MONITORING

	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

Семейства городов определяются особенностями воздушной миг­рации продуктов техногенеза, положением города в бассейнах атмосферного переноса и региональными особенностями загрязнения и самоочищения атмосферы. Важное значение имеет соотношение сильных и штилевых ветров, наличие инверсий, определяющих появление смога, рельеф и т.д. Критерии выделения семейств требуют уточнения. Многое из этих факторов отражены в геомор­фологическом положении города. Поэтому выделяются семейства: равнинное (Москва), горно-котловинное и горно-долинное (Улан-Батор, Тбилиси), предгорное (Алма-Ата), приморское (Санкт-Петербург) и др. Известно, что приморские города характеризуются высокой очищаемостью атмосферного воздуха от загрязнителей. Поэтому среди крупных промышленных городов мира только они (Копенгаген, Осака, Токио, Нью-Йорк, Ванкувер, Мельбурн, Торон­то) отличаются наименьшими средними концентрациями взве­шенных в воздухе частиц, наоборот, горно-котловинные и предгорные города при прочих равных факторах имеют самые высокие показатели загрязнения.Классы городов выделяются по условиям водной миграции продук­тов техногенеза и положению в каскадных ландшафтно-геохимических системах. Как и в природных ландшафтах, имеются глеевые, кальциевые и прочие классы, отличающиеся интенсив­ностью миграции и характером разложения техногенных веществ. Для города в целом целесообразно указывать пространственную структуру преобладающих по площади классов в автономных и подчиненных позициях, что определяет особенности концентрации загрязняющих веществ на геохимических барьерах. По существу это классы наиболее типичных почвенно-геохимических катен. Число классов может быть достаточно велико, но в почвах и донных отложениях наиболее типичны по-видимому 8-10 основных сочета­ний окислительно-восстановительных и щелочно-кислотных усло­вий, лежащих в основе выделения классов. Исследования в Тольятти показали, что существующие там кислые и нейтральные классы ландшафтов существенно различаются не только условиями водной миграции поллютантов, но и уровнями загрязнения, дифференцируя его в зависимости от миграционных особенностей тех или иных ассоциаций химических элементов.

18. Оценка природного геохимического фона окружающей среды. Эти исследования необходимы для расчета контрастности техногенных геохимических аномалий в городской среде. Особенно важны для тех сред и химических элементов, для которых не разработаны санитарно-гигиенические нормы (предельно допустимые концентрации - ПДК и др.). Оценка геохимического фона включает получение детальной информации о региональной литогеохимической и биогеохимической специализации эталонных фоновых участков, расположенных вне зоны влияния промышленного и сельскохозяйственного загрязнения, их радиальной и латеральной структуре, выраженной в виде системы ландшафтно-геохимических коэффициентов и моделей. При выборе эталонных участков нужно учитывать радиус загрязнения вокруг промышленных центров, нередко достигающий нескольких десятков километров. Основные закономерности дифференциации геохимического фона природных зон и провинций и используемые при их изучении методические принципы детально описаны в книге "Ландшафтно-геохимические основы фонового мониторинга природной среды" (1989). За предоставление сведений по фоновой оценке окружающей среды отвечает Росгидромет.

