Как осуществляется мониторинг почвенного покрова

В ходе составления программы мониторинга загрязнения почв, необходимо определить и сформулировать следующие пункты:

- цель программы;

- искомый объект наблюдения;

- категорию поста наблюдения;

- размещение и количество постов;

- перечень наблюдаемых загрязняющих веществ и периодичность их контроля;

- критерии оценки загрязнения почв;

- порядок установления зоны влияния источника загрязнения;

- основные природные факторы, влияющие на распространение загрязняющих веществ в почвах;

- требования к организации работ и составлению заключительного отчета по программе мониторинга;

- составить карту – схему точек контроля по программе.

Специальные задачи почвенно-экологического мониторинга выполняемые на разном уровне (локальном, региональном, глобальном), различаются. Объединяет их общая цель: своевременное обнаружение изменений свойств почв при различных видах их использования и неиспользования.

Важнейшие задачи почвенного мониторинга включают:

- Локальный и региональный мониторинг:

1) характеристика источника загрязнения и загрязняющих веществ;

2) определение уровней контролируемых показателей состояния почв, вод, растений на территории, подверженной действию источника загрязнения;

3) установление зон распространения почв с ухудшением контролируемых свойств;

4) определение характера действия загрязняющих веществ на почву, а также путей миграции, аккумуляции и направления трансформации загрязняющих веществ в почве;

5) оценка сопротивляемости почв загрязнению и возможности их самоочищения;

6) рекомендация мероприятий по снижению или ликвидации последствий загрязнения почв;

7) оценка экономического ущерба, нанесенного природе и сельскому хозяйству загрязнением почв.

- При глобальном мониторинге:

1) характеристика потока контролируемых химических элементов на почвы фоновых территорий;

2) определение уровней контролируемых показателей состояния почв;

3) выявление зон миграции, аккумуляции, направления трансформации контролируемых химических элементов в почве;

4) определение скорости накопления контролируемых химических элементов в почвах фоновых территорий.

Для решения этих задач необходима организация стационарных и полустационарных наблюдений на специально выбранных участках в сочетании с использованием дистанционных методов исследования. В качестве объектов наблюдений выбираются типичные ландшафты, расположенные во всех важнейших почвенно-климатических зонах и провинциях и подверженные интенсивному антропогенному воздействию (прежде всего сельскохозяйственному использованию). Параллельно исследуются фоновые территории, представленные ландшафтами, которые испытали наименьшие антропогенные нагрузки.

На стационарах и в полустационарных условиях с помощью полевых методов и анализов отобранных образцов ведутся регулярные наблюдения за химическими, физическими и биологическими показателями, характеризующими состояние почвенного покрова. Перечень наблюдаемых химических показателей определяется их токсичностью и распро­страненностью, а для средств химической защиты - еще и устойчивостью.

Из тяжелых металлов наиболее токсичны ртуть, свинец и кадмий, поэтому наблюдения за их содержанием должны проводиться повсеместно, широко распространены такие токсиканты, как кобальт, мышьяк, цинк, никель, медь, ванадии, марганец и другие. В большинстве случаев они поступают на поверхность почв за счет локальных промышленных выбросов.

Из органических загрязнителей необходимо контролировать вещества, обладающие способностью поступать и накапливаться в сельскохозяйственной продукции, а также способные к миграции с поверхностным и подземным стоком. Среди них следует выделить такие ток­сичные вещества, как полихлорбифенилы, бенз(а)пирен (сильный кан­цероген) и другие загрязнители.

Кроме того, в программу монито­ринга входят наблюдения за теми свойствами почв, которые опреде­ляют их плодородие (содержание гумуса, азота, фосфора, кислот­ность, накопление легкорастворимых солей и др.).

33. За какими процессами ведутся наблюдения при литомониторинге?

Интенсивное воздействие человека на верхние слои литосферы обусловливает необходимость регулярного слежения, оценки и прог­нозирования техногенных и естественных изменений состояния геологической среды, т.е. литомониторинга.

Основными объектами литомониторинга являются различные геолого-геоморфологические процессы, которые проявляются в верхних слоях земной коры (оползни, смещения земли, карстообразование и т.д.)

Процессы:

- Геомеханические (деформации пород и земной поверхности, провалы, застройки);

-Гидродинамические (гидрологические - поверхностные, гидрогеологические - подземные);

- Аэродинамические (приземные) нарушения и загрязнения: литосферные (поверхности), гидросферные, атмосферные и биоценотические.

