MONITORING

1. Определение понятия мониторинг. Виды мониторинга. В охране окружающей среды и экологическом управ­лении важная роль отводится формированию системы экологического мониторинга. Само понятие «мониторинг» сегодня в мировом сообщест­ве рассматривается как система наблюдений за состоянием объекта изу­чения, отражения динамики происходящих в нем изменений и прогноза развития ситуаций. В федеральном законе об охране окружающей среды дается следующее определение понятия "мониторинг": Мониторинг окружающей среды (экологический мониторинг) - комплексная система наблюдений за состоянием окружающей среды, оценки и прогноза изменений состояния окружающей среды под воздействием природных и антропогенных факторов; Государственный мониторинг окружающей среды (государственный экологический мониторинг) - мониторинг окружающей среды, осуществляемый органами государственной власти Российской Федерации и органами государственной власти субъектов Российской Федерации. Нормативные основы ЭМ приведены в главе 10 настоящего закона. В законе РБ "Об экологическом мониторинге" дается следующее определение ЭМ: Экологический мониторинг - комплекс мероприятий по проведению наблюдения, оценки, прогноза состояния окружающей среды на основе измерений количественных и качественных показателей степени ее загрязнения. По масштабам различают: глобальный, нацио­нальный, региональный, локальный и импактный монито­ринг источников загрязнения (МИЗ), а по методам осуществления - биологический, химический, геофизический, автоматический (чаще его называют «автоматический контроль»), дистанционный (космический, авиационный и др.). По объектам наблюдения экологический мониторинг подразделяется на: биосферный, климатический, мониторинг океана, генетический, источ­ников загрязнения и др. Виды мониторинга. Эколого-аналитический мониторинг Мониторинг суперэкотоксикантов Радиационный мониторинг Мониторинг загрязнения окружающей природной среды Мониторинг состояния природных ресурсов: Мониторинг лесных ресурсов, Государственный мониторинг геологической среды, Государственный мониторинг водных объектов, Мониторинг земель, Мониторинг животного и растительного мира, включающий мониторинг водных биоресурсов, Мониторинг источников антропогенного воздействия на окружающую среду Осуществление каждого вида мониторинга регламентируется соответствующим нормативным документом. В России организационной формой ЭМ загрязнения окружающей природной среды является Единая государственная система экологического мониторинга (ЕГСЭМ), которая начала создаваться по инициативе природоохранных органов в соответствии со специальным постановлением Правительства от 1993 года. В российской государствен­ной системе управления природоохранной деятельностью формирование ЕГСЭМ играет важную роль, являясь основой информационного обеспе­чения управленческих решений в экологической сфере. В рамках американской программы мониторинга ЕМАР было выделено шесть основных категорий природных ресурсов: прибрежные воды (позднее выделены в прибрежные воды и прибрежные территории), континентальные поверхностные: воды (позднее выделены в поверхностные воды и Великие Озера), ветланды, леса, аридные территории и агроэкосистемы. Каждая из этих категории включает несколько классов экологических ресурсов (напр., большие эстуарии, малые озера, периодически заливаемые земли, леса из дуба и гикори, заросли с доминированием полыни и территории фруктовых садов). В западной Европе для мониторинга используется метод картирования населенных территорий с полным описанием всех экосистем, видами допустимого воздействия на них.

