90033

Мониторингтың топтастырылуымен танысу, экологиялық мониторинг аспаптар мен компонентті қоршаған орта құрылымы

Лекция

Экология и защита окружающей среды

Дәрістің мақсаты: Мониторингтың топтастырылуымен танысу экологиялық мониторинг аспаптар мен компонентті қоршаған орта құрылымы. Құрылымды және ұйымдастырушы мониторингтың қоршаған ортасы. Универсальды сәйкес топтастырулы мониторинг.

Казахский

2015-05-29

105.22 KB

7 чел.

Лекция №4.

Сабақтың тақырыбы :Мониторингтің түрлері.

Дәрістің мақсаты: Мониторингтың топтастырылуымен танысу,  экологиялық мониторинг аспаптар мен компонентті қоршаған орта құрылымы.

Лекцияның мазмұны:

1. Құрылымды және ұйымдастырушы мониторингтың қоршаған ортасы.

2. Универсальды сәйкес топтастырулы мониторинг.

3. Мониторинг түрлері.

4. Экологиялық мониторинг, оның түрлері.

5. Экологиялық мониторинг параметрлері мен дәрежесі.

6. Мониторингтің жүзеге асуының әдісі.

Мониторинг жіктелуінің жан-жақты түрі.

Қазіргі кезде мониторингтің сипатына, бақылауына және әдісіне қарай коптеген түрге бөліп қарастырады. Ластану түріне қарай: негізгі (или  фоновый),  жаһандық, аудандық, жергілікті мониторинг және т.б.

кесте 4.1.

Мониторинг жүйесінің (жүйеішілік) жіктелуі.

Жіктелу принципі

Қолданыстағы немесе жасалынып жатқан мониторинг жүйесі

Жан-жақты жүйе

Жаһандық мониторинг (негізгі, аудандық), палеомониторинг (тарихи).

Халықтық мониторинг.

«халықаралық» мониторинг (ластанулар аймақтық тасымалдауларда келетін мониторинг).

Биосфераны құрудың негізгі реакциясы

Геофизикалық мониторинг.

Биологиялық мониторинг (генетикалық және мед-биологиялық кіреді).

Экологиялық мониторинг. 

Әр түрлі орта

Атмосфера, гидросфера, топырақ, криосфере, биотаның антропоген әсерінен өзгерген мониторингі.

Әсер ету көзі және факторлары

 Ластану көзі мониторинг

Мониторинг құрамы.

Қауіпті және жаһандық проблемалар 

Мүхит мониторингі.

                     Озон қабатының мониторингі.

Бақылау әдістері

Мониторинг  физикалық, химиялық және биологиялық көрсеткішіне қарай. Мониторинг серігі (дистанциондық әдіс).

Жүйелік тәсіл

Мед-биологиялық мониторинг. Экологиялық мониторинг.табиғи ресурстар жағдайы мониторингі. Климаттық мониторинг. Нұсқалар : биоэкологиялық, геоэкологиялық, эколого-геохимиялық, геожүйелік мониторинг және т.б.

 2. Мониторинг түрлері. 

Жаһандық мониторинг: Жер биосферасындағы болып жатқан бүкіләлемдік процестер мен оқиғаларды бақылау,сондай-ақ оның барлық экологиялық компоненнтері мен пайда болатын экстремалдық жағдайларының алдын ала ескертуін қадағалайды.

Жаһандық мониторинг экологиялық мониторингтің маңызды құрамдас бөлігі болып табылатын қоршаған ортаға әсер ететін жерүсті экожүйесі мен теңіздік бағалауға жауап беретін проблемаларды қарастырады.

Қоршаған ортаға ластанатын заттардың белгілі бір түрінің (күкірт қышқылы,азот және т.б.) түсуі қиын экологиялық нәтижелерге әкелуі мүмкін.

       Литосфера  бетінің өзгерісі көлемдеріне келесі деректердер: соңғы 100 жыл ішінде   жер бетініне шамамен  20 млрд.т. қоқыс, 3  млрд.т.  қоламта, As, Co, Ni-дің  млн.т. жуығы,шамамен млн.т. Zn, Sb тасталды. Ауыл шаруашылығынын толассыз қарқындандыру және жасанды заттың(химиялық тыңайтқыштың, пестицидтердің және т.д.) кең көлемде қолданылуы бізді пайдалы жерлердің орны толмас ластануына акеледі.

       Жердің экожүйесінің,әсіресе орман экожүйелерінің бұзылуы, бірінші кезекті орманның  70% өсуін бақылайтын жердегі ылғал айналымының қарқындылығының өзгеруіне алып келді. Оның  жойылуы  бірталай транспирация күштілігін айтарлықтай төмендетті. Ауыл шаруашылық революцияның бастапқы кезеңінен бері адам әртүрлі бағалауда орманды 30-дан  50%-ға  жойды. Өнеркәсіптік  революция уақытында жер шарындағы ормандардың 9% ,айталық негізінен тропикалық: Латына Америка және тропикалық Африкада осы аумақты қамтитын орманның 30% осы уақыт аралығында  жойылды.

 

Халықтық  мониторинг бұл мониторинг, мемлекетке тейсілі жер аумағын географиялық жағдайын, теңіз, мұхит және миграцияны бақылап анализдейтін объект.

Халықтық мониторинг ел ішіндегі қоршаған ортаның ауа райын және оған табиғи және адамдардың әрекетін қарастырады.мониторинг міндетіне кіредіалынған мониторингті халықтық масштабта бір есептеуді қадағалайды; мемлекеттік мекемелер қоршаған ортаға байланысты алынған нәтижелер жөнінде ақпарат береді және алдын ала дайындалады;  аудандық қоршаған орта  мониторингі халықаралық ақпарат жүйелерімен тығыз байланыста болады.

