Экологический мониторинг за состоянием атмосферного воздуха, водоемов, почв

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ИНСТИТУТ МАШИНОСТРОЕНИЯ

ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

КАФЕДРА МЕНЕДЖМЕНТА

КУРСОВАЯ РАБОТА

ПО КУРСУ «ЭКОЛОГИЯ»

на тему

«ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ ЗА СОСТОЯНИЕМ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА, ВОДОЕМОВ, ПОЧВ»

Выполнила: Никитина В.В.

                                                                                                              Группа 2813

г. Санкт-Петербург

2006 г.

СОДЕРЖАНИЕ

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Введение

Реализация государственной политики в области охраны окружающей природной cреды и использовании ее ресурсов, экологической безопасности, ориентированной на принципы устойчивого развития страны в целом и отдельных ее регионов, требует применения эффективной системы управления, принятия решений в которой должны опираться на достоверную и своевременную информацию о состоянии природных средах, источниках антропогенного воздействия на них, существующих и возможных последствиях этих воздействий. Важнейшим элементом такой системы управления, является мониторинг состояния управляемого объекта, т.е. окружающей природной среды. Эффективность мониторинга существенно зависит от того, в какой мере он отвечает целям управления и отражает современные представления об организации природной среды.

Длительное время цели управления в области охраны окружающей природной средой, ориентированные на покомпонентный принцип организации природы, были направлены на управление качеством отдельных природных сред и их  ресурсов, что соответствующим образом отразилось в структуре мониторинга в виде формирования функциональных систем мониторинга, к которым в первую очередь следует отнести:

- мониторинг загрязнения атмосферного  воздуха;

- мониторинг загрязнения почв;

- мониторинг состояния почв;

- мониторинг лесов;

- мониторинг качества поверхностных вод и их ресурсов;

- мониторинг геологической среды, включая мониторинг качества  и ресурсов подземных вод.

Функциональные мониторинговые системы должны были обеспечить процессы принятия решений данными

* о веществах, попадающих в  соответствующие природные среды, их количестве, источниках и распределении:

* об эффектах, вызванных этими  веществами, в соответствующих природных  средах;

* о тенденциях изменения концентрации веществ, вызванных ими эффектах и причинах таких изменений.

 Покомпонентный подход, при котором отдельные природные среды рассматриваются как независимые компоненты, позволяет анализировать не столько устойчивость, сколько изменчивость физических и химических свойств отдельных природных сред под воздействием того или иного внешнего фактора.

Современный подход  к охране окружающей природной среды и управлению ее ресурсами, к проблемам обеспечения экологической безопасности и устойчивого развития сформировал цели управления, которые ориентированы на комплексное управление окружающей природной средой. В данном случае в системе управления достаточно четко отражаются представления о синтетической организации природной среды, при которой природные комплексы или геосистемы рассматриваются как объективно существующие на ограниченной территории образования. Природные компоненты в таких образованиях, находясь во взаимосвязи, не могут существовать отдельно друг от друга.  Комплексное управление природной средой на основе синтетической модели ее организации  выдвигает существенно новые требования к информации для принятия решений. Простое объединение информационных ресурсов, формируемых функциональными системами мониторинга, не удовлетворяет таким требованиям. Для этого, прежде всего, требуется гармонизация данных функциональных систем мониторинга, в результате которой создается основа для комплексной оценки окружающей среды и ее реакции на антропогенные воздействия.

Системно организованный мониторинг, ориентированный на информационное обеспечение комплексного управления окружающей природной средой, должен;

* обеспечить постоянную оценку  экологических условий среды  обитания человека и живых  организмов, а также выявить текущее  состояние природных сред, биологических объектов (растений, животных, микроорганизмов и т.д.) и установить функциональную целостность экосистем;

* определить корректирующие действия  в тех случаях, когда целевые  показатели экологических условий  не достигаются;

* установить причины негативного  воздействия на природные среды  и объекты, геоэкосистемы, выявить  антропогенные источники их возникновения до того, как будет нанесен значительный ущерб.