14. Критерии выбора исследовательских индикаторов в программе EMAP. В программе экологического мониторинга окружающей среды США ЕМАР выделяют несколько категорий индикаторов — реагирования, подверженности риску, местообитания и стрессорный. Индикаторы реагирования это характеристики окружающей среды, измеряемые для определения биологического состояния ресурса на уровне организма, популяции, сообщества или экосистемы. Индикаторы подверженности воздействию и местообитания являются диагностическими и измеряются вместе с индикаторами реагирования. Индикаторы подверженности воздействию это характеристики окружающей среды, измеряемые для определения распространенности или степени важности контактов индикаторов реагирования с физическими, химическими или биологическими стрессами. Индикаторы местообитания являются характерными физическими свойствами, измеряемыми для определения условий, необходимых для поддержания организма, популяции или сообщества при отсутствии поллютантов. Стрессорными индикаторами являются характеристики, измеряемые для количественного описания природных процессов, индикаторов опасности для окружающей среды или хозяйственной деятельности, вносящей изменения в подверженность воздействию и местообитание. Индикаторы реагирования, подверженности воздействию и местообитания измеряют во время ежегодных обследований мест пробоотбора; связанных с точками сетки ЕМАР. Стрессорные индикаторы обычно не могут быть измерены в местах пробоотбора; однако, данные по стрессорам получают, как правило, из других программ мониторинга.Для составления набора исследовательских индикаторов, каждая Ресурсная Группа, входящая в состав EMAP оценивает кандидатные индикаторы, которые были предложены для их категорий ресурсов за последние три десятилетия. Для этого были сформулированы переменные критерии выбора индикаторов и разработана конечная матрица. Каждая группа оценивает «своих» кандидатов в индикаторы по этой матрице для идентификации сети исследовательских индикаторов, которая бы в большей мере подходила для предстоящих оценок. Высокоприоритетные индикаторы должны иметь легко применимые, стандартизуемые методы и разумное количество данных по окружающей среде; они должны пройти второй этап тестирования (используемый анализ данных, моделирование и местные полевые тесты), чтобы считаться перспективными индикаторами, пригодными для региональных демонстрационных проектов. Те перспективные индикаторы, которые отбираются для долгосрочного использования, обозначены как стержневые индикаторы. Другой набор индикаторов, применимых для определения состояния некоторых экологических ресурсов, был составлен учеными после эк­спертизы экологии животных, биомаркеров и экологии ландшафта. Эти индикаторы могут быть включены в набор индикаторов для любого экологического ресурса при использовании рутинного, оперативного мониторинга. На конечном этапе оценивают индикаторы атмосферных стрессоров. Атмосферные выпадения и газообразные соединения обычно требуют непрерывного мониторинга, во всяком случае некоторых периодов, для получения данных, которые могут быть использованы в программе долгосрочного мониторинга. Доступ к случайно выбранным участкам, большое количество участков ЕМАР и начальная стоимость новой сети затрудняет для ЕМАР возможность рутинного мониторинга атмосферных стрессоров как части сети ЕМАР. Поэтому предполагается, что наиболее эффективным путем сбора данных по индикаторам атмосферных стрессов для ЕМАР является использование существующих сетей в контексте задачи вероятностного пробоотбора ЕМАР. Региональные оценки выпадений и возможности воздействия могут быть получены путем монтажа поверхностей по данным атмосферного мониторинга. ЕМАР также должна представлять свои результаты в виде, обеспе­чивающем их легкое понимание общественностью и лицами, принимающими решения. Определение пороговой величины индикаторов реагирования, которая будет понятна лицам, принимающим решения, и общественности для различения "хорошего" экологического состояния и "плохого" экологического состояния невозможно a priori, поскольку восприятие общественностью экологического "здоровья" может различаться от региона к региону и может меняться со временем. Кроме того, экологическое состояние может отражать подверженность воздействия большого числа факторов, вызывающих напряженность в окружающей среде, включая связанные с деятельностью человека факторы и имеющие природное происхождение. Требует тщательного рассмотрения вопрос о том, какие индикаторы в ходе долговременной программы мониторинга обеспечат наиболее эффективную по себестоимости информацию по статусу и тенденциям экологического состояния, а также об эффективном использовании относящихся к делу данных, собранных другими действующими программами мониторинга. Таблица 1 – Матричные критерии для выбора исследовательских индикаторов EMAP Кандидатный индикатор