Аудандық   мониторинг  бір ауданды қарайды, құбылыстар мен үдерістерді бақылайды, табиғи күйінен немесе адамдар әрекетінен негізгі күйін салыстырып, бөліп қарастырады, (табиғи биологиялық үдерістен),биосфераның барлық сипатын қарастырады.

Табиғи ортаның жалпы ауытқуына  сипаттама береді, аудандық мониторингте адамдар мен табиғаттың байланысын бағалайды.

Аудандық   мониторингті  егістік қызметкерлері,  гидроклиматты, орман қараушылар, сейсмологическая және басқа қызметкерлер жүргізеді.

Локальды  мониторинг атмосфераны, табиғи суды, өсімдіктерді, топырақты ластайтын және адамға улы әсер ететін заттарды бақылап отырады.

Жергілікті мониторингте қоршаған ортаның жағдайын адамдардың денсаулығымен бақыланып отырады. Жергілікті мониторингті табиғатты қорғау қызметкерлері жүргізеді.

Импактты мониторинг  өте қауіпті жерлер мен аймақтарды ластаушы көздерден сақтап, бақылауға негізделген.

Импактты  мониторинг (адамдар әрекеті мониторингі) –  өте қауіпті жерлерге аудандық және жергілікті адамдар әрекетінің

Адамдар әрекеті деген сөздің астарында заттарды пайдалану, энергия және табиғи ортаны қолдану, табиғи ресурстарды алу, табиғи құрылмның бұзылуын түсінуге болады.

Нүктелік  мониторинг   бұл жалпы биосфераны, негізгі табиғатты, оның құбылыстарын және табиғи жүйелерге аудандық адамдардың әрекетінен тыс бұзылуларын бақылайды. Бұл бақылауларды орындау үшін өндірістік аудандардан алшақ орналасқан, табиғи қорықтарда жүргізеді.

Биосферлі мониторинг табиғаттағы жаһандық-фонды өзгерістерді бақылайды: сонымен қатар радиация дәрежесін; атмосфера құрамындағы СО2, О3;шаңды; жылулық айналымын; мұхит пен жердің ауа қабатындағы газ айналымын ;  бүкіләлемдік құс миграциясын,  жануарларды,  өсімдіктер мен жәндіктерді;жер шарындағы ауа райы өзгерістерін бақылайды.  

Табиғи орта мониторингіне қосылады:

Атмосфера ауасындағы мониторинг–  атмосфера ауаларын бақылайтын жүйе,оның ластануы мен табиғи құбылыстардың әсерін, сонымен қатар атмосфера ауасының ластануы мен жағдайын бақылайды.

Су мониторингі –  гидрологиялық немесе  гидрогеологиялық  және  гидрогеохимиялық көрсеткіштер арқылы құрамдары тұрақты бақыланатын жүйе, обеспечивающая сбор,өз уақытында қарсы көрсеткіштерді, ақпараттарды жинап бақылап, алдын ала олардың дамуын болжап, қаншалықты зияндығын және су қорғау шараларына қаншалықты әсері барын бақылап отырады.

Мемлекеттік мониторинг жүйесінің құрамдас бөлігі қоршаған табиғи орта.

Жерасты су мониторингі– бақылау жүйесі, адамдар әрекеті әсерінен өзгерген жер асты суларына бақылап, бағалауына негізделген.

Жер асты суларына ауқымды жинақты көрсеткіш береді, оның көлемінің және сапасының өзгеруіне сипаттама береді: судың күші мен дәрежесі, шығыны, жылдамдығы, температурасы, химиялық, газдық және бактериялық құрылымынада сипаттама береді. Гидрологиялық түрде керекті ақпараттар бақылау скважиналарында белгілі уақытпен табиғи және шарушылық салдарынан бұзылған жерасты сулары қаралады..  

Топырақ  мониторингі топырақ қабаттарының құрылымын бақылауға негізделген, сонымен қатар ластану салдарынан бұзылған топырақты бақылайды. Топырақ мониторингі кезіндегі бақылаудың негізгі көрсеткіштері: қышқылдығы, гумустың жоғалуы,  тұздануы, мұнай өнімдерімен ластануы.

Жүйелік жіктеулерден бөлек:

Геоэкологический  мониторинг,  который  осуществляет  выявление размеров, глубины и степени воздействия ингредиентов загрязнений на компоненты  природной  среды,  расчет  динамики  процесса  загрязнения  с  учетом миграции загрязняющих веществ в средах, кумулятивных свойств компонентов природы и развития процесса загрязнения.

Эколого-геохимический мониторинг направлен на исследования геохимических изменений в среде проживания организмов и их влияния на организмы.  Подразделяется  на  атмохимический, гидрохимический, гидрогеохимический, биогеохимический и литохимический.  

Биоэкологический мониторинг  выделяется  как мониторинговая  подсистема,  вклю чающая  наблюдения  за  состоянием  природной  среды  с  точки зрения ее влияния на человека.

Мониторинг  геосистемный –  один  из  компонентов  мониторинга  окружающей  среды,  объектом  которого  являются  природные  и  природно-антропогенные геосистемы.  

Принцип  его  классификации  основывается  на  реакции  основных  составляющих биосферы. При  этом  выделяют несколько  типов подсистем мониторинга.

К  геофизическому  мониторингу  относят  определение  данных  о  загрязнениях  атмосферы,  выборочных  метеорологических  и  гидрологических характеристик среды. В эту подсистему можно включить мониторинг различных  элементов неживой составляющей биосферы, в  том числе конструкций, зданий, созданных человеком.

Основной  задачей  биологического  мониторинга  является  определение состояния биотической составляющей биосферы и ее реакции на антропогенное воздействие.  

Биологический мониторинг включает мониторинг живых организмов –  популяций (по  числу,  биомассе,  плотности  и  другим  признакам),  подверженных воздействию.

В  этой  подсистеме  мониторинга  целесообразно  выделить  следующие наблюдения:

– за состоянием здоровья человека, воздействием на него среды (медико-биологический мониторинг);

– за наиболее чувствительными к данному виду воздействия (или к комплексу воздействий) популяциями (например, растительности к воздействию двуокиси серы) или «критическими» популяциями по отношению к данному воздействию (например,  зоопланктона  в  Байкале  к  сбросам  целлюлозных предприятий).

–  за возможными наследственными изменениями у различных популяций (генетический мониторинг)

Основными функциями является обследование геосистемы по установленному  перечню  показателей,  проведение  измерений,  оценка  состояния  и прогнозирование измерения геосистемы.  Мониторинг  состояния  природных  ресурсов  контролирует:  атмосферный воздух; водные ресурсы (контроль за водозабором и водосбросом); земельные  ресурсы (определяются  их  запасы  и  потери);  минерально-сырьевые ресурсы; биологические ресурсы.

Мониторинг факторов и источников воздействия

Мониторинг факторов  воздействия -  мониторинг  различных  загрязнителей и других факторов воздействия, к которым можно отнести электромагнитное излучение, тепло, шумы.  

По методам, способам ведения и объектам наблюдения выделяются например:  авиационный,  космический,  дистанционный,  окружающей  человека среды и др.

Авиационный мониторинг – мониторинг, осуществляемый с самолетов, вертолетов и др. летательных аппаратов (воздушные шары, дирижабли и т.п.), не  поднимающихся  на  космические  высоты (в  основном  в  пределах  тропосферы).

Космический  мониторинг –  мониторинг  с  помощью  космических средств  наблюдения (часто  авиационный  и  космический мониторинги  объединяют в дистанционный, добавляя получение данных от приборов расположенных в труднодоступных местах без постоянного присутствия человека).

Дистанционный мониторинг –  совокупность  авиационного  и  космического  мониторинга,  который  включает  также  контроль  среды  с  помощью приборов, установленных в труднодоступных местах суши Земли (например, на Крайнем Севере) и в акватории Мирового океана, и предающих показания  в центры наблюдения методами дальней передачи информации (по радио, через спутники). Дистанционный метод осуществляют также с помощью лазерной техники.

3.Экологический мониторинг, его классификация

Экологический  мониторинг –  более  универсальная,  комплексная  подсистема мониторинга биосферы, включающая в себя как биологический, так и геофизический (физический) аспекты в их тесной связи. Это особенно важно, когда  наблюдение  осуществляется  на  уровне  экологических  систем. Особое значение экологический мониторинг приобретает для оценки состояния биосферы в широких масштабах, вплоть до глобального.

Очень  значимым с  точки  зрения практических действий при организации  экологического мониторинга в любых масштабах и любыми целями является мониторинг  загрязняющих  веществ и других факторов  воздействия  в различных средах:  

– мониторинг атмосферы;

– мониторинг гидросферы;

– мониторинг литосферы (и первую очередь почвы).

К экологическому мониторингу отнесены также мониторинг состояния почвы, растительного покрова, водных и морских ресурсов, мониторинг биосферы.  

4.Уровни, объекты и параметры экологического мониторинга

Уровни экологического мониторинга: объект, город, район, государство.

 

Рис. 4.1. Уровни экологического мониторинга и распределение ответственности между государственными органами.

На  региональном  уровне  экологический  мониторинг  и/или  контроль обычно вменяется в обязанность:  

– Комитету по экологии (наблюдения и контроль за выбросами и сбросами действующих предприятий).  

– Комитету  по  гидрометеорологии  и мониторингу (импактный,  региональный и отчасти фоновый мониторинг).  

– Санитарно-эпидемиологической службе Минздрава (состояние  рабочих, селитебных и рекреационных  зон, качество питьевой воды и продуктов питания).  

– Министерству  природных  ресурсов (прежде  всего,  геологические  и гидрогеологические наблюдения).  

– Предприятиям,  осуществляющим  выбросы и  сбросы  в  окружающую среду (наблюдение и контроль за собственными выбросами и сбросами).  

–  Различным  ведомственным  структурам (подразделениям  Минсельхозпрода, МинЧС, предприятиям водно-канализационного хозяйства и проч.)  

Таблица 4.2.

Объекты и параметры экологического мониторинга

Объекты

Параметры

Атмосфера

химический и радионуклидный состав газовой, аэрозольной (туман), жидкой (дождь) и твердой (снег, град, пыль) фаз воздушной сферы

Гидросфера

химический и радионуклидный состав поверхностных, грунтовых вод, донных отложений  

Почва

химический и радионуклидный состав деятельного слоя (до 25 см)

Биота

химический и радионуклидный состав загрязнения с/х угодий, почвенных биоценозов, наземных сообществ домашних и диких животных

Урбанизированная

среда

химический и радионуклидный состав состояния воздушной среды населенных пунктов, продуктов питания, питьевой воды

Население

демографические параметры и социально-экономические факторы

5.Способы и средства реализации мониторинга

Основные  способы  реализации  мониторинга  окружающей  природной среды:

– выявление контролируемого объекта (уточнение источника  загрязнения) по имеющимся документам или в соответствии с полученной заявкой;  

– первичное обследование объекта в форме выборочного краткосрочного  наблюдения  за  ним  с  уточнением  показателей  загрязнения (идентификация), а также местонахождения, границ, внешних проявлений неблагополучия и определением точек или зон дальнейшего исследования (например, предварительные качественные исследования и полуколичественные измерения состава  сточных вод на месте по наиболее вредным и опасным  загрязняющим веществам (ЗВ) и интенсивно воздействующим физическим факторам (ФФ);

–  формирование  информационной  модели  контролируемого  объекта (например, составление перечней контролируемых в сточных водах ЗВ и воздействующих на них ФФ, установление граничных значений уровней их фиксирования или измерения с заданной достоверностью и в привязке к месту, а также  планирование  эксперимента  по  изучению  состояния  и  динамики  контролируемого  объекта (например,  составление плана  графика измерений  содержания ЗВ в сточных водах на месте или отбора их проб для последующего лабораторного анализа);

– длительные (систематические) наблюдения за объектом контроля (например, непрерывное или дискретное измерение концентраций ЗВ в выбросах или сбросах (сточных водах) по спланированным показателям с отбором проб или без него) и оценка  состояния контролируемого объекта  в целом (сопоставление с нормами или ранее производимыми измерениями и возможное категорирование сточных вод по получаемым данным за период наблюдений;

–  прогнозирование  изменения  состояния  объекта  контроля  на  основе информационной модели (ГИС)  и  экспериментально  полученных  эмпирических данных в зависимости от предполагаемых изменений внешних условий (например, увеличение или уменьшение загрязнения атмосферного воздуха с изменением мощности  производства,  введения  дополнительной  очистки,  замены технологий производственных процессов и т.д.);

– обработка и представление полученной информации в удобной и понятной форме и доведение ее до потребителя (отчет по результатам обследования, предоставляемый руководству предприятия или заказчику, например, в контрольную  государственную  службу  или  в  местную  администрацию  или для общественной публикации и т.д.).  

В рамках указанных процедур обычно осуществляются несколько  технологических  операций,  повторение  которых  и  составляет  типовую  схему осуществления мониторинга:

–  поиск  источника (выбор  мета  контроля)  загрязнения  или  вредного воздействия;

– его первичная оценка на месте и/или отбор проб и доставка, к месту анализа;

– подготовка проб к анализу непосредственно в лаборатории;  

– количественный анализ проб в лабораторных условиях;

– обработка  и  представление  результатов  анализа  с  оценкой  показателей правильности и достоверности полученных результатов;  

– планирование следующего цикла отбора проб.  

Одной  из  значимых  характеристик  технических  средств  является  их чувствительность,  т.е.  способность  фиксировать  минимально  возможные концентрации загрязняющего вещества или уровни физического фактора. Это свойство наряду с экспрессностью и специфичностью входит в классическую триаду важнейших свойств технических средств, используемых при мониторинге качества окружающей природной среды.

Если  при  проведении  процедуры  обнаружения  сигнал  о  наличии  загрязняющего  вещества  или  физического  фактора  отсутствует,  необходимо как можно  раньше (в  целях  безопасности  и  экономии  времени)  принять  решение  об  осуществлении  контроля  в  другом  месте  по  тому  же  показателю или перестройке технического средства, например замене индикаторного элемента на иное вещество или фактор.

При  неавтоматизированном  режиме  обнаружения  загрязняющих  веществ  в  природных  объектах  обычно  используются  портативные  средства экспрессного контроля.  

Для воздуха – индикаторные трубки, экспресс–тесты на основе индикаторных бумажек или пленок, другие индикаторные элементы.  

Для воды и вытяжек из почвы – это тесты или тест–комплексы, а также микро(мини)–портативные переносные лаборатории с операциями различного уровня сложности.

Для автоматического обнаружения обычно применяют малогабаритные сенсоры и другие чувствительные элементы – устройства, обладающие свойствами  быстродействующего  первичного  преобразования  контролируемого параметра  окружающей  среды  в  аналитический  сигнал (изменение  окраски, перепад электрического тока, напряжения или другого фиксируемого показателя), т.е. являющиеся сигнализаторами.  

Выполнив  задачу  обнаружения (или  идентификации)  загрязняющего вещества,  средства  выдают  информацию,  необходимую  для  принятия  решения о проведении следующей операции – отбора проб.

ОТБОР ПРОБ ПРИРОДНЫХ ОБЪЕКТОВ

Место для первичной оценки или отбора проб природных объектов выбирается в соответствии с целями анализа и на основании внимательного изучения всей имеющейся предварительной информации, а также натурного исследования местности или контролируемого объекта, причем должны учитываться все обстоятельства, которые могли бы оказать влияние на состав взятой  пробы  или  результат  первичной  оценки  наличия  и  уровня  загрязнения (воздействия). В зависимости от вида анализируемой среды данная процедура имеет некоторые особенности.

При поиске  точек отбора проб  воды из поверхностных природных источников  особенно  внимательно  надо  отслеживать  притоки  реки  и  возможные источники загрязнения выше по течению от предполагаемого места первичной оценки для пробоотбора.

Место отбора проб сточных вод оценивается и выбирается только после подробного ознакомления с технологией производства, потреблением и сбросом воды, местоположением цехов объекта, системой его канализации, назначением и работой отдельных элементов систем очистки.

Створы отбора и оценки проб устанавливают на водоемах примерно в 1 км  выше  ближайшего  по  течению  пункта  водопользования (водозабор  для питьевого водоснабжения, места купания, организованного отдыха, территория населенного пункта), а на непроточных водоемах и водохранилищах – в 1 км в обе стороны от пункта водопользования.

Обычно принято отбирать пробы воды одного створа в 3 точках (у обоих берегов и в фарватере), но можно и в 1-2 точках (при ограниченных технических возможностях или на небольших водоемах) – в зависимости от характера  водопользования и  с  учетом  условий  водного режима  в данном пункте или распределения сточных вод в водоеме.

При централизованном водоснабжении в населенном пункте пробы воды из водоема можно брать в точке водозабора по глубине и по ширине реки.

Для характеристики источника централизованного водоснабжения при существующем водозаборе допускается отбор и первичная оценка проб непосредственно после насосов первого подъема.

Поиск и  выбор места  отбора,  а  также первичной  оценки проб  воздуха (как в отношении других сред) проводят в предполагаемых зонах максимального загрязнения окружающей природной среды (например, в факеле выброса и  в  зонах  его  возможного  прохождения  на  расстоянии  до  объекта  от  сотен метров до нескольких километров, обычно на высоте до 1,5 м от земли) или непосредственно вблизи нахождения людей и других биообъектов, для которых данный выброс может оказаться вредным или опасным.

В рабочей  зоне пробы воздуха следует отбирать в местах постоянного или  максимально  длительного  пребывания  людей,  при  характерных  производственных  условиях  с  учетом  особенностей  технологического  процесса, уровня, физико-химических  свойств,  а  также класса опасности и биологического действия выделяющихся химических загрязняющих веществ или физических факторов воздействия, температуры и влажности окружающей среды.

Места  для  отбора  пробы  воздуха  в  рабочей  зоне  выбирают  с  учетом технологических операций, при которых возможно наибольшее выделение в  воздух рабочей зоны вредных веществ, например: у аппаратуры и агрегатов в период наиболее активных химических, термических и иных процессов в них;

-на участках загрузки и выгрузки веществ, затаривания готовой продукции; на участках  внутренней  транспортировки  сырья,  полуфабрикатов  и  продукции;

-на  участках  размола  и  сушки  сыпучих,  пылящих  материалов  и  веществ,  у наиболее вероятных источников выделений при перекачке жидкостей и газов (насосные,  компрессорные);  в местах  отбора  технологических проб, необходимых для целей технического анализа.  

Часто  учитывают  свойства  веществ  и  класс  опасности,  устанавливая следующую периодичность отбора и анализа проб:

– для первого класса – не реже одного раза в 10 дней,  

– для второго класса – не реже, чем ежемесячно,  

– для третьего и четвертого класса – не реже чем один раз в квартал.  

При  выборе  мест  отбора  проб  почвы  и  их  первичной  оценки  обычно учитывают два главных параметра:

– размер (площадь) элементарного участка, с которого отбирают смешанный почвенный образец, отражающий средний уровень загрязнения почвы;

–  ключевой  участок,  являющийся  наименьшей  геоморфологической единицей ландшафта, в достаточной мере отражающей генезис (тип, подтип) свойств почв.

В пределах ключевого участка выделяют элементарные участки, размеры которых зависят от расстояния до источника загрязнения почвы. Обычно руководствуются  правилом:  чем  дальше  от  источника,  тем  больше  должна быть площадь элементарного участка. Кроме того, в пределах определенного элементарного  участка  выбирают  также  рабочую  площадку,  именно  с  которой и отбирают пробы почв для составления смешанного почвенного образца.

Если размер элементарного участка сравнительно велик, а почвенный покров сложен, то в пределах участка выделяют несколько пробных рабочих площадок (обычно 2-3).

За  рациональный  размер  рабочей  площадки  обычно  принимают  площадь около 1 га (100100 м).  

Вокруг предприятия площадки намечают следующим образом:  

– в радиусе 1,5 – 2,5 км (зона наибольшей загрязненности) по 8 направлениям – румбам (хотя и не обязательно строго по азимуту);

– в радиусе 2,5 – 5 км (зона значительного влияния) – по 10 – 12 румбам;

– в радиусе 5 – 10 км (зона обычно фиксируемого влияния объекта) по 16 – 24 румбам.  

В  таком  случае пробные площадки оказываются друг от друга на равномерном расстоянии 1,5 – 2 км.

Выбор места  для  отбора  проб  биоты  является  специфической  задачей биомониторинга. Он заключается в том, что наблюдения за показаниями состояния растительности и животного  мира  должно  показывать  исследователю,  где  ему  отбирать  пробы биообъектов для последующего анализа на предмет их загрязненности.

От быстроты  первичной  оценки  при  обнаружении  источника  загрязнения  или воздействия вредного физического фактора  зависит не  только длительность, (а  значит  и  экономичность)  вышеуказанных  процедур,  но  часто  и  безопасность персонала, их проводящего (в случае анализа «супертоксикантов», радиации и других особо вредных химических веществ и факторов, а также при обследовании особо опасных производственных и иных объектов). Характер работы технического средства контроля в режиме обнаружения по возможности должен быть следящим (непрерывным или хотя бы периодическим, но с минимальным временем паузы между повторяющимся циклом анализа).

 

Вопросы для самоконтроля:

  1.  Уровни и процедуры мониторинга?
  2.  Виды мониторинга?
  3.  Классификация мониторинга по цели исследования?
  4.  Классификация систем (подсистем) мониторинга?
  5. Какие средства экспрессного контроля для воды, воздуха существуют, перечислите?
  6. Как и в какие сроки осуществляется отбор проб компонентов окружающей среды?

Рекомендуемая литература:

  1.  Горчакова, Н. К. Экологический мониторинг [Текст]: учеб. пособие/Н.К. Горчакова, Л.И. Ефименко.- Владивосток, 1997.- 32 с.
  2.  Родзин, В. И. Основы экологического мониторинга [Текст]: учеб. Для вузов / В. И. Родзин, Г.В. Семенцов. - Таганрог: Изд-во ТРГУ, 1988. – 260 с.
  3.  Экологический мониторинг [Текст]: учеб. методическое пособие / под. ред. Т.Я. Ашихминой. – М.: Академический Проект, 2005. – 416 с.
  4.  Экологический мониторинг. Оптико-электронные приборы и системы [Текст]: учеб. пособие для вузов / Д. О. Горелик [и др.]. - СПб., 1998.- Т.2. - 70 с.

Лекция №5.

Название темы №5: Мониторинг среды обитания – комплексный мониторинг

Цель лекции: характеристика изменения окружающей среды и ознакомление с видами антропогенного воздействия на окружающую среды

Ключевые слова: окружающая среда, атмосфера, гидросфера, биота.

Содержание лекции:

1. Изменения окружающей среды под влиянием антропогенных воздействий

2. Антропогенное загрязнение атмосферы

3. Антропогенное загрязнение гидросферы

4. Антропогенное воздействие на почву

5. Антропогенное воздействие на биоту

6. Классификация систем наблюдения

1. Изменения окружающей среды под влиянием антропогенных воздействий

Естественные изменения изучаются геофизическими службами:

- гидрометеорологической;

- сейсмической;

- ионосферной;

- гравиметрической;

- магнитометрической и др.

Последствиями антропогенного «давления» на биосферу могут быть:

  1.  изменения циркуляции газов между океаном и воздушной оболочкой Земли, погодно-климатических условий па планете, нарушение озонового слоя;
  2.  загрязнение Мирового океана нефтью и нефтепродуктами; нарушение естественных мест обитания и путей миграции в животном мире;
  3.  нарушение  биогеоценозов и т.д.

В связи с этим вопросы охраны окружающей среды связаны, как правило, с  

- атмосферой;

- гидросферой:

- литосферой.

2. Антропогенное загрязнение атмосферы

Смоги бывают двух типов:

- лондонского типа (густой туман, смешанный с дымом) и

- лос-анжелесского типа (фотохимический туман).

Смог, называемый лондонским, наблюдается в туманную безветренную погоду. Весь дым не уносится ветром, а задерживается туманом и остается над городом, производя тяжелое действие на здоровье людей. Такой смог наблюдается при пасмурной, туманной погоде, способствующей значительному возрастанию концентрации сернистого ангидрида и трансформации его в еще более токсичный аэрозоль серной кислоты. Одновременное возрастание концентрации других ингредиентов атмосферных выбросов может усиливать действие сернистого ангидрида или катализировать его превращение в серный ангидрид.

Второй тип смогов - фотохимический, появляется в больших южных городах в безветренную ясную погоду, когда скапливаются окислы азота, содержащиеся в выхлопных газах автомобилей. Фотохимический туман впервые наблюдался в Лос-Анджелесе, затем в Токио, Мехико и других городах. В его образовании огромную роль играют выхлопные газы автотранспорта.

Механизм образования фотохимического тумана следующий: молекулы окислов азота (NO, N20), содержащихся в выхлопных газах, возбуждаются за счет энергии ультрафиолетовых лучей солнца, затем, реагируя с кислородом воздуха, образуют озон. Последний, реагируя с углеводородом выхлопных газов (СХНХ) или выбросов нефтеперерабатывающих предприятий, образует фотооксиданты: органические перекиси, свободные радикалы, альдегиды, кетоны.

Накапливаясь при ясной, безветренной погоде на улицах города, озон и фотооксиданты вызывают сильное раздражение глаз, верхних дыхательных путей, результатом которого являются слезотечение, мучительный кашель. Понижается видимость в атмосфере, повреждаются зеленые насаждения, поверхности зданий и т.д.

Разрушительное действие оказывает антропогенное воздействие на атмосферный озон. Озон образуется в стратосфере из молекулярного кислорода путем присоединения к нему атомарного кислорода, который образуется под воздействием ультрафиолетового излучения Солнца (в результате фотодиссоциации молекулярного кислорода). Стратосферный озон (озоносфера) расположен на высотах от 10 до 45 км. Общее содержание озона в этом слое невелико (толщина приведенного к нормальному давлению слоя составляет всего около 3 мм). Слой озона защищает поверхность Земли и все живое на Земле от жесткого ультрафиолетового излучения Солнца. Поглощая это излучение, озон существенно влияет на распределение температуры в верхней атмосфере.

Существенную роль в загрязнении атмосферы играют тяжелые металлы (ТМ), например, примеси, действие которых проявляется при малых концентрациях. Попадая в организм человека, тяжелые металлы вызывают в нем изменения. Ионы тяжелых металлов легко связываются с белками (в том числе с ферментами), подавляя синтез макромолекул и в целом обмен веществ в клетках.

