Реферат - Экологический мониторинг на базе биосферных заповедников - файл n1.doc

Реферат - Экологический мониторинг на базе биосферных заповедников
скачать (298.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc299kb.03.12.2012 20:44скачать

n1.doc

Содержание.

1.Некоторые аспекты территориальной организации биосферных заповедников и их значение в проведении экологического мониторинга------3

2. Программа экологического мониторинга в биосферных заповедниках------7

2.1 Абиотический мониторинг--------------------------------------------------12

2.2 Биотический мониторинг----------------------------------------------------15

3. Методы и приборы для комплексного мониторинга загрязнения------------23

Список литературы------------------------------------------------------------------------27

1. Некоторые аспекты территориальной организации биосферных заповедников и их значение в проведении экологического мониторинга.

Глобальная сеть биосферных заповедников, т.е. природных территорий, представляющих характерные образцы биомов Земли, создавалась с целью сохранения всего присущего этим биомам разнообразия экосистем, видов, генетических ресурсов наряду с осуществлением системы многолетних наблюдений за основными характеристиками окружающей среды, состоянием природных компонентов. При этом основное внимание обращалось именно на ненарушенные климаксные зональные формации для того, чтобы характеризовать состояние отобранного участка биосферы на естественном или фоновом уровне, выявить глобальные изменения этих формаций.

Такой экологический мониторинг имеет самостоятельное значение для оценки состояния естественных ресурсов региона, вместе с тем он необходим в качестве своеобразной нулевой точки от счета при определении характера и степени изменений экосистем под влиянием антропогенных факторов, под которыми подразумевается хозяйственная деятельность человека, связанная как с загрязнением или разрушением экосистем, так и с их восстановлением, рекультивацией повышением продуктивности.

Следовательно, специфика биосферного заповедника определяется наличием достаточно обширной природной зоны с сохранившимися естественными системами, обладающей экологической автономностью, т. е. способной к саморегулированию естественного состояния природных комплексов, присущих этой зоне. Прочие территориальные элементы биосферного заповедника в первую очередь выполняют функции защиты природной зоны от антропогенных изменений, содействия восстановлению нарушенного состояния экосистем. Если природной зоны в биосферном заповеднике нет и невозможно восстановить ее естественное состояние, одна из основных задач – получение информации о фоновом уровне состояния биосферы решается недостаточно полноценно.

Таким образом, в биосферном заповеднике необходимы три основные зоны (точнее, территориально-структурные элементы): центральная, буферная и зона восстановления. Научные исследования и особенно экологический мониторинг осуществляются во всех зонах биосферного заповедника.

Центральная зона — основная зона заповедника, поэтому запрет сбора научной информации в природной зоне противоречил бы основной цели организации сети биосферных заповедников. Однако методы научных наблюдений и экспериментальные исследования, проводимые в ней, не должны нарушать естественный ход природных процессов. В противном случае следует отказаться от экспериментальных исследований даже в ущерб полноценности мониторинга.

Буферная зона, окружая природную зону, должна поглощать антропогенное влияние и тем самым защищать от него эту основную часть заповедника. Размеры и режим буферной зоны зависят от размеров и состояния природной зоны, а также от интенсивности антропогенного окружения. Мониторинг в буферной зоне дает информацию о состоянии природных экосистем, находящихся под постепенно слабеющим антропогенным воздействием.

Зону (или участок) восстановления естественного состояния экосистем образуют экосистемы, естественное состояние которых нарушено человеком, но не разрушено и которые при содействии человека могут восстановить свое первоначальное состояние. Удельный вес таких участков в биосферных заповедниках различен, в некоторых случаях их почти нет, а в других они составляют значительную часть всей территории. Сюда можно отнести леса, тронутые в прошлом рубками, популяции животных с аномальными численностью, структурой, поведением и другие изменения состояния природы заповедника. Мониторинг в этой зоне позволяет характеризовать процессы восстановления естественного состояния природы и оценить происходящие изменения в экосистемах.

