1. 3 Побудова системи моніторингу

При організації моніторингу екосистем в першу чергу необхідно виконати опис її структури і поведінки засобами математичного моделювання, який базується на апріорній інформації.

Оскільки модель природного об'єкта приблизна, то основним завданням моніторингу є збирання поточної достовірної інформації про функціонування реальної системи і значення її параметрів. Поточну інформацію можна отримати за допомогою контактних і дистанційних вимірювань. При цьому можлива ситуація, коли дані надходять нерегулярно, регулярного спостереження за великими площами середовища і повноти даних досягнути неможливо. В такому разі системи збору інформації використовуються зрідка, а в основному працює комп'ютерна модель, яка імітує функціонування природного об'єкту , і задача зводиться до вибору оптимального режиму поєднання натурного і розрахункового експериментів.

В цілому, система моніторингу навколишнього середовища складається з таких функціональних блоків: блоку збору даних; блоку первинної обробки, сортування та наповнення баз даних; блоку відтворення інформації; блоку візуалізації інформації; блоку моделювання і прогнозування.

Блок збору даних призначений для накопичення первинної інформації про поточні значення параметрів екосистем і про закономірності її розвитку.

Блок первинної обробки, сортування та наповнення баз даних включає алгоритми і комп'ютерні програми, які забезпечують підвищення якості вихідної інформації.

Блок відтворення інформації дає змогу представити результати вимірювань в окремих точках земної поверхні у вигляді карти або картосхеми. Для цього зводиться вся інформація до єдиного моменту часу і визначається в тих пунктах, де вимірювання не проводилося.

Блок візуалізації інформації включає широкий набір сервісних комп'ютерних програм, які дозволяють змінити конфігурацію, спосіб відображення результатів моніторингу, виводити на екран монітору або друкувати гістограми, проекції поверхні, схеми, таблиці, карти тощо.

Блок моделювання і прогнозування включає набір моделей, які описують динаміку природних структур і об'єктів, і дозволяють виконувати прогнозування екологічних, кліматичних і гідрологічних процесів.

Система моніторингових спостережень передбачає таку послідовність виконання комплексів робіт: районування території; організація мережі пунктів спостереження; визначення пріоритетних чинників стану навколишнього природного середовища; визначення раціональних технологій виконання польових, лабораторних і інших робіт і їх здійснення з наступним комплексним використанням результатів моніторингу.

В основу екологічного районування території покладено головну ідею геохімії ландшафтів, яка затверджує, що всі компоненти природного середовища утворюють елементарні ландшафтно-геохімічні системи. По визначенню елементарні ландшафтно-геохімічні системи - це частина території або акваторії, в межах якої якісний склад і напруженість міграційних потоків між компонентами ландшафту (приземними шарами атмосфери, гірськими породами, рослинністю, поверхневими та ґрунтовими водами) є подібними настільки, що це призводить до формування на суші одного різновиду ґрунтів, а в акваторії - однієї фації донних відкладень. Грунти і донні відкладення водойм є тими блоками ландшафтно-геохімічних систем, в яких накопичуються техногенні речовини і вони несуть найбільшу інформацію про техногенні аномалії.

Для проведення екологічного районування вивчаються природно-техногенні умови території спостережень за допомогою польових рекогносцирувальних робіт і аналітичних та наступних картографічних матеріалів:

• карти ландшафтно-геоморфологічного районування;

• карти землекористування;

• карти розміщення техногенних об'єктів;

• карт забруднення важкими металами, пестицидами тощо ґрунтів, води донних відкладень, рослинності;

• гідрогеологічної (гідрофізичної) карти зони аерації;

• гідрогеохімічної карти;

• карти розподілення радіонуклідів.

Карти дозволяють виділити ландшафтні системи за їх типом і екологічними характеристиками, і визначити ступінь їх порушення; встановити найбільш небезпечні об'єкти-забруднювачі і оцінити техногенне навантаження на сучасний ландшафт; визначити фонові рівні забруднення і їх просторове розподілення, встановити генетичні і геоміграційні зв'язки полів забруднення з техногенними об'єктами, при­родними джерелами; установити потенційні можливості міграції забруднюючих ре­човин, характер і рівні техногенного забруднення поверхневих і підземних вод; оцінку характеру просторового розповсюдження і рівнів радіоактивного забруднення.

Відповідно до масштабу екологічного моніторингу навколишнього середовища утворюється мережа пунктів спостереження, щільність якої визначається необхідною детальністю спостережень і просторовим представництвом отриманих даних, здатну надавати повну інформацію про стан території.

Після цього здійснюються рекогносцирувальні роботи, в функцію яких входить обстеження основних техногенних об'єктів і їх впливу на довкілля з урахуванням переважних напрямків вітру, поверхневого стоку вод в межах водозаборів тощо; відбір проб ґрунтів, біоти, поверхневих і підземних вод, донних відкладень для визначення аномальних і фонових рівнів забруднення довкілля.

Вибір пріоритетних показників стану навколишнього природного середовища визначається розташованими на досліджуваній території техногенними об'єктами (гірничодобувні підприємства, енергетичні комплекси, сільгоспугіддя і ін.).

Поточний екологічний контроль об'єктів довкілля повинен бути максимально наближеним до рекомендацій Міжнародної програми співробітництва з комплексного моніторингу навколишнього середовища. При цьому під комплексним моніторингом довкілля розуміють спостереження за фізичними, хімічними і біологічними процесами в екосистемах, механізмами поглинання, накопичення, трансформації забруднюючих речовин, реакцією біологічних об'єктів на зміни стану довкілля тощо.