Термины и понятия

А

Автоматизированная система наблюдений и контроля окружающей среды (АНКОС-АГ). Система предназначена для автоматизированного сбора, обработки и передачи информации об уровне загрязнения атмосферного воздуха; позволяет непрерывно получать информацию о концентрации примесей и метеорологических параметрах в населенных пунктах или около крупных промышленных предприятий. Технические возможности регистрации, передачи, хранения и обработки данных о загрязнении атмосферного воздуха позволили разработать основные принципы функционирования автоматизированных систем наблюдения за состоянием атмосферного воздуха.

Анализ геохимической структуры ландшафта (R,L-анализ). Фоновый и импактный мониторинг должен базироваться на изучении миграции химических элементов в ландшафтах, учитывать роль и место геохимических барьеров и зон выщелачивания в распределении элементов, на представлениях об элементарных и каскадных ландшафтно-геохимических системах. Сложная радиальная и латеральная геохимическая структура ландшафта требует использовать при мониторинге не только метод кларков, результатом которого является определение геохимического фона отдельных компонентов ландшафта, но и характера взаимоотношений элементов между компонентами и подсистемами ландшафта. В связи с этим для оценки геохимического состояния и ответных реакций природных ландшафтов на внешнее воздействие используются представления о фоновой геохимической структуре ландшафта, отражающие характер связей между различными компонентами (М.А. Глазовская, Н.С. Касимов). Выделяются радиальная (R) и латеральная (L) структуры, описываемые с помощью разнообразных ландшафтно-геохимических коэффициентов. В природно-техногенных и техногенных ландшафтах фоновая геохимическая структура трансформирована в техногенную структуру, для которой характерно нарушение не только фонового содержания элементов, но и типов их перераспределения, а также компонентных, внутрикомпонентных и межландшафтных связей между ними.

Фоновые и техногенные геохимические структуры должны устанавливаться для отдельных регионов с учетом зонально-провинциальной и локальной ландшафтно-геохимической типичности (центральные, типичные части регионов) и уникальности (пограничные районы, экотоны, дельты рек и др. территории), лито-, палео- и биогеохимической дифференциации ландшафтов, степени их геохимической автономности, подчиненности и латеральной контрастности, близости к техногенным источникам и т.д.

Аэрокосмический мониторинг. Дистанционное зондирование основано на бесконтактной регистрации (дистанционной индикации) электромагнитных волн отраженного солнечного света и собственного излучения поверхности Земли с самолетов, вертолетов и различных космических аппаратов. Преимущество дистанционной индикации (прежде всего из космоса) перед другими методами заключается в возможности достаточно частой повторности (и даже непрерывности) наблюдений во времени, получении на одном изображении обширных и отдаленных территорий, возможности пространственно-временного анализа одновременно нескольких компонентов природы в их взаимосвязи. Особенно велика роль космических методов при глобальных исследованиях. Только съемки из космоса могут обеспечить непрерывное слежение за антропогенными нарушениями природы в масштабе всей биосферы в целом. Аэрокосмический мониторинг позволяет выявить очаги и характер нарушений природных объектов с минимальной инерцией во времени; установить и картографировать степень, скорость и пространственные масштабы нарушения (в том числе загрязнения) или преобразования природной среды; проанализировать и оценить современное состояние природных компонентов и комплексов и составить прогноз последствии хозяйственной деятельности человека. При аэрокосмическом мониторинге используются различные методы съемки: фотографические одно- и многозональные, телевизионные в видимой и инфракрасной областях спектра, спектрометрическая индикация, инфракрасная, микроволновая и радарная индикация.

Б

Бассейновый подход. Наблюдения за речными бассейнами, озерными системами, водохранилищами, склоновыми, береговыми и эрозионными процессами, с ними связанными, относятся к общему мониторингу поверхностных вод. Бассейновый подход особенно перспективен тогда, когда исследуются те связи в экосистемах, которые определяют судьбу веществ, их загрязняющих. Ведь загрязнения, поступающие из антропогенных источников, далее неизбежно втягиваются в систему природного кругооборота веществ в виде стока антропогенно измененных поверхностных или подземных вод.

Виды рельефообразующих литопотоков: 1) грунтовый; 2) водно-грунтовый; 3) водный (перемещение твердого вещества осуществляется в растворенном виде); 4) воздушно-грунтовый; 5) снежно-грунтовый; 6) ледово-грунтовый.

Основной силой, осуществляющей латеральное и вертикальное перемещение твердых веществ в различных средах, является сила тяжести. И поэтому в их перемещении заметную роль играет рельеф местности, контролирующий градиенты силы тяжести. На большей части суши движение начинается на склонах и направлено к ближайшим водоемам, а далее по их системе вещество направляется к концевому бассейну (океану, морю, озеру). Поэтому миграция токсичных веществ в экосистемах должна подчиняться бассейновой организации.

Одной из особенностей миграции вещества в бассейнах является то, что направление движения растворов (водно-грунтовых смесей) в пространстве совпадает.

В геохимии выделяют четыре типа геохимических обстановок или ландшафтов: 1) автономную или автоморфную; 2) трансэлювиальную; 3) супераквальную; 4) субаквальную

Первые из них тяготеют к приводораздельным полого наклоненным склонам водосборов, а вторые – к относительно более крутым склонам речных долин. Супераквальные обстановки – это обстановки преимущественно днищ долин и балок (на заболоченных пространствах их положение в рельефе может быть и существенно иным), а субаквальные обстановки – это водные ландшафты. В речных бассейнах последние располагаются в руслах разнопорядковых рек и пойменных озерах.

