Мониторинг – система повторных наблюдений элементов окружающей среды в пространстве и во времени с определенными целями в соответствии с заранее подготовленной программой (Р. Манн, 1973). Позже (в 1979 г.) Ю.А. Израэль уточнил понятие и предложил называть экологическим мониторингом (ЭМ) систему наблюдений, оценки и прогноза состояния природной среды, позволяющую обнаруживать изменения биосферы под влиянием антропогенного воздействия. Регулярные наблюдения за локальными изменениями природных условий велись еще в XIX в. •Впервые термин «мониторинг» был предложен экспертами СКОПЕ (специальной комиссии по охране окружающей среды) в 1971. В 1974 г. первое межправительственное совещание по мониторингу было проведено в Найроби, где были изложены основные положения и цели программы глобальной системы мониторинга окружающей среды (ГСМОС). Наибольший вклад в становление и развитие учения и системы мониторинге в нашей стране внесли Ю.А.Израэль и И.П.Герасимов. Мониторинг окружающей среды может быть названо по сути любое регулярное наблюдение за состоянием и изменением компонентов природной среды (в том числе природно-антропогенных систем), выполняемое в рамках научно-исследовательского проекта по определенной программе и с определенной целью. При этом на законодательном уровне закреплено понятие "экологический мониторинг" как инструмент охраны окружающей среды. В федеральном законе "Об охране окружающей среды" (в ред. Федерального закона от 21.11.2011 N 331-ФЗ), в главе X., ст. 63 дано такое определение: Государственный экологический мониторинг (государственный мониторинг окружающей среды) осуществляется в рамках единой системы государственного экологического мониторинга федеральными органами исполнительной власти, органами государственной власти субъектов Российской Федерации в соответствии с их компетенцией, установленной законодательством Российской Федерации, посредством создания и обеспечения функционирования наблюдательных сетей и информационных ресурсов в рамках подсистем единой системы государственного экологического мониторинга, а также создания и эксплуатации уполномоченным Правительством РФ федеральным органом исполнительной власти государственного фонда данных. Цель мониторинга среды обитания заключается в предоставлении информации, обеспечивающей управление природоохранной деятельностью и экологической безопасностью. Задачи мониторинга среды обитания заключаются в следующем: 1) наблюдение за источниками антропогенного воздействия; 2) наблюдение за факторами антропогенного воздействия; 3) наблюдение за состоянием среды обитания и происходящими в ней процессами; 4) оценка фактического состояния природной среды; 5) прогноз изменения состояния природной среды под влиянием факторов антропогенного воздействия и оценка прогнозируемого состояния природной среды, наблюдение за состоянием среды обитания. Обобщенно это можно выразить схематично (рис. 1.). Рис. Блок-схема мониторинга окружающей среды (по Ю.А. Израэлю). Основные принципы экологического мониторинга: 1) системность и комплексность подхода к осуществлению экологического мониторинга; 2) непрерывность наблюдений за состоянием окружающей среды и её загрязнением; 3) единство и сопоставимость методов наблюдений, сбора, обработки, хранения и распространения полученной в результате наблюдений информации; 4) достоверность и доступность информации о состоянии окружающей среды. Объект мониторинга – природный, техногенный или природно-техногенный объект, в пределах которого осуществляются регулярные наблюдения за почвой, водой, биотой, атмосферным воздухом с целью контроля их состояния, выполняемые для своевременного выявления и прогнозирования изменений в них. На основании многообразия объектов мониторинга можно привести следующую отраслевую структуру экологического мониторинга: Общая координация работ по мониторингу окружающей среды осуществляется Министерством природных ресурсов и экологии РФ, а также: •Министерством сельского хозяйства РФ, •Федеральной службой по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, •Федеральной службой государственной регистрации, кадастра и картографии, •Федеральным агентством лесного хозяйства, •Федеральным агентством по недропользованию, •Федеральным агентством водных ресурсов, •Федеральным агентством по рыболовству, •Государственной корпорацией по атомной энергии "Росатом". Мониторинг состояния природной среды в районах расположения опасных и потенциально опасных источников антропогенного воздействия По цели организации системы экологического мониторинга делятся на •Фоновый (базовый): исследования, направленные на выявление природных закономерностей изменения природных компонентов и комплексов. Ведется наблюдение за общебиосферными, в основном природными, явлениями без наложения на них региональных антропогенных влияний. • Импактный: наблюдение, оценка и прогноз состояния природной среды в районах расположения опасных и потенциально опасных (АЭС) источников антропогенного воздействия. • Тематический / природных сред: мониторинг природных компонентов, объектов, например, лесных или особо охраняемых природных территорий • Мониторинг факторов воздействия: радиационный, геофизический и др. Выделяют также климатический мониторинг, который подразумевает оценку и прогноз колебаний климатической системы (тесно смыкается с гидрометеорологическими наблюдениями) Санитарно-гигиенический (сопоставление качества санитарно-гигиенических условий с гигиеническими ПДК, разработанными для защиты здоровья населения, осуществляется контроль за загрязнением окружающей среды). Выделяются следующие иерархические уровни организации мониторинга окружающей среды: •Точечный (детальный уровень). Пример: мониторинг подземных резервуаров для хранения газа •Локальный (санитарно-гигиенический) мониторинг предусматривает контроль над содержанием в различных природных объектах вредных для человека загрязнителей различного происхождения на местном уровне. •Региональный (сложно однозначно определить масштабы). •Государственный