Вопросы: 2) Уровни организации природных систем. Какие из них являются объектом исследования экологии?
52) Понятие "экологическая катастрофа". Примеры прогнозируемых и реально существующих экологических катастроф. Катастрофа на Арале, ее сущность и основные причины.
81) Экологический мониторинг. Вычислительная техника как база мониторинга. Картографические состояния окружающей среды. Геоинформационные системы.
Вопрос № 2
При современном понимании экология относится к числу фундаментальных подразделений биологии, изучающей надорганизменный уровень организации. Всем уровням организации жизни (ген, клетка, орган, организм, популяция и сообщество) соответствуют известные биологические системы (генетические и клеточные системы, системы органов, системы организмов, популяционные системы и экологические системы). Объектом экологии являются: системы организмов, популяционные системы и экологические системы (экосистемы), причём каждая из этих групп анализируется как система живых организмов, взаимодействующих друг с другом и со средой их обитания и составляющих такое единство (систему), в пределах которого осуществляется процесс трансформации энергии и органического вещества.
| Разделы экологии
|
Их содержание
|
| Факториальная экология |
Учение о факторах среды и закономерностях их действия на организмы |
| Экология организмов, или аутэкология |
Взаимодействие между отдельными организмами и факторами среды или средами жизни |
| Популяционная экология, или демэкология |
Взаимоотношения между организмами одного вида (в пределах популяций) и средой обитания. Экологические закономерности существования популяций |
| Учение об экосистемах (биогеоценозах), или синэкология |
Взаимоотношения организмов разных видов (в пределах биоценозов) и среды их обитания как единого целого. Экологические закономерности функционирования экосистем |
| Учение о биосфере (глобальная экология) |
Роль живых организмов (живого вещества) и продуктов их жизнедеятельности в создании земной оболочки (атмосферы, гидросферы, литосферы), ее функционировании |
Экосистема – это единство, включающее все организмы на данном участке территории и взаимодействующее с физической средой таким образом, что поток энергии создаёт чётко определённую трофическую структуру (цепь питания), видовое разнообразие и круговорот веществ. Не детализируя всей структуры экосистемы, можно подчеркнуть, что чаще всего зелёные растения (продуценты) из воды и углекислого газа, используя солнечную энергию и питательные элементы, производят органическое вещество, которое в качестве пищи используется травоядными (консументы I – го порядка), в свою очередь являющихся пищей для плотоядных, хищников (консументы 2- го порядка). Органические остатки в экосистеме опять превращаются в минеральные вещества. Понятие экосистемы очень широкое и не её величина, а функциональное единство компонентов, проявляющееся через наличие взаимоотношений, взаимозависимости и причинно-следственных связей, определяет основные параметры экосистем.
Вопрос № 52
Признаком устойчивой экологической системы является стабильность определенных характеристик. Так, например, экологически устойчивая система Земля имеет постоянную массу и постоянную среднюю температуру.
Под экологической катастрофой следует понимать переход системы из одного устойчивого состояния в другое. Например, повышение средней температуры Земли может привести к таянию полярных льдов, опустыниванию почв, вымиранию определенных видов флоры и фауны, может быть, даже к гибели человечества. Экологические катастрофы могут иметь различные уровни - от локальных (гибель леса, осушение моря и т. д) до глобальных (в масштабах Земли, Солнечной системы, Галактики и даже Вселенной).
Человечество в процессе жизнедеятельности безусловно влияет на различные экологические системы. Примерами таких, чаще всего опасных, воздействий является осушение болот, вырубание лесов, уничтожение озонового слоя, поворот течения рек, сброс отходов в окружающую среду. Этим самым человек разрушает сложившиеся связи в устойчивой системе, что может привести к ее дестабилизации, то есть к экологической катастрофе.