34. Какие методы преимущественно используют при литомониторинге?

Слежение за их состоянием осуществляется с помощью наземных, режимных наблюдений в сочетании с применением дистанционных м етодов.

Наземные наблюдения ведутся в стационарных условиях на участках с активным проявлением экзогенных и эндогенных процессов (оползней, обвалов, селей, лавин, суффозионно-просадочных явлений, тектонических подвижек и др.).

В зависимости от типа МГС, используют 4 основные группы наблюдений:

1. Инвентаризационные наблюдения содержат в себе набор трудоемких и стоимостных наблюдений за объектами ГС, которые обычно не входят в состав режимных наблюдений. Эти наблюдения за отдельный период могут проводиться с очередностью 1 раз в год (или на 2-3 года и более) за наиболее консервативными элементами ГС, а также при определении фоновых значений параметров ГС на территориях, не нарушены техногенными нагрузками.

2. Ретроспективные наблюдения направлены на выявление тенденций развития ГС, или его компонентов, установление закономерностей их изменений. Ретроспективные наблюдения составляют основу для решения прогнозных задач в МГС. Срок и периодичностью проведения должны быть различными в зависимости от того, насколько интенсивны изменения элементов ГС.

3. Режимные стационарные наблюдения - наблюдение за динамикой процессов (явлений) на стационарных участках, точках, пунктах с целью выявления их закономерностей и обусловленности. Они отражают временные (годовые, сезонные, месячные, суточные и т.д.) колебания параметров ГС. Сеть режимных наблюдений (например, инженерно-геологических и гидрогеологических), которые имеют некоторые черты автономности, должна органично вписываться в общую структуру МГС.

4. Методические наблюдения н аправлены на совершенствование методов МГС, или создание новых методов. Они часто проводятся в составе ретроспективных и режимных наблюдений. Особенно значительна их роль на начальной стадии организации сети МГС.

Для каждой сети наблюдений при этом разрабатывается программа наблюдений. По аналогии с наблюдениями за другими природными средами при разработке программы наблюдений необходимо соответствовать на вопрос: что, где, чем (как), с какой частотой и периодичностью проводить наблюдения?

Сети наблюдений в пределах ГС формируются в трехмерном пространстве и, в зависимости от масштаба исследований или ранга ГС, могут быть детальными, локальными, региональными и национальными.

Различают:

точку наблюдения (точку отбора пробы грунта, скважину, источник и т.д..) и

пункт наблюдения (гидрогеологический, инженерно-геологический, геофизический и т.д.),

полигон наблюдений, который обеспечивает группу наблюдений, например, гидрогеологических. Полигоны детальных наблюдений предназначены для решения задач сбора предварительной информации на участках, типовые условия которых соответствуют опорному полигону. Опорный полигон соответствует локальному уровню исследований на типовой (опорной) участке района с однотипным ГС.

Разновидности опорных полигонов - фоновые полигоны, предназначенные для сбора информации о ГС на территориях, не нарушены техногенными процессами. Совокупность опорных полигонов образует полигон региональных исследований. Кроме того, могут образовываться специальные полигоны, которые предназначены для наблюдений за состоянием ГС на экологически опасных объектах (например, в районах существующих АЭС), а также опытно-методические полигоны и полигоны для научных исследований.

Дистанционные методы (фотографическая, многозональная, инфракрасная и другие виды съемок) дают ценную информацию об интенсивности проявления геолого-геоморфологических процессов, позволяют выявить закономерности их динамики во времени и пространстве, определить ареалы локальных и региональных нарушений геологической среды. Дистанционные методы с самолетов и из космоса являются эффективными для надзора за состоянием верхних слоев литосферы и происходящими в ней изменениями под влиянием хозяйственной и иной деятельности, а также за изменением в более глубоких горизонтах. Космические снимки обладают высокой чувствительностью к новейшим геодинамическим процессам в земной коре. На основе дешифрирования снимков строятся геологические и геоморфологические карты. Они позволяют проследить состояние и развитие земной коры, влияние антропогенных факторов на геологическую среду.

Кроме того, широко используются геофизические методы (сейсмоакустическое зондирования, электрическое зондирование, термометрия и т. д.).

35. Как осуществляется мониторинг за литосферой?