подразумевает организацию мониторинга в пределах одного государства. •Глобальный (биосферный). Примеры: мониторинг озонового слоя, сейсмомониторинг, климатический мониторинг, мониторинг лесов. Мониторинг по природным компонентам подразделяется на: •Геологический (ЭМ вулканической деятельности, оползневых, обвально-осыпных, карстовых, криогенных процессов, овражной эрозии, мониторинг подземных вод) •Атмосферный (загрязнение воздуха, ЭМ атмосферных процессов), выделяется климатический мониторинг (изменение климата). •Гидрологический (гидрохимические, микробиологические исследования, изучение режима). •Геофизический (изучение геофизических аномалий природного и антропогенного характера), •Почвенный (загрязнение почв, изучение динамики почвенного плодородия, аккумулятивных свойств почвы), •Лесной (лесопатологический ЭМ, изменения продуктивности лесных экосистем и др.) •Природоохранный (мониторинг ООПТ) •Биологический (определение состояния живых систем и отклика их на загрязнение среды): -геоботанический, - зоологический. В 1972 г. в Стокгольме на конференции по окружающей среде была предусмотрена организация специальной системы наблюдений за состоянием биосферы – создание глобальной системы мониторинга окружающей среды (ГСМОС (the Global Environmental Monitoring System — GEMS)). В 1974 г. в Найроби (Кения) были выработаны рекомендации по определению принципов и целей ГСМОС по критериям приоритетности и перечню показателей состояния среды, подлежащих мониторингу, основные положения системы были сформулированы в 1975 году. Основная цель ГСМОС - это наблюдения за биосферой и оценка ее базового (т.е. исходного) состояния, а также прогноз и выявление тенденций изменения этого состояния. Глобальная система мониторинга окружающей среды (ГСМОС) под эгидой ООН, состоит из 5 подсистем: изучение климатических изменений, переноса загрязняющих среду веществ на дальние расстояния, гигиенические аспекты среды, исследования Мирового океана, ресурсов суши. Система мониторинга работает на следующих уровнях: • импактный (изучение сильных воздействий в локальном масштабе); • региональный (проблемы миграции, трансформации загрязняющих веществ, совместное воздействие различных факторов, характерных для экономики региона); • фоновый (в биосферных заповедниках, где исключена хозяйственная деятельность). Способность многих загрязняющих веществ распространяться на большие расстояния, вплоть до глобальных, привела к необходимости специальных наблюдений за окружающей средой – фоновых, т.е. наблюдений за ее состоянием, не подверженным локальным воздействиям, которые позволят на фоне естественных природных изменений выделить антропогенные изменения. Современная концепция мониторинга, включающего в себя наблюдения за природной средой, оценку и прогноз ее состояния, предполагает осуществление фоновых наблюдений на региональных и базовых станциях и прежде всего в биосферных заповедниках. Региональные станции служат для получения информации об окружающей среде в зонах, подверженных некоторому антропогенному влиянию. Они могут размещаться как вблизи урбанизированных районов, так и на их границах. Наблюдения на региональных станциях должны выявлять все неблагоприятные тенденции заметных изменений состояния окружающей среды в данном регионе. Базовые станции предназначены для получения информации о базовом (исходном) состоянии окружающей среды и поэтому располагаются в районах с заведомо полным отсутствием антропогенного влияния, как в настоящее время, так и в течение многих десятилетий в будущем. Для разработки проекта экологического мониторинга нужна следующая информация: • источники поступления загрязняющих веществ в природу. Сюда относятся: выбросы загрязняющих веществ в атмосферу промышленностью, энергетическими, транспортными и др. объектами; сбросы сточных вод в водные объекты; поверхностные смывы загрязняющих и биогенных веществ в поверхностные воды суши и моря; внесение в земную поверхность и почвенный слой загрязняющих и биогенных веществ с удобрениями и ядохимикатами при сельхоздеятельности; места захоронения и складирования промышленных и коммунальных отходов; техногенные аварии, приводящие к выбросу в атмосферу опасных веществ и разливу жидких загрязняющих и опасных веществ и т. д.; • перенос загрязняющих веществ – процесс атмосферного переноса; процесс переноса в водной среде; • процесс ландшафтно-геохимического перераспределения загрязняющих веществ, т.е. миграция загрязняющих веществ в почвенном слое до грунтовых вод; миграция загрязняющих веществ по ландшафтногеохимическому профилю с учетом геохимических барьеров и биохимических круговоротов; биохимический круговорот и др.; • данные состояния антропогенных источников эмиссии – мощности источников эмиссии, их месторасположение, гидродинамические условия поступления в природу. Вперед Для всего земного шара достаточно 30-40 сухопутных и 8-12 океанических базовых станций, чтобы установить те медленные неблагоприятные изменения, которые могут повлиять на всю биосферу, а потому являются наиболее опасными с точки зрения последствий. Программа фонового мониторинга включает и мониторинг загрязнения, и мониторинг биологических последствий загрязнения, так как наблюдения только за уровнем загрязнения в той или иной геофизической среде еще недостаточны, чтобы судить о состоянии биосферы в целом или отдельных экосистем и прогнозировать и оценивать ее будущее состояние. В этой связи совершенно очевидно, что часть фоновых станций целесообразно размещать в биосферных заповедниках. Биосферные заповедники представляют собой охраняемые участки континентальных и прибрежных районов, где проводятся комплексные наблюдения и фундаментальные экологические исследования, в которых мониторингу состояния биосферы отводится центральная роль; обеспечивается сохранение разнообразия биотических сообществ (совокупности растений и животных, объединенных общей областью распространения) и генетического фонда, а также ведется просветительская работа и готовятся кадры специалистов по охране