні системи та виснажувалися природні ресурси. Загалом на планеті було втрачено 20 % видів живих істот. Великі річки Європи (Рейн, Одер) перетворилися на стічні канави, де через непридатну для життєдіяльності якість води повністю зникла біота, у критичному стані опинилися Дунай і Сена. Активно поширювалася деградація ґрунтів (водна ерозія охопила 56 % площі земель суходолу), хімічне і фізичне ушкодження земель, опустелювання території (загальна площа пустель і напівпустель 48,4 млн. км2, щороку вона збільшується на 6 млн. га), скорочення площ тропічних дощових лісів і тайги (призводить до зменшення кількості кисню, зникнення деяких видів рослин і тварин), забруднення атмосфери (наслідком його є розвиток парникового ефекту, утворення озонової діри, кислотних дощів, смогів). Спрогнозувати можливі зміни біосфери з високою точністю у той час було неможливо, оскільки спостереження за станом довкілля держави здійснювали лише на регіональних рівнях за різними програмами. Тому в 1972 р. на Стокгольмській конференції ООН з навколишнього середовища було запропоновано створити Служби Землі, покликані здійснювати глобальний моніторинг довкілля, оцінювання, дослідження та обмін інформацією, своєчасно попереджати про природні катастрофи й антропогенні зміни стану довкілля, здатні спричиняти прямі та непрямі збитки здоров'ю людини.

Глобальний (франц. global - всесвітній, загальний) моніторинг - система спостережень за планетарними процесами і явищами, які відбуваються у біосфері, з метою оцінювання та прогнозування глобальних проблем охорони навколишнього природного середовища.

За результатами роботи Міждержавної наради з проблем моніторингу, що відбулася у Найробі (лютий 1974 р.), було сформульовано такі основні завдання глобального моніторингу:

Організація розширеної системи попереджень про загрозу здоров'ю людини.

Оцінювання глобального забруднення атмосфери та її впливу на клімат.

Оцінювання кількості і розподілу забруднення біологічних систем, особливо харчових ланцюгів.

Оцінювання критичних проблем, що виникають внаслідок сільськогосподарської діяльності й землекористування.

Оцінювання реакції наземних екосистем на вплив навколишнього середовища.

Оцінювання забруднення океану і вплив забруднень на морські екосистеми.

Створення міжнародної системи попереджень про стихійні лиха.

Програма глобального моніторингу передбачає систематичне вивчення навколишнього середовища за єдиними правилами та уніфікованими методиками на 8 континентальних, 77 базових і 66 біосферних регіональних станціях, розташованих у різних точках Землі. Вона охоплює спостереження, оцінювання і прогнозування змін природних процесів, контролювання енергетичного і теплового балансу Землі (відношення надходження і витрат енергії на земній поверхні і в системі «атмосфера - Земля»), спостереження за рівнями радіації, вуглекислого газу, кисню в тропосфері (частково в гідросфері), глобальним збільшенням фонового забруднення атмосфери, станом Світового океану, змінами клімату, міграційними шляхами тварин. За деякими з цих напрямів у багатьох країнах давно тривають успішні дослідження та спостереження, за іншими - робота тільки розпочалася. Тому здебільшого необхідна не організація нових служб, а максимально ефективне використання і розвиток наявних систем, їх доповнення, раціональне й ефективне послуговування інформацією.

Сучасна глобальна система моніторингу навколишнього середовища охоплює всі природні зони, а також потенційнонебезпечні щодо забруднення компонентів середовища райони, виконуючи такі завдання:

- визначення рівнів окремих критичних забруднювачів у середовищі, аналіз їх розподілу в просторі та змінюваності в часі;

вивчення розмірів і швидкості потоків забруднюючих речовин, їх перетворень і сполук;

порівняння використовуваних у різних країнах методів спостережень та аналізу змін довкілля;

забезпечення необхідною для прийняття управлінських рішень глобальною і регіональною інформацією;

попередження про можливі природні й антропогенні катасрофи.