Для обоснованного сопоставления фоновых показателей природных и полуприродных экосистем с показателями состояния экосистем культурного происхождения, существующих в техногенном ландшафте и активно преобразуемых в результате интенсификации производства, желательно иметь промежуточные характеристики, которые могут быть получены на экосистемах, сравнимых с первыми, но находящихся в условиях стабильного традиционного использования. К ним можно отнести участки, занятые под сельскохозяйственные культуры, лесные, охотничьи, рыбные и другие угодья, эксплуатируемые на стабильном уровне, уже превзойденном при современной интенсификации и уровне технизации аналогичных видов производства. Понятно, что такие участки нерентабельны в современных условиях и могут быть использованы только как научные полигоны биосферного заповедника.

Мониторинг экосистем этой зоны характеризует переходное, исторически уже пройденное состояние, но получаемые данные важны для построения законченного ряда переходов от природных систем к современным техногенным, культурным системам, созданным человеком.

При программировании мониторинга во всех зонах биосферного заповедника устанавливается единый перечень фиксируемых показателей, а в качестве объектов наблюдений в первую очередь выбираются биоконцентрирующие и сенситивные виды, которые могут быть индикаторами состояния экосистем. Одной из наиболее сложных сторон организации мониторинга биологических, а значит весьма динамичных и неустойчивых объектов, находящихся в различных сообществах и в разных условиях существования, является задача получения показателей достаточной достоверности или, по крайней мере, с количественно определенной погрешностью наблюдений.

С этим связан принцип размещения полигонов (стационаров) наблюдений, проведение повторных параллельных наблюдений, выбор участков, обладающих нужной репрезентативностью по отношению к изучаемой территории биосферного заповедника, а затем и ко всему региону. Практика работы заповедников показывает, что экстраполяция усредненных данных, полученных без надлежащей повторности, с небольших отобранных участков на обширную территорию встречает серьезные, иногда непреодолимые затруднения при оценке их достоверности. В этом отношении особенно важно соблюдать единую методику сбора количественных характеристик, с тем, чтобы получать достоверные, хотя бы относительные, но точные показатели изменчивости во времени. Вероятно, предпочтительнее ограничить число фиксируемых показателей, но увеличить количество полигонов и повторность наблюдений.

В этих условиях экологический мониторинг может быть полноценно организован только при едином управлении всеми зонами биосферного заповедника, объединенными в общую территорию. Различные типы биосферных заповедников («объединенных», «концентрированных», «неполных» и т. п.), создаваемых ныне, трудно представить в единой глобальной системе, и данные мониторинга такого разнохарактерного конгломерата, находящегося в разной ведомственной подчиненности, будет очень сложно сопоставить.

Несомненно, что биосферные заповедники, образованные в регионах, где практически отсутствуют природные системы, не измененные человеком, и поэтому представляющие биомы культурных техногенных ландшафтов, нужны и для сохранения генофонда, и для мониторинга, но их, вероятно, лучше объединить в отдельной системе. Нельзя забывать, что культурные экосистемы могут существовать в режиме, созданном человеком в интересах их максимального использования. Обычно это связано со сменой посевных культур, вырубкой и посадкой леса, применением удобрений, пестицидов и других технологических приемов. В таких заповедниках значение зон и методы управления ими, направление мониторинга имеют свою специфику, которую нужно точно определить, не отождествляя их режим с режимом и мониторингом в зонах биосферного заповедника, включающего природные экосистемы.

Поэтому наряду с биосферными заповедниками правомерно образование категории «биосферная научная станция». Такая станция координирует мониторинг заповедной территории с мониторингом территорий, находящихся под интенсивным, а значит, нестабильным режимом использования, который определен научно-техническим уровнем соответствующего хозяйства.

Образующаяся сейчас система таких биосферных станций включает самостоятельно действующие биосферные заповедники со своими специфическими задачами, территориальной структурой, объединенным управлением и научные стационары, организованные на землях интенсивного использования.

В целях представления биосферными заповедниками основных биомов нашей страны предполагается дальнейшее развитие сети биосферных заповедников и биосферных научных станций на базе существующих заповедников: Астраханского, Бургузинского, Воронежского, Дарвинского, Окского, Черноморского, «Шлитере», «Аксу-Джабаглы», Карпатского, Алтайского, Бадхызского, Центрально-лесного, Закатальского, Боржомского и др.
2. Программа экологического мониторинга в биосферных заповедниках.

