Структура, рівні і види моніторингу навколишнього природного середовища

КУРСОВА РОБОТА

Тема:

«Структура, рівні і види моніторингу навколишнього природного середовища»

Біла Церква

Вступ

У 1972 р. в Стокгольмі пройшла конференція по охороні навколишнього середовища під егідою ООН, де вперше виникла необхідність домовитися про визначення поняття «моніторинг». Вирішено було під моніторингом навколишнього середовища розуміти комплексну систему спостережень, оцінки і прогнозу змін стану навколишнього середовища під впливом антропогенних факторів. Термін з'явився як доповнення до терміна «контроль стану навколишнього середовища». В даний час під моніторингом розуміють сукупність спостережень за визначеними компонентами біосфери, спеціальним чином організованими в просторі і в часі, а також адекватний комплекс методів екологічного прогнозування.

Основні задачі екологічного моніторингу: спостереження за станом біосфери, оцінка і прогноз її стану, визначення ступеня антропогенного впливу на навколишнє середовище, виявлення факторів і джерел впливу. В кінцевому випадку метою моніторингу навколишнього середовища є оптимізація відносин людини з природою, екологічна орієнтація господарської діяльності.

1. Поняття моніторингу та його схеми

Природні зміни стану довкілля, як коротко часові, так і довші, значною мірою спостерігаються та вивчаються існуючими в багатьох країнах геофізичними службами (гідрометерологічними, сейсмічними, іоносферною, гравіметричною, магнітометричними та рядом інших).

Для того щоб помітити антропогенні зміни на фоні інших (природних), виникла потреба в організації спеціальних досліджень змін стану біосфери під впливом людської діяльності.

Систему повторних досліджень одного та більшої кількості елементів довкілля в просторі та часі з визначеною метою і відповідно до підготованої програми було запропоновано назвати - моніторингом.

Термін «моніторинг» зявився перед проведенням Стокгольмської конференції ООН по довкіллю (Стокгольм, 5-16 червня 1972 р.). Перші пропозиції з приводу такої системи були розроблені експертами спеціальної комісії SCOPE (Науковий комітет з проблем довкілля) в 1979 році.

Таким чином, термін «моніторинг» не є лише новим означенням вже давно існуючих геофізичних служб, а буде відноситися до системи, що синтезується для виявлення антропогенних ефектів в довкіллі з використанням інформації та деяких елементів вже існуючих геофізичних служб.

При розгляданні основних завдань, сформульованих для Глобальної системи моніторингу довкілля (ГСМД) саме в аспекті виявлення змін стану довкілля за рахунок антропогенного впливу, не можна помітити яких-небудь суперечок в меті моніторингу в наведеному визначенні. Проте роботи по виявленню та попередженню стихійних лих метеорологічного чи гідрологічного характеру проводяться існуючими службами, а роботи по попередженню хвороб - відповідними службами охорони здоров'я та т.і. Звичайно ці служби повинні розвиватись, але навряд чи доцільно об'єднувати їх до єдиної системи моніторингу.

Варто відмітити, що система моніторингу антропогенних змін природного середовища не є якоюсь принципово новою системою, що потребує організації мережі нових станцій спостереження, ліній та телекомунікації, центрів обробки даних та т.і. Вони входить складовою частиною в універсальну систему спостереження та контролю стану довкілля, систему, що давно вже розвивається в ряді держав.

Таким чином, система моніторингу забруднень може та й повинна бути частиною вже існуючої служби спостереження та контролю стану довкілля, використовувати її досвід, систему станцій спостережень (відповідно з додаванням необхідних нових елементів), ліній телекомунікації і центрів обробки даних з розвитком деяких елементів.

Як вже було відмічено, для забезпечення функціонування системи спостережень та контролю навколишнього середовища, що може виділити зміни, спричинені антропогенною діяльністю, потрібна детальна інформація про природні коливання і зміни в довкіллі. Проведення моніторингу передбачає отримання (або наявність) такої інформації.