Необходимые характеристики	Примечания
1. Неизмеренные	Соо-я с изм-ми процессов или соо-я с другими неизм-и комп-ми экосистем
2. Региональное применение	Применимость на региональном уровне
3. Интегрированные эффекты	Интегрированные эффекты во времени и пространстве
4. Монотонный характер связи	Связи яв-я недвусм-ми и монотонными для показателя ОС или подверж-ти опред-му возд-ю и переменной местообитания
5. Количественное выражение пробы	мониторинга наиболее эффективным по затратам способом
Желательные характеристики	Примечания
6. Значимость	Значимость для всех экологических структур и функций
7. Реакция	Реагирует на стрессоры или стратегии управления
8. Предупреждение	Обеспечивает раннее предупреждение о широких изменениях
9. Стандартные	Имеет стандартные методики измерения методы
10.Малая погрешность измерений	Допускает небольшую погрешность в измерениях
11.Историческая база данных	Имеет ист-ю базу данных или может быть получен на основе доступных источников инф-и
12.Эффективность	Эффективен по затратам

Для разных анализируемых видов ресурсов существуют свои критерии отбора кандидатных индикатров. Значение каждого параматера оценивается по трехбалльной системе (высокое, среднее, низкое)

16. Пространственная неоднородность территорий города. Городские ландшафты и функциональные зоны. Оценки состояния окружающей среды городов-территорий, ис­пытывающих наиболее сильное техногенное воздействие, требуют разработки эколого-географической классификации городов и городских ландшафтов. Такая классификация должна быть базовой при оценке состояния природных и антропогенных компонентов среды и служить основой для принятия пространственно дифферен­цированных природоохранных действий. Поскольку базовая эколого-географическая систематика город­ских ландшафтов еще не разработана, целесообразно рассмотреть геохимические принципы такой систематики. Для городов, как целостных систем более высокого уровня, геохимический подход основывается на учете интенсивности техногенной нагрузки и природной (природно-техногенной) геохимической обстановки. Целесообразно, чтобы систематика городских ландшафтов удовлетворяла двум основным требованиям: имела близкие-основания с предложенной ранее классификацией городов и существующими классификациями природных ланд­шафтов. Особо следует подчеркнуть необходимость общей систематики для природных и техногенных ландшафтов, когда весь спектр существующих на Земле комплексов рассматривается как единая "шкала" от практически не измененных природных (фоновых) до полностью техногенно-трансформированных ландшафтов. На сходных принципах должна быть основана и систематика техногенно-измененных почв. Основные таксономические единицы геохимической систематики городских элемен­тарных ландшафтов

Наименование единицы	Критерии выделения
Порядок	Принад-ть к функц-ой зоне, загрязнение ландшафтов
Отдел	особенности воздушного привноса и выноса загр-х веществ, гео-ая спец-я выбросов и отходов
Семейство	уровни и опасность загр-ия
Группа и тип	особенности био-ого круговорота веществ
Класс	класс водной миграции продуктов техногенеза
Род	особенности воздушной и водной миграций, положение в ландшафтно-гео-их катенах
Вид	Гео-ая спец-я литогенного субстрата

Крупные и даже средние города занимают значительную пло­щадь, в пределах которой существуют территориальные комплексы различного ранга. Пространственная иерархия городских ландшаф­тов еще не разработана. Поэтому ниже рассматриваются основные геохимические принципы систематики городских элементарных ландшафтов. Для природной составляющей городского элементарного ландшафта целесообразно использовать с некоторыми измене­ниями принципы выделения, предложенные Б.