Современное развитие общества и связанное с этим интенсивное антропогенное воздействие на природную среду имеет свои положительные и отрицательные стороны. Преобразование природы в конечном счете приводит к росту материальных благ и культурных ценностей, увеличению продолжительности жизни людей и т. д. Сопутствующие отрицательные последствия заключаются в тенденции к истощению невозобновляемых природных ресурсов, в загрязнении окружающей природной среды, в уменьшении природных возможностей к воспроизводству возобновляемых ресурсов.

Техническая вооруженность человека в настоящее время такова, что некогда локальные эффекты воздействия на природную среду сейчас достигают континентального и даже глобального масштаба. Отсюда следует необходимость скорейшего устранения отрицательных последствий (возможных и уже существующих) антропогенных воздействий. Среди приоритетных мер в данной области на одном из первых мест стоит создание системы мониторинга, позволяющей на основе некоторых наблюдений и исследований давать адекватную оценку и прогноз последствий антропогенной деятельности. По своему масштабу такая система мониторинга должна быть глобальной и многолетней, а по своему содержанию – экологической, т. е. отражать все основные аспекты антропогенного влияния на экологические системы.

Содержащиеся в настоящей работе предложения основаны на результатах теоретических и экспериментальных исследований, проведенных нами за последние 2—3 года и направленных на создание программы комплексного мониторинга загрязнения природной среды и его экологических последствий в биосферных заповедниках.

Содержание разработанной нами программы, ее специфические особенности объясняются теми задачами, которые мы изначально поставили перед системой мониторинга, и характером той информации, обеспечение которой является целью мониторинга, иначе говоря, информационной системы, не входящей в систему управления, но являющейся необходимым условием разработки эффективных программ регулирования качества окружающей среды.

Прежде всего, предлагаемая нами программа ориентирована на прогноз, а не простую констатацию наблюдаемых факторов. Очевидно, что прогнозировать изменения состояния экосистем и их элементов под влиянием антропогенной деятельности в глобальном масштабе невозможно ни с помощью полевых наблюдёний, ни с помощью экспериментов, поэтому видное место в программе занимает работа по построению соответствующих прогностических математических моделей.

Далее, выявление эффектов воздействия фоновых загрязнений на фоне естественных колебаний экологических систем и их элементов полевыми методами не представляется возможным в разумные сроки из-за высокого уровня шума. Отсюда вторая важная особенность предлагаемой программы экспериментальные исследования эффекта загрязнений фоновой интенсивности на биоту в контролируемых условиях абиотической среды.

Программа экологического мониторинга в биосферных заповедниках разработана таким образом, чтобы выявить глобальные и региональные последствия антропогенной деятельности. Эта программа предусматривает широкий комплекс биологических, геофизических и геохимических исследований. Учет реальных материальных, методических и инструментальных возможностей обусловил необходимость тщательного и жесткого отбора при составлении перечня рекомендуемых наблюдений.

Программа экологического мониторинга подразделяется на две части: абиотический мониторинг и биотический мониторинг.

Абиотический мониторинг предполагает систематические многолетние наблюдения за уровнем загрязнения всех сред (воздух и атмосферные осадки, природные воды, почвы, биота), а также сопутствующие геофизические наблюдения. Перечень приоритетных загрязняющих веществ для мониторинга в биосферных заповедниках можно считать разработанным, и эти наблюдения уже проводятся в течение нескольких последних лет.

Биотический мониторинг включает в себя натурные, теоретические и экспериментальные исследования. Экспериментальная программа имеет целью определить чувствительность особей видов данной экосистемы к воздействию низких, близких к фоновым концентраций загрязняющих веществ. Это можно сделать лишь в ходе экспериментов с особями отдельных видов в специальных установках для поддержания постоянных условий среды — экостатах — и с использованием высокоточного оборудования, способного зафиксировать весьма небольшие изменения характеристик состояния объекта исследования.