Очень опасными загрязнителями биосферы являются окислы азота. Окись азота при взаимодействии с кислородом воздуха образует двуокись азота, которая в результате реакции с атмосферным водяным паром (радикалом гидроксила воды) превращается в азотную кислоту. Двуокись азота (NO2), раздражает органы дыхания, вызывает кашель, при больших концентрациях - рвоту, головную боль.

Азотная кислота может долго оставаться в газообразном состоянии, так как она плохо конденсируется, и при больших концентрациях может вызвать отек легких. Капли облаков конденсируются на частицах аэрозолей и молекулах серной и азотной кислоты. При выпадении осадков промывается слой атмосферы между облаком и землей. Так образуются кислотные дожди. Их появление вызвано значительным накоплением окислов серы и азота в атмосфере. Кислотные дожди, взаимодействуя с тяжелыми металлами в почве, переводят их в легко усваиваемую растениями форму. Далее по пищевой цепи тяжелые металлы попадают в организмы рыб, животных и человека.

Сжигание горючих ископаемых и других видов топлива сопровождается выбросом углекислого газа в атмосферу. Увеличение количества углекислого газа в результате антропогенного воздействия ведет к изменению теплового баланса Земли, парниковому эффекту. Углекислый газ пропускает падающее на Землю солнечное излучение, но поглощает отраженное от Земли длинноволновое инфракрасное излучение. Это приводит к нагреванию атмосферы. Загрязняющие примеси и пыль в атмосфере поглощают часть падающего на Землю излучения, что дополнительно повышает температуру атмосферы. Нагретая атмосфера посылает дополнительный поток тепла на землю, поднимая ее температуру. Этот процесс называется парниковым по аналогии с процессом, происходящим в парнике, в который свободно проходит солнечное излучение в оптической части спектра, а инфракрасное излучение задерживается. По мере увеличения загрязнения атмосферы увеличивается температура поверхности земли. Особенно характерно проявление парникового эффекта в городах с промышленным производством: температура в центре оказывается на несколько градусов выше температуры в окрестностях города, особенно в безветренную погоду.

3. Антропогенное загрязнение гидросферы

Под гидросферой понимают совокупность всех вод Земли, находящихся в твердом, жидком и газообразном состоянии. Потребляя чистую воду, человек возвращает ее в виде стоков. Загрязнение поверхности вод - это изменение состава или свойств вод, вызванное прямым или косвенным влиянием производственной деятельности и бытовыми условиями, в результате чего они становятся непригодными для пользования. Сточные воды металлообрабатывающих производств, использующих различные смазочные материалы, охлаждающие жидкости, содержат токсичные вещества, как и воды с полей, загрязненных пестицидами. Стоки сельскохозяйственных ферм содержат большое количество аммиака, окислов азота, биологических веществ, Бытовые стоки с отходами моющих средств несут фосфаты. Стоки химических производств выносят в водоемы различные поверхностно-активные вещества, формальдегид, который  хорошо растворим в воде и, реагируя с кислотами, образует вредные для организма человека соединения.

4. Антропогенное воздействие на почву

Почва - это верхний слой литосферы, образовавшийся из минеральных соединений под влиянием растений, животных, микроорганизмов и климата.

Поверхностные слои почвы содержат много остатков растений и животных, разложение которых ведет к образованию гумуса. Уничтожают почву транспортные магистрали, строительство сооружений и жилья. Загрязнение земель свалками, выбросами газа и нефти, кислотными дождями, пестицидами и минеральными удобрениями ведет к деградации почв, снижению плодородия. Загрязняющие почву химические элементы и их соединения создают кислотно-щелочные и окислительно-восстановительные условия в почве, ухудшающие ее качество и плодородие. Такое действие производят кислотные дожди, чистящие средства, попадающие с отходами в почву. Соль, посыпаемая на дорогах в гололед, проникает в почву к корням растений и ведет к гибели деревьев.

Необратимый вред почвам наносят свалки промышленных и бытовых отходов. В результате взаимодействия, горения, действия атмосферных осадков из отходов выделяются и вымываются в почву самые разнообразные вредные вещества. При их взаимодействии образуются еще более сильные яды, отравляющие почву,  атмосферу и подземные воды. Важной задачей в связи с этим становится переработка, обезвреживание, утилизация отходов, либо захоронение их в специально отведенных местах. При этом захоронение отходов должно производиться таким образом, чтобы разные виды отходов (токсичные промышленные отходы, радиоактивные отходы, бытовые отходы, нетоксичные промышленные отходы) не смешивались.

5. Антропогенное воздействие на биоту

Мощными антропогенными источниками электромагнитного излучения являются современные линии электропередач (ЛЭП), телерадиоцентры и ретрансляторы, радиолокаторы, радиотехническое и радиотрансляционное  оборудование систем управления воздушным движением, навигацией и посадкой в авиации, другие гражданские и военные устройства и объекты.

Источниками ионизирующего излучения являются предприятия атомной промышленности и энергетики и другие учреждения, использующие радиоактивные препараты и изотопы, приборы медицинской рентгеновской диагностики, а также ядерные взрывы. Поэтому обострилась проблема воздействия ионизирующих излучений на человека и др. живые организмы. Последствиями воздействия этих источников является снижение биологического разнообразия (даже уничтожение видов живых существ), ведущее к потере устойчивости и разрушению природных экосистем всех уровней. В связи с этим возникает необходимость организации комплексного мониторинга их изменения и предупреждение кризисных экологических ситуаций.

6. Классификация систем наблюдения

Системы наблюдений по объектам наблюдений классифицируются (Петров, 1999; Николайкин и др., 2003) следующим образом (табл. 1):

Таблица 1.

