Билет № 1

1. Сущность, цель и задачи экологического мониторинга.

Для выявления изменений состояния биосферы под влиянием деятельности человека необходима система наблюдений. Такую систему в настоящее время общепринято называть мониторингом.

Мониторинг включает следующие основные направления деятельности:

- наблюдения за факторами, воздействующими на окружающую природную среду и  за ее состоянием;

- оценку фактического состояния природной среды;

- прогноз развития состояния природной среды и оценку этого развития.

Таким образом, мониторинг - это система наблюдений, оценки и прогноза состояния природной среды, не включающая управление качеством окружающей среды, но дающая необходимую информацию для такого управления и выработки инженерных методов защиты окружающей среды.

Общими задачами сети мониторинга являются:

-повышение эффективности, качества, надежности и достоверности данных наблюдений;

- внедрение новых методов многокомпонентного анализа ЗВ

- достижение оптимального соотношения используемых в различных городах и населенных пунктах методов ручного отбора и анализа проб и полуавтоматических методов, повышение автоматизации средств измерений;

- повышение оперативности сбора, обработки, передачи и использования данных наблюдений в задачах контроля и регулирования уровней загрязнения

- установление тенденций и причин изменения уровней загрязнения

2. Биоиндикация и биотестирование. Определения и отличия этих методов.

Основными методами биомониторинга являются биоиндикация и биотестирование.

Биоиндикация – отклик водных биоценозов на антропогенное воздействие, индикация состояния экосистемы.

Долгое время считалось, что бентос –главный показатель загрязнения водотоков, а планктонные организмы являются второстепенными, т.к. перносятся течением и не характеризуют качества воды в местах отбора проб. В последнее время все большее внимание уделяется зоопланктону в индикации трофности, особенно микрозоопланктону (Кутикова, 1976; Макрушин, 1978). Инфузории и коловратки – имеют короткий жизненный цикл, реагируют резкими колебаниями численности на быстрое изменение качества среды (трофический и токсический факторы).

Получаем оценку состояния всей водной экосистемы и прогноз ее развития на уровне сообщества организмов.

Биотестирование – оценка качества воды по ответным реакциям водных организмов, являющихся тест-объектами . Это экспериментальный методический прием в водной токсикологии. Оценка реальных токсических свойств воды, т.е. вредных эффектов на водные организмы. Здесь мы получаем отклик лабораторных культур тест-организмов и их адаптацию на конкретное воздействие на уровне организма.

В СССР было разработано свыше 40 методов биотестирования.

В качестве объектов: инфузории, коловратки (черви немательминты), дафнии, цериодафнии, моллюски, пиявки и др. В соответствии с «Правилами охраны поверхностных вод», 1991 биотестирование является основным и обязательным элементом контроля качества вод. Показатели – острая и хроническая токсичность. При острой токсичности изучают, как правило, выживаемость

Имеются международные стандарты по тест-объектам (дафнии, рыбы, водоросли (ИСО), по угнетению потребления кислорода и др.

Билет № 2

1. Оптимальная программа режимных наблюдений за состоянием природной среды в зоне предполагаемого техногенного воздействия на воздушную среду.

2. Биомониторинг как составляющая экологического мониторинга. Преимущества биологического контроля качества водной среды (Х.А.Хокс).

Билет № 3

1 Краткая характеристика современных методов определения загрязняющих веществ. Требования к выбору методов.

Для решения этой задачи используют инструментальные методы современной аналитической химии, основанные на измерении различных физических свойств определяемых веществ или продуктов химических превращений с помощью физических и физико-химических приборов. Результат измерения, несущий химико-аналитическую информацию, часто называют аналитическим сигналом.

Спектроскопические методы анализа основаны на использовании взаимодействия атомов или молекул определяемых веществ с электромагнитным излучением широкого диапазона энергии. Это могут быть гамма-кванты, рентгеновское излучение, ультрафиолетовое и видимое инфракрасное и радиоволновое излучение. Сигналом может быть испускание или поглощение излучения. Важнейшими для экологического мониторинга, по-видимому, являются нейтронно-активационный, рентгеноспектральный и атомно-эмиссионный анализы.

Ценную информацию в анализе вод представляют электрохимические методы анализа: потенциометрия, полярографические и кулонометрические методы.