Целью этих экспериментов является построение кривых «доза—эффект», отражающих изменение коэффициента размножения при воздействии низких уровней загрязняющих веществ, измеряемых нами по программе геофизического мониторинга. Коэффициент размножения выбран нами в качестве интегрального показателя состояния биоты по той причине, что его изменения хорошо отражают все существенные изменения важных с эволюционной точки зрения характеристик состояния особи или вида.

Поскольку для адекватной оценки и прогноза состояния экосистем необходимо знать чувствительность к загрязнению всех видов экосистемы, а получить эту информацию, проводя эксперименты с особями всех видов экосистем, не представляется возможным, то для экспериментальных исследований необходимо выбрать некие представительные виды, а затем интерполировать результаты исследований на другие виды экосистемы. Выбор объектов экспериментов и интерполяцию результатов на другие виды целесообразно производить в координатах филогенетического древа и таким образом, чтобы минимизировать среднюю ошибку интерполяции. При выборе вида для вовлечения его в экспериментальные исследования при прочих равных условиях предпочтение следует отдавать видам, играющим в сообществе важную экологическую роль.

Для осуществления эффективного прогноза состояния экосистем необходима также информация, не относящаяся к влиянию загрязнения на биоту. Это количественная информация об экологических взаимодействиях между видами (отношениях хищничества, паразитизма и пр.), представленная в демографических терминах.

Количественная характеристика такого рода взаимодействий — сложная научно-исследовательская задача одновременной фиксации плотностей взаимодействующих видов и структуры смертности. В настоящее время еще нет возможности унифицировать методы получения такого рода данных и рекомендовать соответствующую систему режимных наблюдений и экспериментов. Это дело ближайших лет. Однако уже сейчас следует организовать представление в унифицированном виде как уже имеющихся данных, так и тех данных о демографических параметрах биоты, которые предполагается получить в ходе реализации настоящей программы.

Для осуществления адекватной оценки и прогноза антропогенных изменений экологических систем на основе описанной выше информации необходимо создание комплекса математических моделей, описывающих биологические и геофизические процессы, протекающие в природной среде. Разработанная в настоящее время методология построения моделей ответной реакции биоты на воздействие загрязняющих веществ сводится к моделированию экзогенной сукцессии. Эти модели, будучи состыкованными с моделями циркуляции загрязняющих веществ в геофизических при родных средах, позволят прогнозировать количественные и качественные перестройки природных экосистем, возникающие в ответ на воздействие антропогенных загрязнений.

Таким образом, входными параметрами модели будут:

1) данные о прогнозируемых уровнях загрязнений среды;

2) экспериментальные данные о чувствительности биоты к воздействию этих уровней загрязнений;

З) данные об экологических воздействиях между видами изучаемой экосистемы.

В результате мы сможем определить, какие виды экосистемы исчезнут или резко снизят свою численность в первую очередь.

Предлагаемая программа позволит оценить фоновое состояние загрязнения природных сред и вызываемые им биологические эффекты, выявить наиболее чувствительные к загрязнениям виды для каждого типа экосистем, а также осуществлять ориентировочный прогноз изменения состояния биоценозов, возникающего в ответ на изменения уровней антропогенного воздействия.

2.1 Абиотический мониторинг.

Программа фоновых наблюдений включает:

— перечень химических веществ, подлежащих измерению в атмосферном воздухе, воде, почве и биоте;

— перечень подлежащих измерению гидрометеорологических и геофизических параметров;

— периодичность проведения наблюдений и измерений.

При выборе химических веществ, подлежащих определению в природных средах на фоновых станциях, необходимо учитывать количества наступающих в окружающую среду веществ в результате антропогенной деятельности, их распространенность, персистентность, возможность передачи по пищевым цепям, накопления в организме человека и воздействия на экологические системы, трансформации в более опасные соединения, а также возможность проводить измерения их содержания в природных средах. Большое значение для проведения биологической программы мониторинга имеют наблюдения за биогенными элементами: азотом и фосфором.

