Мониторинг и виды мониторинга

Экологическая ситуация в любом районе может кардинально измениться не только за продолжительное время, но часто и за считанные часы, потому что интенсивность выбросов предприятиями отходов в атмосферу или в водоем, реакционная нагрузка на лесопарк, количество и тип пестицида, который использован для обработки посевов, интенсивность попадания животноводческих стоков в реку и т. д. иногда катастрофически увеличиваются. Поэтому необходимо ввести регулярное наблюдение за состоянием экосистемы и ее элементов. Такие постоянные наблюдения за происходящим в экосистемах процессами называют экологическим мониторингом.

Особый вид мониторинга - биологический. При биомониторинге ведется наблюдение за состоянием флоры и фауны экосистем. Для этого раз в несколько лет проводят обследование территории и выявляют виды, нуждающиеся в охране, которые включают в <<Красные книги>>. Биомониторинг используют для оценки уровня загрязнения среды по состоянию организмов и условий их обитания.

Биомониторинг делится на много сфер. Мы занимались многими из них, например биоиндикацией. Биоиндикация зависит от увлажнения и богатства почв (от трофности).

трофность засоленная богатая средняя торфяные болота, пески сухие средние влажность экологическая ниша растений (х)

В этой области богатое питание получают лиственные леса, русла реки Клязьмы и ее притоков (ручьев, впадающих в нее), пойменные луга, которые располагаются в черноземной полосе Подмосковья. На таком лугу побывали и мы.

Мы выбрали участки с площадью 1м х 1м, где исследовали растительный покров 2-х зон (см. таблицы: таблица 1 - первая зона, таблица 2 - вторая зона), по этим таблицам мы узнали, что в первой зоне почва более увлажнена, но обеспечена питательными веществами более скудно, чем вторая зона. Размыв этих почв очень слабый (очень слабая аллювиальность). В этих таблицах различают 5 шкал.

1 шкала - увлажнение (У)

2 шкала - богатство почв (трофность)

3 шкала - шкала пасбищной дигрессии (ПД)

4 шкала - шкала переменности увлажнения

5 шкала - шкала аллювиальности

100% лишайников 100% зеленого мха или 50% лишайников, 50% сфагнума 100% сфагнума

1 I 2 II 3 влажность

1 - лишайники на почве I - экологическая ниша кислицы

2 - зеленые мхи II - экологическая ниша копытня

3 - сфагнум (влажные)

На втором графике мы хотели показать метод ординации. Этот метод первые применил Леонтий Раменкий, отсюда этот метод иначе называется методом Раменского. С помощью этого метода можно определить коэффициент увлажнения почв.

Например: пуская на каком-либо данном нам участке сфагнума будет 40%, лишайников - 20%, зеленого мха - 40%. Отсюда можно получить коэффициент влажности почв (К).

К = 0,4*3 + 0,2*1 + 0,4*2 = 2,2

Десятичные дроби показывают процентное содержание данного растения, целые числа - номера экологических ниш, к которым они относятся . Коэффициент увлажнения показывает влажность почвы и, исходя из него, можно определить, какие виды растений преобладают (обилие растений).

По Раменскому: m - очень много (свыше 8%) с - умеренно обильно ( 6-8%) n - рассеянно (5-6%) р - мало (1,5 -2,5%) s - единично (<1,5%)

В таблице 1 и в таблице 2 нам было дано, как сказано выше, два участка, где мы по шкале Раменского определяли класс обилия определенными растениями данных нам участков.

Здесь мы узнали о ЕГСЭМ (Единой Государственной Системе Экологического Мониторинга), основанной Виктором Степановичем Черномырдиным. Также нам рассказали об оценке биосистем по комплексным показателям (абиотическим и биотическим индикаторам).

Нужно соблюдать 4 принципа:

1. Интегральность - как абиотическим, например снег, так и биотическим индикатором вида организмов, по которому можно определить изменения окружающей среды (биоиндикация - один из видов мониторинга). Например, растительность, которая очень чутко реагирует на загрязнение или изменение состава воздуха в окружающей среде.

Недостаток этого метода заключается в том, что мы не можем узнать причины изменения (ухудшения) среды обитания данного вида.

2. Многосредность - необходимость проводить наблюдения во всех средах.

3. Системность - наблюдение за основными системными показателями, характеризующими среду (биомасса, фитомасса, химический состав почвы и т. д. ).

4. Многокомпонентность - для оценки загрязнения среды разработан в городе Найроби на международном симпозиуме по мониторингу в 1974г. единый список приобретенных вредных веществ и уровень наблюдений.

I класс приоритетности. Оксид серы (IV) SO2, радионуклеиды (стронций Sr90, цезий Cs134,137 (долгоживущий), природный радиоактивный фон - К40. После ядерных взрывов 60-х годов прибавился плутоний (Pl).

Среди загрязнения Sr90 и Cs134,137: биота, пища животных и человека, почва, попадая в организм эти вещества действуют изнутри, разрушая внутренние органы.

Сюда же относятся органические диоксиды и озон (O3).

II класс приоритетности - органические вещества-пестициды, которые применяются для опыления пастбищ, полей, лугов, чтобы избавиться от микроорганизмов, живущих на растениях. Среда загрязнения: биота. Попадая в организм, пестициды действуют на клетки органов и, накапливаясь, практически не выводятся.

На основе этих примеров можно определить биоиндикацию как оценку среды по состоянию организмов и видовому составу экосистем. Ее достоинство в том, что организмы могут характеризовать не только состояние среды в данный момент, но и ее изменения за длительный промежуток времени.

Существует несколько уровней мониторинга:

1. Импактный - применяется в городах, на уровне местного воздействия.