Б. Полыновым и используемые в геохимии ландшафта. В качестве "техногенного" основания классификации использу­ются сочетание типов техногенных воздействий и преобладающие виды техногенной геохимической трансформации исходного природ­ного ландшафта. Принципы геохимической классификации природ­ных ландшафтов, в которой, как известно, таксоны представляют собой как бы "слоеный пирог" из разных компонентов ландшафта, рассматриваемых с позиций их сопряженного геохимического анализа, оказываются особенно пригодны для систематики город­ских элементарных ландшафтов. Порядки городских (селитебных) ландшафтов. Главная геохимическая особенность промышленного, транспортного и муници­пального воздействия на среду города - это формирование техноген­ных геохимических аномалий в различных компонентах городского ландшафта. Контрастность и пространственное положение этих аномалий зависит от сочетания функциональной структуры города, определяющей характер и уровень техногенного воздействия на среду, и ландшафтно-геохимических условий, дифференцирующих это воздействие. В ряде работ функциональное зондирование ис­пользуется для геохимического картографирования городских территорий. Иногда для городов в качестве ландшафтной карты принимается карта-схема функциональных зон, отражающая структуру городского ландшафта (Геохимия..., 1990). Однако более обоснованно картографирование на основе учета как природных, так и антропогенных факторов дифференциации городской среды, Такой подход использован И.А. Авессаломовой (1986). Согласно ему основным объектом картографирования служат ландшафтно-функциональные комплексы, представляющие собой сочетание функциональной и ландшафтной структур, т.е. особые техногенные модификации природных элементарных ландшафтов. Поэтому геохимическая классификация городских ландшафтов должна быть основана на двух взаимосвязанных факторах - техногенном и природном. Ведущее значение имеет техногенная миграция, во многом определяемая приуроченностью к той или иной функциональной зоне, по особенностям которой выделяются порядки ландшафтов. С ними связаны многие количественные параметры техногенного загрязне­ния, а также характер трансформации и деградации биологического круговорота. Выделяются пять основных порядков: 1) парково-рекреационный; 2) агротехногенный; 3) селитебный; 4) селитебно-транспортный; 5) промышленный, для которых коэффициент контрастности поступления загрязняющих веществ из атмосферы по сравнению с фоном колеблется от менее 10 в парково-рекреационной зоне до более 30 в промышленной (Геохимия, 1990). Это соответственно ландшафты со слабой, умеренной, сильной и практически полной деградацией биологического круговорота, однако количе­ственные критерии оценки деградации разработаны слабо. В пределах порядков по особенностям воздушного привноса - выноса поллютантов и геохимической специализации выбросов, отходов и стоков выделяется несколько отделов городских ландшафтов. Первые три порядка представляют собой арены преимущественно привноса (имиссии) загрязняющих веществ. В их пределах геохимическая дифференциация ландшафтов во многом определяется мест­ной миграцией поллютантов. Меньшую атмотехногенную нагрузку испытывают обычно парково-рекреационные ландшафты. В них еще велика роль биогенной миграции. Учитывая влияние на здоровье населения, особо следует выделять городские ландшафты, используемые для производства сельскохозяйственной продукции (сады, огороды), находящиеся под двойным - атмотехногенным и агрогенным (удобрения, ядохимикаты) - прессом загрязняющих веществ. Жилые здания и промышленные сооружения служат механическим барьером на пути воздушных потоков и способствуют формированию техногенных аномалий, контрастность которых зависит от высоты и расположения зданий (рис.2). Кроме особой циркуляции воздушных потоков с этажностью связаны также плотность населения, количество и способы утилизации отходов, водоснабжение, комфортность проживания и даже специфические заболевания (психические расстройства и др.). Поэтому, например, порядок селитебных ландшафтов можно разделить на 3-4 отдела: с низким антропогенным рельефом и одно-, двухэтажной застройкой (слабая выраженность механических барьеров, |преобладание латеральной воздушной миграции), 3-4, 5-10 и более 10 этажей (контрастные механические барьеры, появление и даже преобладание восходящих воздушных потоков). Другие порядки городских ландшафтов – это источники техногенной эмиссии и места частичной аккумуляции поллютантов. |Порядок селитебно-транспортных ландшафтов делится на отделы по категориям магистралей, интенсивности движения и, следовательно, |загрязнения (переулки, улицы, автострады, вокзалы и т.п.). Порядок |промышленных ландшафтов в зависимости от типа производства, добываемого сырья, источника энергии и характера отходов делится: на ландшафты заводов, фабрик и рудников определенной специализации, электростанций (тепловых, атомных), отвалов, свалок и т.д. (Алексеенко, 1991). Критерии выделения отделов и их обозначение требуют еще уточнения и систематизации на основе учета геохимических параметров с использованием соответствующего понятийного аппарата. Для выделения разделов городских ландшафтов интегральным критерием служат уровни загрязнения отдельных компонентов и степень их опасности для живых организмов в пределах порядков отделов с использованием предложенных Ю.