Мониторинг окружающей среды

Мониторинг окружающей среды, согласно федеральному закону «Об охране окружающей среды» представляет собой комплексные наблюдения за состоянием окружающей среды, в том числе компонентов природной среды, естественных экологических систем, за происходящими в них процессами, явлениями, оценка и прогноз изменений состояния окружающей среды. Центральными проблемами организации экологического мониторинга являются эколого-хозяйственное районирование и выбор «информативных показателей» экологического состояния территорий с проверкой их системной достаточности.

При организации мониторинга  возникает необходимость решения  нескольких задач разного уровня, поэтому И. П. Герасимов предложил различать три ступени (вида, направления) мониторинга: биоэкологический (санитарно-гигиенический), геосистемный (природно- хозяйственный)и биосферный (глобальный). Однако, данный подход в аспекте экологического мониторинга не дает четкого разделения функций его подсистем, ни районирования, ни параметрической организации и представляет, в основном, исторический интерес.

Различаются такие подсистемы экологического мониторинга, как: геофизический  мониторинг (анализ данных по загрязнению, мутности атмосферы, исследует метеорологические  и гидрологические данные среды, а также изучает элементы неживой  составляющей биосферы, в том числе  и объектов, созданных человеком); климатический мониторинг(служба контроля и прогноза колебаний климатической  системы. Охватывает ту часть биосферы, которая влияет на формирование климата: атмосферу, океан, ледяной покров и  др.). Климатический мониторинг (тесно смыкается с гидрометеорологическими наблюдениями.); биологический мониторинг (основанный на наблюдении за реакцией живых организмов на загрязнение окружающей среды); мониторинг здоровья населения (система мероприятий по наблюдению, анализу, оценке и прогнозу состояния физического здоровья населения) и др.

В общем виде процесс экологического мониторинга можно представить  схемой: окружающая среда (либо конкретный объект окружающей среды) -> измерение  параметров различными подсистемами мониторинга -> сбор и передача информации -> обработка  и представление данных (формирование обобщенных оценок), прогнозирование. Система экологического мониторинга  предназначена для обслуживания систем управления качеством окружающей среды (далее «система управления»). Информация о состоянии окружающей среды, полученная в системе экологического мониторинга, используется системой управления для предотвращения или устранения негативной экологической ситуации, для оценки неблагоприятных последствий  изменения состояния окружающей среды, а также для разработки прогнозов социально-экономического развития, разработки программ в области  экологического развития и охраны окружающей среды.

В системе управления можно  также выделить три подсистемы: принятие решения (специально уполномоченный государственный  орган), управление выполнением решения (например, администрация предприятий), выполнение решения с помощью  различных технических или иных средств.

Подсистемы экологического мониторинга различаются по объектам наблюдения. Поскольку компонентами окружающей среды являются воздух, вода, минерально-сырьевые и энергетические ресурсы,  биоресурсы, почвы и др., то выделяют соответствующие им подсистемы мониторинга. Однако, подсистемы мониторинга не имеют единой системы показателей, единого районирования территорий, единства в периодичности отслеживая и др., что делает невозможным принятие адекватных мер при управлении развитием и экологическим состоянием территорий. Поэтому при принятии решений важно ориентироваться не только на данные «частных систем» мониторинга(гидрометеослужбы, мониторинга ресурсов, социально-гигиенического, биоты и др.), а создавать на их основе комплексные системы экологического мониторинга.

Мониторинг является многоуровневой системой. В хорологическом аспекте  обычно выделяют системы детального, локального, регионального, национального  и глобального уровней. Низшим иерархическим уровнем является уровень детального мониторинга реализуемого в пределах небольших территорий (участков) и т.д. При объединении систем детального мониторинга в более крупную сеть (например, в пределах района и т.п.) образуется система мониторинга локального уровня. Локальный мониторинг предназначен обеспечить оценку изменений системы на большей площади: территории города, района. Локальные системы могут объединяться в более крупные – системы регионального мониторинга, охватывающие территории регионов в пределах края или области, или в пределах нескольких из них. Подобные системы регионального мониторинга, интегрируя данные сетей наблюдений, различающихся по подходам, параметрам, территориям отслеживания и периодичности, позволяют адекватно формировать комплексные оценки состояния территорий и давать прогнозы их развития.