Для эколого-геоморфологических оценок территории в бассейне важно выделить следующие экологически особо опасные точки и зоны:

1. Места близкого залегания уровня грунтовых вод в разные фазы гидрологического года. Некоторые из них постоянны, другие перемещаются в пространстве по мере выпадения атмосферных осадков в течение теплого времени года. При их поиске важно проанализировать все точки истоков постоянных и временных водотоков, а также их узлы слияния. Обычно места временного переувлажнения и длительного заболачивания располагаются на месте пересечения русел с зеркалами грунтовых и трещинно-грунтовых вод.

2. Узлы сопряжения разнопорядковых водотоков такую закономерность выявляют далеко не всегда. Но они интересны тем, что в узлах этого типа нередко формируются конусы выноса или внутренние дельты. Чем больше угол сопряжения их продольных профилей и вертикальной плоскости, тем более грубым оказывается материал, слагающий конусы выноса и дельты. В этом случае поверхностные воды из русла переходят в подрусловый сток, а все находившиеся в них взвеси, фильтруясь, накапливаются в соответствующих телах аккумуляции. Вместе с ними могут осаждаться и токсичные вещества. Поэтому все узлы слияния разнопорядковых водотоков подлежат оценке и опробованию почв, растительности и вод для геохимической характеристики уровня их загрязненности.

3. Точки и целые зоны внутри бассейнов, в которых при изменении режимов их функционирования как речных систем могут сильно активизироваться процессы размыва, активного транзита и аккумуляции наносов. Процессы, происходящие в этих местах, могут быть опасны для жизни человека. Они могут привести к разрушению ряда инженерных сооружений (жилья, промышленных объектов, мостов, трубопроводов и т. п.), с которыми часто бывают связаны экологические катастрофы.

4. И, наконец, в речных бассейнах требуют пристального внимания места зарождения паводковых волн и наводнений. Ниже этих мест нередко размещаются зоны высокой скорости прохождения паводковых волн и длительного времени затопления. На поймах рек при этом не только уничтожаются посевы и животноводческие фермы, но и могут вспыхивать эпидемии - своеобразные экологические бедствия.

В анализе речных бассейнов существует два основных направления их изучения:

1) выявление особенностей строения речных бассейнов с целью обнаружения внутри них некоторых аномальных точек и зон;

2) выявление сходства и различий бассейнов между собой. Это как бы внутри- и межбассейновый анализ.

Ставя перед собой задачу определения «судьбы» токсичных элементов в экосистеме, все бассейны можно разделить на три типа:

1) бассейны-накопители,

2) бассейны транзитного типа (к ним относится большинство бассейнов нормального строения),

3) бассейны-сбрасыватели.

Эффект накопления или выноса вещества антропогенного происхождения может проявлять себя как на склонах, так и в руслах рек разных порядков.

Биоиндикация. Этот метод играет ведущую роль в мониторинговых наблюдениях – выявление изменений природной среды с помощью живых организмов или их сообществ, а главным индикатором высту­пает растительный покров. Последний позволяет выявить изменения по четырем признакам: физиологическому, морфологическому, фитоценотическому и флористическому. Первые два признака дают информацию преимущественно об одномоментных состояниях среды, два последних – о многолетних интервалах антропогенного воздействия. Основной недостаток метода биоиндикации - необходимость учета действия многих факторов, что в ряде случаев затрудняет его приме­нение.

Биологические тесты. Хотя все химические тесты позволяют получить важную информацию о текущем состоянии воды и ее возможном загрязнении, они не несут какой-либо информации о биологическом качестве, воды иди об истинных последствиях для окружающей среды. Такая информация может быть получена только с помощью тестов, использующих биологические эффекты.

Тесты на токсичность могут проводиться на отдельных организмах или смешанных популяциях. Индивидуальные формы выбирают таким образом, чтобы использовать различные классы организмов, важных для водных систем, и на них изучают в лабораторных условиях тест на эффект пагубного воздействия тестируемого вещества.

Существуют статические и динамические тест-системы, которые позволяют определять острый и хронический токсикологические эффекты, например токсикологические влияния на скорость размножения организмов.

Условия тестов стандартизируют. В зависимости от природы теста регламентируют состав разбавляющей воды и питательных растворов, значений рН и температуру среды при тесте, а также подачу кислорода или освещенность.

Важную роль играет число организмов в анализируемой среде. В случае микроорганизмов оценка может быть проведена по мутности или концентрации твердых частиц. Одна из тестовых сред служит контрольным опытом, а к другим добавляют различные количества испытуемого вещества. Спустя определенное время или через определенные интервалы времени измеряют оценочный критерий. Помимо гибели тест-организмов в качестве оценочного критерия могут использоваться скорость размножения организмов, респираторная активность и способность удерживаться на плаву.

Тест на рыбах. Продолжается от 24 ч. до 3 мес., в зависимости от того, какой токсикологический эффект определяется: острый или хронический.

Например, форель используют в Германии для тестов на приспосабливаемость в случае регулярных выпусков сточных вод.