Назначением системы мониторинга геологической среды (МГС) является определение тенденций развития ГС и на основе этого - поддержка управленческих решений для оптимизации технической нагрузки.

Основная цель мониторинга ГС заключается в оперативном контроле состояния и прогнозировании изменений ГС, а также в разработке природоохранных мероприятий на основе результатов мониторинговых исследований.

Структурную схему МГС можно представить в виде 2-х основных блоков - Контроля и Управления, которые связаны между собой каналами информации, а также автоматизированной информационной системы (АИС) и системы инженерной защиты.

Эколого-геологические исследования (ЕДГ) состоят из подготовительных, полевых, аналитических и камеральных работ.

Основные задачи ЭГД:

• изучение и картирование площадей с различной степенью техногенного воздействия;

• оценка состояния ГС и влияния природных процессов, протекающих в нем, на экологическую ситуацию;

• оценка совокупности природных и техногенных факторов ГС, которые определяют функционирование геолого-техногенных систем и их экологические параметры;

• оперативное информирование государственных и природоохранных органов, общественных организаций об экологически опасных обстановки и неблагоприятное развитие геологических процессов;

• разработка рекомендаций по ограничению и предупреждения неблагоприятных и опасных геологических и техногенных процессов.

Основные объекты изучения ЭГД:

• горные породы, почвенно-растительные образования зоны аэрации, донные отложения;

• эндогенные и экзогенные геологические процессы, которые влияют на Формирование ГС;

• объекты ГТС (территориально-промышленные, топливно-энергетические комплексы, промышленно-городские агломерации).

Конечная цель ЭГД:

• оценка состояния и прогнозирования изменений ГС и экологических параметров;

• обоснование комплекса мероприятий по рациональному использованию и охраны геологической среды, ограничения его негативных изменений и повышение устойчивости геолого-техногенных систем.

Измерения смещения земной поверхности сводятся к наблюдениям за изменением взаимного положения ее отдельных точек во времени.

Наблюдения за смешениями земной поверхности подразделяются на:

- точечные (наблюдения в одном пункте);

- створно-линейные (наблюдения ведутся по отдельным точкам, расположенным по определенной линии):

- площадные (наблюдения ведутся по отдельным точкам, связанным между собой на некоторой площади в отдельные фигуры).

Для определения смещений и скоростей движения отдельных геологических систем по глубине устанавливаются специальные реперы - знак, закрепляющий точку земной поверхности, высота которой относительно исходной уровенной поверхности определена путём нивелирования. Реперы подразделяются на фундаментальные и рядовые. Фундаментальные и грунтовые реперы, размещённые на территории страны, образуют государственную нивелирную сеть.

Влажность и плотность являются важнейшими показателями состояния грунтов. Для осуществления режимных наблюдений необходимо принять меры, позволяющие определить показатели плотности и влажности непосредственно в массиве, что обеспечивается методами радиоактивного каротажа ( исследование литосферы методами создания (бурение или продавливание) специальных зондировочных скважин и проведения измерений при прохождении электрическими, магнитными, радиоактивными, акустическими и другими методами.

Существует ряд методов определения влажности грунтов на основе измерения их электрофизических свойств:

- по электропроводности (идеальному электрическому сопротивлению);

- по величине диэлектрической проводимости;

- по измерению электрической емкости и т.д.

Для получения термометрической информации используются специальные скважины, к которым предъявляются следующие требования:

- скважины должны быть выдержаны достаточное время после бурения или откачки;

- в скважине не должны проводится опытные работы, приводящие к нарушению естественного режима (откачки, желонирования, отбор проб и т.д.);

- скважина должна быть безупречной в отношении изоляции водоносных горизонтов в затрубном пространстве.

При гидрогеологических исследованиях применяются жидкостные, деформационные сопротивления, термоэлектрические и транзисторные термометры. Наблюдения за режимом суточного хода температуры про изводятся с использованием датчиков, устанавливаемых в грунт на глубинах: 0.2; 0.4; 0.8; 1.2; 1.6; 2.4; 3.2 м. Ниже, в слое годовых переменных температур, относительное расстояние по глубине между точками замеров равно 2.5 м. Суточные изменения температуры измеряются с интервалом не более 6 часов.

36. По какому принципу выделяют уровни биомониторинга?

