Комплексный инженерно-экологический мониторинг

Информация о состоянии окружающей природной среды, об изменениях этого состояния давно используется человеком для планирования своей деятельности. Уже более 100 лет наблюдения за изменением погоды, климатом ведутся регулярно в цивилизованном мире. Это всем нам знакомые метеорологические, фенологические, сейсмологические и некоторые другие виды наблюдений и измерений состояния окружающей среды. Теперь уже никого не надо убеждать, что за состоянием природной среды надо постоянно наблюдать. Все шире становится круг наблюдений, число измеряемых параметров, все гуще сеть наблюдательных станций. Но проблемы мониторинга с его развитием становятся все более сложными. В развитии мониторинга различают его формы — глобальный, региональный, локальный (линейный).

Еще более многочисленны объектные виды мониторинга, самостоятельные или взаимосвязанные между собой и с пространственными видами. Среди объектных видов можно выделить мониторинг атмосферного воздуха, гидросферы (в совокупности — гидрометеорологический), почвенный, биологический, сейсмический, ионосферный, Солнца, гравиметрический, магнитометрический и др. Все эти виды могут и дальше в свою очередь подразделяться на подвиды, что и происходит на практике.

Биологический мониторинг включает зоологический (в нем также множество подвидов по рыбам, птицам и т. д.), ботанический и антропологический. В последнем стали выделяться не только медико-биологические направления, но и социальные.

С развитием науки и техники ставится вопрос о необходимости геологического мониторинга, развивающегося не только вширь (в литосфере), но и вглубь — до мантии. Уже проводится локальный мониторинг подземных вод, криолитозоны, глубоких (до 15 км) слоев геологического строения Земли. Это стало нужно не только для наблюдений за сегодняшней динамикой состояния объектов мониторинга и прогноза изменений, но и, что очень важно, для целей ретроспективных оценок состояния природной среды, В связи с этим в печати появилось множество различных оценок «нулевого» фонового состояния природной среды, от которых начинается отсчет антропогенных, а затем и техногенных воздействий на природную среду.

Сам термин «мониторинг» впервые появился в рекомендациях специальной комиссии СКОПЕ (Научный комитет по проблемам окружающей среды) при ЮНЕСКО в 1971 г., а в 1972 г. уже появились первые предложения по Глобальной системе мониторинга окружающей среды (Стокгольмская конференция ООН по окружающей среде). Однако такая система не создана по сей день из-за разногласий в объемах, формах и объектах мониторинга, распределении обязанностей между уже существующими системами наблюдений. Такие же проблемы и у нас в стране, поэтому, когда возникает острая необходимость режимных наблюдений за окружающей средой, каждая отрасль должна создавать свою локальную систему мониторинга.

Задача создания локальной системы инженерно-экологического мониторинга впервые возникла при решении проблем устойчивости и надежности создаваемых природно-технических геосистем.

Инженерно-экологический мониторинг как вид научно-производственной деятельности основан на комплексе знаний и достижений таких наук, как физическая и конструктивная география, ландшафтоведение, геология, геокриология, метеорология (климатология), гидрология, биология, экология и др. Одной из основных предпосылок системы инженерно-экологического мониторинга является представление о пространственновременной организации в природе геотехнических систем.

Рис. 1. Структура аналитического прогноза экологической безопасности на основе комплексного мониторинга

Структура и состав инженерно-экологического мониторинга целиком определяются целями его проведения и возможностями материального обеспечения. В зависимости от этих факторов определяется соотношение дистанционных и прямых методов наблюдений состояния компонентов природной среды или геотехнической системы.

Функциональный состав инженерно-экологического мониторинга включает две самостоятельные его разновидности:

• 1. Экологический мониторинг как систему наблюдений за антропогенными изменениями природной среды и прогнозирования ее состояния, включая переход в область экологически экстремальной ситуации.
• 2. Геотехнический мониторинг как систему оценки техногенного источника и экологического риска в процессе функционирования объекта.

Экологический мониторинг (его нормативно-правовая база пока не стандартизована и часто трактуется весьма произвольно) ставит своей целью дать ответы на следующие вопросы:

каково состояние природной среды в рассматриваемый отрезок времени в сравнении с предшествующим техногенезу состоянием (в относительной или абсолютной форме) и какие изменения (положительные, отрицательные) ожидаются в природной среде в прогнозируемый отрезок времени;

в чем причины происшедших изменений и возможных изменений в будущем (в том числе нежелательных, губительных, критических) и чти явилось, является или будет являться источником этих изменений (как правило, вредных техногенных воздействий);

какие воздействия на данную локальную природную среду, определяемые исходя из выработанной для данного случая критериальной основы оценок функции «полезности — вредности», являются вредными (нежелательными или недопустимыми;

какой уровень техногенных воздействий, в том числе в совокупности с естественными или стихийными процессами и воздействиями, происходящими в рассматриваемой природной среде, является допустимым для природной среды и отдельных ее компонентов или комплексов (ценозов) и какие резервы имеются у природной среды для саморегенерации состояния, адекватного исходному, принятому за состояние экологического баланса;

какой уровень техногенных воздействий на природную среду, отдельные ее компоненты и комплексы является недопустимым или критическим, после которого восстановление природной среды до уровня экологического баланса является неосуществимым.

Система геотехнического мониторинга решает задачи:

определение состояния природной среды в заданный отрезок времени;

фоновые наблюдения;

обеспечение сравнительных данных текущего момента и времени, предшествующего техногенезу;

прогноз ожидаемых изменений в природной среде под воздействием техногенных факторов;

оценка причин происходящих и возможных изменений и степени их губительного влияния на природу, на человека, источники этих воздействий (в том числе прогнозирование возможных источников вредных веществ);

определение уровня техногенных воздействий (в комплексе либо отдельные компоненты), являющихся недопустимыми, критическими, исключающими самовосстановление природной среды до уровня экологического баланса и т. п.

Наличие комплексного инженерно-экологического мониторинга повышает требования к соблюдению экологических правил и норм, позволяет реализовать систему превентивных мер и снижения экологического риска на основе аналитического прогноза фактической безопасности конкретной геотехнической системы (рис. 1).