2. Особенности городской среды как объекта мониторинга. Мониторинг загрязнения ОС делится на мониторинг: Агроэкосистем; Урбоэкоситем. В большей мере разработаны методы мониторинга городских систем. Основное воздействие на городские экосистемы оказывает загрязнение, поэтому исходят из геохимических признаков:1. Территория городских экосистем содержит различные концентрации разных соединений. Поэтому необходимо учитывать природный фон. 2. Техногенная ситуация — количество выбросов, стоков, уровней загрязнения, природные особенности трансформации веществ. 3. Город рассматривается как целостная система (необходима для сравнения двух городов). 4. Город подразделяется на отдельные ландшафтные системы. В отличии от агроэкосистем в урбоэкосистемах очень редко можно выявить между воздействием и реакцией на эти виды воздействия конкретных видов индикаторов, велик скрытый период между воздействием и реакцией на него, который может составлять десятки лет. Существует масса косвенных эффектов на анализируемые параметры урбоэкосистем и интерпретация полученных результатов крайне затруднена. Основные типы аналитического оборудования, используемые для определения содержания тяжелых металлов в окружающей среде. Одной из важнейших групп средств экоаналитического контроля яв­ляется семейство приборов, предназначенных для анализа почв, донных осадков (иногда условно относимых к контролю вод), других твердых веществ, материалов и поверхностей, в том числе и тяжелых металлов. По сравнению с газоанализаторами и средствами анализа жидкостей, приборы контроля почв наименее рас­пространены, что определяется не столько меньшей потребностью в них, сколько сложностью данного вида анализов. Так, известны только от­дельные представители таких портативных средств для контроля почв. К их числу относятся внесенные в Госреестр СИ анализаторы ртути УКР-1, РА-915, ЭГРА-01, анализатор ртути «Юлия-2», а также АМА-254. Кроме того, в геологоразведке применяется рентгенорадиометрический анализатор химических элементов РПП-105, основанный на рентгено-флуоресцентном методе анализа. По литературным данным, для массового контроля параметров состояния почвы применяются практически только универсальные лабора­торные приборы стационарного типа с соответствующими официальны­ми методиками, в числе которых выделяют лабораторные и портативные приборы, предназначенные для измерения концентрации загрязняющих веществ (3В), и приборы для контроля физико-химических, механических и микробиологических параметров почвы. Классификация этих средств является традиционной. На универсальных стационарных прибо­рах лабораторного анализа могут реализовываться более 80 междуна­родных стандартов и примерно столько же официальных отечествен­ных методик выполнения измерений (МВИ) в почвах. Для реализации допущенных к применению при выполнении работ в области контроля загрязнений почв методик при­меняются: • фотометрические приборы - около 26% (22 методики); • ААС или АЭС-спектрометры - около 21% (20 методик); • хроматографы (ГЖХ, ИХ) - около 40% (18 методик); • электрохимические (П, ПЛ, К) - около 11% (9 методик); • титраторы (объемное титр.) -около 7% (6 методик); • хромато-масс-спектрометры - около 5% (4 методики); • ИК, ФЛ-спектрометры - по 2,5% (по 2 методики); • остальные (РФА, весы и др.) - около 3-4% (3 методики). Таким образом, анализ методов и лабораторных средств контроля почв показывает, что «лидерами» среди приборов являются фотометры, атомные спектрометры и хроматографы, кото­рые в сумме обеспечивают более 70% всех количественных измерений. В основном анализируется 10 тяжелых металлов (Pb, Cd, Hg, Cr, Cu, Ni, Co, Mn, Zn, V). Аналогичные методы анализа разработаны и утверждены в отношении атмосферного воздуха, вод и биоты.

13 Методы экологического мониторинга Методы экологического мониторинга слагаются из наблюдений и эксперимента в природе и специальных лабораторных исследований. Принципиально важно, что в экологическом мониторинге лабораторные экспериментальные оценки могут использоваться только при условии их синтеза с натурными данными. Решение этой проблемы осложняется столкновением двух противоположных принципов. Это необходимость учета постоянно возобновляющейся изменчивости природного процесса, что лежит в основе экологических исследований в природе, и поддержание стандартности условий опыта - непременного условия эксперимента. Каждый из этих принципов обязателен для исследователей первого и второго рассматриваемых направлений. И нередко исследователи, пытаясь объединить эти два подхода, сознательно или бессознательно не обращают внимания на их принципиальные различия, что приводит или к противоречивым или неверным выводам. Методы экологического мониторинга подразделяются на: Биологический (биоиндикация). Химический (экологоаналитический мониторинг). Геофизический. Автоматический (автоматический контроль). Дистанционный (космический, авиационный и др.). Каждый метод требует своей приборной базы, масштаба и периодичности проводимых анализов.