природной среды. Получаемая на фоновых станциях информация позволяет составить представление о полях концентрации различных загрязняющих веществ и о динамике их изменения во времени. Цель фоновых биологических наблюдений, являющихся частью программы фонового экономического мониторинга, – установление поля откликов биоты (всего живого на Земле) на воздействие фонового загрязнения природной среды. При разработке программы этих наблюдений специалисты столкнулись с весьма серьезной программой выбора контролируемого показателя состояния биоты экосистем суши. Ведь биологические объекты – организмы, популяции, биоценозы - обладают значительной степенью естественной изменчивости, кроме того, на их состояние влияет вся совокупность факторов среды, а не только ее антропогенной составляющей. Поскольку наилучшим биологическим показателем может быть состояние того объекта, который обладает наименьшей естественной изменчивостью и наибольшей чувствительностью к возможным изменениям уровня фонового загрязнения окружающей среды, в качестве такого биологическая наука рекомендовала использовать прежде всего лишайники – эпифиты. Это низшие растения – симбиониты, представляющие собой совместно существующие гриб и водоросль. Их местообитание – кора деревьев, кустарники и т.д., словом поверхность растений. Лишайники довольно чутко реагируют на изменение интенсивности загрязнения атмосферного воздуха. Так, некоторые виды лишайников выпадают из экосистемы при повышении концентрации сернистого газа в атмосферном воздухе до 10-20 мкг/м3, т.е. в околофоновом диапазоне. Проблемы фонового мониторинга могут быть решены лишь усилиями специалистов разных стран. Вот почему в настоящее время сеть биосферных заповедников создается в рамках международной программы ЮНЕСКО МАБ (Man and the Biosphere) «Человек и биосфера». Территории этих заповедников должны быть достаточно большими и размещаться на репрезентативных (характерных) участках важнейших биомов (биом – совокупность видов растений и животных на достаточно обширной территории, например, биомы тундры, степи, леса и т.д.). Международная сеть биосферных заповедников будет включать основные биомы мира. Следовательно, в некоторых случаях биосферные заповедники могут территориально совпадать с существующими заповедниками, заказниками, национальными парками или другими видами охраняемой территории. Работа в биосферных заповедниках разных стран должна строиться на общепринятых принципах, наблюдения и анализ данных проводиться унифицированными методами, чтобы получаемая информация была сравнимой. Сеть биосферных заповедников создается таким образом, чтобы они охватывали все существующее многообразие природных условий Земли. К настоящему времени во многих странах мира организовано более 600 биосферных заповедников, которые расположены на всех континентах в различных климатических и физикогеографических зонах. Экологический мониторинг включает в себя наблюдения, оценку и прогноз как антропогенного воздействия, так и ответных реакций природных систем на это воздействие. Наиболее важный вид воздействия – загрязнение окружающей среды, которое теперь носит глобальный характер. Глобальная система мониторинга окружающей среды (ГСМОС) предусматривает создание сухопутных и морских станций комплексного фонового мониторинга. Программа работы этих станций включает наблюдения за глобальным загрязнением окружающей среды и изучение реакций природных систем на это загрязнение. Она рассчитана на многие десятилетия. С момента организации ГСМОС фиксирует как бы «нулевую» точку отсчета возможных изменений в биосфере. Чем раньше будут выявлены нежелательные изменения, тем больше будет возможностей на их устранение. Если бы уровень глобального загрязнения природной среды менялся достаточно быстро и соответствующие биологические отклики были бы интенсивными, на естественные колебания контролируемых показателей можно было бы не обращать внимания. Антропогенная составляющая их изменений выделилась бы достаточно уверенно. Однако для глобального фона загрязнения окружающей среды как раз характерны медленные изменения, с большим трудом регистрируемые даже самыми современными инструментальными средствами. В еще большей степени это относится к глобальным изменениям состояния биологических объектов. В этой ситуации для выделения антропогенной составляющей изменчивости природных экосистем традиционные натурные наблюдения следует дополнять теоретическими расчетами и оценками. Для этого в программу фонового экологического мониторинга и были включены, кроме программы натурных наблюдений, экспериментальная подпрограмма и программа математического моделирования. Одним из направлений организации глобального экологического мониторинга является мониторинга за климатическими изменениями. Глобальная система наблюдений за климатом (ГСНК) – это долговременная и ориентированная на запросы пользователей операционная система, способная вести комплексные наблюдения, необходимые для мониторинга климатической системы, выявления изменения климата и идентификации его причин, оценки последствий неустойчивости и изменения климата, а также содействия в проведении исследований, которые позволяли бы лучше понимать, моделировать климатическую систему и прогнозировать ее изменения. Предметом изучения для ГСНК является климатическая система в целом, включая ее физические, химические и биологические свойства, а также атмосферные, океанические, наземные гидрологические компоненты и компоненты криосферы. ГСНК действует при поддержке со стороны Всемирной метеорологической организации (ВМО), Межправительственной океанографической комиссии (МОК) Организации Объединенных Наций по образованию, науке и культуре, Программы Организации Объединенных Наций по окружающей среде и Международного совета по науке. Благодаря налаженной глобальной метеорологической сети выявлено, что в настоящее время присутствует устойчивый тренд на повышение средней глобальной температуры воздуха (рис. 1). Рис.1. Динамика среднемировой температуры воздуха (источник: https://www.itu.int/dms_pub/itu-d/opb/stg/D-STG-SG02.06.1-2017-PDF-R.pdf) Комплексный подход к мониторингу динамики глобальных природных изменений позволяет выявить закономерности и установить масштабы изменчивости других компонентов под влиянием глобальных климатических изменений, например, повышение уровня Мирового океана (рис. 2.). Данное явление имеет не только экологический эффект, но и социально-экономический. Миллионы людей живут на прибрежных территориях, и в будущем могут попасть с зону подтопления. Средняя скорость увеличения уровня Мирового океана составляет 3,3 мм в год, эксперты установили повышение скорости роста и прогнозируют ее дальнейший рост в XXI в. Рис. 2. Средний уровень моря с 1993 по 2015 год. Повышение уровня моря является прямым следствием изменения климата, причем за последние несколько десятилетий океаны стали теплее. Сейчас океаны хранят в себе 80 процентов тепловой энергии, аккумулированной за последние 50 лет в климатической системе в связи с антропогенными выбросами парниковых газов. Мониторинг изменения климата организован посредствам функционирования ряда подсистем: Наземная система действует на основе сети станций по наблюдению за погодой. Многие станции регистрируют метеонаблюдения непрерывно на протяжении многих десятков лет, тогда как другие закрываются, проработав всего несколько лет. В настоящее время растет число автоматических систем измерения, которые могут работать в условиях недоступности (например, вести фоновые наблюдения за погодой). Как правило, станции собирают данные о температуре воздуха в течение суток, о количестве осадков за сутки, силе и направлении ветра, давлении и влажности воздуха, а кроме того, могут включать дополнительные гидрологические или метеорологические данные, например, об испарениях или о температуре почвы. Спутниковые системы Космические летательные аппараты в спутниковой службе исследования Земли (ССИЗ) обычно обеспечивают глобальный охват, используя одни и те же или функционально идентичные приборы. Таким образом, они предоставляют массивы данных, сопоставимых во всем мире. Зачастую такие массивы данных перекрываются по времени и позволяют выстроить непрерывные массивы данных, охватывающие десятилетия. И хотя такие массивы данных не охватывают столетия или тысячелетия, они все же содержат важнейшую информацию, необходимую для тех, кто занимается изучением изменения климата. Климатология заметно продвинулась вперед благодаря наблюдениям, осуществляемым с помощью спутников. Радиометр, использовавшийся на спутнике Explorer 7 с 1959 по 1961 год, сделал возможным непосредственное измерение энергии, поступающей к Земле и покидающей ее. Этот и последующие полеты позволили ученым измерить энергетический баланс Земли с гораздо более высокой по сравнению с использовавшимися ранее косвенными оценками степенью достоверности, что привело к разработке усовершенствованных климатических моделей. По мере того как радиометры совершенствовались, эти измерения становились все более точными, позволяя обеспечивать пространственное разрешение и глобальный охват, необходимые для прямого наблюдения за изменениями в глобальном энергетическом балансе Земли, связанными с кратковременными явлениями, например крупными извержениями вулканов или Южной осцилляцией – Эль-Ниньо. Эти радиометры напрямую измеряют перенос тепла от экватора к полюсам климатической системой, парниковый эффект, создаваемый газовыми примесями атмосферы, и влияние облаков на энергетический баланс Земли. Эти наблюдения позволяют нам лучше понять климатическую систему и усовершенствовать климатические модели. Более точную оценку ситуации в мире обеспечивает скоординированная эксплуатация имеющегося международного парка спутников, которые совместно используют получаемые ими данные. Постоянная работа датчиков космического базирования позволяет со временем создавать массивы данных, охватывающих непрерывным образом несколько десятилетий. Из 50 важнейших переменных, которые позволяют определить, как изменяется климат, 26 переменных могут быть получены только путем наблюдений из космоса. Спутниковые данные представляют собой настоящую революцию в нашем понимании климатической системы. Наиболее заметным примером является повышение уровня морей. Кроме того, спутники позволяют нам также получать очень точные данные по региональным особенностям и различиям. Морские системы Ведение наблюдений за океаном в целом, в глобальном масштабе и по всей его глубине в соответствующих временны́х интервалах, представляет собой сложную задачу. Традиционный подход, предполагающий использование морских судов для наблюдений, сопряжен с большими затратами и, очевидно, предполагает ограничения с точки зрения территориального и временно́го охвата. Привязные и автономные дрейфующие буи коренным образом изменили возможности систем наблюдения и обеспечили возможность создания глобальной системы. В настоящее время проводятся наблюдения за уровнем моря с применением активных датчиков космического базирования для измерения высоты, наблюдения за ветровым давлением на земной поверхности посредством радарной рефлектометрии, а также пассивное дистанционное зондирование цвета океана и температуры поверхностных вод с применением технологий инфракрасного и микроволнового излучения, но все эти данные касаются в основном параметров поверхностных вод, и поэтому наблюдения непосредственно на местах крайне важны как дополнение к ним. Метеорологические системы воздушного базирования Дважды в день по всему миру запускаются метеорологические зонды, непрерывно передавая телеметрические данные о погодных условиях на наземную станцию с использованием устройства под названием радиозонд. Аэрологическое зондирование преследует две основные цели: анализ и описание текущих погодных условий и предоставление данных для краткосрочных и среднесрочных компьютерных моделей прогнозирования погоды. Кроме того, данные радиозондирования используются в том числе для исследования климата и загрязнения воздуха, осуществления авиационных