Мониторинг окружающей природной среды. 2

 

Министерство образования  и науки Российской Федерации

Государственное образовательное  учреждение высшего профессионального  образования

«Национальный Исследовательский

Южно-Уральский государственный  университет»

Факультет «Права и финансов»

Кафедра «Физическая химия»

 

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Экология»

Мониторинг окружающей природной  среды

 

 

 

Нормоконтролер, преподаватель                                                 Руководитель, доцент

_______________/____________                                                                    ________________________2010г.                                                                         2010 г.

 

                                                                                               Автор работы

                                                                                             Студент группы ПиФ-213

                                                                            ______________

________________2010 г.

Работа защищена

С оценкой

2010 г.           

 

 

 

Челябинск 2010

 

Аннотация

 

Цель реферата - изучить Мониторинг окружающей природной среды.

В соответствии с этой целью перед нами стоят задачи:

 -Выявить понятие Мониторинг окружающей природной среды,;                    

-Рассмотреть виды Мониторинга окружающей природной среды ;

- Рассмотреть мониторинг состояния природной среды;

- Изучить системы автоматического мониторинга.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение…………………………………………………………….….4

1 Понятие о мониторинге окружающей среды. Цели и задачи. Объект

исследования…………………………………………………………...…5

1.1 Задачи и  цели мониторинга  окружающей природной

 среды…………………………………………………………….....6

2 Виды мониторинга……………………………………………..........8

3 Организация мониторинга окружающей среды…………………13

4 Мониторинг состояния природной среды и экологическое

 прогнозирование ……………………………………………………….14

       4.1 Химический мониторинг…………………………………….16

       4.2 Биологический мониторинг………………………………….17

       4.3 Космический мониторинг……………………………………17

       4.4 Атмосферный воздух…………………………………………18

       4.5 Водные ресурсы……………………………………………….18

       4.6 Земельные ресурсы…………………………………………....19

       4.7 Минерально-сырьевые  ресурсы……………………………....19

       4.8 Биологические ресурсы………………………………………..21

  5 Системы автоматического мониторинга…………………………..22

   Заключение……………………………………………………………25

   Библиография…………………………………………………………26

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 Тема данного реферата  «Мониторинг окружающей природной  среды» является актуальной.

Острота этой темы обуславливается  тем, что  время, в котором мы живем  это «эпоха глобальных проблем».

Последствия хозяйственной  деятельности человека для биосферы являются объективной реальностью. Вместе с тем негативные результаты антропогенных воздействий в  условиях развития современной цивилизации не могут быть признаны неизбежными. Ухудшение состояния окружающей природной среды, как правило, связано с нерациональным и «хищническим» использованием природных ресурсов, ошибками в технической и экологической политике, крайне низким уровнем разработки и внедрения безотходных технологий, малой изученностью всех последствий антропогенного воздействия на окружающую среду. В сложившейся ситуации чрезвычайно важным для практических действий и долгосрочного прогнозирования качества окружающей среды являются контроль состояния и определение тенденций ее изменения.

 

 

 

 

 

 

 

1 Понятие о мониторинге окружающей среды. Цели и задачи. Объект исследования

Важнейшим вопросом стратегии регулирования качества окружающей природной среды (ОПС) является вопрос создания системы, способной определять наиболее критические источники и факторы антропогенного воздействия на здоровье населения и ОПС, выделять наиболее уязвимые элементы и звенья биосферы, подверженные такому воздействию.

Такой системой признана система мониторинга антропогенных изменений состояния окружающей природной среды, способная представить необходимую информацию для принятия решений соответствующими службами, ведомствами, организациями.

Осознание во многих странах неэффективности усилий по финансированию сбора и переработки информации о состоянии окружающей среды потребовало новых подходов и координации действий на национальном, так и на международном, глобальном,  уровнях.

Первым шагом  в этом направлении стала конференция ООН по охране окружающей среды в Стокгольме в 1972 году. Одним из важных решений Стокгольмской конференции была рекомендация по созданию глобальной системы мониторинга окружающей среды (YEMS)

 В 1974 г.  в Найроби была образована  межправительственная комиссия по системе глобального мониторинга, разработана первая схема организации мониторинга антропогенных загрязнителей. Тогда же был уточнен список наиболее опасных загрязнителей для учета их при организации мониторинга. Загрязнители оценивались по различным критериям, в т. ч. по воздействию на здоровье человека; влиянию на климат или экосистемы; склонности к разрушению в природной среде; способности накапливаться в  пищевых цепях; возможности химической трансформации во вторичные токсические или мутагенные вещества и другим.

