Види та рівні екологічного моніторингу

В залежності від критеріїв оцінки стану навколишнього середовища існують різні види моніторингу:

• біоекологічний (санітарно-гігієнічний);

• геоекологічний (природно — господарський);

• біосферний (глобальний);

• супутниковий;

• геофізичний;

• кліматичний;

• біологічний та ін.

Супутниковий моніторинг використовує дистанційні (незбурювальні) методи і дозволяє за космічними знімками стежити за змінами, що відбува­ються на поверхні Землі та в атмосфері.

Геофізичний моніторинг передбачає виконання спостережень за за­брудненням, ступенем прозорості атмосфери, метеорологічними і гідроло­гічними характеристиками середовища та інтерпретацію отриманих даних. Проводиться також моніторинг неживої складової біосфери, конструкцій і будинків.

Кліматичний моніторинг включає в себе моніторинг стану кліматич­ної системи (атмосфера — океан — літосфера — кріосфера — біота). Його метою є оцінка можливих змін клімату.

Біологічний моніторинг передбачає визначення стану біоти, її реакції на антропогенний вплив, а також функцію стану і відхилення цієї функції від нормального природного стану на різноманітних рівнях: молекулярному, клітинному, організмовому, популяційному, на рівні спільноти. Як підсис­тема сюди відноситься санітарно-гігієнічний моніторинг (визначення стану здоров'я людини під впливом навколишнього середовища).

Залежно від призначення здійснюється загальний, оперативний та фоновий моніторинг навколишнього природного середовища.

Загальний (стандартний) моніторинг навколишнього природного се­редовища — це оптимальні за кількістю параметрів спостереження в пунк­тах, об’єднаних в єдину інформаційно-технологічну мережу, які дають змогу на основі оцінки й прогнозування стану навколишнього середовища регулярно розробляти управлінське рішення на всіх рівнях.

Оперативний (кризовий) моніторинг навколишнього природного се­редовища — це спостереження спеціальних показників на цільовій мережі пунктів у реальному масштабі часу за окремими об’єктами — джерелами підвищеного екологічного ризику в окремих регіонах, що їх визначено як зони надзвичайної екологічної ситуації, а також у районах аварії зі шкідли­вими екологічними наслідками, з метою забезпечення оперативного реагу­вання на призові ситуації та створення безпечних умов для населення.

Фоновий (науковий) моніторинг навколишнього природного середо­вища — це спеціальні високоточні спостереження за всіма складовими на­вколишнього середовища, а також за характером, складом, колообігом та міграцією забруднювальних речовин, за реакцією організмів на забруднен­ня на рівні окремих популяцій, екосистем і біосфери в цілому. Фоновий моніторинг здійснюється в природних та біосферних заповідниках, на ін­ших територіях, що охороняються, на базових станціях.

В залежності від масштабів об’єкта спостереження розрізняють три рівні екологічного моніторингу навколишнього природного середовища: глобальний, регіональний та локальний.

Локальний моніторинг — це коли об’єктами спостереження є окремі точки і зони, розміри яких не перевищують десятків квадратних кіломет­рів. Локальний моніторинг проводиться на території окремих об’єктів (під­приємств), міст, на визначених ділянках ландшафтів.

Якщо об’єктами спостереження є локальні джерела підвищеної небезпеки, наприклад території поблизу місць поховання радіоактивних відходів, хі­мічні заводи, тощо, то такий моніторинг називається імпактним.

При збільшенні масштабів спостереження до тисяч квадратних кіло­метрів здійснюється регіональний моніторинг.

Спостереження за загальносвітовими процесами і явищами в біосфері Землі та в її екосфері є предметом глобального моніторингу

Цілі, методичні підходи та практика моніторингу на різних рівнях суттєво відрізняються.

Найбільш чіткий критерій якості навколишнього середовища визначе­ний на локальному (імпактному) рівні. Ціль регулювання тут — забезпечити таку стратегію, яка не виведе концентрації визначених пріоритетних антро­погенних забруднюючих речовин за граничний діапазон, що є свого роду стандартним. Він представляє собою граничнодопустимі концентрації (ГДК). Задачею моніторингу на локальному рівні є визначення параметрів моделей «поле викидів — поле концентрацій». Об'єктом впливу на локаль­ному рівні є людина.