перевозок, а также в целях оборонных применений. С их помощью также осуществляется “подтверждение с Земли” для проверки спутниковых данных. История становления экологического мониторинга В Российской Федерации (как республике бывшего СССР) наблюдения за состоянием окружающей среды начали проводиться в 30-е гг. ХХ в. и были направлены на контроль состояния поверхностных вод, что было обусловлено актуальностью проблемы водопотребления. В 50-е годы на базе разветвленной сети Гидрометслужбы СССР были организованы наблюдения за радиоактивным загрязнением природной среды в связи с испытанием ядерного оружия в воздухе, на земле и под землей. Контроль загрязнения атмосферы был начат в отдельных пунктах с 1963 года. Первый этап организации наблюдений за загрязнением всех природных сред был осуществлен в 1972 году. Тогда была создана Общегосударственная служба наблюдений и контроля за загрязненностью объектов природной среды (ОГСНК). Организация и обеспечение функционирования этой службы были возложены на Госкомгидромет. Кроме этой организации, экологический мониторинг курировался рядом министерств, которые не были связаны между собой, что приводило к дублированию работы. -> низкая эффективность и сложный доступ к данным. В 1993 году Постановлением правительства РФ на базе ОГСНК была сформирована Единая государственная система экологического мониторинга России (ЕГСЭМ). В 2002 году она была упразднена. Единая система государственного экологического мониторинга введена Федеральным законом от 21.11.2011 N 331-ФЗ «О внесении изменений в Федеральный закон «Об охране окружающей среды» и отдельные законодательные акты Российской Федерации» с целью обеспечения охраны окружающей среды. 6 июня 2013 г. вышло Постановление Правительства РФ № 477 «Об осуществлении государственного мониторинга состояния и загрязнения окружающей среды», а 9 августа 2013 г. вышло Постановление Правительства РФ от № 681 «О государственном экологическом мониторинге (государственном мониторинге окружающей среды) и государственном фонде данных государственного экологического мониторинга (государственного мониторинга окружающей среды)». Задачами единой системы государственного экологического мониторинга (государственного мониторинга окружающей среды) являются: регулярные наблюдения за состоянием окружающей среды, в том числе компонентов природной среды, естественных экологических систем, за происходящими в них процессами, явлениями, изменениями состояния окружающей среды; хранение, обработка (обобщение, систематизация) информации о состоянии окружающей среды; анализ полученной информации в целях своевременного выявления изменений состояния окружающей среды под воздействием природных и (или) антропогенных факторов, оценка и прогноз этих изменений; обеспечение органов государственной власти, органов местного самоуправления, юридических лиц, индивидуальных предпринимателей, граждан информацией о состоянии окружающей среды. Росгидромет в системе экологического мониторинга В нашей стране лидирующая роль в области изучения загрязнения окружающей среды всегда принадлежала Гидрометеорологической службе, которая взаимодействовала с рядом министерств, ведомств, а также с академическим сообществом. В соответствии с этими Постановлениями 2013 г. (см. предыдущую страницу), Федеральной службой по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды в настоящее время выполняются наблюдения за состоянием и загрязнением атмосферного воздуха, почв, поверхностных вод водных объектов, включая морскую среду и донные отложения (по физическим, химическим и гидробиологическим показателям), внутренних морских вод и территориального моря РФ, исключительной экономической зоны РФ и континентального шельфа Российской Федерации, а также за радиационной обстановкой на территории РФ и даются результаты оценки объемов антропогенных выбросов из источников и абсорбции поглотителями парниковых газов и радиационной обстановки на территории Российской Федерации. В настоящее время осуществляемый Росгидрометом мониторинг состояния и загрязнения абиотической составляющей окружающей среды – атмосферного воздуха, поверхностных вод и почв, а также радиационной обстановки, является основой государственной системы наблюдений за состоянием окружающей среды в Российской Федерации. В порядке выполнения международных обязательств Российской Федерации с 1995 г. в системе Росгидромета проводится мониторинг выбросов и поглощения парниковых газов. Росгидромет является федеральным органом исполнительной власти в области мониторинга окружающей среды и ее загрязнения, подчиняясь Министерству природных ресурсов и экологии Российской Федерации. Росгидромет ежегодно публикует "ОБЗОР СОСТОЯНИЯ И ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ В РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ", где рассматриваются состояние и загрязнение окружающей среды на территории Российской Федерации за текущий год по информации, полученной от территориальных подразделений Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды. Организация измерений уровней загрязнения Росгидрометом Измерения уровней загрязнения окружающей среды осуществляется на сети пунктов режимных наблюдений. Они расположены в городах, на водоемах и водотоках как в районах с выраженным антропогенным воздействием, так и на незагрязненных участках, в том числе, в биосферных заповедниках. Измерение уровней загрязнения атмосферного воздуха проводится в 252 городах и населенных пунктах России на 697 станциях. Из них регулярные измерения проводятся Росгидрометом в 229 городах на 636 станциях. Измеряются концентрации от четырех до 34 видов загрязняющих веществ. Наблюдениями за загрязнением поверхностных вод суши по гидрохимическим показателям охвачены 1 119 водных объектов, на которых находится 1 725 пунктов, 2 354 створа. Измеряются более 100 показателей качества воды. Наблюдения за загрязнением поверхностных вод суши по гидробиологическим показателям проводятся в семи гидрографических районах (Балтийском, Каспийском, Восточно-Сибирском, Карском, Тихоокеанском, Баренцевом и Азовском) на 164 водных объектах России, на 263 гидробиологических пунктах и 389 створах. Программа наблюдений включает от двух до шести показателей загрязнения. Исследования уровней загрязнения морской среды проводится на 292 станциях в шельфовых районах морей, омывающих территорию России. Россия участвует в нескольких международных программах мониторинга, работающих в рамках Конвенции о трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния (официальное английское название – The Convention on Long-Range Transboundary Air Pollution, аббревиатура – CLRTAP). Наблюдения за атмосферным трансграничным переносом химических веществ осуществляются на четырех станциях в Европейской части России в рамках Международной Европейской программы мониторинга и оценки переноса на большие расстояния загрязняющих воздух веществ (The European Monitoring and Evaluation Programme, EMEP, http://www.emep.int/). Россия участвует в этой программе с 1981 г. В настоящее время по программе проводится регулярный анализ содержания в атмосфере и атмосферных осадках химических соединений, определяющих кислотно-щелочной баланс. На основании экспериментально полученных данных дается оценка реальных величин концентраций и нагрузок соединений серы и азота в северо-западном и центральном районах России (http://downloads.igce.ru/publications/obz_fon_2/of_2020.pdf). Пунктами сети наблюдений за загрязнением почв пестицидами являются сельскохозяйственные угодья (поля), отдельные лесные массивы, зоны отдыха (парки, санатории, дома отдыха), прибрежные зоны, а также территории вблизи объектов хранения (склады) и мест захоронения неликвидных пестицидов (полигоны). Отбор почв производится два раза в год (весной и осенью) на территориях 33 субъектов РФ в 467 пунктах. В отобранных пробах определяются пестициды 24-х наименований и их метаболиты. Для оценки загрязнения почв токсическими веществами (токсикантами) промышленного происхождения один раз в пять лет проводится отбор проб в 101-м городе; в 2014 г. проведён отбор проб в районах 36 населенных пунктов (930 проб). В отобранных пробах определяется до 25 ингредиентов – веществ промышленного происхождения. Сеть комплексного мониторинга загрязнения окружающей среды и состояния растительности насчитывает 30 постов, которые располагаются на территориях 11-ти региональных Управлений гидрометеорологической службы (УГМС). Посты наблюдения организованы: - вокруг крупных промышленных предприятий, где отмечаются серьезные повреждения лесов на достаточно больших площадях; - в ценных лесах, отнесенных к памятникам природы; - в районах ввода в действие новых крупных промышленных предприятий, выбросы которых в ближайшее время могут привести к ослаблению и повреждению лесных насаждений. Наблюдения проводятся на постоянных пробных площадях. Сеть станций, осуществляющих наблюдения за химическим составом и кислотностью осадков, состоит из 215 станций. В пробах определяется до 12 компонентов. Наблюдения за загрязнением снежного покрова на территории России осуществляются в 545 пунктах. В пробах определяется содержание основных ионов и уровень кислотности (рН). Подсистема комплексного фонового мониторинга (КФМ) в России ориентирована на получение информации о состоянии окружающей среды на территориях, удаленных от локальных источников загрязнения – городов, промышленных центров, объектов транспортной инфраструктуры, где также практически отсутствует локальная хозяйственная деятельность. На основании этой информации проводятся оценки фонового загрязнения окружающей среды в пространственном масштабе от регионального и крупнее (континентального, глобального). На территории России сейчас действуют пять станций комплексного фонового мониторинга, которые расположены в биосферных заповедниках: Воронежском, Приокско-Террасном, Астраханском, Кавказском и Алтайском. Наблюдения за радиационной обстановкой окружающей среды осуществляются в 1 286 пунктах стационарной сети. Гамма-спектрометрический и радиохимический анализ проб объектов окружающей среды проводится в специализированных радиометрических лабораториях и группах. Первичная обработка текущей информации На первом этапе системы экологического мониторинга решаются задачи наблюдения и первичной обработки текущей информации об экологическом состоянии объекта и окружающей среды. Сначала вся информация о состоянии объекта мониторинга представляется в абсолютных величинах в виде концентраций отдельных компонентов. Однако анализ экологического состояния объекта на основании значительных массивов разрозненных данных - достаточно сложная задача, требующая при принятии решений профессиональной подготовки и специальных знаний. Поэтому для оценки текущего состояния и прогнозирования последующего развития ситуации требуется дополнительная обработка полученной информации, позволяющая удалить избыточные данные, провести ее сжатие, интеграцию и концентрацию, привести все показатели по всем объектам и компонентам к единой системе, удобной для ее анализа, оценки и принятия решений. Первый этап на этом пути - переход к относительным величинам. Основа системы экологического мониторинга, подготовки государственных докладов о состоянии и об охране территорий, построения прогнозов социально-экономического развития, разработки программ в области экологического развития и охраны окружающей среды, оценки степени экологического совершенства производства - показатели и критерии оценки состояния контролируемых объектов. В настоящее время для оценки состояния окружающей среды на первом этапе интерпретации данных применяют множество различных показателей, которые соотносят с установленными нормами загрязнения (например, предельно допустимыми концентрациями (ПДК)). Нормирование Нормирование качества окружающей среды производится с целью установления предельно допустимых норм воздействия на окружающую среду, гарантирующих экологическую безопасность населения и сохранение генетического фонда, обеспечивающих рациональное