Система глобального моніторингу реалізується на імпактному, регіональному, фоновому рівнях, для яких розроблені спеціальні програми.

Імпактний рівень глобального моніторингу (І) полягає у вивченні критичних забруднень на локальних територіях, спричинених одним або кількома джерелами викидів. Об'єктом спостереження може бути потенційно небезпечне підприємство (група підприємств), скиди або викиди якого за певних аварійних умов і метеорологічних характеристик (особливості циркуляції повітряних потоків) можуть спричинити глобальне забруднення довкілля.

Регіональний рівень глобального моніторингу (Р) охоплює вивчення міграції і трансформації забруднюючих речовин і їх сукупної дії, характерних для певних економічних регіонів чинників. Об'єктом дослідження є довкілля в межах конкретного регіону (економічного району, адміністративної області, країни).

Фоновий рівень глобального моніторингу (Ф) передбачає фіксацію фонового стану довкілля з метою подальшого оцінювання рівня антропогенної дії. Спостереження проводять на базі біосферних заповідників, де заборонена будьяка господарськовиробнича діяльність і обмежений антропогенний вплив сусідніх територій.

Програми спостережень формують на основі вибору пріоритетних забруднюючих речовин та інтегральних характеристик, використовуючи певну сукупність критеріїв. Ними можуть бути величина фактичного або потенційно можливого впливу забруднюючих речовин на здоров'я людини, стан екосистеми, клімат; здатність забруднюючих речовин до деградації в довкіллі, накопичення в організмі людини і харчових ланцюгах; здатність забруднюючих речовин утворювати шкідливі і токсичні сполуки; міграційна здатність; фактичні і можливі концентрації забруднювачів у довкіллі і в організмі людини. Найпоширеніші забруднюючі речовини оцінюють в балах від 0 до 3 і розподіляють за цими критеріями на класи пріоритетності (табл. 2.4). Чим вищий клас, тим більший пріоритет забруднювача при організації спостережень у певному середовищі (повітря, питна, морська вода, біота, їжа (внутрішнє надходження забруднюючих речовин до організму людини, тварини)) на відповідному рівні (імпактний, регіональний, фоновий).

Таблиця 2.4 Класифікація забруднюючих речовин за класами пріоритетності в ГСМНС

Клас	Забруднююча речовина	Середовище	Рівень моніторингу
І	Діоксид сірки, зважені частки	Повітря	І, р, ф
	Радіонукліди	їжа	І, р
II	Озон Хлорорганічні з'єднання, діоксини Кадмій	Повітря Біота, людина Вода, їжа, людина	І(тропосф.), Ф(стратосф.) І,Р І
III	Нітрати, нітрити	Вода, їжа	І
IV	Оксиди азоту Ртуть Свинець	Повітря Вода, їжа Повітря, їжа	І І, Р І
V	Діоксид вуглецю Оксид вуглецю Вуглеводні нафти	Повітря Повітря Морська вода	Ф І Р,Ф
VI	Фториди	Прісна вода	І
VII	Азбест Миш'як	Повітря Питна вода	І І
VIII	Мікробіологічне забруднення Реакціездатні забруднювачі	Їжа Повітря	І,Р І

Визначення пріоритетних об'єктів під час організації систем моніторингу залежить від його мети та завдань: на територіальному рівні перевагу надають промисловим містам, джерелам питної води, місцям нересту риб; стосовно середовища спостережень основними є атмосферне повітря та вода прісних водойм, водотоків, морських акваторій.