Готовят пробы сточной воды различного разбавления с помощью разбавляющей воды регламентированного состава и переносят в стеклянные аквариумы. Объем среды составляет примерно 5 л, рН в начале теста поддерживают равным 7±0,2. Кроме среды для теста одновременно тестируется контрольная среда, содержащая только воду для разбавления. В начале теста в каждый аквариум помещают по пять форелей. Температура воды должна быть (20 ± 1)^оС, концентрация кислорода не ниже 4 мг/л. Продолжительность теста 48 ч. По окончанию теста определяют, сколько рыб выжило. При этом не одна из рыб не должна умереть в контрольной среде. Результат теста выдается в виде фактора разбавления.

Фактор GF- токсичность, показывает, во сколько раз объем сточной воды следует разбавить, чтобы приготовить безвредную тестовую среду. Наименьшее значение GF, при котором все рыбы выживают в условиях теста называют фактором разбавления, выражают целым числом.

Дафнии - выбраны как представители класса ракообразных и корма рыб. Продолжительность теста: 24 часа (в острой форме) или примерно 3 недели для определения поведения дафний при размножении - так называемый тест жизненного цикла.

Бактериальные тесты. Типичным оценочным критерием служит эффект подавления размножения бактериальных клеток. Удобным для измерения параметром является респираторная активность. Она может быть получена на основе БПК.

Определение ферментативной активности и ее возможное ингибирование токсичным веществом. Примером служит определение активности дегидрогеназы с помощью хлорида 2, 3, 5-трифенилтетразалия.

Результаты стандартных тестов могут давать только грубую оценку областей концентраций веществ, в которых можно ожидать токсикологический эффект.

Биоаккумуляторные тесты предварительно проводят со специфическими веществами. Используют для изучения раковины или рыбы. Живые организмы экстрагируют в течение длительного периода при сублетальных концентрациях тест-вещества. Через установленные временные интервалы специфическими аналитическими методами определяют тест-вещества в живых организмах и сравнивают результаты со значениями, полученными для соответствующих контрольных объектов. Факторы аккумулирования находят для живого организма в целом или его отдельных частей (печень, почки, кости, мышцы) и сравнивают с концентрацией этого вещества в образце воды.

Биологический мониторинг. Мониторинг биологической составляющей экосистемы (биоты) – это контроль состояния окружающей природной среды с помощью живых организмов. Главный метод биологического мониторинга – биоиндексация, смысл которой заключается в регистрации любых изменений в биоте, вызванных антропогенными факторами. В биологическом мониторинге могут быть использованы не только биологические, но и любые другие методы, например химический анализ содержания загрязняющих веществ в живых организмах.

Биосферный заповедник. Это охраняемая территория, на которой защита природы сочетается с фундаментальными научными исследованиями, наблюдениями (мониторингом) за действием механизма биосферы, измерениями результатов взаимодействия живых организмов и неживой природы, а также результатов воздействия на природу разносторонней деятельности человека. Биосферный заповедник состоит из трех зон. См. зоны биосферного заповедника.

В

Воздействие антропогенное – антропогенная деятельность, связанная с реализацией экономических, рекреационных, культурных интересов и вносящая физические, химические, биологические изменения в природную среду.

Вредные вещества – все вещества, воздействие которых на биологические системы может привести к отрицательным последствиям.

Вспомогательное оборудование экоаналитическго контроля. К вспомогательному оборудованию относят устройства и приспособления, которые не применяются непосредственно для получения аналитического сигнала, но используются в процессе отбора проб и подготовки их к анализу. В качестве желательных характеристик можно указать долговечность, надежность в работе, невысокие водо- и энергопотребление, легкость монтажа, отсутствие побочных эффектов при работе, компактность, безопасность, безопасность для персонала.

Выбор места контроля загрязнения. Место для первичной оценки или отбора пробы выбирается в соответствии с целями анализа и на основании внимательного изучения всей имеющейся предварительной информации, а также натурного исследования местности или контролируемого объекта, причем должны учитываться все обстоятельства, которые могли бы оказать влияние на состав взятой пробы или результат первичной оценки наличия и уровня загрязнения (воздействия). В зависимости от вида анализируемой среды данная процедура имеет некоторые особенности. В операцию поиска источника или места пробоотбора часто также включается задача идентификации характера воздействия или загрязняющего вещества (установление его природы, расшифровка состава основных компонентов смеси). При отсутствии технической возможности или необходимости в идентификации она должна заменяться более простой задачей обнаружения, т. е. подтверждения факта наличия загрязняющего вещества в среде. В случае обнаружения вредного физического фактора целесообразно сразу проводить количественное измерение его уровня.

Эти задачи должны решаться максимально экспрессно. Применяемые методы и технические средства должны быть способны обнаруживать максимально специфично. Еще одной значимой характеристикой вещества является также его чувствительность. В случае решения задачи идентификации главной характеристикой технического средства в этом случае является его селективность (даже в ущерб чувствительности).

При неавтоматизированном режиме обнаружения обычно используются портативные средства экспрессного контроля. Для воздуха – индикаторные трубки, экспресс–тесты на основе индикаторных бумажек или пленок, другие индикаторные элементы. Для воды и вытяжек из почвы – это тесты или тест–комплексы, а также микро(мини)–портативные переносные лаборатории с упрощенным (обычно качественные или полуколичественные) операциями анализа.

