1.2. Экологический мониторинг: классификация

Существуют различные подходы к классификации мониторинга: по характеру решаемых задач; по уровням организации; по природным средам, за которыми ведутся наблюдения.

И.П. Герасимов предложил подразделить мониторинг на три главных блока по масштабам и уровням воздействия:

• I блок – биоэкологический или санитарный, включающий наблюдения за состоянием окружающей среды с точки зрения ее влияния на здоровье человека;

• II блок – геосистемный или хозяйственный, подразумевающий наблюдения за изменением природных экосистем и преобразованием их в природно-технические;

• III блок – биосферный или глобальный, охватывающий наблюдения за параметрами биосферы в глобальном масштабе.

Г.С. Струмилин выделил следующие виды общего экологического мониторинга по основным требованиям к его созданию:

• обеспечение необходимой информацией о количественных и качественных характеристиках среды;

• анализ проявления различных видов деятельности людей, воздействующих на окружающую среду;

• анализ изменений окружающей среды, вызванных этими видами деятельности;

• влияние изменений в окружающей среде на жизнедеятельность людей;

• анализ действенности мер по сохранению и улучшению окружающей среды;

• сравнительный анализ показателей статистики окружающей среды как по отдельным регионам внутри страны, так и в международном масштабе.

По структуре системы мониторинга антропогенных изменений природной среды Ю.А. Израэль [44] предложил разделить его на блоки: «Наблюдения», «Оценка фактического состояния», «Прогноз состояния», «Оценка прогнозируемого состояния» (рис. 1.2). Блоки «Наблюдение» и «Прогноз состояния» тесно связаны между собой, так как прогноз состояния окружающей среды возможен лишь при наличии достаточно репрезентативной информации о ее фактическом состоянии в настоящем и в прошлом. В то же время специфика, целевое назначение прогноза определяют структуру и состав наблюдательной системы, а также требования к ней. Для того, чтобы определить, с одной стороны, возможный эффект воздействия и ущерб от него, а с другой – оценить возможности природной среды противостоять негативным воздействиям, то есть определить экологические резервы элемента биосферы, необходимо дать оценку воздействующих факторов и состояния этого элемента до и после воздействия. Под этими оценками подразумевается знание допустимых нагрузок на окружающую природную среду.

Н.Ф. Реймерс выделяет следующие виды мониторинга [109].

Мониторинг базовый – слежение за общебиосферными, в основном природными явлениями без наложения региональных антропогенных влияний.

Мониторинг биологический – 1) слежение за биологическими объектами (наличием видов, их состоянием, появлением случайных интродуцентов и т. д.); 2) мониторинг с помощью биоиндикаторовв.

Мониторинг глобальный – слежение за общемировыми процессами и явлениями, включая антропогенные воздействия на биосферу.

Мониторинг импактный – мониторинг региональных и локальных антропогенных воздействий в особо опасных зонах и точках.

Мониторинг окружающей среды – слежение за состоянием окружающей человека природной среды и предупреждение о создающихся критических ситуациях, вредных или опасных для здоровья людей и других живых организмов.

Мониторинг региональный – слежение за процессами и явлениями в пределах какого-то региона, где эти процессы и явления могут отличаться и по природному характеру, и по антропогенным воздействиям от базового фона, характерного для всей биосферы.

Программой ООН по окружающей среде – организацией ЮНЕП – выделяется 5 основных видов мониторинга:

• климатические условия;

• крупномасштабный перенос и осаждение загрязняющих веществ;

• здоровье человека;

• возобновляемые природные ресурсы;

• океан.

Соответственно говорят о трех ступенях мониторинга:

• экологическом или санитарно-гигиеническом, исследующем вопросы климата, загрязнения экологических систем. Под экологическим понимается системным образом организованный мониторинг природных сред, природных объектов, геоэкосистем, источников антропогенного воздействия на них. Под источниками антропогенного воздействия следует понимать источники эмиссии (выделения) веществ, энергии и излучений в природные среды, а также изъятие природных ресурсов, нарушение естественной структуры природных сред и их составляющих. Под геоэкосистемой – материально-энергетическую систему, состоящую из взаимообусловленных природных компонентов, территориально-промышленных комплексов и систем расселения людей. Понятие геоэкосистема близко к понятию экосистемы, но оно включает как системное целое деятельность человека. Экологический мониторинг позволяет обеспечить постоянную оценку экологических условий среды обитания человека, выявить текущее состояние природных сред и биологических объектов (растений, животных, микроорганизмов и т. д.), а также функциональную целостность экосистем; определить корректирующие действия в тех случаях, когда целевые показатели экологических условий не достигаются; установить причины негативного воздейcтвия на природные среды, природные объекты, геоэкосистемы, а также источники их возникновения до того, как будет нанесен значимый ущерб. Таким образом, экологический аспект в наблюдении состояния окружающей среды проявляется в системной организации таких наблюдений;

• геосистемном или природно-хозяйственном, изучающем последствия эксплуатации природных ресурсов (истощение сырья);

• биосферном, занимающимся глобальными вопросами загрязнения всей планеты и его влияния на климат, погоду.

