Физиологические реакции. Адаптация к биогеохимической среде. Биогеохимические эндемии

Адаптация —приспособление организма к общеприродным, производственным и социальным условиям. Обычно адаптацией называют все виды врожденной и приобретенной деятельности организмов с процессами на клеточном, органном, системном и организменном уровнях. Адаптация поддерживает постоянство внутренней среды организма (следствием чего является высокая работоспособность, максимальная продолжительность жизни и репродуктивность в неадекватных условиях), а также постоянство значений важнейших параметров, обеспечивающих устойчивое развитие популяций организмов или биоценозов в целом.

Особенность адаптации человека - это сложный социально-биологический процесс, в основе которого лежит изменение систем и функций организма и привычного поведения. Человек не только сам приспосабливается к новой экологической обстановке, но и приспосабливает ее к своим нуждам и потребностям, создает систему жизнеобеспечения.

Факторы среды можно подразделить (наряду с известной в экологии классификацией —биотические, абиотические, антропогенные) на две группы: факторы условий жизни организма и факторы воздействия на последующие поколения. Первая группа включает условия существования, необходимые для нормального функционирования организма на всех этапах его жизни, а также условия развития, определяющие процесс пренатального (до рождения) онтогенеза. Ко второй группе относятся факторы, вызывающие мутации в половых клетках. Все воздействия первой и второй группы можно рассматривать с точки зрения факторов риска, которые применительно к человеку входят в область не только традиционных экологических, но и социальных факторов.

Выделяют типы адаптации, различающиеся по длительности их формирования. Одним из примеров такой классификации является деление адаптации на генетически детерминированную биологическую адаптацию и акклиматизацию. Под первой предложено понимать адаптацию, возникшую в ходе эволюционного процесса приспособления человека к условиям окружающей среды. Она наследственно закреплена в стереотипе морфофизиологических реакций. Сюда же относят и внегенетическую адаптированность, которая включает передаваемую из поколения в поколение особенность питания, одежды, черт образа жизни людей той или иной территории. Акклиматизация трактуется как негенетическая биосоциальная адаптация к сложному комплексу условий внешней среды, где центральное место занимает климатический фактор.

Адаптацию человека к новым природным и производственным условиям можно охарактеризовать как совокупность социально-биологических свойств и особенностей, необходимых для устойчивого существования организма в конкретной экологической среде. В настоящее время значительная часть болезней человека связаны с ухудшением экологической обстановки в нашей среде обитания: загрязнениями атмосферы, воды и почвы, недоброкачественными продуктами питания, возрастанием шума. Приспосабливаясь к неблагоприятным экологическим условиям, организм человека испытывает состояние напряжение, утомления. Напряжение - мобилизация всех механизмов, обеспечивающих определенную деятельность организма человека. В зависимости от величины нагрузки, степени подготовки организма, его функционально-структурных и энергетических ресурсов снижается возможность функционирования организма на заданном уровне, то есть наступает утомление. При утомлении здорового человека может происходить перераспределение возможных резервных функций организма, и после отдыха вновь появятся силы. Люди способны переносить самые суровые природные условия в течение относительного продолжительного времени. Способность адаптироваться к новым условиям у разных людей не одинакова. Среди людей можно выделить два крайних адаптивных типа человека. Первый из них - спринтер, характеризующийся высокой устойчивостью к воздействию кратковременных экстремальных факторов и плохой переносимостью длительных нагрузок. Обратный тип - стайер.

Исследования экологии человека связаны с одним из направлений, в основе которого лежит представление о биогеохимических провинциях. Под последними понимают такие географические регионы, где все компоненты среды обитания, в том числе флора и фауна, характеризуются определенным своеобразием химического элементного состава. С этим связано понятие о биогеохимических микроэлементных эндемиях — заболеваниях, возникающих у человека в результате избытка или недостатка в окружающей среде микроэлементов или более сложной формы их дисбаланса (например, аномальные соотношения их концентрации или дисбаланс микро- и макроэлементов).

