Экологический мониторинг

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Роль биоразнообразия в устойчивости экосистем

биоразнообразие экосистема экологический мониторинг

Биологическое разнообразие - главное условие устойчивости всей жизни на Земле. Биоразнообразие создает взаимодополняемость и взаимозаменяемость видов в биоценозах, обеспечивает регуляцию численности, самовосстановительные способности сообществ и экосистем. За счет этого разнообразия жизнь не прерывается уже несколько миллиардов лет. В сложные периоды геологической истории многие виды вымирали, разнообразие понижалось, но экосистемы материков и океанов выдерживали эти катастрофы. Главные функции биоценоза в экосистеме - создание органического вещества, его разрушения и регуляция численности видов - обеспечиваются множеством видов, как бы страхующих деятельность друг друга (рисунок 1).

Рисунок 1. Река Будюмкан на юго-востоке Читинской области

На этом фото мы видим множество видов растений, совместно произрастающих на лугу в пойме р. Будюмкан на юго-востоке Читинской области. Зачем природе потребовалось столько видов на одном лугу?

Русский геоботаник Л.Г. Раменский в 1910 г. сформулировал принцип экологической индивидуальности видов - принцип, который является ключом к пониманию роли биоразнообразия в биосфере. Мы видим, что в каждой экосистеме одновременно совместно обитает много видов, но вот какой в этом экологический смысл, задумываемся редко. Экологическая индивидуальность видов растений, сообитающих в одном растительном сообществе в одной экосистеме, позволяет сообществу быстро перестраиваться при изменении внешних условий.

Например, в засушливое лето в данной экосистеме главную роль в обеспечении биологического круговорота играют особи вида А, которые более приспособлены к жизни при дефиците влаги. Во влажный год особи вида А оказываются не в оптимуме и не могут обеспечить биологический круговорот в изменившихся условиях. В этот год главную роль в обеспечении биологического круговорота в данной экосистеме начинают играть особи вида Б. Третий год оказался более прохладным, в этих условиях ни вид А, ни вид Б не могут обеспечить полное использование экологического потенциала данной экосистемы. Но экосистема быстро перестраивается, так как в ней имеются особи вида В, которые не нуждаются в теплой погоде и хорошо фотосинтезируют при пониженной температуре.

Каждый вид живых организмов может существовать в некотором диапазоне значений внешних факторов. За пределами этих значений особи вида погибают. На схеме (рисунок 2) мы видим пределы выносливости (пределы толерантности) вида по одному из факторов. В этих пределах имеется зона оптимума, наиболее благоприятная для вида, и две зоны угнетения. Правило Л.Г. Раменского об экологической индивидуальности видов утверждает, что пределы выносливости и зоны оптимумов у разных видов, обитающих совместно, не совпадают.

Рисунок 2. Пределы выносливости (пределы толерантности) вида по одному из факторов

Если мы посмотрим, как обстоят дела в реальных экосистемах Приморского края, то увидим, что в хвойно-широколиственном лесу, например, на участке в 100 кв. метров произрастают особи 5-6 видов деревьев, 5-7 видов кустарников, 2-3 видов лиан, 20-30 видов травянистых растений, 10-12 видов мхов и 15-20 видов лишайников. Все эти виды экологически индивидуальны, и в разные сезоны года, в разные по погодным условиям годы фотосинтетическая активность их сильно изменяется. Эти виды как бы дополняют друг друга, делая сообщество растений в целом экологически более оптимальным.

По числу видов сходной жизненной формы, обладающих сходными требованиями к внешней среде, сообитающих в одной локальной экосистеме, можно судить о том, насколько стабильны условия в этой экосистеме. В стабильных условиях таких видов, как правило, будет меньше, чем в условиях не стабильных. Если погодные условия в течение ряда лет не изменяются, то надобность в большом количестве видов отпадает. В этом случае сохраняется вид, который в этих стабильных условиях самый оптимальный из всех возможных видов данной флоры. Все остальные постепенно элиминируют, не выдержав с ним конкуренции.