Так наприклад, для ефективного контролю за забрудненням атмосфе­ри в містах із населенням до 100 тис.

Регіональний моніторинг організується і проводиться в межах адмі­ністративно-територіальних одиниць, на територіях окремих економічних і природних регіонів. На регіональному рівні підхід до моніторингу за­снований на тому, що забруднюючі речовини, потрапляючи в навколиш­нє середовище, розсіюються, включаються в колообіг речовин в біосфері. Внаслідок цього змінюється стан абіотичної складової навколишнього се­редовища, і як наслідок, виникають зміни в біоті (екзогенні сукцесії). Кожен господарчий захід, який відбувається в масштабі регіону, відобра­жається на регіональному фоні — змінює стан рівноваги абіотичної та біотичної складової.

Національним називають екологічний моніторинг, що здійснюється на національному рівні або на території країни. В цілому такий моніторинг означає статистичну обробку та аналіз даних про забруднення навколиш­нього середовища від регіональних систем, зі штучних супутників Землі та космічних орбітальних станцій. Вони функціонують разом зі службою по­годи, держкомгідромету України і здійснюють прогноз якості навколиш­нього середовища на великих територіях країни.

Особливо складні проблеми екологічного моніторингу виникають на глобальному рівні. Навіть на сьогодні цілі такого моніторингу ще недоста­тньо чітко сформульовані. Окрім того, моніторинг на локальному та регіо­нальному рівнях, як правило, постає внутрішньодержавною задачею, тоді як глобальний моніторинг — задача світової спільноти, що повинна відпо­відати інтересам всього людства.

На практиці мета глобального моніторингу визначається в ході міжна­родного співробітництва на рівні різноманітних міжнародних конвенцій та декларацій.

Ідея створення глобальної системи моніторингу навколишнього сере­довища (ГСМНС) зародилась на Стокгольмській конференції OOH з навко­лишнього середовища в 1972 р. Реальні основи ГСМНС були покладені на спеціальній зустрічі держав — членів OOH в Найробі (Кенія) в 1974р.

Основи ГСМНС в колишньому CPCP були розроблені академі­ком Ю. А. Ізраель та представлені на засіданні Ради управління ЮНЕП в 1974 р. Визначною особливістю концепції Ю. А.Ізраеля було спостерігання за антропогенними змінами в навколишньому середовищі.

Добре відомо, що з часом відбуваються природні зміни клімату, по­годи, температури, тиску в атмосфері, сезонні зміни біомаси рослин та тварин. Ця інформація давно використовується людством. Природні змі­ни відбуваються порівняно повільно, за великі відрізки часу. їх реєстру­ють різноманітні геофізичні, метеорологічні, гідрологічні, сейсмічні та інші служби.

Антропогенні ж зміни розвиваються дуже швидко, наслідки їх дуже небезпечні, і досить часто можуть бути незворотніми. Для їх визначення необхідно мати інформацію про первинний стан об’єкту навколишнього середовища, тобто стан до початку антропогенного впливу. Якщо таку ін­формацію отримати не можна, вона може бути змодельована з існуючих даних моніторингу, отриманих за великий проміжок часу, за результатами спостережень за хімічним складом донних відкладень в водних об’єктах, складом льодників, складом деревини за кільцями, віднесеними до дослі­джуваного періоду початку антропогенного впливу, а також за даними, отриманими в місцях, віддалених від джерел забруднення.

Ці особливості визначають необхідність такого виду глобального мо­ніторингу, як фоновий моніторинг, або моніторинг фонового забруднення навколишнього природного середовища. В сучасний період створена сітка станцій глобального фонового моніторингу, де відбувається спостереження за визначеними параметрами стану навколишнього природного середови­ща. Спостереження охоплюють всі типи екосистем: водні (морські, прісно­водні) та наземні (лісові, степові, пустельні, високогірні).

Ціль ГСМНС — дослідження та вивчення Землі в планетарному мас­штабі.

Задача вивчення Землі як цілісної природної системи поставлена Міжнародною геосферно-біосферною програмою (МГБП) та вирішується на основі широкого застосування космічних засобів спостережень. МГБП, здійснення якої почалося з 1990р., передбачає сім ключових розробок.