Влияние на человека тех или иных химических соединений зависит от их структуры, химических и физических свойств, особенностей механизмов действия, путей поступления в организм и превращения в нем, концентрации (дозы), длительности воздействия на организм. Одно и то же вещество в зависимости от количества, в каком оно поступило в организм человека, может быть или безразличным для него, или необходимым, или лекарственным, или токсичным. Пример тому — поваренная соль, которая, с одной стороны, является необходимым для нормальной жизнедеятельности веществом, а с другой — становится " белым ядом" при превышении обычных норм потребления. Установлено, что при повторном воздействии одного и того же вещества характер организма может меняться. Причины:

• эффект кумуляции (накопление токс. веществ в организме и накопление вызываемых им эффектов)
• эффект сенсибилизации (повторное воздействие больший эффект, чем предыдущее)
• эффект привыкания (ослабление отрицательного для человека эффекта)

Различают 2 основных вида ответных реакций организма:

1) В результате прямого воздействия на биоструктуру вещества, находящегося в организме и оказывающего своё специфическое действие;

2) Возникает параллельно с первым как следствие нарушения установившегося в организме равновесия процессов жизнедеятельности и включения различных приспособительных реакций.

Недостаток или избыток микроэлементов в почве и воде влияет на распространенность многих заболеваний. Причина этого в высокой биологической активности микроэлементов, участвующих в различных видах обмена: белковом, жировом, углеводном, витаминном, минеральном, а также в газообмене, теплообмене, тканевом дыхании, тканевой проницаемости, клеточном дыхании. Микроэлементы влияют на активность ферментов, вступая в соединения с ферментами, они участвуют в различных биохимических превращениях. Именно поэтому недостаток или избыток поступающих из внешней среды микроэлементов может привести к возникновению эндемических заболеваний. Среди специалистов-медиков в области профзаболеваний хорошо известен еще один феномен — отягощение протекания профессиональных болезней дефицитом определенных микроэлементов.

Болезни, вызванные дисбалансом микроэлементов, называют микроэлементозами. Природные микроэлементозы встречаются в виде врожденных пороков развития и в виде наследственных болезней, а также в виде различных патологий, возникающих в период индивидуального развития человека. Селенодефицит вызывает специфическое заболевание сердца - болезнь Кешана, которая характеризуется появлением множественного некроза миокарда. В России это заболевание отмечалось в Забайкалье и на юго-западе Карелии. Большую роль в выявлении неблагоприятных для человека биогеохимических ситуаций играет диагностика эндемических болезней животных и растений. Классически примером может быть зобная болезнь у овец в зонах с природным дефицитом йода во внешней среде. Это заболевание (эндемический зов) может проявиться и у людей, проживающих в этих районах. Широко известна зобная болезнь, которая вызвана недостатком йода и низки содержанием в почве кобальта, меди, хрома, молибдена, марганца.

Избыток микроэлементов в биосфере также приводит к ряду патологий. Повышенное содержание микроэлементов в окружающей человека среде приводит к повышению их содержания и в самом организме человека. Так, например, избыток фтора в воде вызывает эндемический флюороз — накопление фтора в волосах, зубах, костях выше нормы. Это провоцирует кариес зубов, изменение в скелете. Избыток мышьяка вызывает болезнь " черной стопы" (эндемический арсеноз), т.е. поражение периферических сосудов со спонтанной гангреной пальцев ног, стоп, пальцев рук. Среди прочих болезней, вызываемых избытком в окружающей среде микроэлементов, следует остановиться на алюминиевой болезни. Она может возникнуть в результате действия на почву кислотных дождей, которое приводит к ее закислению и выщелачиванию образующихся подвижных соединений алюминия, включающихся в пищевые цепи.