В природе мы находим массу факторов или механизмов, обеспечивающих и поддерживающих высокое видовое разнообразие локальных экосистем. В первую очередь, к таким факторам следует отнести избыточное размножение и перепроизводство семян и плодов. В природе семян и плодов производится в сотни и тысячи раз больше, чем это необходимо, чтобы восполнить естественную убыль в связи с преждевременной гибелью и умиранием от старости.

Благодаря приспособлениям к распространению плодов и семян на большие расстояния, зачатки новых растений попадают не только на те участки, которые благоприятны для их произрастания сейчас, но и на такие, условия которых неблагоприятны для роста и развития особей данных видов. Тем не менее, эти семена здесь прорастают, какое-то время существуют в угнетенном состоянии и гибнут. Так происходит до тех пор, пока экологические условия стабильны. Но если условия изменяются, то прежде обреченные на гибель проростки несвойственных этой экосистеме видов начинают здесь расти и развиваться, проходя полный цикл своего индивидуального развития. Экологи говорят, что в биосфере существует мощное давление разнообразия жизни на все локальные экосистемы.

Общий генофонд растительного покрова ландшафтного района - его флора - локальными экосистемами этого района используется наиболее полно именно благодаря давлению биоразнообразия. При этом локальные экосистемы в видовом отношении становятся более богатыми. При их формировании и перестройках экологический подбор подходящих компонентов осуществляется из большего количества претендентов, диазачатки которых попали в данное местообитание. Таким образом, вероятность формирования экологически оптимального растительного сообщества увеличивается.

Таким образом, фактором устойчивости локальной экосистемы является не только разнообразие видов, обитающих в этой локальной экосистеме, но и разнообразие видов в соседних экосистемах, из которых возможен занос диазачатков (семян и спор). Сказанное относится не только к растениям, ведущим прикрепленный образ жизни, но еще в большей степени к животным, могущим перемещаться из одной локальной экосистемы в другую. Многие особи животных, не принадлежа конкретно ни к одной из локальных экосистем (биогеоценозов), тем не менее играют важную экологическую роль и участвуют в обеспечении биологического круговорота сразу в нескольких экосистемах. Мало того, они могут в одной локальной экосистеме отчуждать биомассу, а в другой выбрасывать экскременты, стимулируя рост и развитие растений в этой второй локальной экосистеме. Порой такой перенос вещества и энергии из одних экосистем в другие может быть чрезвычайно мощным. Этот поток связывает между собой совершенно разные экосистемы.

К факторам, обеспечивающим высокое биоразнообразие экосистем, относятся процессы миграции видов с соседних территорий из других ландшафтных районов и других природных зон, а также процессы автохтонного видообразования на месте, которые непрерывно происходят в природе, то убыстряясь в эпохи биосферных перестроек, то замедляясь в эпохи стабилизации климата. Процессы видообразвания протекают очень медленно. Так, например, для разделения родительского вида на два дочерних, при наличии между двумя популяциями барьера, не позволяющего особям этих двух популяций скрещиваться друг с другом, природе требуется как минимум 500 тыс. лет, а чаще порядка 1 миллиона лет. Отдельные виды в биосфере могут сохраняться 10 и более миллионов лет, практически не изменяясь за это время.

Животный мир является неотъемлемым элементом окружающей природной среды и биологического разнообразия Земли, возобновляющимся природным ресурсом, важным регулирующим и стабилизирующим компонентом биосферы. Главнейшая экологическая функция животных -- участие в биотическом круговороте веществ и энергии. Устойчивость экосистемы обеспечивается в первую очередь животными, как наиболее мобильным элементом.

Так, например, проходные рыбы, накапливая свою биомассу в море, идут на нерест в верховья рек и ручьев, где после нереста гибнут и становятся пищей для большого числа видов животных (медведи, волки, многие виды куньих, многие виды птиц, не говоря о полчищах беспозвоночных). Эти животные кормятся рыбой и выбрасывают свои экскременты в наземных экосистемах. Таким образом, вещество из моря мигрирует на сушу вглубь материка и здесь ассимилируется растениями и включается в новые цепи биологического круговорота.