Е. Саетом и Б.А. Ревичем (1988) четырех градаций поступления пыли и суммарных показателей загрязнения химическими элементами снега, почв и, возможно, растений. В результате выделяются 16 разделов городских ландшафтов, охватывающие основные комбинации между функциональными зонами и степенью загрязнения. В табл. 4 приведены отдельные примеры таких разделов. Водная миграция химических элементов для городских природных ландшафтов, учитывается на уровне классов, которые выделяются по сочетанию окислительно-восстановительных, щелочно-кислотных условий и видов геохимических барьеров в профиле почв и между сопряженными ландшафтами с сохранением традиционных в геохимии ландшафта названий (кислый, кислый глеевый, содовый классы и т.д.). Особое значение при этом приобретает оценка трансформации геохимических условий миграции и ее прогноз под влиянием техногенеза, что может быть учтено на соответствующем таксономическом уровне (подкласс) и отражено в фиксации той или иной тенденции изменения геохимических условий (кислый нейтрализующийся, щелочной подкисляющийся и т.п.). Целесообразно также учитывать окислительно-восстановительные условия грунтовых вод. В городах интенсивное атмотехногенное поступление веществ нивелирует влияние рельефа на перераспределение поллютантов. Поэтому представления об автономности и подчиненности городских ландшафтов требуют существенной модификации по сравнению с природными аналогами. В значительной степени теряет смысл постулат о пренебрежимо малой величине поставки вещества из атмосферы в элювиальные ландшафты, который, очевидно, можно использовать только для фоновых условий. Рельеф города влияет не только на водную, но и на воздушную миграцию поллютантов, и наряду с традиционным выделением зон мобилизации, транзита и аккумуляции вещества (элювиальные, трансэлювиальные, элювиально-аккумулятивные, супераквальные элементарные ландшафты) требуется учет их положения относительно основных источников загрязнения и преобладающих атмотехногенных потоков. Как правило, атмотехногенные аномалии приурочены к наветренным склонам и (или) водораздельным поверхностям, а подветренные склоны менее загрязнены. На этой основе выделяются 10-15 родов городских ландшафтов (трансэлювиальные наветренные, трансэлювиальные подветренные и т.д.). Следует отметить, что пока не ясно, как лучше учитывать в классификации соотношение естественного и антропогенного рельефа города. В этой систематике влияние антропогенного рельефа учитывалось на более высоком таксономическом уровне (отдел). Для равнинных городов это, по-видимому, вполне обосновано, но для городов в горных районах такой подход требует уточнения. Важное значение имеют принадлежность элементарных ландшафтов к природным (водно-эрозионным) или природно-техногенным (бассейнам концентрации ливневого стока) каскадным системам определенного порядка, а также открытость или замкнутость этих систем, определяющие особенности миграции и аккумуляции продуктов техногенеза. Такой подход при изучении состояния прибрежных городов как система типа "суша-море (водохранилище)" был использован при эколого-геохимических оценках городов Тольятти и Геленджик (Геннадиев и др., 1991; Касимов и др., 1990). Многие особенности водной миграции, а также уровни загрязнения тесно связаны с гранулометрическим составом почв и грунтов Так, изначальные содержания химических элементов и сорбционная емкость песков значительно меньше, чем у суглинков, пески лучше промываются атмосферными осадками и т.п. Гранулометрические особенности почв и грунтов учитываются при выделении видов городских ландшафтов. При этом важно отличать естественные почвы и грунты от техногенных почв, наносов и асфальтированных поверхностей. Выше изложены лишь основные принципы геохимической классификации городских ландшафтов. Ее реализация при крупномасштабном ландшафтно-геохимическом картографировании сталкивается с существенными методическими трудностями, связанными главным образом, с неполнотой геохимической информации, изменчивостью некоторых показателей, лежащих в основе того или иного таксономического уровня (наветренность, подветренность), сочетанием дискретно (промышленные и жилые здания) и континуально (поля загрязнения) распределенных признаков. При всей условной предложенной систематики ее разработка была полезной для организации геохимической информации и при эколого-геохимическом картографировании ряда городов (Тольятти, Улан-Батор, Моа наКубе и др.).