В Читинской и Амурской областях России встречается болезнь Кашина-Бека. Это тяжелое заболевание нередко называют уровской болезнью. Она вызывает поражения костно-суставной системы, в результате чего у больного уменьшается длина тела, деформируются суставы, укорачиваются пальцы, у детей снижаются умственные способности, задерживается психическое развитие, страдает память. В проявлении этого недуга важную роль играет повышенное содержание стронция в почве, избыточное поступление в организм фосфатов (1 мг/л) и марганца (выше 0, 5 мг/л), а также дефицит кальция в рационе питания местного населения.

Геохимические особенности почвы, влияя на здоровье населения, приводят к увеличению заболеваний печени, почек, крови и крове творных органов, влияют и на структуру онкологических заболева ний. Отмечают увеличение уровня заболеваемости раком прямой кишки у населения, проживающего на территориях с повышенным содержани ем кадмия, раком легкого — кадмия, никеля, хрома, цинка и мышьяка, раком гортани — кобальта.

Следует отметить, что в отличие от ряда микроэлементов (например, йода, брома, фтора, бора), для которых биологическое значение имеет их недостаток или избыток в природной среде, для стронция важную роль играет его баланс с кальцием. Отношение Ca/Sr играет важную биологическую роль —при малых значениях отношения Ca/Sr в природной среде нарушается кальциевый обмен в живом организме и у населения может возникнуть уровская болезнь, а у животных — стронциевый рахит.

Экспертами ВОЗ принято, что количественное соотношение микроэлементов, поступающих в организм с пищей, водой и воздухом, имеет следующий вид —100: 10: 1. Поэтому при оценке поступления химических элементов в организм человека важно знать не только их количество, но и форму существования в тех или иных средах. Многие из них лучше всего усваиваются организмом в водном растворе. Сегодня хорошо известно, что распространенные в разных регионах заболевания непосредственно связаны с особенностями не только химического состава почвы (а следовательно, и пищевых продуктов), но и местной воды. Так, например, недостаток меди и кобальта в питьевой воде приводит к анемии, гепатиту, остеодистрофии, а высокое содержание в ней молибдена и меди вызывает подагрические заболевания.

Серьезные проблемы со здоровьем людей возникают в связи содержанием в воде железа. Дело в том, что низкая ПДК желез (3 мг/л) объясняется не его биологическими свойствами, а органолептическими и техническими причинами. Оптимальный верхний порог для железа соответствует значительно большим концентрациям — 109 мг/л. Недостаток железа в организме человека приводит к так называемой железодефицитной анемии.

Слабо изучено физиологическое влияние гидрохимических провинций с повышенным содержанием макрокомпонентов, т. е. различных соляных вод (хлористых, сульфатных, гидрокарбонатных). Сегодня известны лишь общие положения, в частности, что избыток солей нарушает водно-солевой обмен и сказывается на функции сердечнососудистой системы.

Еще одним компонентом подземных вод является радон. В целом радиационная опасность сейчас изучается довольно активно. Основным источником естественной радиоактивности воды и почвы являются горные породы — граниты и базальты. Удельная радиоактивность почвы выше в том случае, если в ней содержится больше глинистых частиц или чернозема, а лесные и дерново-подзолистые почвы имеют меньшую радиоактивность. Это следует иметь в виду, так как радиоактивные вещества поступают в организм по пищевым цепям почва — растения — животные — человек, накапливаясь в тканях и органах в концентрациях, превышающих их первоначальное значение в десятки и сотни раз.

Можно сказать, что многие химические элементы природной среды определяют возможность нормального развития и существования человека. К жизненно важным микроэлементам относят железо, медь, цинк, - марганец, хром, селен, молибден, йод, кобальт. Меньшая роль в обеспечении нормального функционирования организма человека отводится мышьяку, бору, брому, фтору, литию, никелю, кремнию, ванадию. В группу токсичных микроэлементов включают алюминий, кадмий, свинец, ртуть, бериллий. Однако такая классификация микроэлементов не идеальна, так как при определенных условиях микроэлементы первой группы могут вызвать токсический эффект, а микроэлементы второй группы — проявить свойства жизненно важных.

