книги / Экологический мониторинг

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Пермский государственный технический университет»

Г. М. Батракова, Я. И. Вайсман, Л. В. Рудакова

ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ

Утверждено Редакционно-издательским советом университета

в качестве учебно-методического пособия

Издательство Пермского государственного технического университета

2007

ВВЕДЕНИЕ

Информация о состоянии окружающей природной среды и ее изменениях в виде астрономических, метеорологических, гидрологических, фенологических наблюдений используется человеком с давних пор, но только последние сто с лишним лет они ведутся регулярно. Состояние биосферы изменяется под влиянием естественных и антропогенных воздействий. Регулярная информация об изменении компонентов окружающей среды позволяет определять оптимальные природные условия для осуществления хозяйственной деятельности, оценивать и предсказывать развитие благоприятных

èнеблагоприятных экологических факторов, комплексно решать вопросы устойчивого развития человеческого общества и обеспе- чения экологической безопасности. В состав такой информации входят данные наблюдений за фактическим состоянием окружающей среды и прогноза ее изменений.

Дисциплина «Экологический мониторинг» относится к блоку специальных дисциплин и является федеральным компонентом государственного образовательного стандарта подготовки бакалавров

èмагистров по направлению 280200 «Защита окружающей среды»

èспециалистов по специальности 280201 «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов».

Цель дисциплины – изучение понятийного аппарата в области экологического мониторинга и принципов организации наблюдений в объектах окружающей среды. Объектами профессиональной деятельности выпускников являются источники выделения загрязняющих веществ и энергии, системы регулирования сбросов и выбросов загрязняющих веществ, размещения, переработки или захоронения отходов, включая средства и методы мониторинга и контроля воздействия на окружающую среду. При изучении дисциплины

3

студенты знакомятся с современными методами анализа объектов окружающей среды, оценки и прогноза экологической ситуации, изучают организацию систем мониторинга с учетом масштаба и дифференциации сред, у них формируются практические навыки разработки программ мониторинга и обоснованию выбора средств мониторинга воздушной, водной и других сред.

Изучение дисциплины базируется на знаниях, полученных студентами при изучении дисциплин естественно-научного цикла: физики, общей химии, физической химии, коллоидной химии, органической химии и основ биохимии, аналитической химии и физико-хими- ческих методов анализа, общей экологии. Знания, умения и навыки студентов, приобретенные при изучении дисциплины «Экологиче- ский мониторинг», необходимы для изучения общепрофессиональных и специальных дисциплин учебного плана: «Техника защиты окружающей среды», «Промышленная экология», «Стратегия устойчивого развития», «Оценка воздействия объектов на окружающую среду и экологическая экспертиза».

При подготовке пособия авторы руководствовались системным подходом к организации мониторинга в объектах окружающей среды, особое внимание уделив подсистеме организации наблюдений и оценки результатов эколого-аналитических исследований, так как этот блок имеет наибольшую практическую значимость в профессиональной подготовке бакалавров и специалистов. По мнению авторов, изучение вопросов прогнозирования изменений в объектах окружающей среды, механизмов регулирования и управления качеством окружающей среды, как подсистем экологического мониторинга, требует дополнительных знаний, получаемых студентами при освоении ряда дисциплин («Математическое моделирование

âэкологии», «Чрезвычайные экологические ситуации», «Проектный менеджмент и оценка риска» и др.), и должно реализовываться

âпроцессе специализированной профессиональной подготовки инженеров-экологов и магистров.

Âнастоящем пособии рассмотрены цели, задачи и структура государственного экологического мониторинга. Особое внимание уделено организационным аспектам наблюдений, принципам выбора контрольных участков и показателей, обоснованию периодичности наблюдений и используемых методов измерений.

4

Представлен краткий исторический очерк о проведении наблюдений и развитии экологического мониторинга на основ1 ных этапах природопользования. Рассмотрены терминология, цели и задачи системы мониторинга, классификация видов и направлений деятельности при оценке состояния и загрязнения объектов окружающей среды. Приведены сведения об органи1 ационной структуре государственного экологического монито1 ринга и методических основах организации наблюдений.

1.1.ИСТОРИЯ ПРОВЕДЕНИЯ НАБЛЮДЕНИЙ

ВОБЪЕКТАХ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ

Состояние биосферы, как среды существования человека, непрерывно изменяется, сохраняя подвижное равновесие благодаря сложным механизмам самоочищения и восстановления. Изменения в биосфере и ее структурных единицах – экосистемах происходят под влиянием естественных (природных) и антропогенных факторов и различны по характеру, направленности, масштабам распространения в пространстве и во времени. Для выявления изменений состояния биосферы необходима система регулярных наблюдений, которую в настоящее время общепринято называть мониторингом. Необходимость в детальной информации о состоянии компонентов биосферы стала очевидной в связи с серьезными негативными последствиями, вызванными бесконтрольной эксплуатацией человеком природных ресурсов, эколого-экономическими рисками производственной и иной хозяйственной деятельности.