Исключительно мощное средство контроля загрязнения различных объектов окружающей среды - хроматографические методы, позволяющие анализировать сложные смеси компонентов. Наибольшее значение приобрели тонкослойная газожидкостная и ионная хроматография. Будучи несложной по технике выполнения, тонкослойная хроматография хороша при определении пестицидов и других органических соединений-загрязнителей. Газожидкостная хроматография эффективна при анализе многокомпонентных смесей летучих органических веществ. Применение различных детекторов, например малоизбирательного детектора по теплопроводности - катарометра и избирательных - пламенно-ионизационного, электронного захвата позволяет достигать высокой чувствительности при определении высокотоксичных соединений. Высокоэффективную жидкостную хроматографию применяют при анализе смесей многих загрязняющих веществ. Используя высокочувствительные детекторы, спектрофотометрические, флуориметрические, можно определять очень малые количества веществ. При анализе смеси сложного состава особенно эффективно сочетание хроматографии с инфракрасной спектрометрией и особенно с масс-спектрометрией. В последнем случае роль детектора играет подключенный к хроматографу масс-спектрометр. Обычно приборы такого типа оснащены мощным компьютером. Так определяют пестициды, диоксины, нитрозоамины и другие токсичные вещества. Ионная хроматография удобна при анализе катионного и анионного состава вод.

Для определения содержания SO2, NO2, CO и других газов в атмосферном воздухе применяют отечественные газоанализаторы различных типов: «Платон-1» (AsH3); «Гамма-М» (бензол); «Палладий-М3» (CO); «Нитрон» (NO2); «Сирена-2» (NH3).

Чтобы контролировать концентрацию загрязнителей меньше ПДК необходимы мощные информативные и чувствительные методы анализа, ибо «отсутствие компонента» еще не означает его действительное отсутствие. Возможно, концентрация настолько мала, что традиционными методами его определить невозможно. Действительно, охрана окружающей среды - вызов аналитической химии.

3. Метод должен быть избирательным в присутствии постоянно и наиболее часто содержащихся в атмосфере вредных веществ, например: SO2, NH3, CO, H2S, NOx взвешенных частиц, а также CO2, H2O и сопутствующих веществ, и должен обеспечивать определение загрязняющего вещества в отобранной пробе воздуха в количестве меньшем или равном 0,8 предельно допустимой концентрации (ПДК) этого вещества.

4. Погрешность метода не должна превышать ±25% во всем диапазоне измеряемых концентраций.

5. Метод должен обеспечивать измерение с указанной погрешностью концентрации загрязняющего вещества в пределах величин от 0,8 до 10 ПДК.

6. В описании метода должно быть указано время, в течение которого стабильны (устойчивы) продукты химических реакций, предшествующих определению загрязняющего вещества.

7. Метод должен использовать реактивы с минимальными требованиями по чистоте (квалификации), посуду и приборы, обеспечивающие допустимую погрешность измерений.

8. Поглотительные приборы и устройства должны обеспечивать эффективность поглощения исследуемого загрязняющего вещества не менее 95%.

9. В описании метода должен быть указан порядок проведения подготовительных операций: приготовление насадок для аналитических колонок, условия их кондиционирования, применение или создание поверочных газовоздушных смесей для калибровки прибора, использование конкретного дозирующего устройства и др.

10. Метод определения загрязняющего вещества в атмосферном воздухе должен включать:

сущность метода и описание мешающих влияний;

условия и метод отбора проб, транспортирования и хранения отобранных проб воздуха;

описание используемой аппаратуры и приборов, перечень применяемых реактивов и их квалификацию;

перечень применяемых растворов, порядок их приготовления и использования, сроки и условия хранения;

условия анализа отобранных проб и порядок построения калибровочного графика;

обработку данных испытаний и указание погрешности определения;

метод обезвреживания продукта анализа;

требования безопасности по использованию реактивов и обращению с опасными и вредными для здоровья продуктами, образующимися в процессе определения, а также требования безопасности к условиям подготовки и проведения измерения;

физико-химические свойства загрязняющего вещества, формула, молекулярная масса, запах, растворимость в воде и органических растворителях, температура плавления, температура кипения, давление и концентрация насыщенных паров, агрегатное состояние, краткая токсикологическая характеристика, значение ПДК и др.

Билет №3. 2. Биоразнообразие как средообразующий фактор. Индекс Вудивисса (формула, ограничения в использовании).

1. Более высокое биоразнообразие (чаще всего рассматривается разнообразие видов или их функциональных групп) повышает интенсивность экосистемных функций

2. Зависимость устойчивости сообществ от видового разнообразия оказалась менее очевидной. Однако, несмотря на некоторую противоречивость результатов, сделан предварительный вывод об общей тенденции повышения устойчивости (упругости, надежности) экосистемных функций при более высоком разнообразии

искусственное снижение видового разнообразия в сообществах ведет к деградации их экосистемных функций

Поэтому огромную опасность представляет не только полное уничтожение природных экосистем, но также снижение в них биологического разнообразия и нарушение их естественной структуры. В частности, один из важнейших результатов антропогенных нарушений – замена зрелых природных сообществ ранними сукцессионными стадиями и различными вариантами вторичных сообществ. Так, подавляющая часть сохранившихся в развитых странах лесов – это вторичные сообщества или лесопосадки. Биоразнообразие и суммарная биомасса (на единицу площади) вторичного европейского леса в два раза меньше, чем в ненарушенном лесу, а у лесопосадок эти показатели еще ниже. Для разных сообществ (тундровых, лесных, степных) показано, что запас фитомассы на ранних сукцессионных стадиях многократно ниже, чем в зрелых сообществах. Главная опасность заключается в том, что при этом снижаются и экосистемные функции. Другие формы антропогенных нарушений природных экосистем, например, в результате загрязнения, также ведут к снижению экосистемных функций.