Геохимические особенности регионов влияют не только на развитие патологий, но и на формирование определенных физических типов людей. Наглядным подтверждением того служат результаты медико-биологических исследований, проведенных, например, в Белоруссии. Было установлено, что коренные жители северных территорий в основном высокорослые, а южных и центральных районов отличаются иными пропорциями тела, отделов головного мозга, формой черепа. У детей центральных и южных районов Белоруссии отмечается запаздывание полового созревания, замедление и дисгармония роста. Оказалось, что южные и центральные районы Белоруссии отличаются от северного региона химическим составом почв, природных вод, а как следствие этого — химическим составом растительной пищи и других продуктов питания. В частности, для центральных районов Белоруссии характерно высокое содержание ванадия, кремния и меди при низком содержании остальных микроэлементов, например титана. Для северных территорий характерно высокое содержание алюминия, железа, магния, калия, хрома, кобальта и низкое — кремния.

По данным ВОЗ, даже в развитых странах каждый пятый страдает дефицитом основных минеральных веществ — железа, селена, йода, натрия, кальция. Считается, что дефицит минеральных веществ пополнить гораздо сложнее, чем дефицит витаминов, так как современный фармацевтический рынок предлагает меньше сбалансированных комплексов микроэлементов. Основная рекомендация для поддержания необходимого химического баланса — разнообразное и сбалансированное питание.

 

98. Роль и место геоэкологического мониторинга в исследовании взаимодействия природной среды и ее элементов с техносферой.

 

Основные задачи экологического мониторинга

1)наблюдение за источниками антропогенного воздействия;

2)наблюдение за факторами антропогенного воздействия;

3) наблюдение за состоянием природной среды и происходящими в ней процессами под влиянием факторов антропогенного воздействия;

4)оценка фактического состояния природной среды;

прогноз изменения состояния природной среды под влиянием факторов антропогенного воздействия и оценка прогнозируемого состояния природной среды.

Экологические мониторинги окружающей среды могут разрабатываться на уровне промышленного объекта, города, района, области, края, республики в составе федерации.

Характер и механизм обобщения информации об экологической обстановке при ее движении по иерархическим уровням системы экологического мониторинга определяются с помощью понятия информационного портрета экологической обстановки. Последний, представляет собой совокупность графически представленных пространственно распределенных данных, характеризующих экологическую обстановку на определенной территории.

Разрешающая способность информационного портрета зависит от масштаба используемой карты. При движении экологической информации от локального уровня (город, район, зона влияния промышленного объекта и т. д.) к федеральному масштабу карты, на которую эта информация наносится, увеличивается, следовательно, меняется разрешающая способность информационных портретов экологической обстановки на разных иерархических уровнях экологического мониторинга. Так, на локальном уровне экологического мониторинга в информационном портрете должны присутствовать все источники эмиссий (вентиляционные трубы промышленных предприятий, выпуски сточных вод т. д.). На региональном уровне близко расположенные источники воздействия «сливаются» в один групповой источник. В результате этого на региональном информационном портрете небольшой город с несколькими десятками эмиссии выглядит как один локальный источник, параметры которого определяются по данным мониторинга источников.

На федеральном уровне экологического мониторинга наблюдается еще большее обобщение пространственно распределенной информации. В качестве локальных источников эмиссии на этом уровне могут играть роль промышленные районы, достаточно крупные территориальные образования. При переходе от одного иерархического уровня к другому обобщается не только информация об источниках эмиссии, но и другие данные, характеризующие экологическую обстановку.