Глобальний моніторинг здійснюють з використанням базових (для глобального фонового моніторингу дуже низьких фонових концентрацій найважливіших складових атмосфери) і регіональних станцій за мінімальними (для моніторингу довготривалих змін складу атмосферного повітря, спричинених людською діяльністю на регіональному рівні) та розширеними програмами (для моніторингу довготривалих змін складу довкілля на імпактному рівні). Мінімальні програми передбачають вимірювання на базових станціях забруднення атмосфери, провідності повітря, вмісту С02 у повітрі та хімічного складу опадів; на регіональних станціях - спостереження за мутністю атмосфери та хімією опадів. Розширені програми охоплюють додаткові спостереження за діоксидом сірки, сірководнем, вмістом загального озону, чадного газу і всіх сполук азоту, важких металів.

На основі спостереження, оцінювання і прогнозування в межах системи глобального моніторингу було здійснено:

глобальне оцінювання стану ґрунту, а також складено карти деградації ґрунтів сільськогосподарського призначення, придатності сільськогосподарських земель у певних агроекологічних зонах, стану пасовищ в посушливих і напівпосушливих регіонах;

оцінювання покриву тропічного лісу Африки, Латинської Америки, Азії, районування і класифікацію рослинності;

дослідження водного балансу, льодовиків, гідрологічних регіонів;

прогнозування можливих змін клімату;

оцінювання запасів морських біологічних ресурсів, забруднення Світового океану;

виокремлення еталонних екосистем біосфери;

аналіз даних про причини захворювань у певних забруднених районах.

Функціонування глобальної системи моніторингу довкілля особливо актуальне в постіндустріальну епоху, коли людство переходитиме на нову модель сталого (екологоекономічносоціального) розвитку. Перехід до Цієї моделі передбачає такий стан суспільства, за якого вплив на навколишнє середовище зберігатиметься в межах господарської ємності біосфери.

Сталий розвиток передбачає формування економічних відносин, які забезпечать можливість спільного збалансованого функціонування системи «природа - суспільство - економіка». Ідея екологічно сталого розвитку біосфери ґрунтується на таких принципах:

принцип обмеженості (збереження сучасного стану довкілля);

принцип збереження природного багатства на сучасному рівні (недопущення втрат або зменшення природноресурсного потенціалу і екологічного біорізноманіття);

принцип балансу між ресурсом і забруднювачем (використання ресурсів у масштабах відновлювальної здатності екологічних систем) та ін.

Реалізувати комплекс принципів можна тільки на основі різнобічної і достовірної інформації (спостережень, оцінювання, прогнозування), яку здатна забезпечити глобальна система моніторингу навколишнього середовища.

Кліматичний моніторинг і його завдання

екологічний моніторинг довкілля

При глобальних перетвореннях довкілля визначальну роль відіграють кліматичні зміни, спричинені природними та антропогенними факторами (парниковий ефект, озонові діри, техногенні забруднення довкілля). Перебуваючи в тісному взаємозв'язку з усіма компонентами природного середовища, клімат (багаторічний режим погоди, властивий даній місцевості) відчутно впливає на них, на умови життя і самопочуття людини.

З'ясування антропогенних змін і коливань клімату неможливе без вивчення його природної динаміки, яка ґрунтується на даних про стан кліматичної системи «атмосфера - океан - поверхня суші (з річками й озерами) - літосфера - біота» і взаємодію елементів цієї системи за тривалий час. Спостереження за станом кліматичної системи, оцінювання та прогнозування її подальшого розвитку здійснюють за допомогою кліматичного моніторингу.

Кліматичний моніторинг - система спостережень, оцінювання і прогнозування зміни клімату.

До кліматичного моніторингу належить збирання даних про клімат минулого. Для цього вивчають копалини, а також кільця деревини, донні відкладення, на яких позначаються коливання й зміни клімату протягом сотень і тисяч років.

На підставі виникнення певних особливостей клімату, зокрема внаслідок впливу на нього антропогенно перетвореної підстилаючої поверхні (будівництва великих гідротехнічних споруд, змін площ лісових насаджень, будівництва міст), а також можливого впливу інтенсивних теплових викидів, трансформацій складу та оптичних властивостей атмосфери (візуального сприйняття, спричиненого викидами аерозольних часток і газових домішок) роблять висновки про обсяги антропогенного втручання.