Прекратите заходы в реки Дальнего Востока на нерест лососевых рыб, и через 5-10 лет можно увидеть, как сильно изменится численность большинства видов животных. Изменится численность видов животных, и, как следствие, начнутся перестройки в растительном покрове. Снижение численности хищных видов животных приведет к увеличению поголовья травоядных животных. Быстро подорвав свою кормовую базу, травоядные животные начнут гибнуть, среди них распространятся эпизоотии. Сократится численность растительноядных животных, и будет некому распространять семена одних видов и поедать биомассу других видов растений. Одним словом, при прекращении захода в реки красной рыбы на Дальнем Востоке начнется серия перестроек во всех звеньях экологических систем, удаленных от моря на сотни и даже тысячи километров.

Известный эколог Б.Коммонер о необходимости тщательного изучения экосистем, о последствиях скоропалительных действий человека пусть и в благонамеренных целях говорил так: все связано со всем; природа знает лучше.

Для людей важно сохранять то, что существует в экосистемах , что прошло проверку временем. Важно понять, что именно исторически, эволюционно сложившееся биоразнообразие обеспечивает сохранность и длительную функциональность экосистемы.

Пути сохранения биоразнообразия разные:

а) стабилизация генофонда с помощью восстановления исчезающих видов в искусственных ситуациях в природе;

б) консервация генетического материала;

в) нормирование хозяйственного использования и торговые соглашения ( конвенция о торговле редкими видами, СиТЕС )

г) охрана биотопов, как часть ландшафтного планирования;

д) соглашение о мигрирующих видах, в частности Боннская конвенция.

Сохранение существующих видов - это сохранение устойчивости экосистемы. Опасность исчезновения грозит более 600 видам птиц и около 120 видам млекопитающих. И здесь на первый план вступает экологическая грамотность, экологическая ответственность, экологическое воспитание, экологическая культура всех и каждого.

2. Экологический мониторинг и нормирование загрязнений ОС

Определение экологического мониторинга

Термин «мониторинг» впервые появился в рекомендациях специальной комиссии СКОПЕ (научный комитет по проблемам окружающей среды) при ЮНЕСКО в 1971 году,а в 1972 году уже появились первые предложения по Глобальной системе мониторинга окружающей среды (Стокгольмская конференция ООН по окружающей среде). Однако такая система не создана по сей день из-за разногласий в объемах, формах и объектах мониторинга, распределении обязанностей между уже существующими системами наблюдений. Такие же проблемы и у нас в стране, поэтому, когда возникает острая необходимость режимных наблюдений за окружающей средой, каждая отрасль должна создавать свою локальную систему мониторинга.

В соответствии со ставшим уже каноническим определением, экологический мониторинг -- информационная система наблюдений, оценки и прогноза

изменений в состоянии окружающей среды, созданная с целью выделения антропогенной составляющей этих изменений на фоне природных процессов.

Система экологического мониторинга должна накапливать, систематизировать и анализировать информацию: о состоянии окружающей среды; о причинах наблюдаемых и вероятных изменений состояния (т.e. об источниках и факторах; воздействия); о допустимости изменений и нагрузок на среду в целом; о существующих резервах биосферы.

Рис.3. Блок-схема системы мониторинга

Таким образом, в систему экологического мониторинга входят наблюдения за состоянием элементов биосферы и наблюдения за источниками и факторами антропогенного воздействия. В соответствии с приведенными 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.

Следует принять во внимание, что сама система мониторинга не включает деятельность по управлению качеством среды, но является источником необходимой для принятия экологически значимых решений информации. Термин контроль, нередко употребляющийся в русскоязычной литературе для описания аналитического определения тех или иных параметров (например, контроль состава атмосферного воздуха, контроль качества воды водоемов), следует использовать только в отношении деятельности, предполагающей принятие активных регулирующих мер. "Толковый словарь по охране природы" определяет экологический контроль следующим образом:

Контроль экологический -- деятельность государственных органов, предприятий и граждан по соблюдению экологических норм и правил. Различают государственный, производственный и общественный экологический контроль. Законодательные основы экологического контроля регулируются Законом РФ "Об охране окружающей природной среды"

Статья 68. Задачи экологического контроля.

1. Экологический контроль ставит своими задачами: наблюдение за состоянием окружающей среды и ее изменением под влиянием хозяйственной и иной деятельности; проверку выполнения планов и мероприятий по охране природы, рациональному использованию природных ресурсов, оздоровлению окружающей природной среды, соблюдения требований природоохранительного законодательства и нормативов качества окружающей природной среды.

2. Система экологического контроля состоит из государственной службы наблюдения за состоянием окружающей природной среды, государственного, производственного, общественного контроля.

Таким образом, в природоохранительном законодательстве государственная служба мониторинга определена фактически как часть общей системы экологического контроля.

Классификация экологического мониторинга

Существуют различные подходы к классификации мониторинга (по характеру решаемых задач, по уровням организации, по природным средам, за которыми ведутся наблюдения). Отраженная на рис. 2 классификация охватывает весь блок экологического мониторинга, наблюдения за меняющейся абиотической составляющей биосферы и ответной реакцией экосистем на эти изменения. Таким образом, экологический мониторинг включает как геофизические, так и биологические аспекты, что определяет широкий спектр методов и приемов исследований, используемых при его осуществлении.

Программы наблюдений формируются по принципу выбора загрязняющих веществ и соответствующим им характеристикам. Определение этих загрязнений при организации систем мониторинга зависит от цели и задач конкретных программ: так, в территориальном масштабе приоритет государственных систем мониторинга отдан городам, источникам питьевой воды и местам нерестилищ рыб; в отношении сред наблюдений первоочередного внимания заслуживают атмосферный воздух и вода пресных водоемов. Приоритетность ингредиентов определяется с учетом критериев, отражающих токсические свойства загрязняющих веществ, объемы их поступления в окружающую среду, особенности их трансформации, частоту и величину воздействия на человека и биоту, возможность организации измерений и другие факторы.

Рис.2. Классификация экологического мониторинга

Система экологического мониторинга выступает гарантом выполнения экологических мероприятий, реализации нормативных требований и обеспечения законности в управлении охраной окружающей среды.

Общая характеристика загрязнений атмосферы

Атмосфера всегда содержит в своем составе определенное количество примесей, поступающих в нее от естественных и антропогенных источников.

К числу веществ, выделяемых естественными источниками, относятся: пыль растительного, вулканического и космического происхождения; пыль, возникающая при эрозии почвы; частицы морской соли; туман, дымы и газы от лесных и степных пожаров; газы вулканического происхождения; различные продукты растительного, животного и микробиологического происхождения и др.

Естественные источники загрязнений носят либо распределенный характер, как, например, выпадение космической пыли (они практически не влияют на условия обитания), либо имеют кратковременный стихийный характер, например лесные и степные пожары, извержения, вулканов и т. п. Уровень загрязнения атмосферы естественными источниками является фоновым и мало изменяется с течением времени.

Более устойчивые зоны с повышенными концентрациями загрязнений возникают в местах активной жизнедеятельности человека. Антропогенные загрязнения отличаются многообразием видов и многочисленностью источников их выброса. Если в начале XX в. в промышленности использовалось 19 химических элементов, то к середине века в промышленное производство было вовлечено около 50, а в 70-х годах уже практически все элементы таблицы Менделеева. Это существенно сказалось на составе промышленных выбросов и привело к качественно новому загрязнению атмосферы, в частности аэрозолями тяжелых и редких металлов, синтетическими соединениями, не существующими и не образующимися в природе, радиоактивными, канцерогенными, бактериологическими и другими веществами.

Всевозрастающие темпы роста мирового промышленного производства сопровождаются непрерывным ростом абсолютного количества промышленных выбросов. Считается, что приблизительно каждые 10-12 лет объем мирового промышленного производства удваивается, что сопровождается примерно таким же ростом объема вредных выбросов в окружающую среду. Однако по ряду токсических веществ темпы роста выбросов значительно выше.

В настоящее время нормирование антропогенной нагрузки на окружающую среду основано на требовании обеспечения в компонентах окружающей среды соответствующих нормативов предельно допустимых концентраций, под которыми понимают концентрации химических веществ, в т.ч. радиоактивных, иных веществ и микроорганизмов, которые установлены в соответствии с показателями их предельно допустимого содержания в окружающей среде, несоблюдение которых может привести к загрязнению окружающей среды, деградации естественных экологических систем.

Для вредных химических веществ, загрязняющих атмосферный воздух населенных мест, установлены два норматива: максимальная разовая и среднесуточная предельно допустимые концентрации (ПДК). Кроме того, определены значения безопасных уровней воздействия (ОБУВ) некоторых новых или ранее не изученных вредных веществ, для которых ещё не утверждены ПДК.

Предельно допустимая максимальная разовая концентрация в воздухе населенных мест (мг/м3) -- это такая концентрация, при которой вдыхание воздуха в течение 20--30 мин не вызывает рефлекторных реакций в организме человека.

Предельно допустимая среднесуточная концентрация в воздухе населенных мест (мг/м3) -- это такая концентрация, которая не оказывает на человека прямого или косвенного вредного воздействия при неопределенно долгом (годы) вдыхании.

Данные о предельно допустимых концентрациях в воздухе вредных веществ, выбрасываемых НПЗ, приводятся в табл. 1.

Ориентировочный безопасный уровень воздействия - это, как правило, расчётная концентрация вредного вещества (мг/м3), нормативное действие которой ограничено во времени периодом, необходимым для установления ПДК, которая также не должна оказывать на человека прямого или косвенного вредного воздействия при неопределённо долгом вдыхании.

Токсические свойства вредных веществ при их воздействии на организм человека характеризуются соответствующим классом опасности. По степени токсического воздействия вредные вещества подразделяются на четыре класса опасности: 1 класс - чрезвычайно опасные; 2 класс - высоко опасные; 3класс - умеренно опасные; 4 класс - мало опасные.

Для веществ, загрязняющих водоёмы, существуют два значения ПДК -- для воды водоёма культурно-бытового водопользования и для воды водоема, используемого для рыбохозяйственных нужд. ПДК вредных веществ для воды водоема, используемого для рыбохозяйственных нужд, как правило, значительно жёстче ПДК для воды водоёма культурно-бытового водопользования.

Концентрация вредного вещества в воде водоема (мг/л), равная его ПДК для воды водоёма культурно-бытового водопользования, не оказывает прямого или косвенного влияния на организм человека в течение всей его жизни и на здоровье последующих поколений, а также не ухудшает гигиенические условия водопользования.

Для обеспечения нормативов ПДК в компонентах окружающей среды должны быть соблюдены нормативы допустимых выбросов и сбросов химических веществ. В свою очередь, для их соблюдения должны выполняться технологические нормативы допустимых выбросов и сбросов в расчёте на единицу выпускаемой продукции.

Каждому субъекту хозяйственной и иной деятельности местными природоохранными органами устанавливаются лимиты на выбросы и сбросы загрязняющих веществ и микроорганизмов, под которыми понимают ограничения выбросов и сбросов в окружающую среду, установленные на период проведения мероприятий по охране окружающей среды, в т.ч. внедрения наилучших существующих технологий. Под наилучшей существующей технологией понимают технологию, основанную на последних достижениях науки и техники, направленную на снижение негативного воздействия на окружающую среду и имеющую установленный срок практического применения с учётом экономических и социальных факторов.

Таблица 1

Предельно допустимые концентрации в воздухе основных вредных веществ, выбрасываемых НПЗ

Литература:

1. Мамедов Н.М. Культура, экология, образование. - М., 1996

2. Кочергин А.Н., Марков Ю.Г., Васильев Н.Г. Экологическое знание и сознание. - Новосибирск, 1987

3. http://old.botsad.ru

4. http://ru.wikipedia.org

5. http://ecologylib.ru

6. http://additive.spb.ru

7. http://vioti.ru/

8. http://www.eco-net.ru/

9. http://promeco.h1.ru/

Размещено на Allbest.ru