В соответствии с приведенными критериями и целесообразно включить в программу наблюдений на фоновых станциях следующие вещества:

атмосферный воздух – сернистый газ, озон, двуокись углерода, аэрозоли (весовая концентрация), свинец, кадмий, мышьяк (в частицах), пары ртути, ДДТ и 3,4-бензпирен;

атмосферные осадки и выпадения – ртуть, свинец, кадмий, мышьяк, ДДТ, 3,4-бензпирен, азот (общее содержание), фосфор (общее содержание), а также анионы и катионы, рекомендуемые для определения на наблюдаемых станциях ВМО (сульфаты, нитраты, хлориды, ионы аммония, магния, калия, натрия и кальция);

поверхностные воды – ртуть, свинец, кадмий, мышьяк, ДДТ, 3,4-бензпирен, азот (общее содержание), фосфор (общее содержание);

почва, донные отложения, взвешенные наносы — ртуть, свинец, кадмий, мышьяк, ДДТ, З,4-бензпирен, азот (общее содержание), фосфор (общее содержание);

биота — ртуть, свинец, кадмий, мышьяк, ДДТ, 3,4-бенэпирен, азот (общее содержание), фосфор (общее содержание).

В состав гидрометеорологических и геофизических параметров, подлежащих измерению на станции фонового мониторинга, должны входить величины, необходимые для осуществления мониторинга, а также для интерпретации данных о концентрации загрязняющих веществ в отдельных средах и для исследования биогеохимических циклов и кругооборота химических веществ.

К таким параметрам относятся:

— скорость и направление ветра, атмосферное давление и температура воздуха, влажность и количество атмосферных осадков;

— интенсивность солнечной радиации (прямой, рассеянной, суммарной), включая УФ область;

— составляющие теплового баланса и характеристики турбулентности;

— уровень и расход воды, температура воды, расход взвешенных наносов, мутность, химический состав наносов и донных отложений;

— влажность и тепловой баланс почвы.

В связи с тем, что в настоящее время отсутствует достаточная информация о временной вариабельности фоновых концентраций загрязняющих веществ в природных средах (в первую очередь в атмосферном воздухе), данная программа предусматривает некоторую избыточную частоту наблюдений и отбора проб. В дальнейшем она может быть сокращена с учетом результатов наблюдений на станциях фонового мониторинга.



Исходя из этих соображений уже сейчас можно отметить, что частота отбора проб атмосферного воздуха, осадков и выпадений должна быть большей, чем опробование такой достаточно медленно изменяющейся во времени по содержанию загрязняющих веществ среды, как почвенно-растительный покров. Поверхностные воды суши в этом случае занимают промежуточное положение (табл. 1).
2.2 Биотический мониторинг.

В качестве контролируемого показателя для оценки состояния биологического вида при заданных условиях среды выбран коэффициент размножения вида, не зависимый от плотности. Изменение этого показателя под воздействием изменений уровней загрязнения природных сред является удобной интегральной характеристикой ответной реакции биоты на загрязнение. Кроме того, указанный показатель можно непосредственно использовать в прогнозе экзогенной сукцессии, возникающей как ответная реакция природных экосистем на изменение уровней загрязнения природных сред.

В соответствии с программой экологического мониторинга в программу биотического мониторинга входят:

А) подпрограмма оценки текущего состояния биоты, обеспечивающая повторяющиеся с некоторой периодичностью измерения коэффициентов размножения видов из предлагаемого ниже приоритетного перечня;

Б) подпрограмма прогноза ответных реакций биоты, обеспечивающая установление с известной точностью поля чувствительности биоты к антропогенным загрязняющим веществам;

В) подпрограмма контроля состояния биоты полевыми методами.

Следует отметить, что выполнение этих подпрограмм взаимосвязано и взаимообусловлено. Подпрограммы А, Б и В могут считаться независимыми лишь на первом этапе реализации, когда осуществляется первое приближение к оптимальным совокупностям биологических видов – объектов исследований в рамках этих подпрограмм.

На втором этапе реализации подпрограммы наблюдений и исследований будут скорректированы с учетом информации, полученной в основном в подпрограмме Б.