Для автоматического обнаружения обычно применяют малогабаритные сенсоры и другие чувствительные элементы – устройства, обладающие свойствами быстродействующего первичного преобразования контролируемого параметра окружающей среды в аналитический сигнал (изменение окраски, перепад электрического тока, напряжения или другого фиксируемого показателя), т.е. являющиеся сигнализаторами. Выполнив задачу обнаружения (или идентификации) ЗВ, средства выдают информацию, необходимую для принятия решения о проведении следующей операции – пробоотбора.

Выбор места контроля загрязнения и поиск точек отбора проб воды. При поиске точек отбора проб воды из поверхностных природных источников особенно внимательно надо отслеживать притоки реки и возможные источники загрязнения выше по течению от предполагаемого места первичной оценки ли пробоотбора. Место выбора проб сточных вод оценивается и выбирается только после подробного ознакомления с технологией производства, потреблением и сбросом воды, местоположением цехов объекта, системой его канализации, назначением и работой отдельных элементов систем очистки.

Створы отбора и оценки проб устанавливают на водоемах примерно в 1 км выше ближайшего по течению пункта водопользования (водозабор для питьевого водоснабжения, места купания, организованного отдыха, территория населенного пункта), а на непроточных водоемах и водохранилищах – в 1 км в обе стороны от пункта водопользования.

Обычно принято отбирать пробы воды одного створа в 3 точках (у обоих берегов и в фарватере), но можно и в 1-2 точках (при ограниченных технических возможностях или на небольших водоемах) – в зависимости от характера водопользования и с учетом условий водного режима в данном пункте или распределения сточных вод в водоеме.

При централизованном водоснабжении в населенном пункте пробы воды из водоема можно брать в точке водозабора по глубине и по ширине реки. Для характеристики источника централизованного водоснабжения при существующем водозаборе допускается отбор и первичная оценка проб непосредственно после насосов первого подъема.

Выбор места контроля загрязнения и поиск точек отбора проб воздуха. Поиск и выбор места отбора, а также первичной оценки проб воздуха (как в отношении других сред) проводят в предполагаемых зонах максимального загрязнения окружающей природной среды (например, в факеле выброса и в зонах его возможного прохождения на расстоянии до объекта от сотен метров до нескольких километров, обычно на высоте до 1,5 м от земли) или непосредственно вблизи нахождения людей и других биообъектов, для которых данный выброс может оказаться вредным или опасным.

В рабочей зоне пробы воздуха следует отбирать в местах постоянного или максимально длительного пребывания людей, при характерных производственных условиях с учетом особенностей технологического процесса, уровня, физико-химических свойств, а также класса опасности и биологического действия выделяющихся химических загрязняющих веществ или физических факторов воздействия, температуры и влажности окружающей среды.

Места для отбора пробы воздуха в рабочей зоне выбирают с учетом технологических операций, при которых возможно наибольшее выделение в воздух рабочей зоны вредных веществ, например:

– у аппаратуры и агрегатов в период наиболее активных химических, термических и иных процессов в них,

– на участках загрузки и выгрузки веществ, затаривания готовой продукции,

– на участках внутренней транспортировки сырья, полуфабрикатов и продукции,

– на участках размола и сушки сыпучих, пылящих материалов и веществ, у наиболее вероятных источников выделений при перекачке жидкостей и газов (насосные, компрессорные) и др.,

– в местах отбора технологических проб, необходимых для целей технического анализа.

Часто учитывают свойства веществ и класс опасности, устанавливая следующую периодичность отборки и анализа проб:

– для первого класса – не реже одного раза в 10 дней,

– для второго класса – не реже, чем ежемесячно,

– для третьего и четвертого класса – не реже чем один раз в квартал.

Выбор места контроля загрязнения и поиск точек отбора проб почвы. При выборе мест отбора проб почвы и их первичной оценки обычно учитывают два главных параметра:

1) размер (площадь) элементарного участка, с которого отбирают смешанный почвенный образец, отражающий средний уровень загрязнения почвы,

2) ключевой участок, являющийся наименьшей геоморфологической единицей ландшафта, в достаточной мере отражающей генезис (тип, подтип) свойств почв.

В пределах ключевого участка выделяют элементарные участки, размеры которых зависят от расстояния до источника загрязнения почвы Обычно руководствуются правилом: чем дальше от источника, тем больше должна быть площадь элементарного участка. Кроме того, в пределах определенного элементарного участка выбирают также рабочую площадку, именно с которой и отбирают пробы почв для составления смешанного почвенного образца. Если размер элементарного участка сравнительно велик, а почвенный покров сложен, то в пределах участка выделяют несколько пробных рабочих площадок (обычно 2-3).

За рациональный размер рабочей площадки обычно принимают площадь около 1 га (100 х 100 м). Вокруг предприятия площадки намечают следующим образом: в радиусе 1,5 – 2,5 км (зона наибольшей загрязненности) по 8 направлениям – румбам (хотя и не обязательно строго по азимуту), в радиусе 2,5 – 5 км (зона значительного влияния) – по 10 – 12 румбам, в радиусе 5 – 10 км (зона обычно фиксируемого влияния объекта) по 16 – 24 румбам. В таком случае пробные площадки оказываются друг от друга на равномерном расстоянии 1,5 – 2 км.