Список причин способных привести к глобальным экологическим катастрофам:
1. глобальное потепление, сдвиг климатических зон;
2. озоновые дыры;
3. частично обратимое загрязнение окружающей среды;
4. неуничтожимые радиоактивные отходы;
5. эрозия и сокращение площадей плодородных почв;
6. демографический взрыв;
7. истощение невозобновляемых минеральных ресурсов;
8. энергетический кризис;
9. резкий рост числа ранее неизвестных и зачастую неизлечимых болезней;
10. недостаток продуктов питания, перманентное состояние голода большей части населения планеты;
11. Истощение ресурсов мирового океана и его загрязнение.
Вот несколько примеров экологических катастроф:
26 апреля 1986 года в 1:23
по московскому времени произошла авария на Чернобыльской АЭС, стены ядерного реактора были моментально разрушены. От высокой температуры загорелся графит, и бушующий огонь поднял в атмосферу тысячи смертоносных частиц. На свободу вырвались цезий, стронций, плутоний - страшные радиоактивные яды, обезвредить которые принципиально невозможно никакими способами. Переносимые ветром и дождями, они покрыли губительным ковром территорию площадью более 100.000 км, на которой в этот момент проживало не менее 800.000 человек. 30 человек погибли сразу, многие, никем ещё не сосчитанные, сотни или даже тысячи людей, заболели и умерли от губительного облучения, 100.000 человек были эвакуированы из своих домов.
В 1974 году
американским штатам Миссисипи и Аризона угрожал двигавшийся с океана ураган "Камилла". Чтобы избежать возможных разрушений, было принято решение "расстрелять" его зарядами с йодистым серебром. Было известно, что это вещество способно действовать на возмущённую атмосферу, как успокаивающие таблетки на человека. Однако результат оказался прямо противоположным. После обстрела ураган, как будто взбесившийся зверь, лишь усилился и повернул в другую, ещё более опасную для жителей этого района, сторону. В результате "укрощения" "Камиллы" 234 человека погибли, а тысячи остались без крыши над головой.
3 декабря 1984 г.
— на заводе пестицидов в Бхопале (Индия) произошла утечка смертельного газа метилизоцианата, эта катастрофа по числу непосредственно погибших в ней людей считается крупнейшей за всю историю развития промышленности. В результате ошибки оператор технического сбоя из резервуаров завода в воздух было выброшено вреднейшее химическое вещество, вызывающее удушье и потерю зрения. Только за три дня после катастрофы в городе умерло от удушья 2.000 человек!
В 1988 году
во Флориде при заполнении дизельным топливом лопнул резервуар. Примерно 14.000 тонн горючего за считанные секунды гигантской волной высотой 10м перехлестнули через огораживающую насыпь и попали в реку Мононгахилу. Без воды осталось 23 тыс. человек, пришлось эвакуировать 1.200 семей, закрыть десятки предприятий.
В 1991 году
в Северном море в результате технической неисправности затонула боевая атомная лодка "Комсомолец". Часть экипажа погибла, а на дне под ненадёжной защитой корпуса остались заряды с плутонием - одним из наиболее радиоактивных и ядовитых веществ на Земле (смертельная для человека доза - 0,0001 г.). Чем закончится эта катастрофа, пока совершенно невозможно предсказать.
28 января 1969 г.
— на нефтяной платформы в канале Санта-Барбара (шт. Калифорния, США) произошел выброс нефти. За 11 дней в море вылилось около тысячи тонн нефти. Платформа продолжала протекать в течение нескольких лет.
2 июня 1969 г.
— в Рейне начала гибнуть рыба. За два года до этого в реку попали две 25-килограммовые канистры с инсектицидом «Тиодан». Катастрофа вызвала мор нескольких миллионов рыб.
10 июля 1976 г.
— в результате взрыва на химической фабрике в Севезо (Италия) произошел выброс ядовитого облака диоксина. Через две недели было эвакуировано все население. Город в течение 16 месяцев был необитаем.
Апрель 1979 г.
— в Институте микробиологии и вирусологии в Свердловске произошел выброс спор сибирской язвы. Согласно независимым источникам, был заражен регион в радиусе 3 км, и погибло несколько сот человек.