2. Основні напрямки діяльності в сфері моніторингу

Моніторинг включає в себе такі основні напрямки діяльності:

ь Спостереження за факторами, які впливають на довкілля, та його стан.

ь Оцінку фактичного сану природного середовища.

ь Прогноз стану навколишнього природного середовища та оцінка цього стану.

Таким чином, моніторинг - це система спостережень, оцінки та прогнозу стану довкілля, що не передбачає управління якістю навколишнього середовища, прогнозом його стану з метою попередження його погіршення. Очевидно, що для правильної організації управління якістю навколишнього середовища необхідною умовою є організація системи моніторингу.

Система моніторингу може обіймати як локальні райони, так і земну кулю в цілому (глобальний моніторинг). Основною особливістю системи глобального моніторингу є можливість на основі даних цієї системи оцінити стан біосфери в глобальному масштабі.

Національним моніторингом називають систему моніторингу в межах однієї держави; така система відрізняється від глобального моніторингу не тільки масштабами, але й тим, що основною задачею національного моніторингу є отримання інформації і оцінка стану довкілля в національних інтересах. Так, підвищення рівня забруднення атмосфери в окремих містах чи промислових районах може й не мати суттєвого значення для оцінки стану біосфери в глобальному масштабі, але є важливим питанням для вживання заходів в даному районі, заходів на національному рівні.

Звичайно, що глобальна система моніторингу повинна базуватись на підсистемах національного моніторингу, включати елементи цих підсистем (немає необхідності включати в глобальну систему повністю ці підсистеми, так як в їх компетенцію входять і національні питання).

Інколи вживають термін «трансграничний», або «міжнародний», моніторинг. Певно доцільніше всього вживати цей термін для системи моніторингу, що використовується в інтересах декількох держав (для розгляду питань трансграничного переносу забруднень між державами і т.д.)

Отже, моніторинг є багатоцільовою інформаційною системою. Його основні задачі: спостереження за станом біосфери, оцінка та прогноз її стану; визначення інтенсивності антропогенного впливу на довкілля, виявлення факторів та джерел такого впливу, а також інтенсивності їх впливу.

Розглянемо універсальну схему інформаційної системи контролю стану довкілля, придатну як для системи в цілому, так і для довільної геофізичної служби, що входить в систему (гідрометеорологічної служби чи системи по нагляду за забрудненнями - моніторингу забруднень або моніторингу антропогенних змін в біосфері). Так як в системі контролю стану довкілля моніторинг забруднень є відносно новим елементом, саме на ньому і зупинюсь докладніше;

Найбільш універсальним підходом до визначення структури системи моніторингу антропогенних змін природного середовища є розділ його на блоки:

Блок-схема моніторингу

На малюнку показані окремі блоки системи, а також прямі та зворотні зв'язки між цими блоками.

Блоки «спостереження» і «прогноз стану» тісно пов'язані між собою, так як прогноз стану довкілля можливий лише при наявності репрезентативної інформації про фактичний стан (прямий зв'язок). Побудова прогнозу, з одного боку, має на увазі знання закономірностей зміни стану природного середовища, наявність схеми і можливостей чисельного розрахунку, з другої - направленість прогнозу значною мірою повинна визначати структуру і склад системи, що спостерігається (зворотній зв'язок).

Данні, що характеризують стан природного середовища, отримані в результаті спостережень або прогнозу, повинні оцінюватися в залежності від того, в якій галузі людської діяльності вони застосовуються (за допомогою спеціально обраних критеріїв). Оцінка має на меті з одного боку - визначення збитків від впливу, з іншого - вибір оптимальних умов для людської діяльності та уточнення існуючих екологічних резервів. Метою таких оцінок є визначення допустимих антропогенних навантажень на довкілля.