Приведенная ниже классификация (табл. 1.1) охватывает весь блок экологического мониторинга: наблюдения за источниками и факторами техногенного воздействия, абиотической составляющей биосферы и ответной реакцией экосистем на эти изменения [12].

Таблица 1.1.

Классификация экологического мониторинга

Таким образом, экологический мониторинг включает как геофизические, так и биологические аспекты, что определяет широкий спектр методов и приемов исследований, используемых при его осуществлении.

В соответствии с определенными признаками мониторинг также подразделяется на следующие типы.

По принципам организации:

• подземный;

• наземный;

• аэрокосмический;

• сопряженный (подземно-наземно-аэрокосмический);

• аварийных ситуаций.

По уровням:

• макроуровень;

• микроуровень.

По объектам:

• природные системы;

• антропогенные системы;

• природно-антропогенные системы.

По видам:

• биоэкологический (санитарно-гигиенический);

• геоэкологический (природно-хозяйственный);

• климатический;

• промышленный;

• транспортный;

• энергетический и т. д.

Также экологический мониторинг подразделяются на подвиды:

• ботанический,

• зоологический,

• антропологический и т. д.

Известна также классификация мониторинга, предложенная акад. И. П. Герасимовым, в которой он подразделяется на блоки, каждый из которых имеет свои задачи и базу обеспечения (табл. 1.2).

В 1982 г. В.К. Епишиным были выделены четыре основных аспекта, определяющих окружающую природную среду, и построена четырехмерная классификация подсистем мониторинга, приведенная в табл. 1.3.

Таблица 1.2

Система наземного мониторинга окружающей среды

Это следующие аспекты: компонентный, целевой, организационно-уровенный, методический. Четырем основным геосферам (компонентам биосферы): атмо-, гидро-, литосфере, живому веществу (биоте) – отвечают подсистемы первого порядка мониторинга окружающей среды, которые могут вступать во всевозможные комбинации на всех пространственно-временных уровнях (этот аспект вынесен за скобки классификации). Считается, что каждая подсистема мониторинга подразделяется еще на региональные и локальные, оперативные и долгосрочные подсистемы.

Таблица 1.3.

Классификация подсистем мониторинга по В.К. Епишину

В целевом аспекте выделены две подсистемы: мониторинг загрязнения биосферы и мониторинг ресурсов биосферы (возобновляемых и невозобновляемых). Далее выделены и закодированы цифрами (1, 2, 3, 4, 5) пять уровней организации вещества биосферы, по которым ведется контроль изменений ее состояния. Для каждого живого вещества (биоты) это следующие уровни: живое вещество – отдельный биоценоз – организм – ткань – ген (молекулярный уровень). Для литосферы: литосфера в целом – геологическая формация – горная порода – минерал – молекула минерала (молекулярный уровень).

В методическом аспекте В.К. Епишин выделяет четыре основных типа натурных наблюдений, увязанные с общей структурой мониторинга окружающей среды: экспедиционные; стационарные (наземные и морские); комплексные фоновые; дистанционные (космоаэрофотосъемка). Типы наблюдений закодированы в классификации с помощью позиционного кода: первую позицию занимают экспедиционные, вторую – стационарные, третью – комплексные фоновые и четвертую – дистанционные. Наличие данного типа наблюдения для конкретной подсистемы кодируется единицей (1), отсутствие – нулем (0).

Рассмотренная классификация дает возможность представить место геоэкологического мониторинга в глобальной системе мониторинга окружающей среды.

1.3. Глобальная система мониторинга окружающей среды

Идея о создании глобальной системы мониторинга окружающей среды (ГСМОС) была высказана на Стокгольмской конференции ООН по окружающей среде в 1972 г. Однако до сих пор мониторинг на глобальном уровне (т. е. макроуровень) не имеет четко сформулированных целей.

Основные идеи ГСМОС еще в 80-х годах были сформулированы академиком Ю.А. Израэлем, причем отличительной особенностью его концепции было слежение за антропогенными изменениями в окружающей природной среде.

В постановочном аспекте концепция мониторинга была сформулирована в 1971 г. канадским ученым Р. Мэном, в работе которого отмечено, что «мониторинг – это система повторных наблюдений одного и более элементов окружающей природной среды в пространстве и времени с определенными целями в соответствии с заранее подготовленной программой».