Представленная схема носит рекомендательный характер, поскольку в природных условиях положение элементарных участков и количество пробных площадок зависит от ландшафтно – геохимических особенностей территории. При сильном загрязнении вокруг мощных предприятий в направлении господствующих ветров территорию обследуют на расстоянии до 20 – 30 км, а в направлении наименьшей повторяемости и силы ветров – примерно в 2 раза меньше.

Выбор места контроля загрязнения и поиск точек отбора проб биоты. Выбор места для отбора проб биоты является специфической задачей биомониторинга. Данная процедура имеет принципиальную особенность – индикационный характер поиска места для такого пробоотбора. Он заключается в том, что наблюдения за показаниями состояния растительности и животного мира должно показывать исследователю, где ему отбирать пробы биообъектов для последующего анализа на предмет их загрязненности.

Выбросы – поступление загрязняющих веществ в атмосферу. Выбросы в атмосферу являются основными источниками последующего загрязнения вод и почв в региональном масштабе, а в ряде случаев и в глобальном.

ВОЗ - Всемирная организация здравоохранения).

ВМО - Всемирная метеорологическая организация.

Г

Газоанализаторы вредных веществ. Автоматический газоанализатор представляет собой прибор, в котором отбор проб воздуха, определение количества контролируемого компонента, выдача и запись результатов анализа проводится автоматически по заданной программе без участия оператора. Для контроля воздушной среды используют газоанализаторы, работа которых основана на различных принципах.

Термокондуктометрические газоанализаторы. Принцип работы основан на зависимости теплопроводности газовой смеси от ее состава. Чувствительным элементом анализаторов этого типа являются тонкие платиновые нити. В зависимости от состава газа меняется температура чувствительного элемента, возникает ток, сила которого пропорциональна концентрации контролируемого компонента.

Термохимические газоанализаторы. Принцип их работы основан на измерении теплового эффекта каталитической реакции, в которой участвует контролируемый компонент. Термохимический принцип использован в газоанализаторах и сигнализаторах горючих газов, паров и их смесей.

Магнитные и термомагнитные газоанализаторы. Принцип работы основан на измерении физических свойств газовой смеси под воздействием магнитного поля.

Кулонометрические газоанализаторы. Принцип работы основан на измерении предельного электрического тока, возникающего при электролизе раствора, который содержит определяемое вещество, являющееся электрохимическим деполяризатором. Анализируемая смесь, содержащая, например, диоксид серы, подается в электрохимическую ячейку. Он реагирует с иодом до образования сероводорода, который затем электороокисляется на измерительном электроде. Электрический ток является мерой концентрации определяемого компонента.

Ионизационные газоанализаторы. Принцип работы основан на измерении ионного тока, возникающего в процессе ионизации исследуемого газа. Обычно используют ионизацию пламенем и радиоактивным излучением. Разработаны ионизационные газоанализаторы на NO₂, бензол, дихлорэтан.

Фотоколориметрические газоанализаторы. Принцип работы основан на использовании специфической реакции, сопровождающихся образованием или изменением окраски взаимодействующих веществ. Достоинством газоанализаторов является высокая чувствительность и универсальность. Определяемые вещества - NH₃, H₂S, CS₂, Cl₂, HCN, фосген.

Оптико - акустические газоанализаторы. Принцип работы основан на поглощении инфракрасного излучения газом. Газ при прерывистом ИК - облучении в замкнутом пространстве периодически нагревается и охлаждается, что сопряжено с колебаниями давления газовой смеси.

Хемилюминисцентные газоанализаторы. Принцип работы основан на измерении интенсивности люминесценции продуктов химической реакции определяемого компонента с реагентом. Определяемые вещества - озон, NO, NO₂, NO_x.

Флуоресцентные. Принцип работы основан на измерении интенсивности флуоресценции определяемого компонента под действием УФ - излучения. Определяемые вещества - СО₂, СО.

Лазерные. Принцип работы основан на поглощении веществом лазерного излучения определенной длины волны. (Метан, пыль).

Интерференционные. Основан на зависимости изменения оптических свойств анализируемой смеси от концентрации определяемого компонента. (СО₂, метан, водород).

Геоинформационные системы (ГИС) - системы автоматизированного сбора, хранения, преобразования и представления геоэкологической информации, которые основаны на средствах вычислительной техники и автоматики. Одной из главных подсистем ГИС является информационный блок (база данных). Он представляет собой своеобразный фонд длительного хранения исходной информации - в виде карт, таблиц, временных рядов наблюдений, текстовых систематизированных материалов и т.д. Основное назначение ГИС состоит в оперативной подаче сведений о состоянии окружающей среды заинтересованным организациям и лицам.

Геофизический метод наземных наблюдений состоит в изучении процессов поступления и превращения вещества и энергии в геосистемах и экосис­темах на основе использования балансового подхода. Наблюдения проводятся на стационарах и в полустационарных условиях на постоянных участках и профилях с применением точных измерительных прибо­ров по специальной программе и методике. Программа включает инст­рументальное определение, элементов радиационного, теплового и вод­ного балансов, исследование тепло- и влагообмена между компонента­ми природной среды, водно-теплового режима и его влияния на продуктивность геосистем и экосистем. Сравнение структуры балансов трансформированной и ненарушенной территорий позволяет выявить направление и степень изменений, а также количественно оценить, возможные последствия хозяйственной деятельности человека.