2. Региональный - на уровне регионального воздействия.

3. Базовый (фоновый) - на земле нет такого места, где бы не было воздействия человека, поэтому базовый мониторинг применяется как бы на уровне планеты, фона.

Поскольку существует несколько уровней мониторинга, то существуют способы осуществления мониторинга:

Инвентаризация источников загрязнения:

1) Организованные или точечные источники загрязнения (предприятия);

2) Площадные или несконцентрированные (минеральные удобрения, пестициды)

Каждый источник загрязнения имеет свою зону воздействия.

Есть ли эффект воздействия источников загрязнения. Определяется с помощью биоиндикации.

С чем это связано.

Подфакельные наблюдения. С помощью этих наблюдений мы можем определить основную среду загрязнения и зону воздействия. Основной средой загрязнения является воздух.

∙ ∙ ∙ ∙ ∙

5 4 1 2 3

1,2,3,4,5 - зоны наблюдения загрязнения.

А - точечный источник загрязнения; Б - роза ветров.

Этот рисунок мы привели не случайно. На нем мы попытались изобразить силу загрязнения в зависимости от ветра: видно, что загрязнение, исходящее от точечного источника зависит от ветра. Допустим, ветер дует в сторону 1,2,3 зон наблюдения загрязнения, которые располагаются соответственно в 50, 500, 1000 метров. В 3-ей зоне загрязнение будет наиболее заметно, а в 1-ой - наоборот.

В соответствии с изменением направления ветра уровень загрязнения в разных зонах будет меняться.

Также степень загрязнения можно определить с помощью лишайников.

Лишайники - тонкие индикаторы загрязнения атмосферы. Изучая состав лишайников, растущих на коре деревьев, ученые определяют степень задымления городов. Некоторые лишайники исчезают при самом слабом загрязнении атмосферы. Другие - выдерживают относительно высокие концентрации загрязнителей. Лишайники, так же как губки, накапливают загрязняющие химические радиоактивные вещества. По анализу их состава можно точнее <<засечь>> появление загрязнителей, чем при использовании приборов (в частности при анализе лишайников в Швеции было установлено появление радиоактивной пыли от Чернобыльской АЭС).

На лишайники влияют всякие вредные вещества, такие как оксид серы (IV) - SO2, оксид азота (IV) - NO2, оксид азота (II) - NO и угарный газ - CO. Основным уничтожителем лишайников является оксид серы (IV). При его концентрации более, чем 0,5 мл/м[3] все виды лишайников полностью исчезают.

Лишайники бывают эпифитные, которые растут на деревьях и преимущественно используются для лихеноиндикации, а эпигейные лишайники, которые растут на земле, не используются для определения степени загрязнения среды.

У х - типы лишайников

3 у - чувствительность к загрязнению

По оси х:

2 1 - кустистые

2 - листоватые

1 3 - накипные

1 2 3 Х .

Из графика 3 видно, что разные типы лишайников обладают разной чувствительностью к загрязнению. Самые чувствительные - это кустистые лишайники. Листоватые лишайники - менее чувствительны к загрязнению, а накипные лишайники самые полеотелерантные ( самые устойчивые к загрязнению).

В зависимости от лишайников лихеноиндкацию делят на активную (куски лишайников переносят непосредственно на то место, которое хотят исследовать) и пассивную (изучают непосредственно те виды, которые произрастают на изучаемом месте).

Лихеноиндикация проводится таким образом: две пробных площадки на разных расстояниях от источника загрязнения. На этих площадках должны быть одинаковые природные условия: одинаковые породы деревьев, одинаковая освещенность, деревья должны быть примерно одного возраста.

Лихеноиндикация изучает видовой состав лишайников (количественно). Изучение может проводиться разными методами. Мы использовали самый <<честный>> метод, метод линейных пересечений. Берут сантиметр, оборачивают его вокруг ствол на какой-то определенной высоте (обычно 150 см) и смотрят площадь проективного покрытия лишайников.

Среди рассмотренных нами деревьев, а их было 10, наиболее густо <<населенное>> лишайниками было дерево 10 (обхват этого дерева 1096 мм). На уровне груди было 9 достаточно крупных лишайников, проективный покров которых, соответственно, составляет 80 - 1096мм, то есть практически весь обхват дерева был занят лишайниками. Это свидетельствует о наименьшем загрязнении района, в котором это дерево произрастает. На этом дереве, а это береза, преобладал такой вид лишайников, как гипогимния вздутая, но нам еще встречался и другой вид лишайников - цетрария сосновая.

Кроме лихеноиндикации мы занимались описанием жизненного состояния деревьев в сосновых посадках, прилегающих к стационару. Мы описали 18 деревьев из 3-х площадок по 6 деревьев в каждой. Мы определяли класс дефолиации (степень потери хвои деревом) и тип дефолиации (каким образом она происходит: по всей кроне, от основания, от ствола и т. д. ), класс пожелтения хвои, количество старых и новых шишек, прирост побегов и форму кроны. На основании этих данных мы определяли общее жизненное состояние и сколько лет осталось до полного отмирания, и класс повреждения.

Такие исследования проводятся регулярно, раз в 1 год или в несколько лет. С их помощью прослеживается изменение состояния деревьев и, следовательно, изменение состояния окружающей среды этого района.

Использование методов биоиндикации удобны потому, что измеряют загрязнение несколько раз в сутки, а растения - постоянно. Разовый высокий <<залповый>> выброс каких-либо газов в атмосферу приборы могут не зафиксировать, но его <<запомнят>> лишайники, мхи и листья липы. Кроме того, биоиндикаторы реагируют не на отдельные загрязнители, а на весь комплекс, и потому способны дать общую оценку загрязнения атмосферы или воды.