Следует отметить, что  еще до этого в нашей стране под руководством известного ученого Ю.А. Израэля были разработаны научные основы мониторинга, которые доложены на заседании Совета управляющих Программ ООН по проблемам окружающей среды (ЮНЕП) в Найроби, а затем и на других международных симпозиумах и совещаниях.

В последующем вопросы  мониторинга окружающей среды неоднократно обсуждались на различных уровнях, как национальных, так и международных правительственных и общественных организаций, что находило отражение в многочисленных печатных изданиях (сборники, труды и т. д.), посвященных проблемам мониторинга окружающей среды. Так, например, исключительный интерес представляют труды Международных симпозиумов «Комплексный глобальный мониторинг загрязнения окружающей природной среды», состоявшихся в 1978 и 1982 гг., пять томов сборника «Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем», изданных Институтом прикладной геофизики в 1978—1982 гг.

В настоящее время  в России создана и функционирует Единая государственная система экологического мониторинга (ЕГСЭМ). В связи с этим был принят государственный стандарт определения понятия «мониторинга окружающей природой среды» — это система наблюдения и контроля, проводимых регулярно по определенной программе для оценки состояния окружающей среды, анализа происходящих в ней процессов и своевременного выявления тенденций ее изменения» (ГОСТ Р22.1.02-95).

Таким образом, объектом мониторинга является окружающая природная среда.

Окружающую среду следует  рассматривать как совокупность факторов и элементов, способных оказывать прямое влияние на живой организм на любой из стадий индивидуального развития.

В настоящее время, с  развитием антропосферы, необходимо учитывать прямую и обратную связь между деятельностью человека и состоянием окружающей среды, что позволяет сделать мониторинг.

1.1Задачи и цели мониторинга окружающей природной среды:

• наблюдение за состоянием окружающей среды;
• выявление факторов и источников антропогенного воздействия на окружающую среду;
• определение степени антропогенного воздействия на окружающую среду;
• оценка и прогнозирование состояния окружающей среды.

Основные задачи мониторинга:

1. Наблюдение за изменением состояния окружающей среды
2. Выявление причин, вызывающих изменения окружающей среды, связанных с деятельностью человека.

Основные цели:

1. Оценка наблюдаемых изменений и выявление эффекта деятельности человека.
2. Прогноз предполагаемых изменений состояния окружающей среды.
3. Принятие решений для предотвращения отрицательных последствий деятельности человека.
4. Разработка стратегии оптимальных отношений общества и окружающей среды.

Наблюдение за состоянием окружающей среды по сути представляет собой сбор информации о фактическом  состоянии объектов окружающей среды; об источниках загрязнения; об основных изменениях в состоянии окружающей среды под воздействием загрязнителей. В соответствии с целями и задачами мониторинга сбор информации о состоянии окружающей среды относится к системе так называемого «диагностического» мониторинга, который служит основой для оценки наблюдаемых изменений, составления прогнозов возможных изменений окружающей среды, предотвращения отрицательных последствий антропогенного воздействия на окружающую среду и разработки стратегии оптимальных взаимоотношений общества и окружающей среды.

Таким образом, весь процесс  технологии мониторинга можно представить в виде алгоритма:

Измерение – анализ – описание – моделирование - шоптимизация. 

Подобный алгоритм действий характерен для любого вида мониторинга окружающей среды.

 

2 Виды мониторинга

Мониторинг  состояния окружающей среды предусматривает постоянное наблюдение за процессами, происходящими в природе и техносфере, с целью предвидения изменений их качества, ухудшения среды обитания человека, деградации биосферы.

В зависимости  от конкретных целей, задач, объектов наблюдения различают несколько видов мониторинга. Так, например, существует понятие общего мониторинга, объектом исследования которого является, по мнению академика И.П. Герасимова (1975), «многокомпонентная совокупность природных явлений, подверженная многообразным естественным динамическим изменениям и испытывающая разнообразное воздействие и преобразование ее человеком».

Для конкретизации  действий и удобства рассмотрения общий мониторинг он подразделяет на следующие блоки:

• биоэкологический:
• геоэкологический;

-           биосферный.

В каждый из этих блоков могут быть включены определенные виды мониторинга в зависимости от конкретных объектов наблюдения. В свою очередь, структура отдельного вида мониторинга может состоять из отдельных подсистем или подпрограмм из других видов мониторинга.

Один из вариантов  структуры видов мониторинга окружающей среды представлен на схеме (И.С. Бурдин, 1985).

Структура видов мониторинга

 

Приведенная на схеме  структура не является полной классификацией всех возможных видов мониторинга  окружающей среды. Между отдельными видами мониторинга не всегда представляется возможным провести четкую грань, поскольку, как было сказано ранее, отдельные виды мониторинга могут быть использованы другими или входят в их структуру.

В настоящее время  наибольшую актуальность приобретает мониторинг антропогенных изменений, так как именно техногенное и(или) хозяйственное воздействие человека на окружающую среду приносит опасные изменения в экологические системы, ландшафты, природные комплексы. Основой для этого служит фоновый мониторинг в неизмененных или малоизмененных природных комплексах.

Исключительно важное значение имеют результаты фонового мониторинга в процессе биосферного мониторинга, предназначенного для определения глобально-фоновых изменений в окружающей природной среде под усиливающимся антропогенным воздействием.

Последствиями антропогенного «давления» на биосферу могут быть изменения циркуляции газов между океаном и воздушной оболочкой Земли, погодно-климатических условий на планете, нарушение озонового слоя, загрязнения Мирового океана нефтью и нефтепродуктами, нарушение естественных мест обитания и путей миграции в животном мире, нарушение биогеоценозов и т. д. И подобным нарушениям имеются веские аргументы, полученные при биосферном мониторинге.

Неотъемлемой частью биосферного мониторинга являются биосферные заповедники (заказники), позволяющие поддерживать стратегию биоразнообразия.

В Российской Федерации  создана и функционирует Единая государственная система экологического мониторинга (ЕГСЭМ), общее руководство которой осуществляет Госкомэкология России. Кроме того, Госкомэкология координирует деятельность всех заинтересованных ведомств в области наблюдений за состоянием окружающей среды.

Госкомэкология и ее учреждения организуют и ведут:

• мониторинг источников антропогенного воздействия на окружающую природную среду;
• мониторинг животного и растительного мира, мониторинг наземной флоры и фауны (кроме лесов);
• мониторинг водной среды водохозяйственных систем в местах водозабора и сброса сточных вод.

Мониторинг лесов осуществляет Федеральная служба лесного хозяйства  России, а наблюдение за состоянием земельного фонда — Госкомитет РФ по земельной политике России.

В структуре ЕГСЭМ  исключительно важное место принадлежит гидрометеорологическому мониторингу, осуществление которого возложено на гидрометеорологическую службу (Росгидромет).

В функции последней  входит наблюдение, оценка и прогнозирование состояния атмосферы, почв, поверхностных вод суши, морской среды, сельскохозяйственных культур и пастбищной растительности, околоземного космического пространства, трансграничного переноса загрязняющих веществ.

Эта служба осуществляет сбор и обобщение гидрометеорологической и гелиогеофизической информации, данных о метеорологических, агрометеорологических и гидрологических явлениях и процессах, об изменении климата, о радиационной обстановке на поверхности Земли и в околоземном космическом пространстве. В ее обязанности также входит предоставление всем заинте- ресованным организациям сведений об опасных природных явлениях, экстремальных загрязнениях окружающей среды.

Кроме того, Росгидромет  в пределах своих полномочий контролирует соблюдение требований по всем видам работ в области гидрометеорологии и мониторинга окружающей среды, выполняемых предприятиями, учреждениями и организациями независимо от их организационно-правовых форм; координирует деятельность федеральных органов исполнительной власти по уменьшению негативного влияния хозяйственной деятельности на климат и предотвращения отрицательных последствий изменения климата для экономики и природной среды.

В России с 1994 года функционирует  система социально-гигиенического мониторинга. Эта система предусматривает: получение и обработку информации государственных и отраслевых систем наблюдения, оценку и прогнозирование изменения состояния здоровья населения, окружающей природной, производственной и социальной среды, социально-экономического развития, а также данных государственной статистики; выявление причинно-следственных связей между состоянием здоровья и средой обитания человека, создание информационно-аналитических сетей и баз данных и др.

Информационный фонд социально-гигиенического мониторинга пополняется необходимой информацией как за счет деятельности учреждений самой службы, так и других ведомств в рамках ЕГСЭМ.

В качестве информационных показателей для социально-гигиенического мониторинга информационный фонд наряду со многими другими содержит: базы данных наблюдения за природно-климатическими факторами, источниками антропогенного воздействия на окружающую природную среду, качеством атмосферного воздуха, поверхностных и подземных вод, почвы, ведение которых осуществляется в рамках ЕГСЭМ различными министерствами, службами и подведомственными им организациями и учреждениями; базы данных наблюдения за радиационной безопасностью, ведение которой осуществляется также в рамках Единой Государственной автоматизированной системы контроля за радиационной обстановкой Росгидрометом, Минздравом и Минсельхозпродом России.