При разработке проекта экологического мониторинга необходима следующая информация:

источники поступления загрязняющих веществ в окружающую природную среду — выбросы загрязняющих веществ в атмосферу промышленными, энергетическими, транспортными и другими объектами; сбросы сточных вод в водные объекты; поверхностные смывы загрязняющих и биогенных веществ в поверхностные воды суши и моря; внесение на земную поверхность и (или) в почвенный слой загрязняющих и биогенных веществ вместе с удобрениями и ядохимикатами при сельскохозяйственной деятельности; места захоронения и складирования промышленных и коммунальных отходов; техногенные аварии, приводящие к выбросу в атмосферу опасных веществ и (или) разливу жидких загрязняющих и опасных веществ и т. д.;

переносы загрязняющих веществ — процессы атмосферного переноса; процессы переноса и миграции в водной среде;

процессы ландшафтно-геохимического перераспределения загрязняющих веществ — миграция загрязняющих веществ по почвенному профилю до уровня грунтовых вод; миграция загрязняющих веществ по ландшафтно-геохимическому сопряжению с учетом геохимических барьеров и биохимических круговоротов; биохимический круговорот и т. д.;

данные о состоянии антропогенных источников эмиссии — мощность источника эмиссии и месторасположение его, гидродинамические условия поступления эмиссии в окружающую среду.

В зоне влияния источников эмиссии организуется систематическое наблюдение за следующими объектами и параметрами окружающей природной среды.

1. Атмосфера: химический и радионуклидный состав газовой и аэрозольной фазы воздушной сферы; твердые и жидкие осадки (снег, дождь) и их химический и радионуклидный состав; тепловое и влажностное загрязнение атмосферы.

2. Гидросфера: химический и радионуклидный состав среды поверхностных вод (реки, озера, водохранилища и т. д.), грунтовых вод, взвесей и данных от поверхностных и грунтовых вод. ложений в природных водостоках и водоемах; тепловое загрязнение.

3. Почва: химический и радионуклидный состав деятельного слоя почвы.

4. Биота: химическое и радиоактивное загрязнение сельскохозяйственных угодий, растительного покрова, почвенных зооценозов, наземных сообществ, домашних и диких животных, птиц, насекомых, водных растений, планктона, рыб.

5. Урбанизованная среда: химический и радиационный фон воздушной среды населенных пунктов; химический и радионуклидный состав продуктов питания, питьевой воды и т. д.

6. Население: характерные демографические параметры (численность и плотность населения, рождаемость и смертность, возрастной состав, заболеваемость, уровень врожденных уродств и аномалий); социально-экономические факторы.

Системы мониторинга природных сред и экосистем включают в себя средства наблюдения: экологического качества воздушной среды, экологического состояния поверхностных вод и водных экосистем, экологического состояния геологической среды и наземных экосистем.

Наблюдение в рамках этого вида мониторинга проводятся без учета конкретных источников эмиссии и не связаны с зонами их влияния. Основной принцип организации — природно- экосистемный.

Целями наблюдений, проводимых в рамках мониторинга природных сред и экосистем, являются:

оценка состояния и функциональной целостности среды обитания и экосистем;

выявление изменений природных условий в результате антропогенной деятельности на территории;

исследование изменений экологического климата (многолетнего экологического состояния) территорий.

На территории Российской Федерации функционирует ряд систем мониторинга загрязнения природной среды и состояния природных ресурсов.

Единая государственная система экологического мониторинга

В государственной системе управления природоохранной деятельностью в Российской Федерации важную роль играет формирование единой государственной системы экологического мониторинга (ЕГСЭМ).

ЕГСЭМ включает в себя следующие основные компоненты:

• мониторинг источников антропогенного воздействия на окружающую среду;
• мониторинг загрязнения абиотического компонента окружающей природной среды;
• мониторинг биотической компоненты окружающей природной среды;
• социально-гигиенический мониторинг;
• обеспечение создания и функционирования экологических информационных систем.

97. Геоэкологический мониторинг. Его значение и содержание.