3 июня 1979 г.
— авария на нефтяной платформе «Иксток-1» на юге Мексиканского залива, произошел выброс в море 600 тыс. тонн нефти. Мексиканский залив в течение нескольких лет был зоной экологического бедствия.
1 ноября 1986 г.
— в результате пожара на складе фармацевтической компании «Сандоз» (Базель, Швейцария) произошел выброс 1 тыс. тонн химических веществ в Рейн. Погибли миллионы рыб, была заражена питьевая вода.
1970
— постепенное исчезновение Аральского моря (Казахстан, СССР).
24 января 1991 г.
— Ирак начал сливать сырую нефть из кувейтских нефтяных скважин в море. Персидский залив стал зоной экологического бедствия.
28.02.2002
В результате уже в первые сутки после аварии в реку Пышма попало около 100 тысяч кубометров сточных вод. Очередная экологическая катастрофа в Екатеринбурге. Из-за аварии на насосной станции Северных очистных сооружений в реки Пышма и Камышинка хлынул поток нечистот.
19.03.2002
Около ста списанных российских подлодок с невыгруженным ядерным топливом могут стать причиной мировой экологической катастрофы. К такому выводу пришли участники круглого стола, который прошел в Думе. По мнению участников, эта проблема стоит очень остро, так как сейчас в российских «пунктах отстоя» АПЛ находится более 100 кораблей с невыгруженным ядерным топливом, а утечка радиации на любом из них может привести к катастрофе, сравнимой с чернобыльской. При этом, как сообщил «столу» директор приморского завода «Звезда», который занимается утилизацией подлодок, Юрий Шульга, корпуса многих АПЛ находятся в неудовлетворительном состоянии и представляют реальную ядерную угрозу
Большую опасность несёт и строительство водохранилищ. Огромные массы воды, специально собранные человеком в одном месте, давят на земную твердь, заставляя смещаться подземные слои. В результате этих движений в районах крупных искусственных озёр возникают землетрясения. В некоторых случаях, например на водохранилищах Кремаста в Греции или Койна в Индии, эти рукотворные землетрясения имели катастрофические последствия.
В нашей стране существует множество захоронений ядерных и химических веществ, которые без должного внимания, охраны и переработки могут стать причиной крупнейших экологических катастроф.
Практически регулярно происходят разливы нефтесодержащих веществ в мировой океан, что практически в каждом случае является серьезной экологической катастрофой.
Нефть и нефтепродукты.
Нефть представляет собой вязкую маслянистую жидкость, имеющую темно-коричневый цвет и обладающую слабой флуорисценцией. Нефть состоит преимущественно из насыщенных алифвтических и гидроароматических углеводородов. Основные компоненты нефти - углеводороды (до 98%) - подразделяются на 4 класса:
а) Парафины
(алкены) - (до 90% от общего состава) - устойчивые вещества, молекулы которых выражены прямой и разветвленной цепью атомов углерода. Легкие парафины обладают максимальной летучестью и растворимостью в воде.
б) Циклопарафины
- ( 30 - 60% от общего состава) - насыщенные циклические соединения с 5-6 атомами углерода в кольце. Кроме циклопентана и циклогексана в нефти встречаются бициклические и полициклические соединения этой группы. Эти соединения очень устойчивы и плохо поддаются биоразложению.
в) Ароматические углеводороды
- (20 - 40% от общего состава) - ненасыщенные циклические соединения ряда бензола, содержащие в кольце на 6 атомов углерода меньше, чем циклопарафины. В нефти присутствуют летучие соединения с молекулой в виде одинарного кольца (бензол, толуол, ксилол), затем бициклические (нафталин), полуциклические (пирен).
г) Олефины
(алкены) - (до 10% от общего состава) - ненасыщенные нециклические соединения с одним или двумя атомами водорода у каждого атома углерода в молекуле, имеющей прямую или разветвленную цепь.
Нефть и нефтепродукты являются наиболее распространенными загрязняющими веществами в Мировом океане. К началу 80-ых годов в океан ежегодно поступало около 6 млн.т. нефти, что составляло 0,23 % мировой добычи. Наибольшие потери нефти связаны с ее транспортировкой из районов добычи. Аварийные ситуации, слив за борт танкерами промывочных и балластных вод, - все это обуславливает присутствие постоянных полей загрязнения на трассах морских путей. Из-за незначительных утечек ежегодно теряется 0,1 млн.т. нефти. Большие массы нефти поступают в моря по рекам, с бытовыми и ливневыми стоками.
Катастрофа на Арале, ее сущность и основные причины.
В Казахстане и Средней Азии насчитывается примерно 50 ‑ 60 млн. га земель, пригодных для орошения. В то же время водных ресурсов хватает только на орошение 8 ‑ 10 млн. га. В таких условиях нужно правильно выбрать пути развития орошаемого земледелия, не допустить необратимого процесса разрушения экосистемы.
Остановимся более подробно на этой проблеме, имеющей непосредственное отношение к судьбе Аральского моря. Анализ динамики обмеления Арала и опустынивания прилегающих территорий приводит к удручающему прогнозу полного исчезновения моря к 2010 г. Новая пустыня Аралкумы сольётся с существующими Каракумами и Кызылкумами и станет соперничать с Сахарой, которая, кстати, всего 150 ‑ 200 тыс. лет назад была покрыта буйной растительностью.
Забор воды главным образом на орошение из 2-х крупнейших рек, впадающих в Арал, привёл к тому, что их ежегодный сток, составлявший в 1980 г. 60 км3
, уменьшился до 4 км3
. Сырдарья в настоящее время не доходит до моря, заканчивая свой путь на полях, а Амударья достигает Арала лишь зимой тоненьким ручейком. В результате площадь акватории сократилась более чем на 1/3, береговая линия в ряде мест отступила на 90 м., а объём воды в море уменьшился на 60%. Вследствие этого средняя солёность вод возросла в 2.5 раза , и всё живое в нём умирает. Осушенное дно моря становится источником пыли и солей, разносимых на очень большие расстояния. Уже сейчас приблизительно 50 ‑ 60 млн. т. солей и пыли ежегодно поднимается в воздух и разносится на многие километры на плантации хлопка и риса. Арал стал самым крупным поставщиком пыли в пределах бывшего СССР. Деградация экологической системы приводит к ужесточению и без того резко континентального климата Приаралья.
Что же привело к таким результатам? Орошаемые земли не оснащены необходимой инженерной оросительной сетью, не имеют эффективного дренажа. Поэтому, чтобы не допускать их засоления, приходится повышать нормы полива. С целью получения высоких урожаев в почву вносились гигантские количества удобрений ‑ до 600 кг на 1 га пашни, а количество используемых ядохимикатов в 15 ‑ 20 раз превышало ПДК. После промывки почв в таких условиях воды не только сильно минерализуются, но и прогрессивно насыщаются токсичными веществами. Эти же воды в больших количествах сбрасываются в Амударью и Сырдарью и ниже по течению вновь используются для орошения, а также для бытовых нужд, и в регионе создались чрезвычайно неблагоприятные условия для обитания человека и плюс к этому тяжёлая эпидемиологическая ситуация.
Вопрос № 81
Мониторинг
окружающей природной среды - система регулярных длительных наблюдений в пространстве и времени за состоянием окружающей природной среды и предупреждение о создающихся критических ситуациях, вредных и опасных для здоровья людей и других живых организмов. Различают фоновый, импактный, локальный и глобальный мониторинги.
─ фоновый
– направленный на слежение за природными явлениями, протекающими в естественной обстановке, без антропогенного влияния Осуществляется на базе биосферных заповедников;
─ импактный
– слежение за антропогенным воздействием в особо опасных зонах;
─ локальный
– слежение за природными процессами и явлениями в пределах какого-то региона (например, контроль за загрязнением вохдуха в городах);
─ глобальный
– мониторинг способствует сбору сведений о развитии общемировых процессов, в частности об изменении в озоновом слое.
Под экологическим мониторингом
следует понимать организованный мониторинг окружающей природной среды, при котором, во-первых, обеспечивается постоянная оценка экологических условий среды обитания человека и биологических объектов (растений, животных, микроорганизмов и т. д.), а также оценка состояния и функциональной ценности экосистем, во-вторых, создаются условия для определения корректирующих воздействий в тех случаях,
В систему мониторинга должны входить следующие основные процедуры:
· выделение (определение) объекта наблюдения;
· обследование выделенного объекта наблюдения;
· составление информационной модели для объекта наблюдения;
· планирование измерений;
· оценка состояния объекта наблюдения и идентификации его информационной модели;
· прогнозирование изменения состояния объекта наблюдения;
· представление информации в удобной для пользователя форме и доведение ее до потребителя.
Основные цели экологического мониторинга состоят в обеспечении системы управления природоохранной деятельности и экологической безопасности своевременной и достоверной информацией, позволяющей:
· оценить показатели состояния и функциональной целостности экосистем и среды обитания человека;
· выявить причины изменения этих показателей и оценить последствия таких изменений, а также определить корректирующие меры в тех случаях, когда целевые показатели экологических условий не достигаются;
· создать предпосылки для определения мер по исправлению возникающих негативных ситуаций до того, как будет нанесен ущерб.
Исходя из этих трех основных целей экологический мониторинг должен быть ориентирован на ряд показателей трех общих видов: соблюдения, диагностики и раннего предупреждения.
Кроме приведенных выше основных целей экологический мониторинг может быть ориентирован на достижение специальных программных целей, связанных с обеспечением необходимой информацией организационных и других мер по выполнению конкретных природоохранительных мероприятий, проектов, международных соглашений и обязательств государств в соответствующих областях.
Основные задачи экологического мониторинга:
· наблюдение за источниками антропогенного воздействия;
· наблюдение за факторами антропогенного воздействия;
· наблюдение за состоянием природной седы и происходящими в ней процессами под влиянием факторов антропогенного воздействия;
· оценка фактического состояния природной среды;
· прогноз изменения состояния природной среды под влиянием факторов антропогенного воздействия и оценка прогнозируемого состояния природной среды.
Экологические мониторинги окружающей среды могут разрабатываться на уровне промышленного объекта, города, района, области, края, республики в составе федерации.
Характер и механизм обобщения информации об экологической обстановке при ее движении по иерархическим уровням системы экологического мониторинга определяются с помощью понятия информационного портрета экологической обстановки. Последний представляет собой совокупность графически представленных пространственно распределенных данных, характеризующих экологическую обстановку на определенной территории, совместно с картоосновой местности.
Разрешающая способность информационного портрета зависит от масштаба используемой картоосновы. При движении экологической информации от локального уровня (город, район, зона влияния промышленного объекта и т. д.) к федеральному масштаб картоосновы, на которую эта информация наносится, увеличивается, следовательно, меняется разрешающая способность информационных портретов экологической обстановки на разных иерархических уровнях экологического мониторинга. Так, на локальном уровне экологического мониторинга в информационном портрете должны присутствовать все источники эмиссий (вентиляционные трубы промышленных предприятий, выпуски сточных вод т. д.). На региональном уровне близко расположенные источники воздействия «сливаются» в один групповой источник. В результате этого на региональном информационном портрете небольшой город с несколькими десятками эмиссии выглядит как один локальный источник, параметры которого определяются по данным мониторинга источников.
На федеральном уровне экологического мониторинга наблюдается еще большее обобщение пространственно распределенной информации. В качестве локальных источников эмиссии на этом уровне могут играть роль промышленные районы, достаточно крупные территориальные образования. При переходе от одного иерархического уровня к другому обобщается не только информация об источниках эмиссии, но и другие данные, характеризующие экологическую обстановку.
При разработке проекта экологического мониторинга необходима следующая информация:
· источники поступления загрязняющих веществ в окружающую природную среду — выбросы загрязняющих веществ в атмосферу промышленными, энергетическими, транспортными и другими объектами; сбросы сточных вод в водные объекты; поверхностные смывы загрязняющих и биогенных веществ в поверхностные воды суши и моря; внесение на земную поверхность и (или) в почвенный слой загрязняющих и биогенных веществ вместе с удобрениями и ядохимикатами при сельскохозяйственной деятельности; места захоронения и складирования промышленных и коммунальных отходов; техногенные аварии, приводящие к выбросу в атмосферу опасных веществ и (или) разливу жидких загрязняющих и опасных веществ и т. д.;
· переносы загрязняющих веществ — процессы атмосферного переноса; процессы переноса и миграции в водной среде;
· процессы ландшафтно-геохимического перераспределения загрязняющих веществ — миграция загрязняющих веществ по почвенному профилю до уровня грунтовых вод; миграция загрязняющих веществ по ландшафтно-геохимическому сопряжению с учетом геохимических барьеров и биохимических круговоротов; биохимический круговорот и т. д.;
· данные о состоянии антропогенных источников эмиссии — мощность источника эмиссии и месторасположение его, гидродинамические условия поступления эмиссии в окружающую среду.
В зоне влияния источников эмиссии организуется систематическое наблюдение за следующими объектами и параметрами окружающей природной среды.
1. Атмосфера: химический и радионуклидный состав газовой и аэрозольной фазы воздушной сферы; твердые и жидкие осадки (снег, дождь) и их химический и радионуклидный состав; тепловое и влажностное загрязнение атмосферы.
2. Гидросфера: химический и радионуклидный состав среды поверхностных вод (реки, озера, водохранилища и т. д.), грунтовых вод, взвесей и данных отложений в природных водостоках и водоемах; тепловое загрязнение поверхностных и грунтовых вод.
3. Почва: химический и радионуклидный состав деятельного слоя почвы.
4. Биота: химическое и радиоактивное загрязнение сельскохозяйственных угодий, растительного покрова, почвенных зооценозов, наземных сообществ, домашних и диких животных, птиц, насекомых, водных растений, планктона, рыб.
5. Урбанизованная среда: химический и радиационный фон воздушной среды населенных пунктов; химический и радионуклидный состав продуктов питания, питьевой воды и т. д.
6. Население: характерные демографические параметры (численность и плотность населения, рождаемость и смертность, возрастной состав, заболеваемость, уровень врожденных уродств и аномалий); социально-экономические факторы.
Системы мониторинга природных сред и экосистем включают в себя средства наблюдения: экологического качества воздушной среды, экологического состояния поверхностных вод и водных экосистем, экологического состояния геологической среды и наземных экосистем.
Наблюдение в рамках этого вида мониторинга проводятся без учета конкретных источников эмиссии и не связаны с зонами их влияния. Основной принцип организации — природно-экосистемный.
Целями наблюдений, проводимых в рамках мониторинга природных сред и экосистем, являются:
· оценка состояния и функциональной целостности среды обитания и экосистем;
· выявление изменений природных условий в результате антропогенной деятельности на территории;
· исследование изменений экологического климата (многолетнего экологического состояния) территорий.
В заключение следует отметить, что в отдельных регионах разрабатывают мониторинг экологического состояния геологической среды, мониторинг экологического состояния поверхностных вод и связанных с ним экосистем.
На территории Российской Федерации функционирует ряд систем мониторинга загрязнения природной среды и состояния природных ресурсов.
Единая государственная система экологического мониторинга
В государственной системе управления природоохранной деятельностью в Российской Федерации важную роль играет формирование единой государственной системы экологического мониторинга (ЕГСЭМ).
