Лекция к Модулю 4
«Мониторинг снежного покрова»
Дисциплины «Экологический мониторинг»
Все лекции проводятся в интерактивном режиме, для чего выделяется часть времени. Помимо заранее определенных преподавателем проблем для обсуждения, которые требуют предварительной подготовки, такой режим предусматривает и дискуссию по некоторым вопросам в ходе лекции.
Лекция 2 (интерактивная). Тема 1: Мониторинг снежного покрова
Целью данной лекции является изучение основных понятий и структуры мониторинга снежного покрова.
Основными задачами лекции формирование знаний о загрязнении снежного покрова, об отборе проб атмосферных осадков, методах и средствах мониторинга снежного покрова.
План лекции:
1. Загрязнение снежного покрова – индикатор загрязнения техносферы
2. Отбор проб атмосферных осадков
3. Методы и средства мониторинга снежного покрова
Загрязнение снежного покрова – индикатор загрязнения техносферы
Состояние окружающей среды крупных городов обычно оценивается по состоянию отдельных ее составляющих: атмосферного воздуха, поверхностных и подземных вод, почв и растительного покрова, здоровья горожан. Наиболее динамичной и поэтому наиболее сложной для анализа является атмосфера, которая оказывает существенное влияние на состояние всех компонентов экосистемы. Для мониторинга атмосферы можно использовать различные объекты и методы анализа, каждый из которых имеет свои ограничения и достоинства. Наиболее активно используемый метод контроля официальными органами - непосредственный анализ воздуха приземной атмосферы, который проводится либо на стационарных станциях контроля (обычно автоматический контроль), либо с использованием разового или периодического отбора проб воздуха в наиболее подверженных загрязнению районах города. Данный метод, особенно в автоматическом режиме, при достаточно большом количестве станций имеет несомненные преимущества. К наиболее важным из которых можно отнести оперативность оценки состояния атмосферы и, соответственно, возможность быстрого реагирования при аварийных ситуациях, а также возможность автоматической компьютерной обработки и обобщения получаемой информации. Однако, это дорогостоящий метод мониторинга, т.к. требует полного охвата исследуемой территории такими станциями. Кроме того, затруднено получение интегральных показателей загрязненности, которые позволили бы говорить об экологическом состоянии того или иного микрорайона города и суммарном воздействии загрязняющих показателей на состояние окружающей среды, в том числе и человека. В этом случае рациональнее использовать другие объекты анализа, которые позволяют проводить сезонный (снег, листья, лишайники), многогодовой (по кольцам деревьев) и многовековой мониторинг (по верховым торфяникам, донным отложения). Такое разнообразие объектов анализа позволяет решать различные задачи мониторинга с разной степенью интеграции результатов, их относительной независимостью.
Снежный покров, обладающий высокой сорбционной способностью, представляется наиболее информативным объектом при выявлении техногенного загрязнения не только атмосферных осадков, но и атмосферного воздуха, а также последующего загрязнения вод и почв.
Среди основных причин, обусловливающих возможность успешного применения методов мониторинга загрязнения снежного покрова и как следствие природных сред, можно выделить следующие:
- отбор проб снежного покрова чрезвычайно прост и не требует сложного оборудования по сравнению с отбором проб воздуха;
- снежный покров позволяет решить проблему количественного определения суммарных параметров загрязнения (сухих и влажных выпадений);
- при образовании и выпадении снега концентрация загрязняющих веществ в нём оказывается обычно на 2-3 порядка величины выше, чем в атмосферном воздухе, поэтому измерения содержания этих веществ могут производится достаточно простыми методами и с высокой степенью надёжности;
- снежный покров как естественный планшет-накопитель даёт достаточно объективную величину сухих и влажных выпадений в холодный сезон.
Обычно анализ снега проводится на наличие в нем нитратов, хлоридов, сульфатов, а также тяжелых металлов, таких как железо, медь, цинк по стандартным методикам. Также в ходе исследования мы определяли pH и количество сухого остатка.
Мониторинг снежного покрова включает снегомерную съемку и последующий гидрохимический анализ снеговых проб для получения данных по наличию приоритетных и специфических загрязняющих веществ в городах и промышленных центрах, а также данных по фоновым концентрациям для природных сред. Задачи мониторинга снежного покрова и разработка программы наблюдений учитывают особенности объектов исследования: в зоне влияния промышленных предприятий, на территориях города, транспортных магистралей, в окрестности населенных пунктов, а также на постах отбора проб атмосферного воздуха и снегомерных маршрутах метеостанции. По результатам снегомерной съемки посредством методики автоматизированного эколого-географического картографирования создаются компьютерные карты, которые наглядно показывают загрязнение территории определенными веществами. Основной задачей мониторинга является получение характеристик выпадения загрязняющих веществ по территории страны в целом и по отдельно взятым регионам. По данным сети мониторинга определяются также дальний и трансграничный переносы загрязняющих веществ. Создание в нашей стране системы мониторинга загрязнения снежного покрова позволило впервые в мировой практике получить детальную картину пространственного загрязнения обширных территорий и ее характерных изменений.
Наметившийся в последние годы значительный прогресс в использовании снежного покрова в качестве показателя загрязнения природной среды послужил основой для перехода к качественно новому виду работ — мониторингу загрязнения снежного покрова на базе ранее существовавшей снегомерной сети, используемой для определения физических параметров снежного покрова. Результаты мониторинга находят широкое применение не только для определения уровней загрязнения компонентов окружающей среды, но и для решения более сложных геофизических задач — определения вещественного состава и мощности выбросов предприятий.
Для оценки уровня загрязнения снежного покрова соединениями серы и суммарным азотом использовались уровни критических нагрузок, которые разработаны Объединенной национально-экологической комиссией Европы.
Уровень критической нагрузки - определяет максимальное годовое выпадение загрязняющего вещества, при котором не оказывается негативного влияния на растительный мир и почву.
Для остальных загрязняющих веществ, присутствующих в снежном покрове, уровни критической нагрузки в настоящее время не разработаны, поэтому для оценки состояния загрязнения снежного покрова использовались предельно-допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ для поверхностных вод.
Средства анализа снежного покрова - спектрофотометр ЮНИКО 1201, pH-метр, георадар, космическая съемка, средства аналитической химии для измерения концентраций загрязняющих веществ в воде.