4. Основные различия существующих в мире систем экологического мониторинга. Формирование системы мониторинга должно обеспечить получение адекватной информации о тех процессах, которые проходят в анализируемых объектах. Пределами разрешимости методов мониторинга являются финансовые возможности государства, например, система мониторинга и оценки ОС США оценивается в 80 млрд. долларов. Эта система построена по принципу "сверху-вниз", т.е методы пробоотбора, количество проб и места пробоотбора определяются в зависимости от географического распространения данного вида ресурсов. Она позволяет отслеживать изменения анализируемых параметров, составляющие более 1% в год. Россия обладает меньшими финансовыми возможностями, поэтому дейсвующая система мониторинга действует "снизу-вверх", информация собирается санитарными лабораториями промышленных предприятий, лабораториями УГАК, Госкомгидромета, Санэпидслужбы, анализируется на уровне городских центров экологического контроля и направляется в региональные центры, а оттуда в федеральный. Такая система обладает меньшей разрешимостью (прогнозными характеристиками), однако, ее функционирование обходится дешевле. В России организационной формой ЭМ является Единая государст­венная система экологического мониторинга (ЕГСЭМ), которая начала создаваться по инициативе природоохранных органов в соответствии со специальным постановлением Правительства, закрепившим на тот момент распределение функций в ЕГСЭМ между центральными органами федеральной исполнительной власти - специально уполномоченными государственными органами в области охраны окружающей среды (и других сферах экологического управления). В российской государствен­ной системе управления природоохранной деятельностью формирование ЕГСЭМ играет важную роль, являясь основой информационного обеспе­чения управленческих решений в экологической сфере. Формируемая ЕГСЭМ включает в себя следующие компоненты: — мониторинг источников антропогенного воздействия на ОС; — мониторинг загрязнения абиотического компонента природной среды; — мониторинг биотического компонента окружающей природной сре­ды (ОПС); — социально-гигиенический мониторинг; — обеспечение создания и функционирования экологических инфор­мационных систем (баз данных, геоинформационных систем и т.д.). Распределение функций между центральными органами федеральной исполнительной власти осуществляется в соответствии с нормативными документами, периодически уточняемыми в положениях об этих органах. После очередной реорганизации и слияния в 2000 году природоохранных и природоресурсных органов управления в России экологическим мониторин­гом фактически руководят два специальных государственных органа, на ко­торые возложены следующие основные функции: Росгидромет — организация мониторинга состояния окружающей природной среды, ее загрязнения (атмосферы, поверхностных вод, мор­ской среды, почв, континентального шельфа, исключительной экономи­ческой зоны, околоземного космического пространства), радиационной обстановки на поверхности Земли и в околоземном космическом про­странстве, комплексного фонового мониторинга и космического монито­ринга состояния природных объектов, формирование и обеспечение деятельности и охраны государственной наблюдательной сети, ведение Единого государственного фонда данных о состоянии ОПС, ее загрязне­нии, а также централизованного учета экологической информации; Министерство природных ресурсов (МПР) РФ — общая координация деятельности министерств и ведомств, предприятий и организаций в об ласти мониторинга ОПС, организация мониторинга источников антропо­генного воздействия на ОС, мониторинга животного и растительного ми­ра. Кроме этих функций бывш. Госкомэкологии России - наблюдение за состоянием недр и мониторинг водных объектов совместно с другими специально уполномоченными государственными органами в области охраны окружающей природной среды (в том числе Госкомрыболовством и ФПС России [6]), а также мониторинг лесов, который ранее осуществ­лялся упраздненным Рослесхозом. Кроме того, в работе ЕГСЭМ принимают участие: Санитарно-эпидемиологическая служба Минздрава России (осуществ­ление мониторинга воздействия вредных факторов среды обитания на состояние здоровья населения); Росземкадастр (мониторинг земель); Госгортехнадзор России (координация развития и функционирования мониторинга геологической среды, связанного с использованием ресур­сов недр на предприятиях добывающих отраслей промышленности, а также осуществление мониторинга промышленной безопасности, за ис­ключением предприятий Минобороны и Минатома России); Минатом России (мониторинг радиационно-опасных объектов и тер­риторий); Минобороны России (осуществление мониторинга окружающей при­родной среды и источников воздействия на нее на военных объектах, а также обеспечение ЕГСЭМ средствами и системами военной техники двойного применения); Минсельхоз России (обеспечение создания и функционирования от­раслевой системы мониторинга окружающей природной среды, живот­ных и растений на землях сельхозназначения); Госкомрыболовства России (мониторинг рыб и других гидробионтов); Роскартография (осуществление топографо-геодезического и карто­графического обеспечения ЕГСЭМ, включая создание цифровых, элек­тронных карт и геоинформационных систем (ГИС). Самой дорогой в мире является система экологического картирования населенных территорий, используемая в Западной Европе. Она включает видовое разнообразие в анализируемых экосистемах, состояние в них почв, воздуха и вод. А также допустимые виды их хозяйственного использования. Например, в отношении мониторинга атмосферного воздуха требуется оборудование всех печей, работающих на твердом и жидком топливе мощностью свыше 50 МВт измерительными приборами для непрерывного контроля общей доли пыли, моноксида углерода, окислов азота, диоксида серы. Эти данные являются доступными для всех заинтересованных лиц.