использование и воспроизводство природных ресурсов в условиях устойчивого развития хозяйственной деятельности. Оценка соотношения фактического загрязнения (на основе анализа проб) с нормативными и предельно допустимыми значениями концентрации тех или иных веществ (например, превышение на 1 ПДК или 5 ПДК) не является интерпретацией данных в полном смысле этого слова, однако может выступать в качестве первого этапа. Нормативы рассчитываются с учетом природно-климатических особенностей, а также повышенной социальной ценности отдельных территорий (заповедников, заказников, национальных парков, курортных и рекреационных зон) для них устанавливаются более строгие нормативы предельно допустимых вредных воздействий на природную среду. Нормативы предельно допустимых выбросов и сбросов вредных веществ, а также вредных микроорганизмов и других биологических веществ, загрязняющих атмосферный воздух, воды, почвы, устанавливаются с учетом производственных мощностей объекта, данных о наличии мутагенного эффекта и иных вредных последствий по каждому источнику загрязнения. В РФ рассчитываются нормативы предельно допустимых концентраций (ПДК) вредных веществ и предельно допустимых выбросов (ПДВ для воздуха) и сбросов (ПДС для вод) и утверждаются специально уполномоченными государственными органами Российской Федерации в области охраны окружающей среды (по химическим веществам), санитарно-эпидемиологического надзора (по микроорганизмам и биологическим веществам). Законом РСФСР «Об охране окружающей природной среды» также установлены следующие нормативы: • нормативы предельно допустимых уровней шума, вибрации, магнитных полей и иных вредных физических воздействий устанавливаются на уровне, обеспечивающем сохранение здоровья и трудоспособности людей, охрану растительного и животного мира, благоприятную для жизни окружающую среду; • нормативы предельно допустимого уровня безопасного содержания радиоактивных веществ в окружающей среде и продуктах питания, предельно допустимого уровня радиационного облучения населения устанавливаются в величинах, не представляющих опасности для здоровья и генетического фонда человека; • предельно допустимые нормы применения минеральных удобрений, средств защиты растений, стимуляторов роста и других агрохимикатов в сельском хозяйстве устанавливаются в дозах, обеспечивающих соблюдение нормативов предельно допустимых остаточных количеств химических веществ в продуктах питания, охрану здоровья, сохранение генетического фонда человека, растительного и животного мира; • нормативы предельно допустимых остаточных количеств вредных химических веществ в продуктах питания устанавливаются путем определения минимально допустимой дозы, безвредной для здоровья человека, по каждому используемому химическому веществу и при их суммарном воздействии. Федеральным законом «Об охране атмосферного воздуха» установлены новые нормативы: • технический норматив выброса - норматив выброса вредного (загрязняющего) вещества в атмосферный воздух, который устанавливается для передвижных и стационарных источников выбросов, технологических процессов, оборудования и отражает максимально допустимую массу выброса вредного (загрязняющего) вещества в атмосферный воздух в расчете на единицу продукции, мощности пробега транспортных или иных передвижных средств и другие показатели; • предельно допустимая (критическая) нагрузка - показатель воздействия одного или нескольких вредных (загрязняющих) веществ на окружающую природную среду, превышение которого может привести к вредному воздействию на окружающую природную среду. Предельно допустимые концентрации Основой законодательства об охране атмосферного воздуха являются предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ, количественно характеризующие такое содержание вредных веществ в атмосферном воздухе, при котором на человека и окружающую среду еще не оказывается ни прямого, ни косвенного вредных воздействий. Прямым воздействием считают временное раздражение, а также патологические изменения организма в результате накопления в нем вредных веществ выше определенной дозы. Под косвенным воздействием имеются в виду такие изменения в окружающей среде, которые, не оказывая вредного влияния на организм, ухудшают обычные условия обитания (например, увеличивают число туманных дней, поражают зеленые насаждения и т.п.). При одновременном содержании в атмосфере нескольких вредных веществ однонаправленного действия их допустимые концентрации согласно законодательству об охране атмосферного воздуха не должны превышать единицы. Предельно допустимые концентрации впервые были введены в СССР. Первоначальный их перечень, составленный в 1952 г. всего на шесть веществ, постоянно расширяется и в настоящее время содержит более 1200 веществ. Несмотря на то, что действующий перечень ПДК постоянно дополняется, в отдельных случаях при составлении проектной документации требуется разрабатывать нормативы ПДВ по загрязняющим веществам, не включенным в перечень ПДК. В таких случаях в соответствии с санитарными нормами запрос о величинах ПДК следует направлять в специально уполномоченный на то государственный орган Российской Федерации. Основное средство для соблюдения ПДК - нормирование предельно допустимых выбросов (ПДВ) для каждого стационарного источника выбросов. Нормативы ПДВ загрязняющих веществ в атмосферу определяются на уровне, при котором выбросы загрязняющих веществ от конкретного и всех других источников в данном районе с учетом перспективы его развития не приведут к превышению нормативов ПДК. Первый перечень веществ, для которых были рассчитаны предельно допустимые концентрации, был составлен в СССР... Понятие "интерпретации данных" Мониторинг представляет собой регулярные наблюдения и сбор данных в рамках поставленной цели. При этом мониторинг не является конечной целью, а представляет первое важное звено, способ организации получения первичных данных, которые необходимы для понимания сущности происходящих процессов или изменений. Следующим этапом, который позволяет