Классификация системы наблюдений по объектам наблюдений

Вид

наблюдения

Источники

воздействия

Объекты наблюдения

Локальные естественные (вулканы,

извержения газов, нефти др.),

антропогенные  (выбросы, сбросы) источники поступления загрязнений

Характер

воздействия

Виды загрязнений (энергетические,

химические)

Состояние

окружающей

природной среды

Географические, физические, химические, биологические

данные о состоянии среды

Состояние

экосистемы

Реакция биоты: организмов, популяций, сообществ,

изменение структуры и функций экосистем

Состояние

биосферы в целом

Состояние

человека

Изменение погоды, климата, баланса

продукционно-деструкционных процессов

в биосфере и др.

Данные о состоянии физического и

психического здоровья населения

Антропогенные изменения подразделяются на преднамеренные и непреднамеренные, попутные и побочные.

К преднамеренным преобразованиям относят: освоение земель под посевы или многолетние насаждения, сооружение водохранилищ, каналов и оросительных систем, строительство городов, промышленных предприятий и путей сообщения, рытье котлованов, разрезов, шахт и бурение скважин для добычи полезных ископаемых, осушение болот и т.д.

К непреднамеренным изменениям относят: загрязнение окружающей среды, изменение газового состава атмосферы, изменения климата, кислотные дожди, ускорение коррозии металлов, образование фотохимических туманов (смогов), нарушение озонового слоя, развитие эрозионных процессов, наступление пустыни, экологические катастрофы в результате крупных аварий, обеднение видового состава биоценозов, развитие экологической патологии у населения и т.п.

Вопросы для самоконтроля

1. Перечислите источники поступления загрязняющих веществ в окружающую среду?

2. Что понимается под данными о состоянии антропогенных источников эмиссии?

3. Приведите классификацию антропогенных воздействий?

4. Назовите антропогенное воздействие на ближний космос?

5. Расскажите о классификации систем наблюдения в связи с антропогенным воздействием на компоненты биосферы?

6. Назовите основные источники радиоактивного загрязнения?

7. Расскажите об антропогенном воздействии на почвы и растительность

8. Дайте определение понятию «загрязнение поверхностных вод»

9. Расскажите о смогах как наиболее опасных результатах загрязнения атмосферы?

10. Дайте определение понятию «информационный портрет экологической обстановки»?

11. Основные факторы, элементы и процессы, требующие наблюдения за средами обитания?

Рекомендуемая литература

  1.  Комплексный глобальный мониторинг загрязнения окружающей природной среды. Труды Международного симпозиума. Л.: Гидрометеоиздат, 1980.

Комплексный глобальный мониторинг загрязнения окружающей природной среды. Труды II Международного симпозиума. Л.: Гидром


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

3790. Суйменкул Чокморов. Жизнь и творческий путь Суйменкула Чокморова 46.5 KB
  В конце шестидесятых годов кыргызское киноискусство достигло всемирной известности: тогда мировая печать заговорила о чуде кыргызского кино. Именно в эти годы начал свою кинодеятельность Суйменкул Чокморов. Если Ч. Айтматов, Б. Шамшиев, ...
3791. Животный мир как объект охраны и использования 70.5 KB
  Животный мир является составной частью природной среды и выступает как неотъемлемое звено в цепи экологических систем, необходимый компонент в процессе круговорота веществ и энергии природы, активно виляющий на функционирование естественных...
3792. Изучение закона вращательного движения при помощи маятника Обербека 39.5 KB
  Изучение закона вращательного движения при помощи маятника Обербека Цель работы: нахождение с методом определения момента инерции тела, основанном на использовании закона вращательного движения, и определение момента инерции специального тела- маятн...
3793. Определение удельного сопротивления Резистивного провода 72 KB
  Определение удельного сопротивления Резистивного провода Цель работы: ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТА ИНЕРЦИИ МАЯТНИКА МАКСВЕЛЛА Краткое описание лабораторной установки. Общий вид маятника Максвелла показан на рис. Установка состоит из основания...
3794. Изучение вольт-амперной характеристики полупроводникового диода 90 KB
  Цель работы: изучение вольт-амперной характеристики полупроводникового диода, знакомство с работой одно- и двухполупериодного выпрямителя. Задача: Построить вольт-амперные характеристики германиевого и меднозакисного диодов. Оценить коэффициенты ...
3795. Элективный курс Азбука созвездий 918 KB
  Программа элективного курса по астрономии для 5-го класса по теме "Азбука созвездий" с применением информационных технологий Статья отнесена к разделу: Преподавание астрономии Элективный курс «Азбука созвездий» построен с опорой на получаемые знания...
3796. EARLY COMPUTING MACHINES AND THEIR INVENTORS 33 KB
  EARLYCOMPUTINGMACHINESANDTHEIRINVENTORS I. Practise reading the following words: aspect, automatic, conduct, transactions, virtually, impact, abacus, programmable, merchant, analog, wheel, refine, arithmetic, drawback, ...
3797. Теоретико-методологический подход к развитию кадрового менеджмента 114 KB
  Теоретико-методологический подход к развитию кадрового менеджмента Исторические аспекты кадрового менеджмента А.И. Кравченко полагает, что вся история кадрового менеджмента может быть разбита на три основных этапа: донаучный классический современн...
3798. Современная украинская литература 21.09 KB
  Современная украинская литература Провозглашение независимости Украины (24 августа 1991г.) и перестройка самостоятельного государства создали принципиально новые, вполне благоприятные условия для развития культуры. 19 февраля 1992 Верховная Рада Укр...