13. Понятие «род» в классификации городской природной среды. Использование фотоколориметра для определения содержания отдельных токсичных элементов. Геохимические принципы имеют ведущее значение при эколого-географической классификации городов. Однако пока базовая классификация не разработана, рационально рассмотреть система­тику городов с чисто геохимических позиций. Она должна быть основана на количественных и качественных показателях, характе­ризующих природную и техногенную ситуации городов (количество выбросов, стоков, уровни загрязнения, природные особенности). Таблица 1 – Основные таксономические единицы геохимической систематики городов

	Критерии выделения
Отряд	Ведущая роль тех-й миграции, искус-й рельеф, кон-я населения
Разряд	степень тех-го возд-я на население и городскую среду
Группа	группа природных гео-х ландшафтов
Тип	тип природного гео-го ландшафта
Семейство	особенности воздушной миграции продуктов техногенеза
Класс	класс водной миграции продуктов техногенеза
Род	Гео-я спец-я литогенного субстрата

Роды городов определяются геохимической специализацией литогенного субстрата. Все города по уровням содержания токсичных элементов и соединений в коренных, почвообразующих породах и почвах можно разделить на три рода:

I - фоновые ландшафты с околокларковыми содержаниями большинства элементов (многие города на четвертичных рыхлых отложениях);

II - субаномальные ландшафты с повышенными содержаниями отдельных элементов в литогенной основе;

III - города с природно-аномальными литогеохимическими условиями, т.е. построенные на участках рудных, уголь­ных, нефтяных и газовых месторождений, где высокие природно-обусловленные концентрации токсичных элементов создают доста­точно высокий уровень загрязнения городского ландшафта. Примерами последних могут служить города на хром-никелевом место­рождении (Моа на Кубе) и в нефтеносных районах (Баку) и др. Добыча и переработка полезных ископаемых в этих случаях вносит дополнительную техногенную нагрузку, что увеличивает опасность экологической ситуации.

5-6. Геохимические принципы эколого-географической систематики городов. Основные типы аналитического оборудования, используемые для определения подвижности химических элементов Геохимические принципы имеют ведущее значение при эколого-географической классификации городов. Однако пока базовая классификация не разработана, рационально рассмотреть система­тику городов с чисто геохимических позиций. Она должна быть основана на количественных и качественных показателях, характе­ризующих природную и техногенную ситуации городов (количество выбросов, стоков, уровни загрязнения, природные особенности). Такая геохимическая информация имеется для многих городов, но в далеко неполном объеме. Можно выделить два уровня геохимической систематики урбанизированных территорий: первый — систематика городов как целостных природно-техногенных систем, второй — систематика собственно городских ландшафтов внутри города. Оба подхода опираются на близкие, но не полностью совпадающие принципы. Селитебные, в том числе и городские ландшафты, относятся таксономическому уровню "отряд антропогенных ландшафтов". В основе его выделения лежит ведущая роль техногенной миграции веществ, наличие искусственного рельефа (строения), концентрации населения. В качестве первого приближения этот таксон целесообразно разделить на таксономические единицы, выделяемые по техногенным и природным особенностям миграции и концентрации химических элементов. Основные таксономические единицы геохимической систематики городов