Таким образом, реализация предлагаемой программы в перспективе должна развертываться как оптимальный последовательный план.

Следует также отметить целесообразность инструментального и методического единства предлагаемых подпрограмм А и Б: использование тех или иных вариантов экостатов.

Подпрограмма А, менее трудоемкая и сложная, чем Б, должна выполняться силами специального штата станции фонового мониторинга под научно-методическим руководством организации – научного куратора биосферного заповедника.

Подпрограмму Б целесообразно осуществлять в едином национальном научном центре.

Подпрограмма В осуществляется штатом заповедника и специализированными биологическими научными экспедициями.

А. Подпрограмма оценки текущего состояния биоты сводится к непрерывной регистрации изменений не зависимого от плотности коэффициента размножения популяций тестовых видов.

На первом этапе реализации настоящей программы рекомендуется ограничиваться видами из следующих групп, выбранных по соображениям представительности, распространенности и чувствительности к воздействию загрязняющих веществ:

Protozoa (подцарство) Простейшие

Bacteriophyta (подцарство) Бактерии

Cyanophyta (отд.) Сине-зеленые водоросли

Rhodophyta (отд.) Красные водоросли

Chlorophyta (отд.) Зеленые водоросли

Chrysophyta (отд.) Золотистые водоросли

Bacillariophyta (отд.) Диатомовые водоросли

Phaeophyta (отд.) Бурые водоросли

Lichenophyta (отд.) Лишайники

Вгуоphyta (отд.) Мхи

Gymnospermae (отд.) Голосеменные

Angiospermae (отд.) Покрытосеменные

Контролируемым показателем, как уже говорилось, является коэффициент размножения, не зависимый от плотности. Для простейших, бактерий и водорослей конкретным показателем будет служить относительный прирост численности разреженной культуры, приведенный к стандартным временным единицам; для мхов, лишайников и высших растений — относительный прирост биомассы, приведенный к стандартным временным единицам.

Периодичность измерения для каждого конкретного вида индивидуальна и зависит от длительности генерации. В процессе тестирования конкретного вида на каждой фоновой станции все регулируемые в вегетационных камерах — экостатах параметры абиотической среды (температура, влажность, освещенность) следует установить на уровнях, типичных для периода вегетации этого конкретного вида в регионе данной станции. В ходе последующих экспериментов эти характеристики необходимо поддерживать неизменными. Уровни загрязнения используемых в эксперименте сред (воздуха, воды, почвы) соответствуют текущему фоновому состоянию загрязнения в этом регионе.

Указанные измерения производятся на станциях фонового мониторинга в каждом биосферном заповеднике. Организация — научный куратор определяет выбор одного конкретного тестового вида для каждой из указанных выше групп. При выборе этого вида рекомендуется учитывать распространенность вида в экосистеме региона, разработанность соответствующих экспериментальных методов, чувствительность вида к воздействию загрязнений, его роль в экосистеме региона и отдавать предпочтение видам, наиболее перспективным в этих аспектах (табл. 2).
Таблица 2.



Достоверное изменение (увеличение или уменьшение) контролируемого параметра – коэффициента размножения, – наличие соответствующей устойчивой тенденции свидетельствует об изменении популяции контролируемого вида в регионе фоновой станции за счет изменения состояния загрязнения.

Б. Подпрограмма прогноза ответных реакций биоты на воздействие загрязняющих веществ включает комплекс экспериментов по измерению коэффициента размножения видов при различных состояниях загрязнения среды по отдельным загрязняющим веществам и при фиксированных остальных абиотических условиях. Эти измерения ориентированы на прогноз состояния биоты и принципиально отличаются от измерений, выполняемых в подпрограмме А, тем, что они «разовые». Для выбранного вида не зависимый от плотности коэффициент размножения измеряется с требуемой точностью, и эксперименты над этим видом прекращаются.

Эксперименты с каждым из выбранных видов производятся, как и в подпрограмме А, в вегетационных камерах — экостатах. Все абиотические условия, кроме концентраций загрязняющих веществ, устанавливаются на типичных средних по ареалу данного вида показателях.