Одним из мероприятий, намеченных Стокгольмской конференцией, было создание Глобальной системы наблюдения (или Оценки окружающей среды) в рамках ЮНЕП, функции которой состояли в оценке и обзоре информации, исследованиях и ведении мониторинга. Эта система была определена как система сбора, сопоставления и обобщения данных, на основе которых определяется экологическое состояние и тенденции его изменения под влиянием деятельности человека. Она может охватывать весь земной шар, регион, отдельную страну, какой-либо район, проект или вещество.

Под мониторингом (в Глобальной системе наблюдения) понималась система наблюдения, сбора и распространения информации с заранее определенными целями для выполнения одной или нескольких из следующих функций:

• установление факта значительного изменения в окружающей среде и обеспечение раннего оповещения о нем;

• изучение уровней и тенденций факторов окружающей среды с целью принятия соответствующих решений и планирования мер по защите окружающей среды;

• проверка соответствия фактического качества окружающей среды установленным критериям и нормам;

• проверка эффективности систем контроля и принимаемых мер;

• обзор и изучение влияния изменений окружающей среды, в частности, на здоровье человека, природные ресурсы и человеческую деятельность;

• изучение воздействия конкретных видов деятельности на окружающую среду с целью принятия решения о необходимости замены некоторых видов этой деятельности.

Позже Глобальная система наблюдения стала называться Глобальной системой мониторинга окружающей среды (ГС МОС). Первое межправительственное совещание по мониторингу состоялось в Найроби в 1974 г. На совещании были сформулированы семь основных целей:

• организация расширенной системы информации об угрозе здоровью человека; оценка глобального загрязнения атмосферы и его влияния на климат; оценка количества и распределения загрязнений в биологических системах, особенно в пищевых цепочках;

• оценка критических проблем, возникающих в результате сельскохозяйственной деятельности и землепользования;

• оценка реакции наземных экосистем на воздействие окружающей среды;

• оценка загрязнений океана и влияния загрязнений на морские экосистемы;

• создание усовершенствованной системы предупреждения стихийных бедствий в международном масштабе и выработка списка приоритетных поллютантов для систем.

Под мониторингом окружающей природной среды понимается система контроля, наблюдения, оценки и прогноза изменений природной среды, вызванных хозяйственной деятельностью человека, осуществляемая в пространстве и времени с определенными целями в соответствии с заранее подготовленной программой.

Общая структура ГС МОС показана на рис. 1.3. Работа ГС МОС в рамках ЮНЕП ведется по пяти основным направлениям:

• мониторинг климата;

• мониторинг крупномасштабного переноса и осаждения загрязняющих веществ;

• мониторинг для целей здравоохранения;

• мониторинг возобновляемых природных ресурсов;

• мониторинг океана.

Мониторинг климата осуществляется ГС МОС совместно со Всемирной метеорологической организацией (ВМО/ ООН). Он состоит из станций фонового загрязнения атмосферы Всемирной службы погоды (ВСП/ВМО) и Всемирного каталога ледников. С помощью ЮНЕП было создано 100 региональных и 10 базовых станций в разных частях земного шара. Программа наблюдений расширена за счет проведения систематического определения отражающей способности Земли (альбедо) и наблюдения за распространением и изменчивостью глобального снежного покрова и морских льдов. Составление Всемирного каталога ледников осуществляется ЮНЕСКО и Шведским Федеральным технологическим институтом на базе информации, поступающей с 750 ледниковых станций. Результаты измерений фонового загрязнения воздуха направляются в Климатический центр (ВМО) в Ашвилле (США), где ежегодно с 1971 г. они публикуются в специальных выпусках. В выпусках содержатся сведения о спектральных характеристиках солнечной радиации для целей оценки мутности атмосферы и сведения о химическом составе осадков по 15 показателям. Данные наблюдений за мутностью атмосферы поступают с 86 станций из 19 стран, о химическом составе атмосферных осадков – с 34 станций из 11 стран.

Мониторинг крупномасштабного переноса и осаждения загрязняющих веществ реализует Европейская программа по мониторингу окружающей среды в рамках Европейской экономической комиссии (ЕЭК/ООН). Наблюдательная сеть имеет 86 станций, расположенных в 22 европейских странах. Информация: содержание серы в аэрозолях, сульфатов и основных ионов в атмосферных осадках, серного ангидрида в газообразном состоянии, а также кислотности в атмосферных осадков – поступает в Норвежский институт атмосферных исследований и метеорологические центры в Осло для стран Западной Европы, в Москву для стран Восточной Европы.

Мониторинг для целей здравоохранения