	Критерии выделения
Отряд	Ведущая роль тех-й миграции, искус-й рельеф, кон-я населения
Разряд	степень тех-го возд-я на население и городскую среду
Группа	группа природных гео-х ландшафтов
Тип	тип природного гео-го ландшафта
Семейство	особенности воздушной миграции продуктов техногенеза
Класс	класс водной миграции продуктов техногенеза
Род	Гео-я спец-я литогенного субстрата

Возможны и другие подходы к систематике городских ландшаф­тов, например, в большей степени учитывающие устойчивость городских ландшафтов к загрязнений), медико-гигиенические и медико-геохимические показатели и т.п. Но это проблема дальней­ших исследований или создания классификаций городов, основанных на других, негеохимических признаках. Предложенные принципы геохимической систематики городов учитывают главные факторы -интенсивность и характер техногенной нагрузки и природную (природно-техногенную) геохимическую обстановку, в которой в дальнейшем мигрируют и трансформируются загрязняющие вещества. Все токсичные вещества в ОС в разной степени участвуют в биологическом кругвороте веществ, поэтому когда мы определяем их общее валовое содержание, эти данные не всегда обоснованно показывают на уровень загрязнения тем или иным элементом природной среды. Более точным является разделение анализируемых элементов на несвязанные формы (экстрагируемые водой), слабо связанные формы (экстрагируемые 2,5% СH₃СOOH) и прочно связанные формы (экстрагируемые азотной кислотой). Валовое Содержание вещества может быть большим, но основная часть его может находится в нерастворимой форме и не участвовать в биологическом кругвороте веществ и может быть опасна при изменении рН среды. Сочетание эмиссионной суммарной нагрузки выбросов на одного жителя в год (Е ) с известными показателями уровней загрязнения (Z_c и др ) депонирующих сред - почв и снега - можно использовать в качестве оснований для выделения геохимических разрядов городов, которые обозначаются буквенно-числовыми индексами (табл.2) и оцениваются в баллах. Между выбросами на одного жителя и уровнями загрязнения почв нет прямой зависимости. Так, города с черной металлургией и. особенно большим количеством выбросов, например Темиртау (население 228 тыс. чел., выбросы 1000 тыс. т в год E=4,4; Z_c почв= 17-21) относятся к разряду R2 (10 баллов), а города с цветной металлургией - Чимкент (389 тыс. чел., 180 тыс. т в год, E=0,46; Z_c = 220-1300) с меньшими, но более токсичными выбро­сами тяжелых металлов могут относиться к разрядам с более высо­кими баллами загрязнения - МЗ-М4, NЗ-N4 и т.д. На этих же принципах может быть основана систематика городов с радионуклидным загрязнением (Чернобыль и др.). Важной эколого-геохимической характеристикой городов явля­ется структура загрязнения. Она может учитываться отдельно для макрополлютантов (оксиды и диоксиды азота, серы, углерода, пыль), на долю которых приходится более 90-95% от общего объема выбросов, и микрополлютантов, объемы выбросов которых малы, но велики уровни концентрации в выбросах и токсичность (тяжелые металлы, хлор органические соединения, углеводороды и др.). Так, среди крупных городов мира по средним концентрациям в воздухе выделяются "серные" города - Тбилиси, Тегеран, Милан, Сеул и др.; "азотные" - Донецк, Ташкент, Тель-Авив, Одесса, Москва и др.; "углеродные" - Париж, Сантьяго, Ереван, Мадрид и др. Подобная геохимическая специализация существует и для микропримесей вредных веществ, особенно в депонирующих средах - почвах, растениях и донных отложениях. Наиболее высокие кларки концентрации ТМ в загрязненных почвах городов бывшего СССР имеют кадмий, свинец, цинк и медь, а наиболее контрастные локальные техногенные аномалии образуют никель, кадмий, цинк, медь и ртуть. Их максимальные содержания достигают десятков и даже сотен кларков концентрации (кадмий, свинец). Каждый промышленный город имеет свою геохимическую специализацию, которую можно учитывать при выделении, например, подразрядов городов: Норильск - Сu, Ni, Pb; Тольятти - Cr, Мо, Ni, Pb, Cu; Братск - 3,4-бензпирен, Al, F, Zn, Ве, Pb; Чернобыль - Pu, ¹³⁷Cs, ⁹⁰Sr. Наряду с "серными" и "азотными" выделяются "медные", "фторные", "плутониевые" и другие города, т.е. геохимическая специализация и загрязнение городов изображаются на экологиче­ских ландшафтно-геохимических картах в виде формул из символов приоритетных загрязняющих поллютантов, например, коэффициен­ты аномальности в атмосферных выпадениях, снеге (числитель) и почвах (знаменатель), если необходимо и растениях (рядом с дро­бью), а также суммарные показатели загрязнения (перед дробью)