Ключевое значение биоразнообразия для поддержания стабильности окружающей среды и устойчивого развития общества подчеркивают Конвенция о биологическом разнообразии, Национальная стратегия сохранения биоразнообразия России, доклад «Оценка экосистем на пороге тысячелетия». Экологическая доктрина Российской Федерации в качестве одной из основных задач государственной экологической политики определяет «сохранение и восстановление ландшафтного и биологического разнообразия, достаточного для поддержания способности природных систем к саморегуляции и компенсации последствий антропогенной деятельности».

Биотический индекс Вудивисса

Этот метод оценки состояния водоема пригоден только для исследования рек умеренного пояса и не подходит для озер и прудов. Оценка состояния рек проводится по 15-балльной шкале. В этом методе используется специальный показатель, который называется биотический индекс Вудивисса. Его определяют по специальной таблице. Для того, чтобы оценить состояние водоема по методу Вудивисса, нужно:

1. Выяснить, какие индикаторные (показательные) группы имеются в исследуемом водоеме. Поиск начинают с наиболее чувствительных к загрязнению групп организмов - веснянок, затем поденок, ручейников, т.е. в том порядке, в котором эти группы расположены в таблице. Если в исследуемом водоеме имеются личинки веснянок (Plecoptera), то дальнейшую работу надо вести по первой или второй строчке таблицы. Если найдено несколько видов веснянок, то наша строка в таблице - первая, если найден только один вид - наша строка вторая. Если личинок веснянок в наших пробах нет, в них ищут личинок поденок (Ephemeroptera). Если они найдены, то, в зависимости от количества найденных видов, мы будем работать с третьей или четвертой строкой. При отсутствии личинок поденок надо обратить внимание на наличие личинок ручейников (Trichoptera) и т.д.

2. Затем необходимо оценить общее разнообразие бентосных организмов. Надо определить количество "групп" бентосных организмов в пробе. При использовании метода Вудивисса за "группу" принимается любой вид плоских червей, моллюсков, пиявок, ракообразных, водяных клещей, веснянок, сетчатокрылых, жуков, любой вид личинок других насекомых. А также:

• семейство комаров-звонцов (личинки), кроме вида Chironomus sp.; отдельно Chironomus sp.; класс малощитинковые черви; любое семейство ручейников; любой род поденок, кроме Baetis rhodani; личинки мошки (семейство Simuliidae). Определив количество групп в нашей пробе, находим соответствующий столбец в таблице.

3. На пересечении найденных нами строки и столбца в таблице находим индекс Вудивисса. Его значение изменяется от 0 до 15 и измеряется в баллах. Состояние исследуемого водоема по этому индексу определяется следующим образом:

0-2 балла - очень сильное загрязнение (5-7 класс качества), водное сообщество находится в сильно угнетенном состоянии.

3-5 баллов - значительное загрязнение (4-5 класс качества).

6-7 баллов - незначительное загрязнение водоема (3 класс качества).

8-10 баллов и выше - чистые реки (1-2 класс качества).

Таблица: Определение биотического индекса Вудивисса.

Наличие видов-индикаторов	Кол-во видов-индикаторов	Общее количество присутствующих групп бентосных организмов
		0-1	2-5	6-10	11-15	16-20	20-...
Личинки веснянок (Plecoptera)	Более 1 1 вид	- -	7 6	8 7	9 8	10 9	11-... 10-...
Личинки поденок (Ephemeropra)	Более 1 1 вид	- -	6 5	7 6	8 7	9 8	10-... 9-...
Личинки ручейников (Trichoptera)	Более 1 1 вид	- 4	5 4	6 5	7 6	8 7	9-... 8-...
Бокоплавы		3	4	5	6	7	8-...
Водяной ослик (Asellus aquaticus)		2	3	4	5	6	7-...
Олигохеты или личинки звонцов		1	2	3	4	5	6-...
Отсутствуют все приведенные выше группы		0	1	2	-	-	-

Индекс Вудивисса достаточно часто применяется в гидробиологических исследованиях, особенно за рубежом. Использование этого метода дает возможность сравнивать результаты ваших исследований с другими.