Эксперименты по измерению коэффициента размножения для каждого из видов проводятся отдельно с каждым из загрязняющих веществ приоритетного перечня. Тестирование каждого вида данным загрязняющим веществом производится при различных концентрациях, начиная от современной фоновой концентрации загрязняющего вещества. Концентрации остальных ингредиентов соответствуют современным фоновым.

В рамках предлагаемой программы необходимо изучить воздействие на биоту приоритетных загрязняющих веществ в соответствии программой абиотического мониторинга.

Принципом выбора системы видов — тест-объектов является минимизация ошибки интерполяции ответной реакции на загрязнение биоты в целом на основе данных о чувствительности тест-объектов. Выбор видов — тест-объектов уже предполагает схему интерполяции данных о чувствительности к загрязнениям с множества тест-объектов на множество всех видов. Оптимальный вариант выбора системы тест-объектов обеспечивает наименьшую среднюю ошибку такой интерполяции. Уже сейчас можно предложить близкий к оптимальному последовательный план тестирования.

В табл.3 приведены совокупности классов, из которых следует выбрать по одному тестовому виду на соответствующих этапах развертывания подпрограммы Б.

На последовательных этапах рекомендованные классы являются наиболее представительными в видовом отношении для своих систематических групп — надцарств, царств, подцарств и отделов (типов) соответственно.

Научный центр выбирает из приведенных классов конкретные виды для тестирования, принимая во внимание разработанность методов измерений, экологическую значимость вида, его чувствительность к загрязнению среды, распространенность и другие показатели.

Получаемая в этом разделе информация о поле чувствительности биоты к изменению загрязнения природных сред (доза — ответная реакция) сама по себе может служить основанием для простейшего ориентировочного прогноза. Для получения более точного прогноза кроме этой информации требуются данные о межвидовых взаимодействиях.





В. Подпрограмма полевого контроля состояния биоты. Необходимость осуществления этой подпрограммы диктуется теми ошибками и неточностями, которые неизбежно возникнут при оценке и прогнозе состояний биоценозов в рамках подпрограмм А и Б. Периодическая верификация модельных прогнозов состояния биоты требует осуществления традиционных учетов численности выборочных природных популяций. При этом для контроля рекомендуются именно те биологические виды, которые будут признаны наиболее чувствительными к воздействию в ходе реализации подпрограмм А и Б.

Для осуществления корректного и оптимального учета численности с известной точностью требуется иметь априорную информацию об автокорреляционной функции распределения плотности популяции контролируемого вида в пространстве и времени. Данные о такого рода автокорреляционных функциях для особо чувствительных видов (или же до осуществления подпрограмм А и Б для подозреваемых в этом свойстве) следует систематически собирать и хранить в научном центре. Исходным материалом для подобных оценок могут служить результаты традиционных учетов численности.

Формы представления данных и методы их статистической обработки следует унифицировать.

3. Методы и приборы для комплексного мониторинга загрязнения.

Основной особенностью проблемы определения загрязняющих веществ в биосферных заповедниках является, с одной стороны, чрезвычайно низкий уровень их содержания в анализируемых объектах, с другой — одновременное присутствие в пробах сопутствующих антропогенных и природных соединений, способных оказывать при анализе мешающее влияние. Высокая чувствительность и специфичность анализов в этих условиях может быть достигнута в большинстве случаев путем значительного обогащения (концентрирования) отбираемых проб и использования наиболее совершенных физико-химических методов и приборов для анализа.

Необходимо отметить, что методов, специально разработанных для определения фоновых концентраций загрязняющих веществ, во многих случаях не существует. Требуется поэтому большая работа по изучению возможности использования для этой цели методов, первоначально предназначенных для определения более высоких уровней загрязнения. Важная роль в обеспечении сопоставимости измерений, проводимых в биосферных заповедниках различных стран, должна принадлежать разработке стандартных образцов и эталонов, а также проведению международных сравнительных испытаний методов и приборов (интеркалибровок).