12. Структура системы мониторинга и оценки окружающей среды США По мере выполнения ЕМАР ответит на серьезные вопросы людей, которые определяют политику и принимают решения, а также общественности. • Каково текущее положение, протяженность и географическое распределение экологических ресурсов? • Какая доля этих ресурсов деградирует или улучшается, где и в какой степени? • Каковы возможные причины деградации или улучшения? • Реагируют ли подверженные вредным воздействиям экосистемы на мероприятия по контролю и смягчению воздействия? Чтобы ответить на эти вопросы ученые ЕМАР планируют и создают большое количество долгосрочных интегрированных сетей мониторинга на последующие пять лет со следующими целями: -оценка текущего положения, изменений и тенденций в протяженности и состоянии наших экологических, ресурсов на регио­нальном и национальном уровнях; -оценка успешности проводимой политики и программ; -определение проблем окружающей среды, которые могут возник­нуть в последующие несколько десятилетий. Для сбора информации о функциональных и структурных аспектах экологических состояний в рамках ЕМАР одновременно проводятся наблюдения полевых индикаторов экологического состояния и тематической карты характерных признаков окружающей среды. Данные будут сохранены и проанализированы с использованием технологии географической информационной системы (GIS). ЕМАР включает пять основных видов деятельности: (1) стратегия оценки, развития и тестирования индикаторов экологического состояния, подверженности воздействию поллютантов и состояния мес­тообитаний; (2) планирование и оценка интегрированных статисти­ческих структур мониторинга и протоколов сбора данных по индика­торам; (3) характеристика протяженности и расположения экологи­ческих ресурсов в национальном масштабе; (4) демонстрационные ис­следования и создание системы интегрированного пробоотбора; (5) усовершенствование обработки данных, обеспечение качества и ана­литических статистических процедур для эффективного анализа и вы­дачи данных по состоянию и тенденциям изменения. В структуру EMAP входят следующие объекты: прибрежные воды (позднее выделены в прибрежные воды и прибрежные территории), континентальные поверхностные: воды (позднее выделены в поверхностные воды и Великие Озера), ветланды, леса, аридные территории и агроэкосистемы. Каждая из этих категории включает несколько классов экологических ресурсов (напр., большие эстуарии, малые озера, периодически заливаемые земли, леса из дуба и гикори, заросли с доминированием полыни и территории фруктовых садов); Формализованная система выбора экологических индикаторов; Система установления мест и периодичности проботбора; Система анализа получаемой информации; Система выдачи данных мониторинга в виде доступном для понимания как лицам, принимающим решения (руководители), так и широкой общественности.