1. Закономірності хімічних процесів в глобальній атмосфері та роль біо­логічних процесів в колообігах малих газових компонентів. Проекти, виконані з цими напрямками, аналізують вплив зміни вмісту озону в стратосфері на проникнення до земної поверхні біологічно-небезпеч­ного ультрафіолетового випромінювання, оцінку впливу аерозолів на клімат.

2. Вплив біологічних процесів в океані на клімат та зворотні впливи. Проекти включають комплексні дослідження глобального газообміну між океаном і атмосферою, морським дном та літосферою континен­тів, розробку методик прогнозування біохімічних процесів в океані в залежності від антропогенних збурень в глобальному масштабі, ви­вчення евфотичної зони Світового океану.

3. Вивчення узбережних екосистем та впливу змін землевикористання.

4. Взаємодія рослинного покрову з фізичними процесами, відповідаль­ними за формування глобального колообігу води. В рамках цього напрямку проводяться дослідження за програмою глобального експе­рименту з метою вивчення колообігу енергії та води в доповнення до робіт за Всесвітньою програмою досліджень клімату.

5. Вплив глобальних змін на континентальні екосистеми. Розробляються методики прогнозу взаємодії змін клімату, концентрації вуглекислого газу та землевикористання екосистем; дослідження глобальних змін екологічного різновиду.

6. Палеоекологія і палеокліматичні зміни та їх наслідки. Проводяться дослідження з метою реконструкції історії зміни клімату та навколи­шнього середовища.

7. Моделювання земної системи з метою прогнозу її еволюції. Створю­ються численні моделі в глобальному масштабі, визначаються кількіс­ні оцінки взаємодії глобальних, фізичних, хімічних та біологічних ін­терактивних процесів в земній системі на протязі останніх ста тисяч років.

В рамках МГБП вивчаються біогеофізичні колообіги вуглецю, азоту, фосфору та сірки, які тепер визначаються як природними, так і антропоген­ними факторами.

Антропогенні фактори особливо важливі для колообігу вуглецю. Складність вивчення цих процесів обумовлених природною мінливістю, пов’язаною зі зміною вкладу континентальної біомаси в кругообіг, що зу­мовлено вирубкою лісів і зменшенням сумарної продуктивності екосистем, та варіаціями колообігу інших компонентів.

В глобальному колообігу речовини та енергії на планеті важливу роль відіграє Світовий океан. Він функціонує як великий резервуар біогенних компонентів та складає значну долю продуктивності біосфери. В глобаль­ному екологічному моніторингу продуктивності Світового океану викорис­товують такі параметри, як біомаса фітопланктона, первинна продукція фітопланктона, концентрація хлорофілу. Для дослідження та аналізу вико­ристовують супутникову оптичну апаратуру типу сканерів, приладів для вимірювання флуоресценції. Супутникове спостереження звичайно супро­воджується контрольними судовими та буйковими спостереженнями.

Важливою підсистемою глобального екологічного моніторингу постає вивчення ролі лісів в формуванні біохімічних колообігів, зокрема їхнього впливу на формування опадів, на енергетичний баланс, клімат, роль як утилізатора вуглекислого газу. Під час вивчення біологічних про­цесів на основі даних глобального моніторингу на суші ключова роль від­водиться дослідженню специфіки енергетичного балансу різних екосистем: пустель, лісів, господарчих районів.

З метою побудови більш детального глобального екологічного моні­торингу планети в рамках спільного узгодження між країнами «вісімки» (Великобританія, Італія, Канада, США, Франція, Германія, Японія, Росія) утворений міжнародний комітет з природно — ресурсних супутників.

Прикладом сучасної програми глобального моніторингу може бути система Environmental Observance System (EOS) в США. Програма розра­хована на тривалу перспективу — 15 років, з початком у 1995 р. Вона має міжнауковий характер та працює на основі даних спостережень з трьох супутників, що обслуговуються орбітальною системою. Гігантський об’єм спостережень за допомогою супутників потребує серйозних зусиль з обро­бки, аналізу, архівації та видачі даних.

Таким чином, задачі моніторингу стану навколишнього середовища у глобальному масштабі виявляються багатокритеріальними. Однією з голо­вних його задач є визначення величини допустимого впливу на Землю, особливо на біосферу Землі. Слід зазначити, що допустимими слід вважати такі впливи, які не приводять до погіршення стану біосфери.

3.3.