Система социально-гигиенического мониторинга наглядно демонстрирует  важность и необходимость интеграции различных видов мониторинга  окружающей среды. Отсутствие описания в данной главе других специфических видов мониторинга нисколько не умаляет их значимости и ценности в системе общего мониторинга состояния окружающей среды.

 

 

3 Организация мониторинга окружающей  среды

Эффективность любой  системы (вида) мониторинга во многом определяется его организацией, что представляет собой сложную, многоплановую задачу.

Прежде всего сложность  организации мониторинга зависит от его уровня. Мониторинг окружающей среды может охватывать локальные территории (район, область) — локальный уровень, отдельные регионы (округа) — региональный уровень, и земной шар в целом — глобальный уровень. При этом с учетом уровня мониторинга должна быть создана достаточная сеть станций, пунктов, постов наблюдений, оснащенных самым современным оборудованием, использующих новейшие технологии.

Так, например, система  гидрометеорологического мониторинга  до недавнего времени насчитывала  более 1800 гидрометеостанций, около 3,5 тысячи наблюдательных постов, 42 гидрометеорологические обсерватории, более 190 авиаметеорологических и около 150 аэрозольных станций. В системе используются для получения необходимой информации как национальные («Метеор», «Океан»,  «Прогноз» и др.) так и международные космические комплексы и аппараты. Важным вопросом организации и функционирования системы мониторинга является ее финансовое обеспечение.

В России наряду с бюджетным финансированием  различных служб и ведомств, осуществляющих мониторинг окружающей среды, функционирует Федеральный экологический фонд Российской Федерации (ФЭФРФ).

ФЭФРФ осуществляет финансирование по направлениям природоохранной деятельности и федеральным целевым экологическим программам, в т. ч. развитие системы экологического мониторинга и его обеспечение.

Вместе с тем эффективность  мониторинга окружающей природной среды во многом зависит от научного обоснования его теоретических и методологических основ, критериев оценки различных факторов и показателей антропогенных изменений и нарушений в биосфере. Решение этих вопросов существенно повысит уровень практической значимости результатов, полученных в процессе реализации программ мониторинга окружающей природной среды.

4 Мониторинг состояния природной среды и экологическое прогнозирование

Усилия по охране природных  ресурсов требуют тщательного планирования как на национальном, так и на международном уровнях. Для такого планирования требуется не только достаточно  полная информация о текущем состоянии экосистем и уровне загрязнения природной среды, о превышении норм допустимых антропогенных нагрузок, кризисных и катастрофических ситуациях, но и о развивающихся в биосфере тенденциях (и отрицательных, и положительных), в том числе об эффективности принимаемых мер по охране природы и снижению загрязнения. Необходимо также своевременное оповещение о вновь возникших опасностях.

В терминах системного анализа в  системе цивилизация—биосфера должна присутствовать стабилизирующая отрицательная обратная связь, включающая в себя органы, принимающие меры по охране природной среды, и систему информационного обеспечения этих органов, роль которой выполняет мониторинг антропогенных изменений природной среды и состояния возобновимых ресурсов, сокращённо называемый экологическим мониторингом. Замкнутый контур этой обратной связи есть контур экологического регулирования .

Таким образом, система регулярных наблюдений за изменениями в биосфере под влиянием человеческой деятельности называется экологическим мониторингом.

В принципе систематические наблюдения за состоянием природной среды ведутся  людьми на протяжении всей истории. Жрецы  Древнего Египта тщательно наблюдали  за разливами Нила, их сроками и  высотой подъёма воды и даже научились  прогнозировать эти параметры. Аналогичные «службы» существовали, по-видимому, и в Древней Месопотамии. Столетиями фиксировались сроки зацветания вишни — сакуры в Японии. Систематические научные наблюдения за погодой в Европе ведутся уже около двух веков. Все эти наблюдения сосредоточены на изменениях в природе, вызванных естественными причинами и происходящих в течение длительных интервалов времени.

В отличие от естественных факторов, антропогенные воздействия могут приводить к очень быстрым изменениям в состоянии биосферы, процессам, скорости которых в сотни и тысячи раз больше естественных. Тем не менее система мониторинга, как правило, не требует организации сети новых наблюдательных станций, линий связи и центров обработки данных, а в большинстве случаев опирается на развитую инфраструктуру гидрометеорологических служб и, прежде всего, на Всемирную службу погоды Всемирной метеорологической организации.