Необходимая частота наблюдений определяется вариабельностью показателей состояния объектов окружающей среды и чувствительностью применяемых методов. В связи с тем, что наиболее мобильной средой является атмосфера (а для морских биосферных заповедников — и водная среда), необходимо предусмотреть более частые наблюдения для этих сред. Наблюдения за загрязнением поверхностных и подземных вод, почв, биообъектов могут проводиться сравнительно редко, например, в основные гидрологические и вегетационные фазы.

Для минимизации локального воздействия на окружающую среду в пределах биосферных заповедников пункты наблюдений должны быть сосредоточены в буферных зонах биосферных заповедников, а также должна максимально использоваться автоматическая и дистанционная аппаратура.

Ниже рассматриваются некоторые существующие способы анализа основных загрязняющих веществ, применение которых позволяет начать эти наблюдения в биосферных заповедниках.

Сернистый газ. Ни один из известных в настоящее время серийных автоматических приборов не пригоден для определения фоновых концентраций двуокиси серы (1 мкг/м3). На первом этапе наблюдений в биосферных заповедниках, видимо, придется ограничиться одним из ручных методов, рекомендуемых ВМО (например, методом Веста—Гаека).

Озон. Фоновые концентрации озона могут варьировать от единиц до 100—200 мкг/м3. Для измерения таких концентраций сейчас выпускаются автоматические газоанализаторы, построенные на различных принципах, но, возможно, наилучшим является анализатор, основанный на принципе хемолюминесценции, которая возникает при реакции озона с этиленом.

Окислы азота. Фоновые значения содержания двуокиси азота могут колебаться от 0,4 до 10 мкг/м3 окиси азота — составляют менее 6 мкг/м3 и надежное определение таких низких концентраций представляет собой еще не полностью решенную проблему.

Окислы углерода. Необходимая точность определения двуокиси углерода (±2 ррm при измеряемой величине 320 ррm) может быть достигнута с помощью автоматических анализаторов, в которых использован метод недисперсионной инфракрасной спектрофотометрии. Фоновые концентрации окиси углерода порядка 0,1 мг/м3 могут быть измерены, например, с применением газохроматографического метода, при котором окись углерода восстанавливается до метана (катализатор — никель), который и регистрируется пламенно-ионизационным детектором.

Реакционноспособные углеводороды. Их низкая фоновая концентрация (менее 10 мкг/м3) требует применения автоматических газовых хроматографов с чувствительностью не ниже 6 мкг/м3.

Для определения состава взвешенных частиц и атмосферных осадков пригодны стандартные способы, рекомендуемые ВМО.

Более сложной задачей является определение в частицах и осадках токсичных металлов (свинец, ртуть, мышьяк, кадмий) из-за фонового содержания этих металлов в фильтрах и других используемых материалах. Что касается самих методов определения этих металлов, то комбинация из таких методов, как нейтронно-активационный, атомно-абсорбционный и спектрофотометрический, позволяет решить все намечаемые задачи.

ДДТ и полихлорбифенилы определяются достаточно надежно с помощью газожидкостной хроматографии. Для фонового мониторинга необходимо обеспечить методику концентрирования и раздельного определения этих веществ.

Нефтепродукты в природных (морских) водах могут быть определены различными методами, но, пожалуй, наиболее чувствительным является методика с использованием инфракрасного поглощения групп СН, СН2 и СН3.

В заключение необходимо отметить, что методы и организация мониторинга загрязнения окружающей среды в биосферных заповедниках являются сложной научной и технической проблемой и поэтому они требуют самого широкого международного сотрудничества и кооперации.

Список литературы.

  1. Биосферные заповедники. / под ред. В.Е.Соколова, Т.В.Васильева. – Ленинград: Гидрометеоиздат, 1977 – 272 с.

  2. Биосферные заповедники. / под ред. В.Е.Соколова, Ю.А.Израэля. – Ленинград: Гидрометеоиздат, 1982 – 276 с.

  3. Хотунцев Ю.Л. Экология и экологическая безопасность. ? М.: Высшая школа, 2002 – 406 с.

  4. Акимова Т.А., Хаскин В.В. Экология. ? М.: Высшая школа, 1994 – 276 с.




Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации