Методы мониторинга окружающей среды

Министерство образования  и науки Российской Федерации

Федеральное бюджетное образовательное  учреждение высшего

профессионального образования

«Сибирский государственный технологический университет»

 

 

Кафедра физики

 

 

Курсовая работа

 

 

Методы мониторинга  окружающей среды

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:

ст. гр. 81-5

Н.А. Печерица

 

Проверил:

доктор физико-математических наук,

 профессор

Ю. В. Захаров

 

 

Красноярск, 2013

 

Содержание

Введение……………………………………………………………………..…3

1.   Мониторинг………………………………………………………….…..…4

1.1 Понятие мониторинга……………………………………………….…..…4

1.2 Принципы мониторинга……………………………….…………...….......4

1.3 Цели мониторинга………………………………………………...….…....5

2.1 Контактные методы окружающей среды………………………………...6

2.2 Дистанционные методы контроля окружающей среды...………….…...7

2.3 Биологические методы контроля окружающей среды…………….........9

3.   Осуществление мониторинга окружающей среды……………………..13

Заключение……………………………………………………....…………….15

Библиографический список…………………………………………………..16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

        Проблема сохранения окружающей природной среды и переход современного человечества к устойчивому развитию является сегодня одной из самых важных. Охрана окружающей среды - это очень сложная и многогранная задача, которая требует для своего решения общих усилий стран и регионов - как глобальных, так и локальных.

        В различных видах научной и практической деятельности человека издавна применяется метод наблюдения - способ познания, основанный на относительно длительном целенаправленном и планомерном восприятии предметов и явлений окружающей действительности. Испытывая на себе результаты разрушающего действия воды, ветра, землетрясений, снежных лавин и т.п., человек издавна реализовал элементы мониторинга, накапливая опыт предсказания погоды и стихийных бедствий.

         Мониторинг – система наблюдения, оценки и прогноза изменений состояния окружающей среды под влиянием антропогенного воздействия.

Мониторинг окружающей среды (экологический мониторинг) - комплексная  система наблюдений за состоянием окружающей среды, оценки и прогноза изменений  состояния окружающей среды под  воздействием природных и антропогенных  факторов.

Мониторинг окружающей среды включает в себя:

1. мониторинг атмосферного воздуха - система наблюдений за состоянием атмосферного воздуха, его загрязнением и за происходящими в нем природными явлениями, а также оценка и прогноз состояния атмосферного воздуха, его загрязнения.
2. Мониторинг земель - система наблюдений за состоянием земель, он включает в себя:

• сбор информации о состоянии земель, ее обработку и хранение;

• непрерывное наблюдение за использованием земель исходя из их целевого назначения и разрешенного использования;
• анализ и оценку качественного состояния земель с учетом воздействия природных и антропогенных факторов.

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Мониторинг

      Впервые термин мониторинг (от лат. monitor – предостерегающий) появился перед проведением международной конференции в Стокгольме (1972 г.). Под мониторингом было решено понимать систему непрерывного наблюдения, измерения и оценки состояния окружающей среды. Позднее система мониторинга была расширена – в неё был включён этап принятия управленческого решения. Большой вклад в разработку теории мониторинга внесли И.П. Герасимов, Ю.А. Израэль, В.Д. Федоров и др.

 

1.1 Понятие мониторинга

       В настоящее время под экологическим мониторингом понимается информационная система наблюдений, оценки и прогноза изменений в состоянии окружающей среды, созданная с целью выделения антропогенной составляющей этих изменений на фоне природных процессов.

        В системе экологического мониторинга постоянно должны реализовываться две цели:

• Постоянная оценка «комфортности» условий среды обитания человека и других биологических объектов.
• Предоставление информационной составляющей для целей прогнозирования, моделирования и принятия управленческих решений.

        В процессе мониторинга решаются следующие задачи:

• Организация единой системы сбора и обработки данных наблюдений;
• Обеспечение достоверности и сопоставимости данных наблюдений
• Организация хранения данных наблюдений, ведение специальных банков и баз экологических данных;
• Оценка и прогноз состояния объектов окружающей природной среды;

        Информационное обеспечение органов власти и управления комплексной информацией о состоянии окружающей природной среды и природных ресурсах, а также населения информацией о проблемах обеспечения экологической безопасности.

 

1.2 Принципы мониторинга

          В основе организации систем мониторинга учитываются общие теоретические и методологические принципы:

• Структурно-организационный принцип – система мониторинга любого уровня, являясь многоуровневой иерархической структурой, должна строиться с учётом взаимодействия с высшими системами и низшими подсистемами.
• Функциональный принцип – мониторинг функционирует во времени как взаимосвязанная и взаимообусловленная система цепи постоянных наблюдений, оценки, прогноза и управления.
• Обучающий принцип – с течением времени в системе работающего мониторинга качество прогнозов и эффективность управления должны закономерно улучшаться, система мониторинга во времени должна непрерывно совершенствоваться и строиться как «самообучающаяся» система.
• Пространственный принцип – пространственная структура системы пунктов получения информации формируется в зависимости от вида мониторинга и определяется природными геологическими и инженерно-геологическими особенностями территории, типом и особенностями инженерных сооружений на ней, а также состоянием на ней экосистемы.
• Временной принцип – частота наблюдений и сбора информации во времени в системе мониторинга полностью определяется динамикой наблюдаемых (изучаемых) процессов.
• Целевой принцип – система любого мониторинга должна строиться с учётом достижения его конечной цели – оптимизации управления, что достигается на базе прогнозных оценок её развития путём выработки оптимальных управляющих решений и рекомендаций.

 

1.3 Цели мониторинга

         Основные цели экологического мониторинга состоят в обеспечении системы управления природоохранной деятельности своевременной и достоверной информацией, позволяющей:

• оценить показатели состояния и функциональной целостности экосистем;
• выявить причины изменения этих показателей и оценить последствия таких изменений, а также определить корректирующие меры в тех случаях, когда целевые показатели экологических условий не достигаются;
• создать предпосылки для определения мер по исправлению создающихся негативных ситуаций до того, как будет нанесен ущерб. В этой связи основными задачами экологического мониторинга являются:
• наблюдение за источниками и факторами антропогенного воздействия, за состоянием природной среды и происходящими в ней процессами под влиянием факторов антропогенного воздействия;
• оценка фактического состояния природной среды, прогноз изменения состояния природной среды под влиянием факторов антропогенного воздействия и оценка прогнозируемого состояния природной среды.

 

2.1 Контактные методы контроля окружающей среды

         Контактные методы контроля состояния окружающей среды представлены как классическими методами химического анализа, так и современными методами инструментального анализа.

Наиболее применяемые  спектральные, электрохимические и  хромато графические методы анализа  объектов окружающей среды.

Общая схема контроля включает этапы:

1. отбор пробы;
2. обработка пробы с целью консервации измеряемого параметра и её транспортировка;
3. хранение и подготовка пробы к анализу;
4. измерение контролируемого параметра;
5. обработка и хранение результатов.

         Пробоотбор зачастую предопределяет результаты анализа, так как возможно загрязнение пробы в процессе её отбора, особенно когда речь идёт об измерении ничтожно малых количеств загрязняющего вещества. Здесь важен и выбор места и средства отбора, и чистота пробоотборников и тары для хранения пробы.

         Подготовка пробы к анализу может включать в себя либо концентрирование измеряемого ингредиента, либо его химическую модификацию с целью проявления аналитически наиболее выгодных свойств. Концентрирование достигается двумя путями: методом сорбции анализируемого компонента (на твёрдом сорбенте или при экстракции растворителем), методами уменьшения объёма пробы, содержащей компонент, например путём вымораживания, соосаждения или выпаривания. Конечно, любая такая процедура может влиять на результат         анализа, поэтому «внутренний стандарт» необходим.

         Эффективность любого метода наблюдений и контроля за состоянием объектов окружающей среды оценивается следующей совокупностью показателей:

• селективностью и точностью определения;
• воспроизводимостью получаемых результатов;
• чувствительностью определения;
• пределами обнаружения элемента (вещества);
• экспрессностью анализа.

         Основным требованием к выбранному методу является его применимость в широком интервале концентраций элементов (веществ), включающих как следовые количества, в незагрязнённых объектах фоновых районов, так и высокие значения концентраций в районах технического воздействия.

 

2.2 Дистанционные методы контроля окружающей среды

         Неконтактные методы наблюдения и контроля представлены двумя основными группами методов: аэрокосмическими и геофизическими. Основными видами аэрокосмических методов исследования являются оптическая фотосъёмка, телевизионная, инфракрасная, радиотепловая, радиолокационная, радарная и многозональная съёмка.

         Неконтактный контроль атмосферы осуществляется с помощью радиоакустических и лидарных методов.

         Вначале радиоволны были использованы для анализа состояния ионосферы (по отражению и преломлению волн), затем сантиметровые волны применили для исследования осадков, облаков, турбулентности атмосферы.

          Область использования радиоакустических методов ограничена сравнительно локальными объёмами воздушной среды (около 1–2 км в радиусе) и допускает их функционирование в наземных условиях и на борту воздушных судов.

          Одной из причин появления отражённого акустического сигнала являются мелкомасштабные температурные неоднородности, что позволяет контролировать температурные изменения, профили скорости ветра, верхнюю границу тумана.

           Принцип лидарного (лазерного) зондирования заключается в том, что лазерный луч рассеивается молекулами, частицами, неоднородностями воздуха; поглощается, изменяет свою частоту, форму импульса, которая позволяет качественно или количественно судить о таких параметрах воздушной среды, как давление, плотность, температура, влажность, концентрация газов, аэрозолей, параметры ветра. Преимущество лидарного зондирования заключается в возможности изменять спектр, что позволяет избирательно контролировать отдельные параметры воздушной среды. Главный недостаток – ограниченность потолка зондирования атмосферы с Земли влиянием облаков.

           Основными методами неконтактного контроля природных вод являются радиояркостной, радиолокационный. Радиояркостной метод использует диапазон зондирующих волн от видимого до метрового для одновременного контроля волнения, температуры и солёности. Радиолокационный (активный) метод заключается в приёме и обработке (амплитудной, энергетической, частотной, фазовой, пространственно-временной) сигнала, отражённого от взволнованной поверхности.

           Для дистанционного контроля параметров нефтяного загрязнения водной среды (площадь покрытия, толщина, примерный химический состав) используется лазерный отражательный, лазерный флюоресцентный методы и фотографирование в поляризованном свете.