определить и выявить определенные закономерности в наблюдаемом, является интерпретация полученных данных. Рассмотрим несколько определений данного понятия: Интерпретация данных (от лат. interpretatio - истолкование, разъяснение) – оценка всех факторов, полученных в исследовании или работе с точки зрения их значимости для человека. Интерпретация данных - совокупность предположений о характере данных, полученных в результате измерения и подлежащих анализу. Интерпретация - придание смысла полученной информации и объяснения того, что означают конкретные факты и цифры. В целом, можно заключить, что это первичный анализ данных, позволяющий перевести количественные характеристики в качественные (описание) и объяснить специфику их изменения (первичный анализ). Интерпретация данных об окружающей среде, полученных в результате программы мониторинга, - это большая, важная и сложная тема. Огромное значение для квалифицированной интерпретации имеет профессиональный опыт исследователя, его способность и склонность к анализу и синтезу широкой, первоначально разрозненной и мозаичной эмпирической информации. Существует некоторая последовательность действий, которая применяется для проведения интерпретации тех или иных данных: выдвижение предположения (гипотеза); проверка достоверности (репрезентативности) фактов; структурирование информации; проведение многоаспектного анализа, путем определения причин и следствий; формулирование заключительных выводов на основе синтеза полученной информации. Какой фактор (среди указанных) наиболее значим и первостепенен при интерпретации данных Алгоритм интерпретации данных Интерпретация, в конечном счете, основывается на выдвинутых в начале исследования гипотезах. Глубоко продуманные и обоснованные гипотезы входят в общую логику интерпретации и, с одной стороны, «задают» характер процесса истолкования, с другой – служат своего рода «рамками», внутри которых дается приемлемое и адекватное целям исследования объяснение. В процедуре первоначальной интерпретации можно условно выделить два этапа анализа полученных данных, которые представляют собою различные операции с величинами. Однако обе эти процедуры интерпретацию обусловливают и задают, совместно с гипотезами, общее направление и характер. Описательное исследование данных предполагает группировку, интерпретацию средних величин, одномерный анализ данных и последующее соотнесение данных с уже имеющимися знаниями и установками исследователя, сравнение их между собой или с каким-то внешним, но «родственным» (однородным) признаком. Описательное исследование как этап первоначальной интерпретации может показать состояние и характер изменения изучаемого явления, но не способен вскрыть причины этих изменений. Эта задача решается на следующем этапе первоначальной интерпретации, а именно в ходе аналитического исследования. Аналитическое исследование занимается поисками связей между характеристиками объекта, их взаимовлияний, тенденций, типологий и причин изменения. Здесь производится многомерный анализ данных, и применяются типологический, факторный, причинный и другие методы исследования. Конечная цель любой интерпретации – понимание закономерностей изменения наблюдаемых явлений для проведения прогноза. Понятие интерпретации тесно связано с такими терминами, как понимание и объяснение. На каком этапе интерпретации данных происходит поиск связей между характеристиками объекта? Сложности и подводные камни интерпретации Интерпретация данных экологического мониторинга и результатов научных исследований, даже полученных при хорошо продуманной программе с использованием самых современных аппаратных средств, является часто неоднозначной. Одна из причин такого положения - отсутствие единой целостной системы показателей (недоучет значимых показателей, которые необходимо регистрировать в ходе мониторинговых наблюдений), позволяющей проводить оценку разнородных экологических объектов и разнообразие методов интерпретации данных. Неправильно организованная сеть полигонов исследования также может создать трудности интерпретации данных Для получения объективных выводов необходима правильно организованная сеть наблюдений, она должна давать репрезентативные результаты. При интерпретации данных важно учитывать специфику сбора данных, географию размещения точек сбора и т.д. При сравнении результатов наблюдений на двух и более участках важно соблюдать единство методики получения первичной информации (такие разночтения возможны на уровне глобальной сети мониторинга, когда методики сбора данных в разных странах могут различаться, даже несмотря на утвержденную единообразную программу). В качестве примера можно привести ситуацию, когда на одной территории создана густая сеть наблюдательных пунктов, которые фиксируют загрязнение атмосферного воздуха, а на другой - подобная сеть значительно разрежена. В этом случае возможна неверная интерпретация информации: первая территория может быть определена как ареал с наибольшим уровнем загрязнения по сравнению со второй. В то время как сравнение результатов мониторинга, полученных с различной повторностью наблюдений, в целом не корректен. Наблюдения за антропогенными изменениями часто проводятся на фоне значительных естественных природных изменений, и разделить эти два вклада однозначно часто не представляется возможным. Поэтому интерпретация данных экологического мониторинга, даже полученных от хорошо продуманной программы, тоже может быть неоднозначной. Часто имеют место случаи «предвзятых результатов» мониторинга, или достаточно спорное использование статистики, чтобы продемонстрировать правильность той или иной конкретной (или нужной) точки зрения. Статистика остается инструментом, который одинаково легко использовать для доказательства объективных и субъективных выводов. На интерпретацию данных влияет ... (выберите верный ответ) наложение естественной изменчивости природной среды на вызванную человеком профессионализм исследователя все указанные здесь причины правильно организованная сеть наблюдений