Геохимический метод наземных наблюдений заключается в изучении функционирования и развития природных систем с помощью анализа миграции химических веществ и элементов. В стационарных и полустационарных условиях изучается поступление элементов естественным путем и в результате хозяйственной деятельности человека, выявляется интенсивность их водной и воздушной миграции, сопоставляется состав растворенных веществ в ландшафтах различной степени антропогенной трансформации, рассматривается биологический круговорот элементов и его изменения под влиянием техногенеза. Анализ носит сопряженный характер и за­хватывает все основные компоненты природной среды, воздух и ат­мосферные осадки, поверхностные и грунтовые воды, горные породы и, почвы, растения. Геохимический метод дает возможность определить закономерности изменения химического состава природных компонентов и комплексов, их устойчивость к различным веществам и способности к самоочищению, выявить вероятность формирования техногенных ано­малий, скорости распространения и пространственные масштабы загряз­нения. Эта информация необходима для оценки современного состояния окружающей среды и решения задач прогнозного характера.

Геохимический мониторинг, т.е. наблюдение за геохимическими параметрами природных и техногенных ландшафтов является важной составной частью экологического мониторинга. Различают фоновый и импактный геохимический мониторинг. Фоновый геохимический мониторинг заключается в наблюдении за распределением и поведением химических элементов и соединений в ландшафтах вне сферы влияния локальных источников загрязнения. Импактный геохимический мониторинг — это слежение за региональным и локальным антропогенным воздействием в местах кризисных экологических ситуаций — городах, промышленных центрах, зонах радиоактивного загрязнения и т.д.

Геоэкологический мониторинг - наблюдение и контроль за изменениями состояния биосферы под влиянием деятельности человека, предупреждение о неблагоприятных для жизни, здоровья и производственной деятельности людей последствий, вызванных этими изменениями (Петров, 1998).

Гидрометеорологическая служба – система функционально объединенных физических лиц, а также юридических лиц, в том числе органов исполнительной власти, осуществляющих деятельность в области гидрометеорологии смежных с ней областях (метеорологии, климатологии, агрометеорологии, гидрологии, океанологии, гелиогеофизики), мониторинг окружающей природной среды, ее загрязнения, в том числе ионосферы и околоземного космического пространства, предоставление информации о состоянии окружающей природной среды, ее загрязнении, об опасных природных явлениях.

Глобальный мониторинг - это регулярное слежение за планетарными процессами и явлениями я биосфере с целью оценки и прогноза их изменений под влиянием антропогенных и естественных факторов. В качестве объектов слежения выступают геосферы Земли, которые рассматриваются в глобальном масштабе. Он необходим для решения планетарных проблем охраны окружающей среды, овладения приемами и механизмами управления региональными природно-антропогенными процессами и биосферой в целом. Наблюдения позволяют выявить масштабы и характер антропогенных изменений природных систем, определить негативные последствия хозяйственной деятельности в различных ландшафтных зонах и при разных способах общественного производства.

ГСМОС - глобальная система мониторинга окружающей среды. Идея ее создания была высказана на Стокгольмской конференции ООН по окружающей среде в 1972 г. реальные основы ГСМОС были заложены на специальной встрече в Найроби (Кения) в 1974 г., где была уточнена роль агентов и государств – членов ООН.

Д

Дендроиндикация - определение изменений природной среды с помощью изучения хода прироста деревьев (особенно хвойных). Это один из немногих методов биоиндикации, позволяющих получить непрерывную информацию о развитии процессов за многолетний период. Ее анализ дает возмож­ность установить сроки возникновения изменений природы и скорости их формирования во времени и пространстве. По величине колебания прироста можно судить о глубине трансформации природных систем, определять границы распространения и тенденцию развития изучаемого процесса.

Дистанционные методы мониторинга. См. Аэрокосмический мониторинг

Е

Единая государственная система экологического мониторинга (ЕГСЭМ). В Положении ЕГСЭМ, определены территориально-ведомственные принципы построения ЕГСЭМ, предусматривающие максимальное использование существующих государственных и ведомственных систем мониторинга состояния окружающей природной среды, источников антропогенного воздействия, природных ресурсов, экосистем.  При этом в ЕГСЭМ были выделены базовые и специализированные подсистемы мониторинга и подсистемы обеспечения функционирования системы в целом.

Базовые подсистемы мониторинга создаются на основе служб наблюдения состояния природных сред и природных ресурсов федеральных органов исполнительной власти, осуществляющих мониторинг:

·        состояния атмосферы;

·        водных объектов: поверхностных вод, суши, морской среды, водной среды, водохозяйственных систем и сооружений в местах водозабора и сброса сточных вод, подземных вод;

·        недр (геологической среды), опасных экзогенных и эндогенных геологических процессов;

·        земель, почвенного покрова;

·        наземной флоры и фауны (кроме лесов);

·        лесов;

·        фонового состояния окружающей природной среды;

·        источников антропогенного воздействия.

Специализированные подсистемы мониторинга функционируют на базе служб наблюдений федеральных органов исполнительной власти и осуществляют мониторинг:

·        промышленной безопасности; ·        рыб, других водных животных и растений; ·        воздействия факторов среды обитания на состояние здоровья населения (в рамках системы социально - гигиенического мониторинга); ·        околоземного космического пространства; ·        военных объектов.