Інформаційно-геофізичні системи, як і інформаційна система моніторингу антропогенних змін, є складовою системи керування, взаємодії людини з навколишнім середовищем (система керування станом довкілля), тому що інформація про існуючий стан довкілля та тенденції його зміни повинні бути покладені в основу розробки заходів по охороні природи та враховуватись при плануванні розвитку економіки. Результати оцінки існуючого та прогнозованого станів біосфери в свою чергу дають можливість визначити вимоги до підсистеми спостережень (саме це й складає наукове обґрунтування моніторингу, обґрунтування складу і структури мережі та методів спостережень). На малюнку нижче показано місце моніторингу в системі керування (регулювання) стану довкілля. На схемі умовно поєднано енергетичні та інформаційні потоки.

3. Місце моніторингу в системі керування станом довкілля

Елемент біосфери з рівнем стану Б, піддається антропогенному впливу (А), змінює свій стан (ВВ).

За допомогою системи моніторингу (М) маємо «фотографію» цього зміненого (а по можливості і первісного) стану, проводиться узагальнення даних, аналіз та оцінка фактичного та прогнозованого стану.

Ця інформація передається в блок керування (К) (прийняття рішень), див також. На основі цієї інформації в залежності від рівня науково-технічних розробок (Н) та економічних можливостей (з врахуванням еколого-економічних оцінок) (Е) вживаються заходи по припиненню або обмеженню антропогенного впливу, профілактичному «зміцненню» та подальшому лікуванню елемента біосфери. Безумовно, можлива комбінація згаданих вище підходів. Удосконалюється відповідно й система моніторингу (вказані дії показані на схемі штриховими лініями).

Варто зазначити, що так як оцінка фактичного та прогнозованого стану природного середовища є складовою частиною моніторингу, деякі автори ідентифікують цю частину моніторингу з елементом управління станом природного середовища.

Спостереження за станом довкілля повинні включати в себе спостереження за джерелами та факторами антропогенного впливу (також за джерелами забруднень, шкідливих випромінювань і т.п.), за станом елементів біосфери (також за відповіддю (реакцією) живих організмів на вплив, за зміною їх структурних і функціональних показників). При цьому мається на увазі отримання даних про первісний (або фоновий) стан елементів біосфери.

Вказаний підхід обіймає спостереження за всім циклом антропогенних впливів, від джерел впливу до впливу і реакції окремих природних середовищ та складних екологічних систем.

4. Подальший розвиток системи моніторингу довкілля в Україні

Екологічний моніторинг довкілля здійснюється за довгостроковою Державною програмою, яка визначає спільні, узгоджені за цілями, завданнями, територіями та об'єктами, часом (періодичністю) і засобами виконання дії відомчих органів державної виконавчої влади, підприємств, організацій та установ незалежно від форм власності.

Створення і функціонування Державної системи екологічного моніторингу довкілля повинно сприяти здійсненню державної екологічної політики, яка передбачає:

· екологічно раціональне використання природного та соціально-економічного потенціалу держави, збереження сприятливого середовища життєдіяльності суспільства;

· соціально-екологічне та економічно раціональне вирішення проблем, які виникають в результаті забруднення довкілля, небезпечних природних явищ, техногенних аварій та катастроф;

· розвиток міжнародного співробітництва щодо збереження біорізноманіття природи, охорони озонового шару атмосфери, запобігання антропогенній зміні клімату, захисту лісів і лісовідновлення, транскордонного забруднення довкілля, відновлення природного стану Дніпра, Дунаю, Чорного і Азовського морів.

Державна система екомоніторингу довкілля повинна стати інтегрованою інформаційною системою, що здійснюватиме збирання, збереження та оброблення екологічної інформації для відомчої та комплексної оцінки і прогнозу стану природних середовищ, біоти та умов життєдіяльності, вироблення обґрунтованих рекомендацій для прийняття ефективних соціальних, економічних та екологічних рішень на всіх рівнях державної виконавчої влади, удосконалення відповідних законодавчих актів, а також виконання зобов'язань України з міжнародних екологічних угод, програм, проектів і заходів.