Такой системно организованный мониторинг за физическими, химическими и биологическими аспектами систем окружающей среды с целью создания выводов о нормальных состояниях систем или об изменениях, вызванных антропогенными воздействиями, с учетом пространственного и временного распределения следует охарактеризовать как экологический.

На базе экологического мониторинга должна быть создана основа для информации, которая позволяет:

* определить вредную нагрузку на окружающую среду на более ранних стадиях, чем до сих пор;

* получить доказательства возможных  действенных связей между антропогенными  воздействиями и происходящими  эффектами в окружающей природной  среде и ее составляющих;

* принять на этом основании защитные меры и контролировать их эффективность в системах окружающей природной среды с целью предотвращения, насколько это возможно, опасностей для человека и природных объектов.

Таким образом, система экологического мониторинга является необходимым элементом системы управления природоохранной деятельности, должна отражать основные принципы самого управления и отвечать его целям, совершенствуясь и развиваясь вместе с ним.

Экологический мониторинг.

Контроль за качеством природной среды и управление им.

В контроле за качеством окружающей среды особая роль отводится природоохранному законодательству, стандартизации (ГОСТам), экологической экспертизе и экологическому мониторингу.

Центральными органами по контролю за качеством природной среды и управлению им являются Государственный комитет РФ по охране окружающей среды и Министерство природных ресурсов РФ. Они осуществляют такие функции на основе Конституции Российской Федерации, законов ”Об охране окружающей природной среды” (1991 г.), “О недрах” (1992 г.), “Основы лесного законодательства РФ” (1993 г.) и др. Деятельность всех природоохранных органов отражается в форме отчетности, которая тесно связана с первичным учетом экологической обстановки на предприятиях.

Экологический мониторинг - это комплексная система наблюдения за элементами окружающей среды, контроля и прогноза ее состояния, предполагающая оценку изменений в экосистемах, в том числе связанных с накоплением загрязняющих веществ вследствие деятельности человека.

Контроль природной среды осуществляется в соответствии не только с программами и концепциями экологического возрождения России, но и с международными программами, такими, как ”Человек и биосфера” (МАБ), принятой ЮНЕСКО в 1970 г., а также программами Международного комитета по окружающей среде СКОПЕ, ЮНЕП, предполагающими организацию Глобальной системы мониторинга окружающей среды (ГСМОС). Основная задача — предупреждение естественных и антропогенных изменений состояния природной среды, способных нанести экономический, моральный и социальный вред человечеству.

Основным источником информации при проведении оценки служат данные, полученные в процессе наблюдений за окружающей средой. Потребность в наблюдениях (новой, дополнительной или контрольной информации) возникает на всех этапах оценки.

Звенья экологического мониторинга.

Экологический мониторинг включает звенья разного уровня:

глобальный (биосферный); национальный, осуществляемый в пределах государства; региональный (геосистемный) — в пределах отдельных крупных районов; локальный, действующий в пределах населенных пунктов, промышленных центров, предприятий.

Глобальный мониторинг осуществляется на основе международного сотрудничества. Это система наблюдений за общепланетарными изменениями атмосферы, гидросферы, растительного и почвенного покрова, животного мира. Характеризуемые показатели — радиационный баланс, тепловой перегрев, глобальные балансы СО2 и О2 загрязнение атмосферы, больших рек и водоемов, глобальное распространение загрязнения почв.

Национальный мониторинг — слежение за взаимодействием природы и человека в зональных биосферных заповедниках (станциях) на территории государства для получения информации об изменениях качества среды. Необходимы постоянные исследования фоновых характеристик состояния природной среды, наблюдения за экосистемами для определения предельно допустимого воздействия деятельности человека на них. Территорий, отвечающих требованиям, предъявляемым к созданию фоновых биостанций или заповедников, мало: Приокско-Террасный, Центрально-Черноземный, Сихотэ-алинский, Тихоокеанский морской.