С развитием техники, когда у человека появилась бо́ льшая возможность воздействовать на природу, преобразовывать ее, полнее использовать природные ресурсы, геофизическая информация становится для него все более важной, необходимой. С помощью такой информации можно определять оптимальные природные условия для осуществления различных мероприятий, предсказывать как благоприятные, так и неблагоприятные факторы для ведения хозяйства, принимать меры для уменьшения влияния неблагоприятных условий на жизнь и деятельность людей. В состав такой информации входят данные наблюдений за фактическим состоянием окружающей среды, прогнозы изменений природных условий.

Известно, что длительное время наблюдения производились лишь за изменениями состояния природной среды, обусловленными естественными (природными) причинами.

В последние десятилетия во всем мире резко возросло воздействие человека на окружающую среду, стало очевидным, что бесконтрольная эксплуатация природы может привести к весьма серьезным негативным последствиям. В связи с этим возникла еще большая необходимость в детальной информации о состоянии биосферы.

Известно, что состояние биосферы изменяется под влиянием естественных и антропогенных воздействий.

Однако есть существенное различие в результатах таких воздействий: состояние биосферы, непрерывно меняющееся под влиянием естественных причин, как правило, возвращается в первоначальное. Изменения температуры и давления, вегетация растительности, колебания которых в основном происходят около некоторых относительно постоянных средних значений, сезонные изменения биомассы растительности и животных - все это примеры таких естественных изменений. Средние величины, характеризующие состояние биосферы (ее климатические характеристики в любом районе земного шара, природный состав различных сред, круговорот воды, углерода и других веществ, глобальная продуктивность в природе), могут существенно изменяться лишь в течение очень длительного времени (тысяч, иногда даже сотен тысяч и миллионов лет). Крупные равновесные экологические системы, геосистемы под влиянием природных процессов меняются также чрезвычайно медленно. Эти постепенные эволюционные изменения происходят только за промежутки времени, измеряемые историческими эпохами.

В отличие от изменений состояния биосферы, вызываемых естественными причинами, ее изменения под влиянием антропогенных факторов могут происходить весьма быстро; так, изменения, происшедшие по этим причинам в некоторых элементах биосферы за последние несколько десятков лет, сравнимы с естественными изменениями, происходящими за тысячи и даже миллионы лет.

Естественные изменения состояния окружающей природной среды, как кратковременные, так и длительные, в значительной степени наблюдаются, изучаются существующими во многих странах геофизическими службами (гидрометеорологической, сейсмической, ионосферной, гравиметрической, магнитометрической и др.).

Для того чтобы выделить антропогенные изменения на фоне естественных (природных), возникла необходимость в организации специальных наблюдений за изменением состояния биосферы под влиянием человеческой деятельности.

Систему повторных наблюдений одного и более элементов окружающей природной среды в пространстве и во времени с определенными целями в соответствии с заранее подготовленной программой было предложено называть мониторингом

Термин " мониторинг" появился перед проведением Стокгольмской конференции ООН по окружающей среде (Стокгольм, 5 - 16 июня 1972 г.). Первые предложения по поводу такой системы были разработаны экспертами специальной комиссии СКОПЕ (Научный комитет по проблемам окружающей среды) в 1971 г. Упоминания об этой системе можно найти в рекомендациях Стокгольмской конференции; Сам термин " мониторинг", по-видимому, появился в противовес (или в дополнение) термину " контроль", в трактовку которого включалось не только наблюдение и получение информации, но и элементы активных действий, элементы управления.

В нашей стране обсуждение системы мониторинга активизировалось перед первым межправительственным совещанием по мониторингу, созванным в Найроби (Кения, февраль 1974 г.) Советом управляющих Программы ООН по проблемам окружающей среды (ЮНЕП); нужно подчеркнуть, однако, что наблюдения за многими изменениями в биосфере, вызванными причинами антропогенного характера, осуществлялись уже и ранее, в частности Гидрометеорологической службой Советского Союза.