ЕГСЭМ включает в себя следующие основные компоненты:
· мониторинг источников антропогенного воздействия на окружающую среду;
· мониторинг загрязнения абиотического компонента окружающей природной среды;
· мониторинг биотической компоненты окружающей природной среды;
· социально-гигиенический мониторинг;
· обеспечение создания и функционирования экологических информационных систем.
При этом распределение функций между центральными органами федеральной исполнительной власти осуществляется следующим образом.
Госкомэкологии
(бывш. Минприроды России): координация деятельности министерств и ведомств, предприятий и организаций в области мониторинга окружающей природной среды; организация мониторинга источников антропогенного воздействия на окружающую среду и зон их прямого воздействия; организация мониторинга животного и растительного мира, мониторинг наземной фауны и флоры (кроме лесов); обеспечение создания и функционирования экологических информационных систем; ведение с заинтересованными министерствами и ведомствами банков данных об окружающей природной среде, природных ресурсах и их использовании.
Росгидромет
: организация мониторинга состояния атмосферы, поверхностных вод суши, морской среды, почв, околоземного космического пространства, в том числе комплексного фонового и космического мониторинга состояния окружающей природной среды; координация развития и функционирования ведомственных подсистем фонового мониторинга загрязнения окружающей природной среды; ведение государственного фонда данных о загрязнении окружающей природной среды.
Роскомзем
: мониторинг земель.
Министерство природных ресурсов
(включая бывш. Роскомнедра и Роскомвоз): мониторинг недр (геологической среды), включая мониторинг подземных вод и опасных экзогенных и эндогенных геологических процессов; мониторинг водной среды водохозяйственных систем и сооружений в местах водосбора и сброса сточных вод.
Роскомрыболовство
: мониторинг рыб, других животных и растений.
Рослесхоз
: мониторинг лесов.
Роскартография
: осуществление топографо-геодезического и картографического обеспечения ЕГСЭМ, включая создание цифровых, электронных карт и геоинформационных систем.
Госгортехнадзор России
: координация развития и функционирования подсистем мониторинга геологической среды, связанных с использованием ресурсов недр на предприятиях добывающих отраслей промышленности; мониторинг обеспечения промышленной безопасности (за исключением объектов Минобороны России и Минатома России).
Госкомэпиднадзор России
: мониторинг воздействия факторов среды обитания на состоянием здоровья населения.
Минобороны России
: мониторинг окружающей природной среды и источников воздействия на нее на военных объектах; обеспечение ЕГСЭМ средствами и системами военной техники двойного применения.
Госкомсевер России
: участие в развитии и функционировании ЕГСЭМ в районах Арктики и Крайнего Севера.
Технологии единого экологического мониторинга (ЕЭМ) охватывают разработку и использование средств, систем и методов наблюдений, оценки и выработки рекомендаций и управляющего воздействия в природно-техногенной сфере, прогнозы ее эволюции, энерго-экологические и технологические характеристики производственной сферы, медико-биологические и санитарно-гигиенические условия существования человека и биоты. Комплексность экологических проблем, их многоаспектность, теснейшая связь с ключевыми отраслями экономики, обороны и обеспечением защиты здоровья и благополучия населения требует единого системного подхода к решению проблемы.
Структуру единого экологического мониторинга можно представить сферами получения, обработки и отображения информации, сферами оценки ситуации и принятия решений.
Структурными звеньями любой системы ЕЭМ являются:
· измерительная система;
· информационная система, включающая в себя базы и банки данных правовой, медико-биологической, санитарно-гигиенической, технико-экономической направленности;
· системы моделирования и оптимизации промышленных объектов;
· системы восстановления и прогноза полей экологический и метеорологических факторов;
· система принятия решений.
Построение измерительного комплекса систем ЕЭМ основывается на использовании точечного и интегрального методов измерений с помощью стационарных
(стационарные посты наблюдения) и мобильных
(автомобили-лаборатории и аэрокосмические средства) систем. Следует отметить, что аэрокосмические средства привлекаются лишь при необходимости получения крупномасштабных интегральных показателей о состоянии окружающей среды.