Региональный мониторинг — система наблюдений на региональном уровне за изменениями окружающей среды в процессе природопользования, особенно в интенсивно осваиваемых районах (его часто называют хозяйственным). Региональный мониторинг осуществляют работники гидрометеорологической, гидрохимической, агрохимической, лесоустроительной, сейсмологической и других служб. Объектами мониторинга служат исчезающие виды растений и животных, агро- и природные экосистемы. Характеризуемые показатели — функциональная структура природных экосистем и ее нарушения, популяционное состояние растений и животных, урожайность сельскохозяйственных культур.

Локальный (биоэкологический), вернее, санитарно-гигиенический мониторинг предполагает контроль за уровнем содержания в природных средах токсичных для человека загрязняющих веществ. Он включает наблюдения за отдельными изменениями компонентов природной среды в результате воздействия конкретных загрязнителей (загрязнение воздуха, воды, почв под влиянием предприятий, строек, воздействие мелиоративных систем на почвы, растительность).

Таким образом, система мониторингов, необходимая для учета, анализа, оценки и прогноза изменения состояния природной среды на различных уровнях, позволяет принимать меры по достижению и сохранению стабильно равновесного состояния жизненной среды.

Методы экологического мониторинга.

Целесообразна и эффективна методология экологического мониторинга, включающая использование данных, собранных на земле (сбор образцов, анализ химическими, спектральными, хроматографическими и другими методами), с воздуха (систематические разведывательные полеты на легких самолетах) и из космоса (передача визуальных, цифровых материалов спутниковыми системами). Для контроля за состоянием природной среды используют оптическую и радиолокационную аппаратуру, с помощью которой можно определить содержание в атмосфере на разных высотах СО, СО2, СН 4 и др. Для исследования содержания аэрозолей в воздухе используют и лазерные устройства дифференцированного сканирования.

Методы, используемые в экологическом  мониторинге для получения данных о состоянии природной среды и антропогенных источниках воздействия на нее, подразделяются на три группы  -  физико-химические и био-химические измерения, биоиндикаторные методы и методы дистанционного зондирования земли (ДЗЗ).

Физико-химические методы  составляют основу получения данных о химическом составе и физических свойствах природных сред, природных объектов, а также об антропогенных источниках воздействия на них. В основе этих  методов лежит  последовательность операций - отбор проб (образцов) меньше - аналитические измерения больше.

В зависимости от  организации этого цикла физико-химические методы подразделяются на методы прямого определения переменных в точке наблюдения и на методы, основанные на взятии проб (образцов) в точке наблюдения с последующим их анализом в  лабораторных условиях.

Методы прямого определения переменных в точке наблюдения используются в автоматизированных измерительных системах и в передвижных информационно-измерительных комплексах. В экологическом мониторинге исследуются пробы (образцы)  пяти основных типов: воздуха, воды, почв, отложений и   биоты.

Классификация каждого из этих типов проб  и их описание приведены в следующих  таблицах.

  Таблица 1  Классификация      типов     проб    (образцов)       

Таблица 2  Описание типов   проб                                                             

Биоиндикаторные методы являются разновидностью индикационного подхода, суть которого заключается в определении состояния  одной системы по состоянию других систем, более доступных для исследования и измерения. Исследуемые системы носят название индикаторов. В биоиндикационных методах в качестве индикаторов используются организмы или группы организмов, которые аккумулируют вредные вещества или реагируют на их присутствие  проявлениями изменений своих жизненных функций.

Биоиндикаторы подразделяются на реактивные и аккумулятивные. К первым относятся организмы, которые раньше и отчетливее других демонстрируют изменения в обмене веществ, ко вторым - организмы,  которые сначала насыщаются  вредными веществами, а уже затем демонстрируют реакцию с ярко выраженными  изменениями.

В биоиндикации следует различать показательные, мониторные  и тестовые организмы.  Показательные организмы характеризуются способностью данного организма демонстрировать присутствие или отсутствие определенного фактора. Так, например, каждый вид может присутствовать в более или менее ограниченной области экологической системы, поэтому присутствие или отсутствие  вида позволяет сделать заключение о свойствах месторасположения. Биотесты служат для установления факторов токсичности тех или иных веществ или их аккумулирующие свойства. Мониторные организмы позволяют исследовать изменения, происшедшие в  определенный промежуток времени.