Отличия от излагавшейся таким образом за рубежом концепции глобальной системы наблюдений и научные основы мониторинга были изложены автором данной книги в докладе на упомянутом совещании в Найроби (некоторые положения доклада были включены в документы совещания), в докладах на I Советско-американском симпозиуме по всестороннему анализу окружающей природной среды (Тбилиси, март 1974 г.) и на первом совещании группы экспертов по проекту № 14 программы " Человек и биосфера> (Москва, апрель 1974 г.). Основное содержание этих докладов опубликовано в журнале " Метеорология и гидрология" В 1975 г. появилась статья академика И.П. Герасимова о научных основах современного мониторинга окружающей среды и книга К- В. Ананичева, где главным образом затрагиваются международные аспекты глобальной системы мониторинга.

На межправительственном совещании по мониторингу был определен список приоритетных загрязнителей для их учета при организации мониторинга; было решено также установить контроль за параметрами, необходимыми для интерпретации результатов измерения загрязнений. Совещание высказалось за то, чтобы международное сотрудничество по организации глобального мониторинга строилось на основе существующих национальных и международных систем, чтобы максимально использовались для координирования и осуществления программ мониторинга специализированные агентства ООН Однако ряд целей, поставленных перед глобальной системой мониторинга, хотя и соответствует интересам как развитых, так и развивающихся стран, вносят некоторую неясность в распределение обязанностей между уже существующими системами (например, Всемирной службой погоды Всемирной Метеорологической Организации) и предлагаемой системой мониторинга. По-видимому, налицо желание показать в качестве результата необходимой работы ранее созданные, уже функционирующие в течение многих лет системы, вместо того, чтобы направить усилия на ликвидацию пробелов, связанных с отсутствием определенных данных об изменении состояния природной среды за счет антропогенных воздействий в существующих информационных системах. Конечно, такую работу необходимо проводить, опираясь на опыт, структуру и саму сеть существующих геофизических служб.

Мониторинг включает следующие основные направления деятельности [5]:

• 1) наблюдение за факторами, воздействующими на окружающую природную среду, и за состоянием среды;
• 2) оценку фактического состояния природной среды;
• 3) прогноз состояния окружащей природной среды и оценку этого состояния.

Таким образом, мониторинг - это система наблюдений, оценки и прогноза состояния природной среды, не включающая управление качеством окружающей среды. Однако, очевидно, что для правильной организации управления качеством окружающей природной среды совершенно необходимым условием является организация системы мониторинга.

Система мониторинга может охватывать как локальные районы, так и земной шар в целом (глобальный мониторинг). Основной особенностью системы глобального мониторинга является возможность на основании данных этой системы оценки состояния биосферы в глобальном масштабе.

Национальным мониторингом обычно называют систему мониторинга в рамках одного государства; такая система отличается от глобального мониторинга не только масштабами, но и тем, что основной задачей национального мониторинга является получение информации и оценка состояния окружающей среды в национальных интересах. Так, повышение уровня загрязнения атмосферы в отдельных городах или промышленных районах может и не иметь существенного значения для оценки состояния биосферы в глобальном масштабе, но представляется важным вопросом для принятия мер в данном районе, мер на национальном уровне.

Естественно, что глобальная система мониторинга должна основываться на подсистемах национального мониторинга, включать элементы этих подсистем (нет необходимости включать в глобальную систему полностью эти подсистемы, так как в их компетенцию входят и сугубо национальные вопросы).

Иногда применяют термин " многонациональный", или " международный", мониторинг. По-видимому, правильнее всего этот термин употреблять для систем мониторинга, используемых. в интересах нескольких государств (для рассмотрения вопросов переноса загрязнений между государствами и т.п.).

Итак, мониторинг является многоцелевой информационной системой. Его основные задачи: наблюдение за состоянием биосферы, оценка и прогноз ее состояния; определение степени антропогенного воздействия на окружающую среду, выявление факторов и источников такого воздействия, а также степени их воздействия.