Получение информации обеспечивается тремя группами приборов, измеряющими: метеорологические характеристики (скорость и направление ветра, температуру, давление, влажность атмосферного воздуха и пр.), фоновые концентрации вредных веществ и концентрации загрязняющих веществ вблизи источников загрязнения окружающей среды.
Использование в измерительном комплексе современных контроллеров, решающих вопросы сбора информации с датчиков, первичной обработки и передачи информации потребителю с помощью модемной телефонной и радио связи или по компьютерным сетям, значительно повышает оперативность системы.
Региональная подсистема ЕЭМ предполагает работу с большими массивами разнообразной информации, включающими данные: по структуре энергопроизводства и энергопотребления региона, гидрометеорологических измерений, о концентрациях вредных веществ в окружающей среде; по итогам картографирования и аэрокосмического зондирования, о результатах медико-биологических и социальных исследований и др.
Одной из основных задач в этом направлении является создание единого информационного пространства, которое может быть сформировано на основе использования современных геоинформационных технологий. Интеграционный характер геоинформационных систем (ГИС)
позволяет создать на их основе мощный инструмент для сбора, хранения, систематизации, анализа и представления информации.
ГИС имеют такие характеристики, которые с полным правом позволяют считать эту технологию основной
для целей обработки и управления мониторинговой информацией. Средства ГИС намного превосходят возможности обычных картографических систем, хотя, естественно, включают и все основные функции получения высококачественных карт и планов. В самой концепции ГИС заложены всесторонние возможности сбора, интеграции и анализа любых распределенных в пространстве или привязанных к конкретному месту данных. При необходимости визуализировать имеющуюся информацию в виде карты с графиками или диаграммами, создать, дополнить или видоизменить базу данных пространственных объектов, интегрировать ее с другими базами — единственно верным решением будет обращение к ГИС.
Только с появлением ГИС в полной мере реализуется возможность целостного, обобщенного взгляда на комплексные проблемы окружающей среды и экологии.
ГИС становится основным элементом систем мониторинга.
Система единого экологического мониторинга предусматривает не только контроль состояния окружающей среды и здоровья населения, но и возможность активного воздействия на ситуацию. Используя верхний иерархический уровень ЕЭМ (сфера принятия решения), а также подсистему экологической экспертизы и оценки воздействия на окружающую среду, появляется возможность управления источниками загрязнения на основании результатов математического моделирования промышленных объектов или регионов. (Под математическим моделированием промышленных объектов понимается моделирование технологического процесса, включая модель воздействия на окружающую среду.)
Система единого экологического мониторинга предусматривает разработку двухуровневых математических моделей промышленных предприятий с различной глубиной проработки.
Первый уровень
обеспечивает детальное моделирование технологических процессов с учетом влияния отдельных параметров на окружающую среду.
Второй уровень
математического моделирования обеспечивает эквивалентное моделирование на основе общих показателей работы промышленных объектов и степени их воздействия на окружающую среду. Эквивалентные модели необходимо иметь прежде всего на уровне администрации региона с целью оперативного прогнозирования экологической обстановки, а также определения размера затрат на уменьшение количества вредных выбросов в окружающей среде.
Моделирование текущей ситуации позволяет с достаточной точностью выявить очаги загрязнения и выработать адекватное управляющее воздействие на технологическом и экономическом уровнях.
При практической реализации концепции единого экологического мониторинга не следует забывать: о показателях точности оценки ситуации; об информативности сетей (систем) измерений; о необходимости разделения (фильтрации) на отдельные составляющие (фоновые и от различных источников) загрязнения с количественной оценкой; о возможности учета объективных и субъективных показателей. Данные задачи решает система восстановления и прогноза полей экологических и метеорологических факторов.
Таким образом, единая государственная система экологического мониторинга, несмотря на известные трудности, обеспечивает формирование массива данных для составления экологических карт, разработки ГИС, моделирования и прогноза экологических ситуаций в различных регионах России.