 Подсистемы обеспечения:

·        топографо - геодезическое и картографическое обеспечение, включая создание цифровых, электронных карт и геоинформационных систем;

·        электронные системы передачи данных.

 31 марта 2003 года вышло постановление Правительства Российской Федерации № 177, которым было утверждено Положение об организации и осуществлении государственного мониторинга окружающей среды (государственного экологического мониторинга).

Ж

З

Загрязнение окружающей среды – это вызванное антропогенной деятельностью внесение (поступление) в окружающую среду или самопроизвольное возникновение (образование) в ней новых (нехарактерных) вредных химических веществ, физических факторов, биологических агентов, превышение за определенное время установленной нормы или естественного многолетнего среднего уровня их количественной характеристики в объеме окружающей среды.

Зоны биосферного заповедника. Биосферный заповедник состоит из трех зон: ядра, - не затронутого человеческой деятельностью биогеоценоза, где все естественные процессы идут, каким положено природой, без малейшего вмешательства чело века, где сохраняются генетические фонды растительного и животного мира; ядро охраняется самым строжайшим образом и является эталоном, с которым можно сравнить параметры аналогичных природных систем, не подвергшихся воздействию человека; ядро окружено так называемой буферной зоной, в которой располагаются научно - исследовательские стационарные станции, кордоны, лесничества заповедника и его музеи, где разрешается неактивная рекреационная деятельность, закладка питомников редких растений, неширокая хозяйственная деятельность (главным образом на территориях кордонов) и изучается воздействие на биогеоценозов различных видов хозяйственной деятельности человека - лесоразработок, выпаса скота, промысловой охоты у границ заповедника; наконец, третья зона биосферного заповедника - это зона активного антропогенного пресса, это как раз та зона, параметры которой сравниваются с природным эталоном, заключенным в ядре заповедника. Таким образом, биосферный заповедник знаменует собой новый этап изучения и охраны природы. Его главная задача - изучить проблемы взаимоотношений человека с природой и научить человека максимально предвидеть самые отдаленные последствия его вмешательства в действия механизма биосферы и не допускать негативных последствий этих вмешательств.

Зона экологического бедствия включает территории о очень сильным в устойчивым загрязнением среды (содержание загрязнителей более чем в 10 раз выше ПДК), разрушительной потерей продуктивности (более 7,5% в год), практически необратимой трансформацией экосистем, почти полностью исключающей их из хозяйственного использования. Деградация земель наблюдается на площади, превышающей 50% размера-территории.

Зона экологического кризиса характеризуется сильным загрязнением среды (содержание выделенных выше загрязнителей в 5-10 раз выше ПДК), резким снижением продуктивности (на 3,5-7,5% в год), потерей устойчивости и труднообратимыми нарушениями экосистем, предполагающими лишь выборочное хозяйственное использование территории. Деградация земель проявляется на 20-50% площади региона.

Зона экологического риска включает территории с повышенным загрязнением среды (содержание химических веществ в воде и тяжелых металлов в составе растительности в 2-5 раз выше ПДК), заметным снижением продуктивности растительности экосистем (на 1,5-3,5% в год), ведущим к их спонтанной деградации. Однако нарушения носят еще обратимый характер, поэтому ослабление антропогенных нагрузок может привести к улучшении экологической ситуации, повышенно качества возобновляемых ресурсов, частичному восстановлению ландшафтов. Деградация земель захватывает 5-20% территории.

И

Идентификация характера воздействия или загрязняющего вещества – установление его природы, расшифровка состава основных компонентов смеси. При отсутствии технической возможности или необходимости в идентификации она должна заменяться более простой задачей обнаружения, т. е. подтверждения факта наличия загрязняющего вещества в среде. В случае обнаружения вредного физического фактора целесообразно сразу проводить количественное измерение его уровня.

Индекс загрязнения атмосферы (ИЗА) – суммарный санитарно-гигиенический критерий. Он представляет собой относи­тельный показатель, величина которого зависит от концентрации вещества в анализируемой точке, его ПДК и количества веществ, загряз­няющих атмосферу. Индекс загрязнения определяется по формуле:

где Ci – концентрация i -того вещества; ПДКi – ПДК i -того вещества; Ki – коэффициент, учитывающий класс опасности i -того вещества.

Величины ИЗА, меньшие 2,5, соответствуют чистой атмосфере; 2,5–7,5 – слабо загрязненной атмосфере.; 7,5–12,5 – загрязненной атмосфере; 12,5–22,5 – сильно загрязненной атмосфере; 22,5–52,5 – высоко загрязненной атмосфере; более 52,5 – экстремально загряз­ненной атмосфере.

Индекс загрязнения воды (ИЗВ) – относится к категории наиболее часто используемых показателей для оценки качества водных объектов. Индекс загрязнения воды, как правило, рассчитывают по шести-семи показателям, которые можно считать гидрохимическими; часть из них (концентрация растворенного кислорода, водородный показатель рН, биологическое потребление кислорода БПК₅) является обязательной.

, где

C_i – концентрация компонента (в ряде случаев - значение параметра);

n – число показателей, используемых для расчета индекса;

ПДК_i – установленная величина для соответствующего типа водного объекта.

В зависимости от величины ИЗВ участки водных объектов подразделяют на классы. Индексы загрязнения воды сравнивают для водных объектов одной биогеохимической провинции и сходного типа, для одного и того же водотока (по течению, во времени, и так далее).

