Введение
В соответствии с каноническим определением, мониторинг – информационная система наблюдений, оценки и прогноза изменений в состоянии окружающей среды, созданная с целью выделения антропогенной составляющей этих изменений на фоне природных процессов.
В Государственном докладе «О состоянии окружающей природной среды в 1995 г.» дается определение экологического мониторинга в РФ как комплекса выполняемых по научно обоснованным программам наблюдений, оценок, прогнозов и разрабатываемых на их основе рекомендации и вариантов управленческих решений, необходимых и достаточных для обеспечения управления состоянием окружающей природной среды и экологической безопасностью.
Специальные мероприятия по охране и защите окружающей природной среды необходимы, когда ее качество не соответствует нормативным требованиям, а экосистемы не компенсируют антропогенные нагрузки и разрушаются. Поэтому для принятия решений о природоохранной деятельности прежде всего нужна информация о фактическом состоянии природных объектов.
Наблюдения за состоянием окружающей природной среды осуществляются человеком давно для определения оптимальных условий ведения хозяйства, принятия мер по предотвращению неблагоприятных воздействий на жизнь людей и т.д. В состав информации о качестве окружающей природной среды входят донные о существующем состоянии и прогнозы изменений природных условий.
Биосфера меняется под влиянием естественных процессов и антропогенных воздействий. После естественных изменений экосистемы обычно восстанавливаются и возвращаются в начальное состояние. Перепады температур, давления, сезонные колебания биомассы растений и животных – примеры естественных изменений, которые варьируют около относительно постоянных средних значений.
Средние характеристики состояния биосферы (климата, круговорота воды, глобальной продукции и др.) могут заметно изменяться в течение тысяч и миллионов лет.
Антропогенные изменения происходят быстро (за одно-два десятилетия) и сопоставимы по масштабам с естественными, протекающими в течение тысячелетий. Естественные изменения изучаются геофизическими службами: гидрометеорологической, сейсмической, ионосферной, гравиметрической, магнитометрической и др. Чтобы выделить антропогенные изменения на фоне естественных, необходимы специальные наблюдения.
Систему наблюдений за изменением состояния окружающей природной среды называют мониторингом (лат. monitor, англ. monitoring -надзирающий).
Первое Межправительственное совещание по мониторингу было созвано в Найроби (Кения) в 1974 г. На нем обсуждались цели программы глобальной системы мониторинга окружающей среды (ГСМОС). Большой вклад в развитие мониторинга внесли русские ученые: В.Д. Федоров, Ю.А. Израэль и др. В зависимости от целей и объектов наблюдений мониторинг можно подразделить на санитарно-гигиенический, экологический и климатический.
Санитарно-гигиенический мониторинг касается, в основном, контроля за загрязнением окружающей среды и сопоставления ее качества с гигиеническими ПДК, разработанными для защиты здоровья населения.
Экологический мониторинг имеет целью оценку и прогноз антропогенных изменений в экосистемах и ответной реакции биоты на эти изменения. Основной задачей современных наблюдений становится изучение совокупных ответных эффектов экосистем в целом, а не только реакций на внешнее воздействие отдельных организмов.
Климатический мониторинг – служба контроля и прогноза колебаний климатической системы. Он охватывает ту часть биосферы, которая влияет на формирование климата: атмосферу, океан, ледяной покров и др. Климатический мониторинг тесно смыкается с гидрометеорологическими наблюдениями.
Мониторинг антропогенных изменений в природной среде не является принципиально новым: он – часть Всемирной службы погоды. Всемирной метеорологической организации и других служб, давно развивающихся в России и многих странах.
Мониторинг использует их опыт, наблюдательные станции, телекоммуникации, центры обработки информации, совершенствуя старые и развивая новые элементы измерений. Чтобы определить динамику изменений состояния экосистем и биосферы, измерения должны проводиться через определенные интервалы времени, а по важнейшим показателям – непрерывно. Наблюдения могут быть организованы в виде точечных измерений на сетке станций или площадных съемок для получения интегральных характеристик. Возможна комбинация этих приемов. Важную роль играют авиационные и спутниковые наблюдения. Чтобы выделить антропогенные воздействия, надо знать первоначальное, т.е. фоновое состояние экосистем. Для этого необходимы наблюдения в местах, удаленных от источников воздействия.
Экологический мониторинг имеет особое значение в глобальной системе мониторинга окружающей среды и, в первую очередь, в мониторинге возобновляемых ресурсов биосферы. Он включает наблюдения за экологическим состоянием наземных, водных и морских экосистем.
В качестве критериев, характеризующих изменения состояний природных систем, могут быть использованы: сбалансированность продукции и деструкции; величина первичной продукции, структура биоценоза; скорость круговорота биогенных веществ и др. Все эти критерии численно выражаются различными химическими, биологическими или другими показателями. Главным результатом экологического мониторинга должна быть оценка откликов экосистем на антропогенные возмущения.
Отклик, или реакция экосистемы – это изменение ее экологического состояния в ответ на внешние воздействия. Оценивать реакцию системы лучше всего по интегральным функциональным показателям ее состояния, в качестве которых могут использоваться различные индексы. Рассмотрим некоторые из них:
1. Одним из наиболее распространенных откликов водных экосистем на антропогенные воздействия является эвтрофикация. Следовательно, слежение за изменением показателей, интегрально отражающих степень эвтрофированности водоема, например рН – важнейший элемент экологического мониторинга.
2. Откликом на выпадение «кислотных дождей» и другие антропогенные воздействия может быть изменение видовой структуры биоценозов наземных и водных экосистем. Для оценки такой реакции широко используют различные индексы видового разнообразия, отражающие тот факт, что при любых неблагоприятных условиях разнообразие видов в биоценозе уменьшается, а численность устойчивых видов возрастает.
Прогноз и оценка прогнозируемого состояния экосистем и биосферы опираются на результаты мониторинга в прошлом и настоящем, изучение информационных рядов наблюдений и анализ тенденций изменений окружающей природной среды. На начальном этапе необходимо прогнозировать изменение интенсивности источников воздействий и загрязнений, осуществлять прогноз степени их влияния: прогнозировать, например, количество загрязняющих веществ в различных средах, их распределение в пространстве, изменения их свойств и концентраций во времени. Для составления таких прогнозов необходимы данные о планах деятельности человека.
Следующий этап – прогноз возможных изменений в биосфере под воздействием имеющихся загрязнений и других факторов, так как уже возникшие изменения (особенно генетические) могут действовать еще много лет. Анализ прогнозируемого состояния позволяет выбирать приоритетные природоохранные мероприятия и вносить коррективы в хозяйственную деятельность на региональном уровне.
Прогнозирование состояния экосистем – необходимое звено в управлении качеством природной среды.
Глава 1. Экологический мониторинг в России