 При применении биоиндикаторов используются два подхода:  пассивный мониторинг, когда в качестве биоиндикаторов используются организмы, существующие в экосистеме, и активный мониторинг, когда организмы в стандартной форме  вносятся в экосистему.

  Применение биоиндикаторов  в экологическом  мониторинге  открывает широкие в возможности для получения комплексной оценки окружающей природной среды. В тоже время биоиндикаторы не всегда могут воспроизводить все свойства загрязняющих веществ, так как их реакция в значительной степени определяется и другими факторами окружающей среды. Так в холодные дни  метаболический обмен веществ более ограничен и, следовательно, действие вредных веществ или их аккумуляция не такая активная, как в теплый период. Только в редких случаях биоиндикаторы могут предоставлять данные, которые возможно было бы преобразовать в цифровые коды. По этим причинам в экологическом мониторинге биоиндикацию следует применять в комплексе с физико-химическими  методами.

В качестве индикаторов могут использоваться не только организмы, но и физические явления, химические вещества, наличие или перемена состояния которых указывает на характер или изменения свойств окружающей среды.

Методы дистанционного зондирования земли  основаны на результатах измерений испускаемого или отражаемого электромагнитного излучения земной поверхностью, включая все расположенные на ней природные, природно-техногенные и  другие объекты. Методы ДЗЗ в основном направлены на исследования ландшафтов  по их  изображениям. Такие исследования включают выделения однородных по спектральным  (поли- или спектрозональным) характеристикам  участков  местности, выявления расположенных на земной поверхности объектов (в том числе и природных объектов), установление состояния объектов по ряду параметров, изменения которых  проявляются в изменениях их  эмиссионной  или альбедной  способности.

Практическое применение методов ДЗЗ самым тесным образом связано с используемыми платформами для размещения измерительной аппаратуры. Для этих целей применяются космические летательные аппараты (КЛА) и специально оборудованные самолеты. 

Программы   мониторинга.

Программа мониторинга охватывает многие аспекты деятельности, связанные с планированием сети мониторинга, отбором  проб и последующим их лабораторным анализом.

Выбор переменных является одним из важнейших этапов в планировании сети мониторинга и  производится на основе

#   их показательности для  видов использования природных  сред или функционирования экосистем, а также для оценки воздействий  или установления некоторых показателей;

#    распространенности;

#    представляемой степени опасности.

По соображениям эффективности количество переменных величин, включенных в программы мониторинга, следует ограничить только теми, для которых четко определены методы их дальнейшего использования.  При введении в программы мониторинга  какой-либо новой переменной величины дополнительные затраты на ее получение должны быть проанализированы с точки зрения эффективности таких затрат. Ограничивает выбор целостных переменных наличие надежных и приемлемых для практического применения аналитических методов их получения.

Выбор участков для отбора проб является вторым важнейшим этапом планирования сети мониторинга. Выбирая такие участки, следует, прежде всего, исходить из того, что все виды мониторинга должны проводиться в рамках природных образований - ландшафтов. Поэтому выбору  мест наблюдений должна предшествовать ландшафтная съемка местности. Выбранное для отбора проб место должно быть четко привязано к определенному элементу ландшафта. Кроме того, это место помимо территориальной представительности  должно еще удовлетворять как минимум  требованиям  долговременной неизменности использования и стабильности, гарантированного неизменного использования в будущем,  минимальности размеров и возможности отбора проб разных типов. Следует стремиться к тому, чтобы пробы разных типов отбирались в одном и том же месте, что должно облегчить комплексное использование количественных и качественных данных мониторинга , например, для расчета нагрузок на окружающую природную среду. Это означает, что при выборе места наблюдения наряду с природными условиями, такими как микроклимат, геоморфологическое положение, рельеф, растительный фонд и т.д., важную роль играют и учет антропогенных влияний.

Периодичность отбора проб должна быть основана на:

*  изменчивости концентрации загрязняющих веществ в природной среде, а также других переменных величин, наблюдение за которыми ведется в рамках программ мониторинга;

*  статистическом значении и  точности, необходимых для достижения  конкретных целей (выявления тенденций, оценки нагрузки, тестирования на соответствие и т.д.).