При биомониторинге основное внимание уделяется откликам или реакциям. На основе этого выделяют различные уровни:

Субклеточному уровню организации систем соответствует генетический мониторинг, клеточному - биохимический мониторинг, организменному - физиологический мониторинг, популяционному и биоценологическому уровням - экологический мониторинг.

На низших уровнях биоиндикации возможны прямые и специфические формы биоиндикации, на высших - лишь косвенные и неспецифические.

37. Что такое биомониторинг и как он осуществляется?

Биомониторинг является составной частью экологического мониторинга - слежение за состоянием окружающей среды по физическим и биологическим показателям.

Цель – получение информации.

В задачи биомониторинга входит регулярно проводимая оценка качества окружающей среды с помощью специально выбранных методов биоиндикации (на молекулярном, клеточном, организменном уровне) и биотестирования ( организменный, популяционный, уровень сообщества).

Биоиндикация – это обнаружение и определение экологически значимых природных и антропогенных нагрузок на основе реакции на них живых организмов непосредственно в среде их обитания.

Биотестирование – процедура установления токсичности среды с помощью тест-объекта (организма),которые сигнализируют об опасности не зависимо от того, какие вещества и в каком состоянии вызывают изменение жизненно важных функций этих организмов.

Его объектом выступает биологические системы различных уровней организации и их реакции на внешние естественные и антропогенные воздействия.

Причины использования биоиндикации:

- фактор трудно измерить;

- фактор не может быть измерен (воспроизведение среды прошлых эпох);

- фактор легко измерить, но трудно охарактеризовать.

Актуальность биоиндикации обусловлена также простотой, скоростью и дешевизной определения качества среды. Например, при засолении почвы в городе листья липы по краям желтеют еще до наступления осени. Выявить такие участки можно, просто осматривая деревья. В таких случаях биоиндикация позволяет быстро обнаружить наиболее загрязненные местообитания.

Результаты мониторинга представляют в виде таблиц и графиков. К числу способов относится метод «Амебы». Рисуют круг, который делят линиями на равные секторы по числу измеряемых показателей. Линия окружности означает их нормальное значения. Показатели могут быть химическими (соединения тяжелых металлов, фосфора и т.д.), физическими (уровень грунтовых вод, мутность и пр.) и биологическими (численность, разнообразие и другие характеристики биоиндикаторов). Далее в каждом секторе закрашивают площадь, пропорциональную значениям соответствующего показателя. Линии могут выходить за пределы круга, если значения «зашкаливают», тогда у «Амебы» появляются «выросты-ложноножки». Результаты мониторинга, представленные в виде ряда таких рисунков, наглядно выявляют направление «движения Амебы» и, соответственно направление изменений в экосистеме.

Для каждого уровня биологических систем разрабатывается методика наблюдений и устанавливается определенный набор функциональных характеристик.

Так, мониторинг популяций и биоценозов должен проводиться в стационарных условиях, как на эталонных участках, так и территориях, подверженных антропогенному воздействию. Он включает наблюдения за видовым составом, обилием, структурой, продуктивностью и другими характеристиками.

38. Каким образом осуществляется мониторинг геоэкосистем?

Для оценки состояния окружающей природной среды в целом необходимо исследование природных образований – геосистем и экосистем, т.е. мониторинг геоэкосистемы. Основные объекты мониторинга:

-локальные – сельскохозяйственные поля, мелиоративные системы, рекреационные территории, небольшие населенные пункты;

-региональные – крупные города, промышленные узлы, сельскохозяйственные и рекреационные районы.

Мониторинг геосистемы проводится путем стационарных наблюдений с использованием дистанционных исследований. Наземные наблюдения проводятся на специальных стационарах в естественных либо слабо измененных компонентах, на территориях, подвергающихся типичным для данного региона воздействиям. Основная цель – длительное углубленное изучение изменения структуры, функционирования и динамики природных систем. Наблюдения ведутся с помощью приборов по специальной программе и методике, и включают исследование теплового и водного баланса, гидротермального режима, миграции химических элементов, динамики почв и биологических процессов, биологической продуктивности. Большое внимание уделяется слежению за состоянием основных компонентов геосистем и экосистем, в их границах проводятся регулярные наблюдения за ходом геоморфологических процессов, метеорологических величин, водным балансом, изменением свойств почв, динамикой фитоценозов. Космический метод позволяет получить оперативную информацию о состоянии геосистем, выявить антропогенные изменения и т.п.

Дата добавления: 2015-11-14