Функціонування Державної системи екомоніторингу довкілля повинне більш якісно розвивати принципи:

· систематичності спостережень за станом навколишнього природного середовища та техногенними об'єктами, що впливають на нього;

· своєчасності отримання і оброблення даних спостережень на відомчих і узагальнюючих (локальному, регіональному та державному) рівнях;

· комплексності використання екоінформації, що надходить у систему від відомчих служб екомоніторингу та інших постачальників;

· об'єктивності первинної, аналітичної і прогнозної екоінформації та узгодженості нормативного, організаційного і методичного забезпечення екологічного моніторингу довкілля, що проводиться відповідними службами міністерств та відомств України, інших центральних органів виконавчої влади;

· сумісності технічного, інформаційного і програмного забезпечення її складових частин;

· оперативності доведення екоінформації до органів виконавчої влади, інших зацікавлених органів, підприємств, організацій та установ;

· доступності екологічної інформації населенню України та світовій спільноті.

Державна системи екомоніторингу довкілля повинна забезпечити досягнення таких основних цілей:

· підвищення рівня адекватності дійсному екологічному стану довкілля його інформаційної моделі, яка формується на основі даних систематичних спостережень, здійснюваних спеціальними службами міністерств і відомств, підприємствами, організаціями та установами в порядку виробничо-інформаційної діяльності, дослідних робіт і наукових досліджень;

· підвищення оперативності одержання та достовірності первинних даних за рахунок використання досконалих методик, сучасних контрольно-вимірювальних приладів і засобів комп'ютеризації процесів збирання, накопичення та оброблення екоінформації на всіх рівнях державного управління і місцевого самоврядування;

· підвищення рівня та якості інформаційного обслуговування споживачів екоінформації на всіх рівнях функціонування системи на основі мережного доступу до розподілених відомчих та інтегрованих банків даних; комплексного оброблення і використання інформації для прийняття відповідних рішень.

5. Глобальний моніторинг

Особливо складні проблеми екологічного моніторингу на глобальному рівні. До цього часу цілі такого моніторингу недостатньо чітко сформульовані. Крім того, моніторинг на локальному і регіональному рівнях, як правило, є внутрішньодержавною справою, тоді як глобальний моніторинг - задача світового співтовариства, тому що він відповідає інтересам усього людства.

На практиці цілі глобального моніторингу визначаються в процесі міжнародного співробітництва у рамках різних міжнародних організацій, угод (конвенцій) і декларацій. Ідея створення Глобальної системи моніторингу навколишнього середовища (ГСМНС) була висловлена на Стокгольмській конференції ООН по навколишньому середовищу в 1972 р., реальні основи ГСМНС були закладені на спеціальній зустрічі в Найробі (Кенія) у 1974 р., де була уточнена роль агентів і держав - членів ООН. Основи ГСМНС у колишньому СРСР були розроблені академіком Ю.А. Ізраїлем і повідомлені на засіданні Ради керуючих ЮНЕП у 1974 р. Відмінною рисою концепції Ю.А. Ізраїлю було спостереження за антропогенними змінами в навколишньому природному середовищі.

Добре відомо, що за будь-який період відбуваються природні, тобто природні зміни клімату, погоди, температури, тиски, сезонні зміни біомаси рослин і тварин. Ця інформація давно використовується людиною. Природні зміни відбуваються порівняно повільно, за великі відрізки часу. Їх реєструють різні геофізичні, метеорологічні, гідрологічні, сейсмічні й інші служби. Антропогенні зміни розвиваються набагато швидше, наслідки їх дуже небезпечні, тому що можуть стати необоротними. Для їх визначення необхідно мати інформацію про первісний стан об'єкта навколишнього середовища, тобто стану до початку антропогенного впливу. Якщо таку інформацію одержати неможливо, вона може бути реконструйована за наявними даними, отриманим за відносно великий проміжок часу, за результатами спостережень за складом донних відкладень на водяних об'єктах, складом льодовиків, станом деревних кілець, що відносяться до періоду, що передувало початку помітного антропогенного впливу, а також за даними, отриманим у місцях, вилучених від джерела забруднення. Ці особливості визначають правомочність іншої назви глобального моніторингу - фоновий моніторинг, чи моніторинг фонового забруднення навколишнього природного середовища. В даний час створена світова мережа станцій фонового моніторингу, на яких здійснюється спостереження за визначеними параметрами стану навколишнього природного середовища. Спостереження охоплюють усі типи екосистем: водні (морські і прісноводні) і наземні (лісові, степові, пустельні, високогірні). Ця робота проводиться під егідою ЮНЕП.