  Кроме этих общих требований  при определении периодичности  отбора проб следует учитывать  и природные ежедневные, сезонные  и другие  циклы. Фенологическая  последовательность в получении проб и образцов дает лучшую основу для сравнения  данных как внутри самого региона, так и между различными регионами.

Следует также различать непрерывные наблюдения, когда с помощью того или иного прибора получаются непрерывные  значения переменных величин, и дискретные наблюдения, когда отбор проб или непосредственные измерения осуществляются через определенные промежутки времени. Для дискретных наблюдений важно установить критерии, по которым происходит выбор момента наблюдения, т.е. целенаправлено, случайно и т.д. Случайный выбор момента наблюдения предпочтителен, например, для установления общей или средней нагрузки вредных веществ на окружающую природную среду, однако может оказаться непригодным для других целей, например, для установления временного хода или зависимости определенного параметра.

Методы измерений, применяемые в программах мониторинга,  должны быть аттестованы, описаны и стандартизованы. Требуемая чувствительность, надежность и точность аналитических методов зависит от соответствующих допусков, установленных для использования информации. Разработка и использование более эффективных, например, по пределам обнаружения или по точности, способов должны инициироваться лишь в случае невозможности соблюдения установленных соответствующих пределов и в случае достаточной эффективности затрат, связанных с внедрением таких методов.

В качестве примера приводится один из вариантов программы почвенного мониторинга.

Экологическая экспертиза.

Это система комплексной оценки состояния территории, охватывающая все виды хозяйственной деятельности. Ее цели — определение соответствия или несоответствия сложившейся структуры использования территории потенциальным природным возможностям, а также разработка рекомендаций по сохранению экологического равновесия. Различают государственную и ведомственную экспертизы. Государственную экологическую экспертизу осуществляют Государственный комитет РФ по охране окружающей среды и Министерство природных ресурсов РФ, создающие специальные экспертные комиссии. Ведомственную экологическую экспертизу проводят структурные подразделения по охране природы и санитарно-эпидемиологические учреждения министерств и ведомств. Они проверяют предплановую, проектно-планировочную и другую документацию на предмет соответствия ее экологическим нормам и правилам, регламентирующим хозяйственную деятельность землепользователя, любого предприятия и изложенным в санитарных нормативах и природоохранных законодательных документах. От уровня экологизации хозяйствования во всех сферах производства во многом зависит эффективность природопользования. Экологическая экспертиза не должна оставлять без внимания ни одного проекта преобразования природы (введение новых хозяйственных объектов, освоение земельных, водных, лесных и других природных ресурсов). Реализация любого проекта должна исключать возможность проявления процессов антропогенной деградации в конкретном регионе и в стране в целом. Одна из главных функций при проведении экспертизы — составление проекта экологического прогноза на ближайшую и отдаленную перспективы. Это может быть сделано в форме научно обоснованных заключений, картографических и математических моделей, других материалов, характеризующих возможный режим использования хозяйственных систем региона при намечаемых планах его социально-экономического развития.

Экологическая экспертиза состоит из трех частей: вводной (протокольной), констатирующей (описательной), заключительной (оценочно-обобщающей).

Во вводной части содержатся данные о составе экспертной комиссии, указаны задачи и методика их решения, приведены перечень всех используемых материалов и организаций, сведения о заказчиках, сроках выполнения.

В констатирующей части рассматриваются общий уровень социально-экономического развития региона (его промышленных, лесохозяйственных, агропромышленных комплексов), инфраструктура, проблемные отрасли и предприятия, из-за которых создаются определенные экологические проблемы. Отдельно должны быть рассмотрены технологические, санитарно-гигиенические, экономические и другие мероприятия по рациональному использованию природных ресурсов и охране их от различных загрязнений. Важно выявить всевозможные негативные процессы, источники загрязнений и их распределение, оценить остроту экологических проблем и ситуаций. Все это оформляют в виде самостоятельного раздела по конфликтам.