Системы регионального мониторинга  могут объединяться в пределах одного государства в единую национальную (или государственную) сеть мониторинга, образуя, таким образом, национальный уровень ) системы мониторинга. Примером такой системы являлась "Единая государственная система экологического мониторинга Российской Федерации" (ЕГСЭМ) и ее территориальные подсистемы, успешно создаваемые в 90-е годы ХХ века для адекватного решения задач управления территориями. Однако, вслед за Министерством экологии в 2002 г. ЕГСЭМ была также упразднена и в настоящее время в России имеются лишь ведомственно-разрозненные сети наблюдений, что не позволяет адекватно решать стратегические задачи управления территориями с учетом экологического императива.

В рамках экологической программы ООН поставлена задача объединения национальных систем мониторинга в единую межгосударственную сеть - «Глобальную систему мониторинга окружающей среды» (ГСМОС). Это высший глобальный уровень организации системы экологического мониторинга. Ее назначение - осуществление мониторинга за изменениями в окружающей среде на Земле и ее ресурсами в целом, в глобальном масштабе. Глобальный мониторинг - это система слежения за состоянием и прогнозирование возможных изменений общемировых процессов и явлений, включая антропогенные воздействия на биосферу Земли в целом. Пока создание такой системы в полном объеме, действующей под эгидой ООН, является задачей будущего, так как многие государства не имеют еще собственных национальных систем.

Глобальная система мониторинга  окружающей среды и ресурсов призвана решать общечеловеческие экологические  проблемы в рамках всей Земли, такие  как глобальное потепление климата, проблема сохранения озонового слоя,прогноз землетрясений, сохранение  лесов, глобальное  опустынивание  и  эрозия почв, наводнения, запасы пищевых и энергетических ресурсов и др.. Примером такой подсистемы экологического мониторинга является глобальная наблюдательная сеть сейсмомониторинга Земли, действующая в рамках Международной программы контроля за очагами землетрясений (http://www.usgs.gov/) и др.

Научно обоснованный мониторинг окружающей среды осуществляется в  соответствии с Программой. Программа  должна включать в себя общие цели организации, конкретные стратегии  его проведения и механизмы реализации.

Ключевыми элементами Программ мониторинга окружающей среды являются:

• перечень объектов, находящихся под контролем с их строгой территориальной привязкой (хорологическая организация мониторинга);
• перечень показателей контроля и допустимых областей их изменения (параметрическая организация мониторинга);
• временные масштабы – периодичность отбора проб, частота и время представления данных (хронологическая организация мониторинга).

Кроме того, в приложении в Программе мониторинга должны присутствовать схемы, карты, таблицы  с указанием места, даты и метода отбора проб и представления данных.

В настоящее время в  программах мониторинга помимо традиционного "ручного" пробоотбора сделан упор на сбор данных с использованием электронных измерительных устройств  дистанционного наблюдения в режиме реального времени.

Использование электронных  измерительных устройств дистанционного наблюдения проводят используя подключения  к базовой станции либо через  телеметрическую сеть, либо через  наземные линии, сотовые телефонные сети или другие телеметрические  системы.

Преимуществом дистанционного наблюдения является то, что в одной  базовой станции для хранения и анализа могут использоваться многие каналы данных. Это резко  повышает оперативность мониторинга  при достижении пороговых уровней  контролируемых показателей, например, на отдельных участках контроля. Такой  подход позволяет по данным мониторинга  предпринять немедленные действия, если пороговый уровень превышен. Использование систем дистанционного наблюдения требует установки специального оборудования (датчиков мониторинга), которые обычно маскируются для снижения вандализма и воровства, когда мониторинг проводится в легкодоступных местах. В программах мониторинга широко задействовано дистанционное зондирование окружающей среды с использованием самолетов или спутников, снабженных многоканальными датчиками.

Различают два вида дистанционного зондирования.