Станції комплексного фонового моніторингу України розташовані в біосферних заповідниках (Чорноморський, Асканія-Нова) і є частиною глобальних міжнародних спостережливих мереж. Ціль ГСМНС - вивчення Землі. Задача вивчення Землі як цілісної природної системи поставлена Міжнародною геосферно-біосферною програмою (МГБП) і зважується на основі широкого застосування космічних засобів спостережень. МГБП, здійснення якої почалося з 1990 р., передбачає сім ключових напрямків розробок.:

· Закономірності хімічних процесів у глобальній атмосфері і роль біологічних процесів у кругообігу малих газових компонентів. Проекти, виконувані по цих напрямках, ставлять за мету, зокрема, аналіз впливу змін вмісту озону в стратосфері на проникнення до земної поверхні біологічно небезпечного ультрафіолетового випромінювання, оцінку впливу аерозолей на клімат і ін.

· Вплив біогеохімічних процесів в океані на клімат і зворотній вплив. Проекти включають комплексні дослідження глобального газообміну між океаном і атмосферою, морським дном і границями континентів, розробку методик прогнозування реакції біогеохімічних процесів в океані на антропогенні збурювання в глобальному масштабі, вивчення евфотичної зони Світового океану.

· Вивчення прибережних екосистем і впливу змін землекористування.

· Взаємодія рослинного покриву з фізичними процесами, відповідальними за формування глобального круговороту води. У рамках цього напрямку будуть проводитися дослідження з програми глобального експерименту з метою вивчення кругообігу енергії і води на додаток до досліджень із Всесвітньої програми досліджень клімату.

· Вплив глобальних змін на континентальні екосистеми. Будуть розроблятися методики прогнозу впливу змін клімату, концентрації вуглекислого газу і землекористування на екосистеми, а також зворотних зв'язків; досліджуватися глобальні зміни екологічного різноманіття.

· Палеоекологія і палеоекологічні зміни та їх наслідки. Будуть проводитися дослідження з метою реконструкції історії змін клімату і навколишнього середовища за період з 2000 р. до н.е. з тимчасовим дозволом не більш 10 років.

· Моделювання земної системи з метою прогнозу її еволюції. Створюються чисельні моделі в глобальному масштабі, робляться кількісні оцінки взаємодії глобальних, фізичних, хімічних і біологічних інтерактивних процесів у земній системі протягом останніх 100 тисяч років. У рамках МГБП вивчаються біогеофізичні кругообіги вуглецю, азоту, фосфору і сірки, які зараз визначаються як природними, так і антропогенними факторами. Антропогенні фактори особливо істотні для круговороту вуглецю. Труднощі вивчення процесів обумовлені невизначеностями, пов'язаними з внеском континентальної біомаси (змінами унаслідок вирубки лісів, змінами сумарної продуктивності екосистем) і варіаціями кругообігів інших компонентів.

В глобальних кругообігах найважливішу роль відіграє Світовий океан. Він функціонує як великий резервуар біогенних компонентів і складає значну частку продуктивності біосфери. Для характеристики продуктивності Світового океану використовують такі параметри, як біомаса фітопланктону, первинна продукція фітопланктону, концентрація хлорофілу. Для аналізу використовується супутникова оптична апаратура типу сканерів, приладів для виміру флуоресценції і т.п. Супутникові спостереження звичайно супроводжуються контрольними корабельними і буйковими спостереженнями.

Особливості географічного розподілу екосистем, визначення їх границь, масштабів і темпів антропогенного впливу також досліджують за допомогою супутникових дистанційних методів. Важливою підсистемою моніторингу є вивчення ролі лісів у формуванні біогеохімічних кругообігів: їх вплив на формування опадів, на енергетичний баланс, клімат, роль як джерела чи стоку вуглекислого газу і т.д.