Детальное обсуждение основных задач мониторинга, а также различных аспектов, связанных с обоснованием и реализацией систем мониторинга, состоялось на международном симпозиуме по комплексному глобальному мониторингу загрязнения окружающей природной среды в Риге в декабре 1978 г.

Рассмотрим универсальную схему информационной системы контроля состояния природной среды, пригодную как для системы в целом, так и для любой геофизической службы, входящей в эту систему (гидрометеорологической службы или системы наблюдений загрязнений - мониторинга загрязнений или мониторинга антропогенных изменений в биосфере). Поскольку в системе контроля состояния природной среды мониторинг загрязнений является относительно новым элементом, именно на нем и остановимся подробнее; пояснения к универсальной схеме будем давать в основном применительно к схеме мониторинга загрязнений природной среды.

Наиболее универсальным подходом к определению структуры системы мониторинга антропогенных изменений природной среды является его разделение на блоки: " Наблюдения", " Оценка фактического состояния", " Прогноз состояния", " Оценка прогнозируемого состояния" (существующие геофизические службы строились по такой же схеме).

Ниже подробнее рассматриваются составные части и блоки системы мониторинга антропогенных изменений природной среды.

На рис. 3.1 показаны отдельные блоки описываемой системы, а также прямые и обратные связи между этими блоками.

Блоки " Наблюдения" и " Прогноз состояния" тесно связаны между собой, так как прогноз состояния окружающей среды возможен лишь при наличии достаточно репрезентативной информации о фактическом состоянии (прямая связь). Построение прогноза, с одной стороны, подразумевает знание закономерностей изменений состояния природной среды, наличие схемы и возможностей численного расчета. С другой

Рис. 3.1. Блок-схема системы мониторинга.

же стороны, направленность прогноза в значительной степени должна определять структуру и состав наблюдательной сети (обратная связь).

Данные, характеризующие состояние природной среды, полученные в результате наблюдений или прогноза, должны оцениваться в зависимости от того, в какой области человеческой деятельности они используются (с помощью специально выбранных или выработанных критериев). Оценка подразумевает, с одной стороны, определение ущерба от воздействия, с другой - выбор оптимальных условий для человеческой деятельности, определение существующих экологических резервов. При такого рода оценках подразумевается знание допустимых нагрузок на окружающую природную среду.

Информационные геофизические системы являются составной частью системы управления, взаимодействия человека с окружающей средой, в том числе системы мониторинга антропогенных загрязнений (системы управления качеством окружающей среды), поскольку информация о существующем состоянии природной среды и тенденциях его изменения должна быть положена в основу разработки мер по охране природы и учитываться при планировании развития народного хозяйства. Результаты оценки существующего и прогнозируемого состояния биосферы в свою очередь дают возможность уточнить требования к подсистеме наблюдений (это и составляет научное обоснование мониторинга, обоснование состава и структуры сети наблюдений).

Наблюдения за состоянием окружающей природной среды должны включать наблюдения за источниками воздействия (в том числе источниками загрязнений), за факторами воздействия (загрязнениями, излучениями и т.п.), за состоянием элементов биосферы (откликами живых организмов на воздействие), за изменением их структурных и функциональных показателей; при этом подразумевается наличие или получение данных о первоначальном или фоновом состоянии элементов биосферы.

Оценка состояния природной среды подразумевает всесторонний анализ состояния, вызванного воздействием различных факторов в различных средах (часто одновременных и усиливающих эффект воздействия). Так, если рассматривать воздействие на биотическую составляющую биосферы, то, очевидно, экологический ущерб зависит от того, каким воздействиям, с какой интенсивностью, какое количество организмов (и каких) будет подвергнуто.

Ниже более подробно описаны перечисленные подсистемы - наблюдения, прогноза и оценки состояния природной среды; при этом мониторингу антропогенных загрязнений уделено особое внимание.

⇐ Предыдущая10111213141516171819Следующая ⇒

Поделиться: