Экологический мониторинг

Размещено на http://www.allbest.ru/

Экологический мониторинг

Слово «мониторинг» происходит от латинского monitor - предостерегающий. Экологический мониторинг - система регулярных длительных наблюдений в пространстве и во времени, дающая информацию о состоянии окружающей среды с целью оценки прошлого, настоящего и прогноза параметров окружающей среды, имеющих значение для человека.

Основными функциями экологического мониторинга являются: контроль качества атмосферного воздуха, воды, почвы и других компонентов ландшафта; определение основных источников загрязнения, прогнозирование состояния качества основных компонентов ландшафта и т.п.

По объектам наблюдения экологический мониторинг можно разделить на мониторинг окружающей человека среды (атмосферного воздуха, воды, почвы) и биологический (флоры и фауны). Здесь же следует отметить некоторую условность такого деления мониторинга, поскольку компоненты экосистем и ландшафтов тесно взаимосвязаны между собой и состояние одного компонента часто бывает обусловлено состоянием другого (например, состояние леса -- его продуктивность, наличие вредителей или болезней, как правило, обусловлено состоянием атмосферы или загрязнением, в том числе закислением, почв).

По методам ведения выделяют биологический (с помощью биоиндикаторов), дистанционный (авиационный, космический) и другие виды мониторинга. По целям -- научно-исследовательский, диагностический, фоновый, контрольный, прогнозный, проектировочный и т.п. Различают также мониторинг изменения состояния окружающей среды и мониторинг воздействия на окружающую среду. Отдельно рассматривается мониторинг, или скрининг, состояния здоровья населения.

Наблюдения можно вести в любом месте, если имеется возможность частого посещения этого участка в течение нескольких лет. Таким местом может стать маршрут от дома до учебного заведения, или площадка вблизи школьного двора, или другая регулярно доступная для учащихся территория, принадлежащая данному учебному заведению. Необходимо, чтобы выбранный участок был типичным для данной местности. Поскольку трудно выбрать участок, где присутствовали бы все желаемые объекты наблюдений, приходится пользоваться несколькими небольшими участками (субтерриториями), расположенными в разных частях одного более крупного участка (территории). Например, выбрать участки, расположенные в лесу, в поле, вблизи водоема (пруда, ручья), вблизи дорог и строений. Древесные, кустарниковые и травянистые растения должны быть представлены не одиночными экземплярами, а достаточно большими группами.

Выбранную территорию желательно описать по следующему плану:

- общий характер местности, окружающей участок наблюдений (равнина, возвышенность, низина, холмы, леса, горы, открытое пространство, культурный ландшафт);

- находится ли он в пределах населенного пункта, вблизи водоема или в отдалении;

- что включает участок наблюдений (парк, сквер, озелененную улицу, участок леса, болото, поле, сад, пустырь и т. д.);

- как представлены на субтерриториях древесные породы, за которыми ведутся наблюдения (группы деревьев или деревья в составе леса, в затененных или освещенных местах, старые, среднего возраста или молодые);

- перечень возможных объектов воздействия на описываемую территорию (автодорога, котельная, выбросы каких-либо других промышленных объектов, рекреационная нагрузка и т. п.).

Биологический мониторинг

При проведении биологического мониторинга организовать наблюдения нужно таким образом, чтобы соблюдались следующие условия:

- правильный выбор участка наблюдений;

- правильный выбор объектов наблюдений;

- соблюдение регулярности наблюдений;

- регистрация наблюдений, которая в зависимости от метода может носить описательный характер (в форме дневниковых записей) или в виде анкет, таблиц (количественный метод); полезно прилагать цветные фотографии;

- ограничение числа наблюдаемых видов (не более 10--20 видов животных и растений; рекомендуется вести наблюдения лишь над хорошо знакомыми растениями, птицами, насекомыми, грибами).

Фенологические наблюдения проводят 3--5 раз в году, не реже 1 раза в 2--3 дня, в течение 2 недель.

Мониторинг растительных сообществ

Особи внутри одного и того же вида неидентичны. При изменении условий, появлении неблагоприятных факторов какая-то одна форма оказывается лучше приспособленной и продолжает нормально развиваться и размножаться, тогда как другие чахнут и даже гибнут.

Наиболее уязвимыми элементами флоры обычно бывают эндемичные, реликтовые, а также полезные (декоративные, лекарственные, пищевые) растения. Поэтому важно организовать наблюдения именно за этими видами. Ботанический мониторинг включает дистанционную индикацию и наземно-визуальные наблюдения, составление геоботанических карт и взятие индикационных проб.

Реакция лесных экосистем на неблагоприятные условия внешней среды проявляется в нарушениях структуры и функций всей системы и ее отдельных компонентов.

Эти нарушения можно заметить по ряду признаков, которые видны при внимательном взгляде на природный объект. Самыми общими признаками нарушения состояния лесной экосистемы являются:

- появление сухостоя и ослабленных деревьев среди пород-доминантов (ель в ельнике, дуб в дубраве, береза в березняке);

- уменьшение (заметное) размеров хвои и листвы этого года по сравнению с прошлыми годами;

- преждевременное (задолго до осени) пожелтение и опадание листвы;

- замедление прироста деревьев по высоте и диаметру;

- появление хлорозов и некрозов хвои и листвы, сокращение срока жизни хвои;

- заметное увеличение поврежденных деревьев болезнями и вредителями (грибами, насекомыми);

- выпадение из лесного сообщества трубчатых грибов и снижение видового состава и численности пластинчатых грибов.

- уменьшение видового состава и встречаемости основных видов эпифитных лишайников (живущих на стволах деревьев) и уменьшение степени покрытия площади стволов деревьев лишайниками.

Эти признаки можно зафиксировать без применения специальных приборов и научного оборудования. Но для того чтобы заметить их и оценить степень опасности, необходимо иметь точку отсчета -- нормальное состояние экосистемы или дерева (в памяти или в заведомо ненарушенном участке леса).

Об изменении условий обитания в водоемах судят по изменению видового состава фитопланктона (водорослей). В ответ на неблагоприятные воздействия содержание хлорофилла у водорослей снижается. Об этом можно судить по изменению цветности и мутности водоема (точные показатели измеряются на спектрофотометрических приборах). Индикаторами загрязнения служат диатомовые водоросли, а также эвгленовые (астазиевые, паранема, хризококкус).

При этом меняется как структура скелета диатомовых водорослей, так и общий видовой состав всех водорослей водоема. Некоторые из макроводорослей (Cladophora) способны адсорбировать вредные вещества в больших количествах. В результате меняется их окраска (буреют) и появляется резкий запах, часто присущий адсорбированному веществу. Поглощенные водорослями загрязняющие вещества и токсины являются источником интоксикации рыб.

Мониторинг животных

Для изучения животных лучше выбирать не площадки, а маршруты внутри выбранного участка и фиксировать всех встречающихся животных, насекомых и птиц. Для учета грызунов по линии маршрута расставляют плашки-давилки.

Слежение за представителями животного мира (мониторинг животных) фиксирует изменения:

- численности популяций;

- соотношения видового состава;

- частоты появления форм с отклонениями (нетипичных форм);

- продолжительности жизни (длина жизненного цикла у форм, поддающихся наблюдениям).

Каждая популяция имеет определенную структуру: возрастную (соотношение особей разного возраста), половую (соотношение мужских и женских особей), пространственную (колонии, стаи, семьи и т.д.).

Так же как в случае растений, для наблюдений рекомендуется выбрать несколько хорошо известных видов. Наблюдения ведутся регулярно, каждый сезон, в течение 1--3 дней подряд через 7--10 дней. Замечания записывают в дневник с указанием сроков наблюдений.

Мониторинг воздушной среды

Загрязнение воздушной среды оказывает непосредственное и косвенное влияние на человека, живую и неживую природу. Помимо выбросов разнообразных химических (в том числе радиоактивных) веществ, к загрязнению атмосферы следует отнести:

- выбросы большого количества водяного пара, т. к. это приводит к увеличению коррозийного воздействия внешней среды, появлению неблагоприятных метеорологических явлений (гололед, туман), ухудшению видимости и т. д.;

118- акустические излучения, или шум;

- электромагнитное излучение;

- тепловое загрязнение, или выбросы большого количества нагретых воздушных масс.

При оценке состояния воздушной среды проводят мониторинг загрязнения.

Из основных загрязняющих воздух веществ, являющихся наиболее распространенными и опасными, обычно выделяют следующие категории:

- углеводороды и другие летучие органические соединения (ЛОС);

- угарный газ, или окись углерода -- СО;

- оксиды серы, преимущественно сернистый газ или двуокись серы - S02;

- соединения свинца и других тяжелых металлов;

- озон и другие фотохимические окислители;

- оксиды азота;

- совокупность взвешенных частиц.

При сжигании горючих ископаемых (угля, нефти, газа) большая часть содержащейся в них серы превращается в диоксид серы. При всех видах сгорания различных материалов в воздухе происходит реакция атмосферного азота с атмосферным кислородом и образуются оксиды азота. Эти оксиды реагируют с атмосферным кислородом и водой, образуя кислоты (серную и азотную). Кислоты вместе с дождем могут выпадать на поверхность земли, воздействуя на почву и организмы. Нейтральная величина рН равна 7, но дождевая вода в чистом воздухе имеет рН 5, 6 вследствие воздействия углекислоты воздуха. экологический мониторинг наблюдение

В результате воздействия загрязняющих веществ, находящихся в окружающем растение воздухе, таких как двуокись серы, окислы азота, углеводороды, кислоты, тяжелые металлы, в растениях происходит вымывание (выщелачивание) соединений кальция и магния, разрушение хлорофилла, повреждение устьичного аппарата, что вызывает потерю влаги и подавление морозоустойчивости растения, нарушение синтеза фитогормонов, понижение ассимиляции и сопротивления вредителям.

Выпавшие из атмосферного воздуха на почву частицы (осаждение пылевидных частиц, аэрозолей и др.) увеличивают в ней дальнейшее подкисление, накопление соединений тяжелых металлов и освобождение токсичных ионов алюминия, что ведет к повреждению корней, а поражение почвенных организмов -- к замедлению процессов разложения.

Устойчивость растений к различным загрязняющим веществам различна. Очень чувствительны к низким концентрациям в воздухе двуокиси серы лишайники, хвойные, пшеница, хлопчатник, салат-латук, ячмень, табак; стойкие к воздействию -- кукуруза, картофель, роза.

Лишайники реагируют особенно чутко: сначала исчезают кустистые, потом листовые и, наконец, накипные виды. Хвоя сосны в зонах сильного загрязнения диоксидом серы приобретает темно-красную окраску, которая распространяется от основания иглы к ее острию; игла отмирает и опадает, просуществовав всего один год.

У злаков (особо чувствителен мятлик однолетний -- Роа annua) вследствие воздействия диоксида серы на листьях появляются светло-коричневые или белесоватые полосы по обеим сторонам центральной жилки, сохраняющей зеленую окраску.

Чувствительны к содержанию фтористого водорода в воздухе пшеница, кукуруза, сосна; стойкие -- хлопчатник, одуванчик, картофель, роза, табак, томаты, виноград.

Симптомы поражения: хлороз, сопровождающийся отмиранием листьев; у хвойных пород -- побеление, а потом потемнение концов игл и опадание хвои.

Токсичность хлористого водорода сильно выражена у семечковых, лещины, винограда, земляники садовой, пихты, ели, сосны Веймутова. Более устойчивы крестоцветные, зонтичные, тыквенные, гераниевые, аралиевые, гвоздичные, вересковые, сложноцветные.

На различной чувствительности растений к загрязняющим веществам основана биоиндикация загрязнения воздуха. Так, в ФРГ выделяют следующие биоиндикаторы загрязнения воздуха: общего загрязнения -- лишайники и мхи; тяжелыми металлами -- слива, фасоль обыкновенная; диоксидом серы -- ель, люцерна; фтористым водородом -- косточковые плоды, гладиолусы; хлористым водородом -- береза бородавчатая, земляника лесная; аммиаком -- подсолнечник, конский каштан; сероводородом -- шпинат, горох; фотосмогом -- крапива, табак; полициклическими ароматическими углеводородами -- соя, недотрога обыкновенная.

Гладиолусы сорта «Снежная королева» используют как биоиндикаторы на фтористые соединения в США и Канаде. По мере увеличения концентрации токсиканта в воздухе верхняя часть листьев у растений отмирает.

Признаки повреждения голосемянных растений при остром воздействии пороговых концентраций газов в атмосферном воздухе: двуокиси серы -- красно-коричневая суховершинность; двуокиси азота -- красно-коричневый дистальный некроз хвои и веток; озона -- дистальный некроз, прекращение роста хвои; пероксиацетилнитрата -- хлороз, раннее старение хвои; фторидов, редких металлов, кислотного дождя, аммиака -- дистальный некроз; этилена -- низкорослость, сброс хвои.

Признаки повреждения покрытосемянных растений при остром воздействии пороговых концентраций газов в атмосферном воздухе: диоксида серы и диоксида азота - межжилковые некротические пятна; озона - крапинки на верхней поверхности; пероксиацетилнитрата - бронзирование нижней поверхности листа; фторидов -- некроз кончика и краев листьев; редких металлов -- межжилковый хлороз, некроз кончика и краев листьев; кислотного дождя (рН менее 3,0) -- некротические пятна; аммиака -- межжилковые пятна некроза; хлора -- хлороз, крапчатость верхней поверхности листа; этилена -- хлороз, некроз, сброс листвы; сероводорода -- межжилковые пятна некроза.

Под действием загрязнения воздуха возникает явление, называемое гибель лесов, характеризующееся осветлением (дефолиацией), т.е. изреживанием кроны в результате потери хвои и листьев. У лиственных пород, в особенности буковых, происходит нарушение роста боковых побегов, ведущее к образованию неестественно длинных хлыстовидных побегов, измельчение листьев; появляются листья с зубчатыми краями в результате нарушения роста на участках между прожилками листа; опадающие (зеленые) листья. Другие симптомы деградации: пожелтение из-за нехватки магния; белые пятна на листьях и хвое в результате повреждения озоном. Из присутствующих в воздухе загрязняющих веществ наиболее опасен для лесов диоксид серы.

Любое научное исследование невозможно без математической обработки данных, которая позволяет оценить среднюю величину изучаемого параметра, достоверность полученного результата, связь изучаемого параметра с другими явлениями природы.

Ведение экологического мониторинга позволяет количественно оценить все те негативные процессы в природе, которые вызывает деятельность человека. Оно же позволяет увидеть и положительные результаты природоохранных мероприятий и тем самым понять, «что такое хорошо и что такое плохо».

Размещено на Allbest.ru