Природні й антропогенні зміни клімату впливають на стан біосфери загалом, функціонування популяцій рослин і тварин, змінюють умови життєдіяльності людини і стан її здоров'я.

Кліматичний моніторинг пов'язаний з екологічним. Він потребує спеціальної системи спостережень, спроможної забезпечити виконання наукових і практичних завдань, зокрема надати широку кліматичну інформацію. З цією метою, як правило, створюють службу збору кліматичних даних, сфера діяльності якої простягається і за межі моніторингу антропогенних змін клімату. Для пізнання сутності й антропогенної складової змін і коливань клімату необхідний великий масив даних про параметри елементів біосфери, процеси, які характеризують її зміни. Особливо це важливо при простежуванні змінюваності клімату в просторі і часі. Прогнозування сезонних і річних коливань клімату відбувається на основі інформації, яку забезпечує глобальна система спостережень. При цьому слід мати на увазі, що спостереження, спрямовані на вивчення змінюваності клімату, повинні обов'язково враховувати інерційність кліматичної системи.

Моніторинг клімату зосереджується на реалізації таких завдань:

збирання даних про стан кліматичної системи;

аналізування і оцінювання природних та антропогенних змін і коливань клімату (включаючи порівняння клімату минулого з сучасним);

виокремлення антропогенних ефектів у зафіксованих змінах клімату;

виявлення природних і антропогенних факторів, Що зумовлюють зміну клімату;

виявлення критичних елементів біосфери, вплив на які може спричинити кліматичні зміни.

Кліматичний моніторинг охоплює геофізичний (система спостережень за абіотичною частиною біосфери, а саме: кліматом, рельєфом, температурою, сонячною радіацією тощо) та біологічний (система спостережень за станом біотичної складової біосфери та її реакцією на антропогенний вплив) моніторинги, для нього важливі як фактори дії, так і джерела забруднення. У його здійсненні важливу роль відіграють метеорологічні служби, які сформовані з наземних та супутникових підсистем, що дають змогу різнобічно відстежувати процеси і явища. Усі основні кліматичні дані та інформацію, необхідні для аналізу змін клімату, поділяють на групи:

1. Вимірювання основних метеорологічних параметрів, вивчення та аналіз атмосферних явищ і процесів, які характеризують відповідний стан погоди. До цієї групи належать дані про температуру і вологість повітря, атмосферний тиск, швидкість та напрямок вітру, інтенсивність опадів, гідрологічні дані, а також дані про сніговий покрив, вологість і глибину промерзання ґрунту та інші, які отримують на метеорологічних і гідрологічних станціях і постах. На основі цієї інформації здійснюють моніторинг атмосферних явищ і процесів, отримують їх національні метеорологічні служби з відповідних станцій за допомогою технічних засобів.

На сучасному етапі у світі функціонує 40 000 кліматологічних і 140 000 дощомірних станцій, однак розміщені вони нерівномірно. Міжнародний обмін основними погодними даними забезпечують Всесвітня служба погоди (ВСП), Всесвітня метеорологічна організація (ВМО). ВСП формується з глобальних систем спостережень, телезв'язку й оброблення даних. Метою її роботи є збереження і надання користувачам необхідної інформації.

Глобальну систему спостережень формують наземна й супутникова підсистеми. Наземна підсистема базується на опорній синоптичній мережі. Вона отримує інформацію також з кораблів і літаків, метеорологічних радіолокаторів, різних систем зондування атмосфери. До наземної підсистеми спостережень належать станції вимірювання сонячної радіації, фонового забруднення атмосфери та інших складників атмосфери (діоксиду вуглецю (С02), озону (0;і), різноманітних газових домішок). Аерозольні частки природного та антропогенного походження, електромагнітне випромінювання, теплове забруднення також становлять інтерес для служб наземної глобальної системи спостережень, оскільки помітно позначаються на кліматі.