Глобальная система  мониторинга окружающей среды (ГСМОС) была создана совместными усилиями мирового сообщества (основные положения и цели программы были сформулированы в 1974 году на первом межправительственном совещании по мониторингу) и объединила национальные системы практически всех стран.

Основными функциями  экологического мониторинга являются:

• выявление факторов, воздействующих на природную среду, оценка их интенсивности и определение источников;
• оценка фактического состояния природной среды;
• прогноз изменений в природной среде.

Факторов, воздействующих на природную среду, очень много, и они весьма разнообразны как по характеру воздействия, так и по своей природе. Соответственно, весьма разнообразны и методы, используемые в мониторинге.

При оценке химического  и радиоактивного загрязнения наряду с измерением уровня загрязнения (концентрации загрязняющего вещества или дозы радиоактивного излучения) часто приходится решать трудную, а порой и почти неразрешимую задачу определения местоположения и интенсивности неизвестного источника загрязнения. Проблема состоит в том, что мощный удалённый источник может создать в точке измерения такую же (или даже большую) концентрацию загрязняющего вещества, как и слабый локальный. Например, около 85 % кислотного загрязнения на территории Норвегии и Швеции и до 50 % — на европейской территории России создаётся источниками, расположенными Ь Центральной Европе, а до 60 % загрязняющих воздух веществ в Японии приходят из Китая. В тех случаях, когда прямые измерения не дают однозначного ответа об источнике, для его определения разрабатываются специальные математические методы и изощрённые компьютерные программы.

 

4.1Химический мониторинг

 Требует для своей организации весьма совершенной и чувствительной аппаратуры и соблюдения аккуратности при отборе проб воздуха, воды или почвы. Предельно допустимые концентрации многих наиболее опасных веществ находятся на грани обнаружения их присутствия. Достаточно вспомнить (см. табл. 4.1), что ПДК для диоксина в воздухе составляет одну молекулу на 10¹⁶ молекул воздуха!

Мониторинг радиоактивного загрязнения сравнительно несложен, когда требуется оценить загрязнение изотопами, создающими при распаде гамма-излучение, и большинство постов наблюдения метеорологической сети оснащается гамма-дозиметрами. Как правило, при техногенном загрязнении в окружающую среду поступает смесь радионуклидов, среди которых есть все типы излучателей. Поэтому в первом приближении степень опасности может быть оценена по уровню гамма-излучения. Тем е менее в ряде случаев такая оценка неприменима. Существует множество искусственных радиоактивных изотопов, которые фактически не испускают гамма-кванты, но при этом являются очень опасными источниками излучения при попадании в организм. Мощность дозы, определяемая при помощи гамма-дозиметра, не может зафиксировать уровень загрязнения такими потопами, и требуется использование специализированной аппаратуры.

Наземные измерения  не дают полной картины загрязнения  атмосферы, поэтому для отбора проб в её толще используется авиация. Мощным средством оценки загрязнения воздуха является лазерное зондирование, основанное на резонансном поглощении квантов с различными длинами волн.

Для оценки состояния  почв и водоёмов наряду с химическим контролем широко используется биологический мониторинг. Суть его заключается в том, что в данной экосистеме выбирается один или несколько видов-индикаторов и осуществляется слежение за состоянием этих видов: численностью, возрастной структурой и распространённостью патологий. Например, наблюдая за состоянием пресноводных моллюсков, энергично фильтрующих воду, можно судить об уровне загрязнения водоёма токсичными веществами. Другой пример: усыхание верхушек у сосен свидетельствует о кислотном загрязнении атмосферы. Биоиндикаторы могут применяться и для оценки химического загрязнения веществами, опасными в ничтожных концентрациях, а потому трудно обнаружимых. При этом используется способность некоторых видов аккумулировать эти вещества. Например, дождевые черви — концентраторы кадмия, жуки-жужелицы — свинца, а мокрицы — меди. Особенно широко биологический мониторинг используется для оценки состояния морских и океанических экосистем.

 

4.2Биологический мониторинг

Имеет то преимущество, что позволяет по ограниченному числу сравнительно просто измеряемых параметров судить о состоянии экосистемы в целом. Однако у него есть существенный недостаток, связанный с тем, что выбранные виды-индикаторы могут быть нечувствительны к каким-то типам загрязнения, весьма опасным для других видов, в частности человека.

Особое значение в наземном экологическом мониторинге играют биосферные заповедники. Изучение в них экосистем в нетронутом или почти нетронутом человеком состоянии позволяет получить те эталоны, по которым можно судить о степени антропогенной нагрузки на аналогичные экосистемы. При этом удаётся отделить антропогенные воздействия от природного дрейфа геофизических характеристик среды и состояния экосистем.