Тема 5. Антропогенное воздействие на биосферу

Экологическая напряженность в мире требует всестороннего и повседневно-го анализа состояния окружающей среды. Только на основании точных количест-венных данных можно принимать решения о проведении необходимых меро-приятий, предупреждающих ухудшение состояния окружающей среды. Диагноз и лечение болезни любого живого организма должны опираться на определенную систему наблюдений, контроля параметров, отражающих состояние организма, развитие болезни и эффективность мер по ее излечению. Биосфера - такая же, как и организм, живая система, но глобального уровня. И ее состояние также необходимо характеризовать определенным набором параметров, методикой «лечения» и прогнозирования исхода экологических «заболеваний». Для осу-ществления этих мероприятий организуется система мониторинга состояния окру-жающей среды. Мониторинг (от англ., monitoring, от лат. monitor - следящий, сле-жение) - это система наблюдений, оценки и прогноза состояния окружающей сре-ды. Термин «мониторинг» появился незадолго перед проведением Стокгольмской конференции ООН по окружающей среде (5-16 июня 1972 г.). На первом меж-правительственном совещании по мониторингу (Кения, 1974 г.), созванном Сове-том Программы ООН по проблемам окружающей среды (ЮНЕП), были опреде-лены основные цели глобальной системы мониторинга окружающей среды. Перво-очередным направлением в системе глобального мониторинга были названы наблюдения над загрязнением окружающей среды на импактном (уровень сильного глобального загрязнения), региональном и фоновом уровнях. Мониторинг не включает управление (регулирование) качеством окружающей среды. Однако очевидно, что для организации управления качеством окружающей среды совершенно необходимым условием является организация системы мониторинга. Мониторинг охватывает наблюдения за источниками и факторами антро-погенных воздействий - химическими, физическими (излучения, механические воз-действия), биологическими - и за эффектами, производимыми этими воздействиями на окружающую среду, и, прежде всего, за обратной реакцией биологических сис-тем на эти воздействия. Наблюдения могут осуществляться по физическим, химии-ческим и биологическим показателям; особенно перспективными представляются интегральные (комплексные) показатели состояния природных систем. Мониторинг может проводиться по отдельным компонентам экосистем или но экосистемам разного уровня. При проведении мониторинга используются физико-химические, биологи-ческие, географические и другие методы, широко внедряются космические методы мониторинга. По классификации, предложенной академиком И. П. Герасимовым, монито-ринг подразделяют на следующие уровни: биоэкологический, геоэкологический и биосферный. Первый уровень - биоэкологический (биологический, санитарно-гигиени-ческий, санитарно-токсикологический) мониторинг - включает наблюдение: за состоянием окружающей среды; за степенью загрязнения природных объектов вредными веществами; за воздействием этих загрязнителей на человека и биоту в целом (сово-купность флоры, фауны и микроорганизмов); за наличием в окружающей среде аллергенов, патогенных организмов, пыли; за содержанием в атмосфере оксидов азота и серы, тяжелых метал­лов; за качеством водных объектов, степенью их загрязнения и т.д. Объектами мониторинга являются: приземные слои атмосферы, поверхност-ные и грунтовые воды, почвы, промышленные и бытовые стоки и выбросы, радио-активные излучения и отходы. Биоэкологический мониторинг осуществляют различные службы: гидро-метеорологическая (метеостанции, гидропосты, обсерватории), санитарно-гигиени-ческая и эпидемиологическая (санэпидемстанции) и др. Биоэкологический монито-ринг дает экспресс-информацию о состоянии окружающей среды и очень важен для всех районов, городов, населенных пунктов. Второй уровень - системный геоэкологический (природнохозяйственный) мониторинг. Суть его заключается в наблюдении за изменениями в экологических системах (биогеоценозах), природных комплексах, в наблюдении за их продук-тивностью, динамикой запасов полезных ископаемых, водных, земельных и расти-тельных ресурсов. Объектами геоэкологического мониторинга служат: исчезающие виды растений, животных, микроорганизмов, природные эко и геосистемы, агро-системы, лесные насаждения, рекреационные системы. Наблюдения ведутся на географических стационарах и специальных полигонах (тестовых участках). Тесто-вые участки предназначены для контрольных измерений и наблюдений, на них разрабатываются тесты (индикаторы) ПДК, ПДВ, ПДУ, ПДЭН, биологической продуктивности, естественной способности к самоочищению и т. д. Результаты, полученные на тестовых участках, рассматриваются как типичные, характерные для данной экосистемы. Большую работу в этом направлении выполняют гидроме-теорологическая служба, сельскохозяйственные опытные Третий уровень - глобальный биосферный мониторинг. Целью этого монито-ринга является контроль за состоянием окружающей среды в глобальном масштабе, наблюдение за глобально-фоновыми изменениями в природе, прогноз возможных изменений биосферы и всей географической оболочки в результате хозяйственной деятельности человека. Объектами мониторинга являются: радиационный баланс, прозрачность атмосферы и ее антропогенное изменение, мировой водный баланс и загрязнение Мирового океана, крупномасштабные изменения в биогеохимических циклах элементов и веществ (СО2, С>2, N, Р, 8, ЩО и др.), энергообмен географической оболочки с космосом, мировая миграция птиц, животных, растений и насекомых, изменение климата на планете и др. В целях проведения фоновых наблюдений по всему миру создается сеть биосферных заповедников, на территории которых запрещается производственная деятельность, представляющая опасность для всего живого. В настоящее время в 62 странах мира создано более 230 биосферных заповедников. Начиная с 1960-х годов огромную роль в организации глобального мониторинга стали играть методы кос-мической съемки. Дистанционное зондирование Земли включает все работы, свя-занные с исследованием состояния окружающей среды из космоса. Особенно эффективны космические исследования, когда они сочетаются с аэровизуальными методами и наземными наблюдениями. Дистанционное зондирование Земли прово-дится с искусственных спутников «Метеор» и «Космос», пилотируемых косми-ческих кораблей, орбитальных станций. Наблюдения с космических кораблей «Союз-3», «Союз- 4», «Союз-5» позволили получить данные о строении Земли, без которых трудно прогнозировать поиски нефти и газа. Во время полета кораблей «Союз-7» и «Союз-9» была собрана интереснейшая информация о распределении пыли в атмосфере на разных широтах и в различных регионах Земли. С «Союза-9» была проведена съемка высыхающего залива Кара-Богаз-Гол, которая дала возмож-ность не только определить запасы химического сырья, но и зафиксировать сос-тояние залива, уровень воды и др. Космические методы широко используются при проведении экологических исследований в США, Франции и других странах мира. Создание глобальных мониторинговых систем является качественно новым этапом в развитии мониторинга и требует больших финансовых затрат. Успехи информатики и вычислительной техники в последние годы приоткрыли двери в экологию методам моделирования. Модель должна как можно более точно опии-сывать реальный объект, а живые объекты характеризуются множеством пара-метров, которые к тому же непрерывно меняются. Полную информацию о живом объекте получить практически невозможно, поэтому принципиально невозможно создать идеальную модель. Проблема еще более усложняется, если с помощью модели попытаться описать функционирование отдельных экосистем или биосферы в целом. Однако моделирование в проведении глобального мониторинга имеет большую перспективу.