17 Экологический мониторинг и прогнозирование. Экологический мониторинг и прогнозирование. Математическое моделирование процессов и явлений призвано способствовать более глубокому пониманию приро­ды явления, чтобы в конечном счете получить информацию о реальном мире. Эта информация стимулирует развитие новых научных проблем и методов их решения, а также служит основой для принятия решений при реализации конкретных проектов. В системном анализе выделяют три крупных этапа исследования: (1) постановка задачи; (2) моделирование и анализ; (3) принятие решений. На этапе постановки задачи главное определить: цели исследования; крити­ческие элементы; их взаимодействия. Постановка задачи, как правило, уточняется в процессе исследования. Задачи и проблемы, возникающие на этапе моделирования и анализа, в приложении к природоохранной деятельности составляют главный предмет дальнейшего изучения. За последние годы возрос интерес к построению математических мо­делей загрязнения воздуха, воды и почвы, прогнозу и экономической оценке возможных последствий загрязнений на основе методов матема­тического моделирования, к разработке на основе математических моде­лей систем контроля и управления загрязнениями; к разработке научно обоснованных методов долгосрочного планирования мероприятий, на­правленных на сокращение выбросов вредных веществ. Для осуществления прогнозов возможных изменений окружающей природной среды в любом масштабе (от глобального до локального) не­обходимо располагать данными, во-первых, о современном состоянии ок­ружающей среды, во-вторых, о планах хозяйственной деятельности на рассматриваемой территории и, в-третьих, представлять, хотя бы прибли­зительно, как природная среда будет реагировать на планируемую хозяй­ственную деятельность. Когда мы говорим «прогноз», мы всегда подразумеваем некоторую модель (в естественной и технической областях знания эта модель часто строится при помощи широкого набора конструкций и средств современной математики), описывающую процесс, результаты которого мы хотим предвидеть. Модели, направленные на составление глобальных экологи­ческих прогнозов, теоретически должны отвечать тем же требованиям, что и любая математическая модель. Это прежде всего адекватность (со­ответствие) исследуемому объекту или явлению; также для практики важно, чтобы модель позволяла обобщать доступные наблюдения и на этой основе предвидеть возможное развитие событий - как эволюционное (плавное, непрерывное), так и революционное (скачкообразное, катаст­рофическое) с достаточно высокой степенью точности. Однако даже са­мая адекватная и замечательная своей точностью предсказания модель может оказаться бесполезной из-за ненадежной, некачественной инфор­мации, которая в эту модель вводится. Следует помнить, что прогнозиро­вание - всего лишь средство для принятия рациональных управленческих решений (в том числе на уровне мирового сообщества). Значит, рацио­нальность управления является функцией адекватности модели и качест­ва информации. На современном этапе развития биосферы экологическое прогнозиро­вание должно осуществляться на всех уровнях (от глобального до ло­кального) постоянно. Для этой цели деятельность по осуществлению прогнозирования должна быть систематизирована примерно следующим образом: 1. Разработка адекватных математических моделей, отражающих из­менения, происходящие в природной среде под воздействием хозяйст­венной деятельности. 2. Своевременное обеспечение подсистемы моделирования качествен­ной информацией о состоянии природной среды и параметрах функцио­нирования техносферы (основывается на деятельности подсистемы сбора и обработки информации, корректирующей, если это необходимо, иска­женные данные при помощи соответствующих математических методов, для чего проводится контроль достоверности данных). 3. Согласованная работа подсистем регионального, государственного и глобального экологического прогнозирования, включающая в себя рет­роспективный анализ существующих прогнозов с целью корректировки математических моделей, на основе которых они были выполнены.