Супутникову підсистему утворюють геостаціонарні і розташовані на навколополярних орбітах метеорологічні супутники. Вони відстежують вертикальні профілі температури і вологості, температуру поверхні моря, поверхні суші та верхнього шару хмар, сніговий покрив, радіаційний баланс.

2. Моніторинг стану кліматичної системи (реакція кліматичної системи та її елементів на природні й антропогенні зміни). Він охоплює всю біосферу, але зосереджується на ефектах (реакціях), які безпосередньо стосуються антропогенних змін клімату. Спостереження за станом клімату охоплює моніторинг кліматотворних факторів, а також величин, які характеризують реакцію кліматичної системи та її елементів на різні дії, передусім антропогенні. Важливими є дані про стан підстилаючої поверхні, які характеризують її альбедо (частину падаючої променистої енергії, яку вона відбиває), моніторинг енерго і масообміну між атмосферою і підстилаючою поверхнею, відомості про водний баланс та його вплив на зміну клімату. Усі ці фактори є кліматотворними, а змінюються вони внаслідок реакції елементів кліматичної системи на дію різних чинників.

Океан відіграє визначальну роль при формуванні клімату. Тому доцільно здійснювати моніторинг стану океану, який забезпечується вимірюванням температури його поверхні і верхнього шару, вмісту солі та хімічного складу води, хвилювання та течій на різних глибинах. Для отримання даних про взаємодію атмосфери й океану проводять регулярні морські кліматологічні вимірювання температури повітря і води, крапель роси, видимості, напрямку та сили вітру, атмосферного тиску.

3. Моніторинг внутрішніх та зовнішніх факторів (особливо антропогенних факторів та їх джерел), які впливають на клімат і стан кліматичної системи. До зовнішніх факторів належать вплив Сонця і космічного випромінювання. їх інтенсивність залежить від сонячної активності, параметрів орбіти і швидкості обертання Землі. Ефекти впливу зумовлюються інтенсивністю його факторів, властивостями і складом атмосфери Землі, властивостями земної поверхні (альбедо).

До внутрішніх факторів, які впливають на клімат і кліматичну систему, відносять теплові викиди та викиди речовин у біосферу, їх перерозподіл між різними середовищами. Він може бути природним (виверження вулканів) та антропогенним. Внутрішні фактори зумовлюють зміну властивостей кліматичної системи (змінюється альбедо підстилаючої поверхні й атмосфери, а також тепло та газообмін підстилаючої поверхні з атмосферою).

Спостереження за змінами температури повітря, які проводять у великих містах і їх передмістях, засвідчили підвищення температури у межах 0,5°-1,0°С. Це зумовлено тепловими викидами та змінами альбедо у великих містах.

При оцінюванні коливань складу атмосфери, вивченні можливого їх впливу на клімат особлива роль належить спостереженням за вмістом і змінами концентрацій С02 в атмосфері, за процесами обміну його зі Світовим океаном та наземною біотою. Збільшення кількості вуглекислого газу в атмосфері пов'язане з антропогенною діяльністю - спаленням мінерального палива. На сучасному етапі цей антропогенний фактор найвідчутніше впливає на клімат. Тому особливо важливим є регулярне вимірювання концентрації С02 в атмосфері, вивчення балансу вуглецю в біосфері, обміну С02 з глибинними шарами океану, впливу нафтової плівки на газообмін між океаном та атмосферою.

Зворотний ефект (можливе похолодання через відбиття частини падаючого сонячного випромінювання) спричинює підвищення вмісту стратосферних аерозолів, що залежить від природних причин (виверження вулканів, піщані бурі) і антропогенної діяльності (викиди промислових підприємств).

Моніторинг обсягів основних складових атмосфери, забруднень та змін, що відбуваються з ними, здебільшого організований на державному рівні, є важливою частиною глобальної системи моніторингу.