Значения ИЗВ	Классы качества вод
до 0,2	1 Очень чистые
0,2–1,0	2 Чистые
1,0–2,0	3 Умеренно загрязненные
2,0–4,0	4 Загрязненные
4,0–6,0	5 Грязные
6,0–10,0	6 Очень грязные
>10,0	7 Чрезвычайно грязные

Испытательное оборудование экоаналитическго контроля – оборудование, воспроизводящее какие-либо внешние воздействия на испытуемый ли анализируемый образец или пробу, если величины этих воздействий определены в МВИ или проведения испытаний, причем с указанием погрешности измерения таких воздействий. В отличие от вспомогательного лабораторного оборудования, требования к испытательному оборудованию достаточно четко сформулированы ГОСТ Р 8.568-96. Примером внешних воздействий, воспроизводимых с помощью испытательного оборудования, может служить нагревание образца при определенной температуре и влажности, облучение ультрафиолетовым излучением определенной длины волны и т. д.

Исторический биомониторинг используется в качестве специфического приема среди традиционных геохимических методов изучения ландшафтов и их компонентов. Так, О. П. Добродеев предложил сравнивать содержание элементов в глубоких горизонтах верховых торфяников, возраст которых можно датировать (“фон”), с их содержанием в самом верхнем горизонте, т.е. в условиях техногенного загрязнения. А. М. Никаноров, А. В. Жулидов, А. Д. Покаржевский предложили определять содержание тяжелых металлов в растениях из гербариев. Подобный исторический биомониторинг возможен и при изучении животных. С этой же целью проводят анализ льдов, погребенных почв, волос и костей человека, старых вин и т.д.

К

Картографический мониторинг – конт­роль, оценка и прогноз состояния окружающей среды с помощью построения и анализа карт различного содержания. Его реализация включает (по Берлянту, 1986, с изменения­ми): а) создание фонда базовой картографической информации, содер­жащего различные карты, составленные на основе имеющихся к началу наблюдений материалов; б) сбор, обработку и систематизацию опера­тивных данных аэрокосмических и наземных наблюдений с целью их картографирования; в) перевод обработанных данных в картографичес­кую форму - построение оперативных карт развития наблюдаемых явле­ний, условий их распространения и происходящих при этом изменений; г) анализ построенных карт с целью выявления закономерностей рас­пространения наблюдаемых явлений, оценки и прогноза состояния ок­ружающей природной среды.

Категории информации, получаемой на сети наблюдений, по степени срочности: экстренная, оперативная и режимная. Экстренная информация содержит сведения о резких изменениях уровней загрязнения атмосферного воздуха и передается в соответствующие (контролирующие, хозяйственные) организации незамедлительно. Оперативная информация содержит обобщенные результаты наблюдений за месяц, а режимная – за год. Информация по последним двум категориям передается заинтересованным и контролирующим организациям в сроки их накопления: ежемесячно и ежегодно. Режимная информация, содержащая данные о среднем и наибольшем уровнях загрязнения воздуха за длительный период, используется при планировании мероприятий по охране атмосферы, установлении нормативов выбросов, оценках ущерба, наносимого народному хозяйству загрязнением атмосферного воздуха. Для того чтобы охранные мероприятия были эффективными, информация должна быть полной и достоверной.

Классификация видов мониторинга. Н. Ф. Реймерс (1990) выделил девять видов мониторинга: авиационный, базовый, биологический, глобальный, дистанционный, космический, мониторинг окружающей среды, региональный (нетрудно увидеть, что деление проведено по разным признакам). Чаще всего мониторинг подразделяют, исходя из наблюдаемых объектов, методов слежения, пространственных масштабов проводимых наблюдений. В зависимости от изучаемых объектов можно выделить: а) мониторинг отдельных природных компонентов (сред) – атмосферного воздуха, поверхностных и подземных вод, вод морей и океанов, почв, биоты (биологический мониторинг), литосферы (литомониторинг); б) геоэкосистемный (ландшафтно-экологический) мониторинг – слежение за состоянием природных и природно-антропогенных геосистем и экосистем в целом. Исходя из методов слежения (средств получения информации) целесообразно выделить следующие виды мониторинга: аэрокосмический, геохимический, геофизический, индикационный, картографический. Получение информации может осуществляться путем дистанционного зон­дирования, с помощью стационарных, полустационарных и маршрутных наблюдений. В зависимости от пространственных масштабов наблюдений различают локальный (импактный), региональный и глобальный уровни мониторинга. В первом случае слежение осуществляется в границах относи­тельно небольших территорий (крупных предприятий, городов, бассейнов малых рек, морфологических частей ландшафта и др.), во второй - в границах административных или природных регионов (например, областей или бассейнов крупных рек и озер). На глобальном уровне состояние окружающей природной среды оценивается в планетарном масштабе. В ряде случаев используется понятие "национальный мони­торинг", под которым подразумевается слежение за состоянием среды в границах и интересах одного государства (как правило, на региональном и межрегиональном уровнях).

Мониторинг источников воздействия	Источники воздействия
Мониторинг факторов воздействия	Факторы воздействия
	физические		биологические			химические
Мониторинг состояния биосферы	Природные среды
	атмосфера	океан		поверхность суши с реками и озерами, подземные воды			биота
	геофизический мониторинг				биологический мониторинг