1. Пассивное обнаружение земного излучения, испускаемого или отраженного от объекта или в окрестностях наблюдения. Наиболее распространенным источником излучения является отраженный солнечный свет, интенсивность которого измеряется пассивными датчиками. Датчики дистанционного зондирования окружающей среды настроены на конкретные длины волн - от далекого инфракрасного, до далекого ультрафиолета, включая и частоты видимого света. Громадные объемы данных, которые собираются при дистанционном зондировании окружающей среды требуют мощной вычислительной поддержки. Это позволяет проводить анализ слабоотличающихся различий в радиационных характеристиках среды в данных дистанционного зондирования, успешно исключать шумы и «ложные цветовые изображения». При нескольких спектральных каналах удается усилить контрасты, которые незаметны для человеческого глаза. В частности, при задачах мониторинга биоресурсов можно различать тонкие отличия изменения концентрации в растениях хлорофилла, обнаружив области с различием питательных режимов.
2. При активном дистанционном зондировании со спутника или самолета излучается поток энергии и используется пассивный датчик для обнаружения и измерения излучения, отраженного или рассеянного объектом изучения. Для получения информации о топографических характеристиках исследуемой области часто используется ЛИДАР, что особенно эффективно, когда территория велика и ручная съемка будет дорогостояща.

Дистанционное зондирование позволяет собирать данные об опасных  или труднодоступных районах. Применение дистанционного зондирования включают мониторинг лесов, последствия действия изменения климата на ледники  Арктики и Антарктики, исследованиях  прибрежных и океанских глубин. Данные с орбитальных платформ, полученные из различных частей электромагнитного спектра в сочетании с наземными данными, представляет информацию для контроля тенденций проявления долгосрочных и краткосрочных явлений, природных и антропогенных. Другие области применения включают управление природными ресурсами , планирование использования земли, а также различные области наук о Земле.

Эффективность экологического мониторинга окружающей природной  среды зависит во многом от научного обоснования его методологических и теоретических основ, показателей  антропогенных нарушений и изменений  в биосфере, критериев оценки разных факторов. Решение этих вопросов может  существенно повысить уровень значимости результатов, полученных в ходе реализации программы экологического мониторинга  окружающей среды.

Сложность организации мониторинга  окружающей среды зависит от его  уровня. С учетом уровня экологического мониторинга для его эффективного осуществления должны быть созданы  сети станций, пункты, посты наблюдений, оснащенных современным специальным  оборудованием. Не менее важным вопросом организации полноценного функционирования системы экологического мониторинга  окружающей природной среды является ее финансовое и технологическое  обеспечение.

Негативные последствия  хозяйственной деятельности и техногенного воздействия человека на окружающую среду для биосферы сегодня уже  объективная реальность. Однако негативные результаты антропогенного воздействия  в современных условиях развития человеческой цивилизации не являются неизбежными.

Во многом ухудшение состояния  окружающей среды связаны с нерациональным использованием природных ресурсов, низким уровнем разработки и дальнейшего  внедрения современных безотходных  технологий, ошибками в экологической  и технической политике, малой  изученностью возможных последствий  антропогенного воздействия на экосистему.

Таким образом, постоянный мониторинг окружающей среды текущего состояния  и грамотное определение тенденций  изменения окружающей природной  среды являются чрезвычайно важным для долгосрочного прогнозирования  качества экологической системы  и практических действий по ее улучшению.

Список используемых источников и литературы:

1. Федеральный закон от 10.01.2002 N 7-ФЗ «Об охране окружающей   среды»  (ред. от 02.07.2013) .
2. .Кузенкова Г. В. Введение в экологический мониторинг: учебное пособие. — Н.Новгород: НФ УРАО, 2002. — 72 с.
3. Малофеев В.И. Социальная экология:учебное пособие. - М.: Издательско-торговая корпорация «Дашков и К°», 2003. —260 с.
4. Мониторинг окружающей среды // ecosystema.ru [Электронный ресурс] URL: http://www.ecosystema.ru/07referats/monitoring.html (Дата обращения: 1.11.2013).