4. Моніторинг можливих фізичних і екологічних перетворень у довкіллі, які відбуваються внаслідок кліматичних змін і коливань. Трансформації клімату, впливаючи на стан біосфери, позначаються і на господарській діяльності людини. Найчутливішими до коливань клімату є елементи біосфери, розташовані у полярних широтах, засушливих місцях, а також екосистеми пустельних зон, високогір'їв.

Параметри змін у біосфері називають непрямими показниками змін клімату. Цю групу показників утворюють зміни рівня морів, озер, розташування берегової лінії, річних шарів, донних відкладень озер, снігової лінії та ін. До неї також зараховують і такі екологічні ознаки, як зміна характеру рослинності, врожайності культур, морської мікрофлори і мікрофауни, популяцій комах, особливостей поширення хвороб тварин і рослин, передусім у зонах з найбільшою чутливістю до змін клімату.

Комплекс цих даних необхідний для проведення всебічного аналізу стану довкілля і моделювання клімату, на підставі яких виокремлюють критичні фактори впливу і найчутливіші елементи біосфери, що є передумовою оптимального функціонування системи кліматичного моніторингу.

Моніторинг навколишнього природного середовища в межах України

Організація моніторингу довкілля України ґрунтувалася на основних принципах національної системи моніторингу Союзу PCP, а саме системності і комплексності спостережень, тобто одночасно з дослідженнями рівнів забруднення атмосферного повітря, вод і ґрунтів здійснювали метеорологічні і гідрологічні спостереження. Недоліками цієї системи були неузгодженість систем і методик спостережень (Мінприроди, Держкомгідромет, Держкомводгосп, Держкомзем, Держкомгеології та ін.), вирішення окремих суто відомчих завдань. їх було враховано під час розроблення і впровадження власної державної системи екологічного моніторингу України, відображеної у статті 22 Закону України «Про охорону навколишнього природного середовища», прийнятому 25 червня 1991 року. Цей Закон став юридичною основою для розробки та впровадження у 1992 р. в Україні під егідою Національної академії наук та Мінприроди єдиної державної системи екологічного моніторингу - СЕМ «Україна». 23 вересня 1993 року постановою Кабінету Міністрів України було затверджене «Положення про державний моніторинг навколишнього середовища», яке стало правовим підґрунтям впровадження та функціонування такої системи в нашій країні. Положення визначало загальні засади системи державного моніторингу довкілля, її структуру та рівні, організацію роботи та порядок функціонування. Перелік об'єктів спостережень охоплював усі компоненти природного середовища: повітря, воду, землю, біоту.

Державний моніторинг навколишнього природного середовища - система спостережень, збирання та оброблення, передавання, збереження і аналізу інформації про стан навколишнього природного середовища, прогнозування його змін і розроблення науково обґрунтованих рекомендацій для прийняття управлінських рішень.

У «Положенні про державний моніторинг навколишнього середовища» визначено два головні етапи створення цієї системи:

інвентаризація й оптимізація діючих відомчих мереж, уніфікація методик спостережень, створення окремих ланок СЕМ, передусім у регіонах з напруженою екологічною ситуацією (1992-1995).

створення локальних, регіональних і національних центрів збирання й оброблення інформації, розроблення контрольно-вимірювальних приладів для спостереження за станом навколишнього середовища, впровадження системи у повному обсязі на всій території України (1996-2000).

Складовими СЕМ «Україна» є регіональні системи екологічного моніторингу (СЕМ «Полісся», СЕМ «Донбас» та ін.), які охоплюють локальні та об'єктні системи, створені на обласному, районному, господарському рівнях, та діючі у разі аварійних ситуацій.