Влияние человеческого общества на среду обитания происходило всегда. Считается, влияние человечества в истории биосферы играет такую же роль, как крупные природные катаклизмы в масштабах геологического времени, при которых коренным образом меняется животный и растительный мир планеты, истощаются запасы природных ресурсов. Вместе с тем, на разных этапах природопользования человечества получало знания о природе и ее ресурсах. Развитие научных представлений, прикладных и инженерных знаний, военного дела, культурных традиций нельзя представить без обобщения накопленных знаний о метеорологических явлениях, ресурсах биосферы, растениях и животных.

В процессе развития человеческого общества и осознания своей роли в биосфере изменялись основные методы получения и применения знаний о природе.

8

Первый период природопользования относится к эре примитивной культуры и первобытно-общинного уклада, когда человеческие племена были сравнительно малочисленны и рассеяны по поверхности Земли. Первые люди жили за счет сбора плодов, съедобных растений, птиц и животных; изобретение орудий позволило заниматься охотой и рыбной ловлей. На этой стадии человек неотделим от окружающей среды и полностью зависел от тех ресурсов, которые удовлетворяли жизненные потребности первобытных людей – водные, пищевые и климатические. Достаточность ресурсов оценивалась визуально. Созерцание и наблюдения, проводимые на сравнительно небольших участках суши, являются первыми методами оценки состояния среды обитания, освоенных первобытными племенами.

В примитивном обществе каждый индивидуум для того, чтобы выжить, должен иметь определенные знания об окружающей его среде, о силах природы, растениях и животных. Можно утверждать, что цивилизация возникла тогда, когда человек научился использовать огонь и другие средства и орудия, позволяющие ему изменять свою среду обитания. Использование огня – орудия огромной силы привело к изменению естественного равновесия на обширных пространствах.

Зависимость жизни первобытных племен от наличия определенных видов природных ресурсов требовала не только эмпири- ческих знаний о природе и природных взаимодействиях, но и осознания необходимости сохранения части ресурсов для их естественного воспроизводства.

Сокращение численности добываемого зверя заставляло расширять границы охотничьих угодий, изучать рельеф и другие особенности новых территорий, накладывать ограничения на добычу самок

èдетенышей животных. Местность, по которой проходил охотник, оставалась в его памяти в виде рисунка речных систем или особенностей рельефа с расстояниями, измеряемыми количествами дневных переходов, а сам процесс охоты требовал знаний характера

èанатомии животных и птиц, наблюдательности и умения читать

следы животных, перенимать способы поиска кормовых угодий и защиты от нападений. Обширность осваиваемых территорий требовала топографических и географических представлений, существенное значение имели знания и приметы изменения погоды.

9

Собирательство, охота и кочевой образ жизни вырабатывали у людей свою систему ценностей, мировоззрение, основанное на единении с природой, знания и соблюдения ее основных закономерностей.

По дошедшим до нас орудиям охоты, наскальным рисункам

îспособах культивирования растений, лова животных, обрядам люди еще на заре становления человечества имели представления

îповадках животных, образе их жизни, о сроках сбора растений,

употребляемых для их нужд, о местах произрастания растений, о способах выращивания и ухода за ними.

Второй период природопользования относится к началу эпохи земледелия и скотоводства (VIII–IV вв. до н. э.) до появления предпосылок развития промышленного производства. Этот же период в истории естественных наук относят к периоду зарождения первых научных представлений.

Время отсчета начала земледелия определить трудно, так как оно различно для разных регионов земли. Для ранних земледельческих культур Таиланда – это 10 тысячелетие до н.э., территории современной Турции и стран Средиземноморья – соответственно 8–6, Индокитая – 7–6, Ирана и Средней Азии – 6–5, в долине реки Нил – 5–4 тысячелетие до н. э. В экологиче- ском отношении этот период характеризуется активным вовле- чением в сферу использования новых земель, сокращением лесных массивов, применением поливного земледелия и ирригации.

Установлено, что еще до строительства великих пирамид египтяне имели технологию, способную регулировать уровень воды на землях, затопленных Нилом, превращая болота или затопленные земли в пригодные для земледелия. Жители Египта регулировали илистые воды на километровых просторах, координировали сельскохозяйственные работы на тысячах гектаров, развивали речное и морское судоходство, создавали поселения, формируя в целом культурный и социальный строй большого организованного общества. Продуктивное земледелие невозможно без знаний о земле, циклических изменениях уровня воды речных систем, полученных в результате продолжительных наблюдений. Велика роль жрецов, владевших приемами наблюдений за ходом солнца и небесными светилами, погодными явлениями, сезонным наполнением рек, приливами и отливами морей.

10