При вивченні біологічних процесів на суші ключова роль приділяється дослідженню специфіки енергетичного балансу різних екосистем: пустель, лісів, саван, сільськогосподарських районів і ін.

Глобальні процеси є об'єктом пильної уваги індустріально розвитих країн і міжнародного співробітництва. У рамках загальної угоди між країнами «Великої Сімки» і Росії створений міжнародний комітет із природно-ресурсних супутників (IEOSC).

У рамках Російсько-Американської комісії підписаний ряд документів: Заява про реалізацію спеціальної екологічної ініціативи, Заява про наміри в спільному здійсненні мір, зв'язаних зі скороченням викидів газів, що викликають парниковий ефект, і ін.

Заява про реалізацію спеціальної екологічної ініціативи має на увазі використання для рішення екологічних проблем даних космічних архівів. Фотографії, накопичені за 30 років, дали унікальний матеріал. Прикладом програми глобального моніторингу може бути система Environmental Observance System (EOS) у США. Програма розрахована на тривалу перспективу - 15 років, з початком у 1995 році. Вона має міждисциплінарний характер і працює на основі даних спостережень із трьох супутників, що обслуговуються персоналом постійної орбітальної системи. У комплект апаратури входить близько 40 приладів: відеоспектрометри, радіометри, лідарні ондіровщики, радіовисотоміри й ін. EOS планується як всеосяжна інформаційна система, аналіз даних якої дозволить зрозуміти функціонування Землі як природного комплексу «атмосфера - гідросфера - кріосфера - біосфера», дозволить виявити межі його мінливості, оцінити напрямки майбутньої еволюції. Гігантський обсяг спостережень за допомогою супутників EOS вимагає серйозних зусиль по обробці, аналізу, архівації і видачі даних.

Таким чином, задачі моніторингу стану навколишнього середовища в глобальному масштабі є багатокритерійними. Однієї з задач є визначення величини припустимого впливу на Землю, зокрема на біосферу Землі. Припустимими варто вважати такі впливи, що не приводять до погіршення стану біосфери по жодному з розглянутих параметрів. В Україні основними напрямками глобального моніторингу вважаються вивчення:

· Незначних змін, що повсюдно виявляються, наприклад, глобальних змін клімату внаслідок забруднення.

· Ефектів, пов'язаних з поширенням забруднюючих речовин на великі відстані, наприклад, закислення середовища під впливом викидів в атмосферу сірки.

Висновок

Основна ціль усякої програми моніторингу - інформаційна. Результатом її повинно бути одержання інформації, усунення тієї або іншої непевності або, навпроти, виявленої нестачі інформації. Проте, під час обговорення особливостей моніторингу відзначалося, що він орієнтований на конкретні проблеми місцевого населення і тісно пов'язаний із контролем - вживанням заходів на основі отриманої інформації.

Під задачами ми розуміємо конкретні дії або етапи на шляху досягнення цілі. У будь-якому випадку, задачі підпорядковані цілям. У рамках грамотно складеної програми не може бути задач, що виходять за межі цілі, що не мають до неї відношення і т.п.

Використана література

1. Закон України «Про охорону навколишнього природного середовища». Відомості Верховної Ради, 1991, №41.

2. Т.А. Хоружая. Методы оценки экологической опасности. М.: ЭБМ-контур, 1998.

3. Марков Ю.Г. Социальная экология: взаимодействие общества и природы Учебное пособие. - Новосибирск: Издательская компания «Лада», Новосибирск: «Наука». Сибирская издательская фирма РАН, 2001. - 544 с.

4. Экология, окружающая среда и человек: Учеб. пособие дли вузов, средних школ и колледжей. - 2-е изд., испр. и доп. / 10. В. Новиков. - М.: ФАИР-ПРЕСС, 2002. -560 с

5. Джигирей В.С., Сторожук В.М., Яцюк Р.А. Основи екології та охорона навколишнього природного середовища (Екологія та охорона природи). Навчальний посібник. - Вид. 2-ге, доп. - Львів, Афіша, 2000 -272 с.