Залежно від призначення ці системи здійснюють:

загальний (стандартний) моніторинг (оптимальні за кількістю параметрів спостереження на пунктах, об'єднаних в єдину інформаційно-технологічну мережу, які дають змогу на основі оцінки та прогнозування стану довкілля регулярно розробляти управлінські рішення на всіх рівнях);

оперативний (кризовий) моніторинг (спостереження за спеціальними показниками на мережі пунктів у реальному масштабі часу за об'єктами, джерелами підвищеного екологічного ризику в регіонах, які мають статус зон надзвичайної екологічної ситуації, а також у районах аварій зі шкідливими екологічними наслідками з метою забезпечення оперативного реагування на кризові ситуації та прийняття рішень щодо їх ліквідації, створення безпечних умов для населення);

фоновий (науковий) моніторинг (спеціальні високоточні спостереження за всіма складовими довкілля, за характером, складом, кругообігом та міграцією забруднюючих речовин, реакцією організмів, окремих популяцій, екосистем і біосфери загалом на забруднення).

Основними завданнями системи державного моніторингу навколишнього природного середовища є:

спостереження за станом довкілля;

аналіз стану навколишнього середовища і прогнозування його змін;

забезпечення органів державної влади систематичною та оперативною інформацією про стан довкілля;

розроблення науково обґрунтованих рекомендацій для прийняття управлінських рішень.

Система державного моніторингу створюється на локальному (на території окремих об'єктів), регіональному (в межах адміністративно-територіальних одиниць, на територіях економічних і природних регіонів), національному (на території країни) рівнях з дотриманням міжнародних вимог і є сумісною з аналогічними міжнародними системами. Вона базується на принципах об'єктивності та достовірності, систематичності спостережень за станом довкілля та об'єктами впливу на нього, багаторівневості, узгодження нормативного і методичного забезпечення, технічного та програмного забезпечення, комплексності в оцінюванні екологічної інформації, оперативності проходження інформації між окремими ланками системи та вчасного інформування органів державної влади, відкритості екологічної інформації для населення.

Державний моніторинг здійснюють Міністерство екології та природних ресурсів, науковий комітет Національної академії наук України, Міністерство охорони здоров'я, Міністерство сільського господарства, Міністерство лісового господарства, Державний комітет гідрометеослужби, водного господарства, геології, земельних ресурсів, Державне житлове комунальне господарство.

Регіональні системи екологічного моніторингу працюють у таких напрямах:

оперативно-технологічний моніторинг (спостереження за станом екологічних об'єктів з використанням стаціонарних і пересувних технічних засобів, у т.ч. авіаційні та космічні спостереження);

статистичний моніторинг (непряме спостереження за об'єктами з використанням ретроспективної та оперативної статистичної інформації);

аудіо-відеомоніторинг (спостереження за екологічними об'єктами з використанням аудіо та відеотехніки);

соціологічний моніторинг (проведення соціологічних досліджень впливу діяльності людини на стан навколишнього середовища і на рівень екологічної культури);

науково-публіцистичний моніторинг (спостереження за екологічними проблемами шляхом вивчення наукових та публіцистичних видань).

Основними їх завданнями є спостереження за станом навколишнього природного середовища в областях (мінеральними, органічними, біологічними ресурсами, ґрунтами, підземними та поверхневими водами, атмосферним повітрям); за транскордонним перенесенням забруднюючих речовин в атмосфері та у водних об'єктах; аналіз стану, прогнозування змін довкілля і здоров'я населення, оцінювання якості життя в регіоні.

На основі отриманої інформації формують комп'ютерний банк екологічних даних, що містить оперативні та ретроспективні дані про стан навколишнього середовища, природних ресурсів і постійно оновлюється, а також електронну екологічну карту. У результаті проведення моніторингу довкілля отримують первинні й узагальнені дані про стан довкілля на певній території, оцінюють рівні його забруднення, ступінь придатності середовища для життєдіяльності людей, на основі чого здійснюють прогнозування і розробляють управлінські природоохоронні рішення.

Размещено на Allbest.ru

...