2.2. Екологічний моніторинг на суходолі та на морі

Важлива підсистема екологічного моніторингу – це біологічний моніторинг, предметом якого - виявлення та оцінка антропогенних змін, пов’язаних зі змінами біот, біологічних систем, а також оцінка стану цих систем. Увага при біологічному моніторингу приділяється спостереженню за факторами впливу, а найголовніше – це спостереження за біологічними наслідками, відгуками, реакціями біологічних систем на зовнішній вплив, на зміни стану природного середовища. Біологічний моніторинг ще називають біондікацією – особливим сектором екології, що вивчає зміни в особин та популяцій живих організмів.

При організації біологічного моніторингу особливу увагу звернено на такі явища, як коливання загальної чисельності популяції (з’ясування причин цих коливань); зміни у віковому та статевому стані популяцій; зміни статевих процесів та інтенсивності розмноження; зміни репродуктивного циклу; зміни в ембріональному розвитку. При цьому вважається, що наявність норми за одними показниками й патології за іншими, а також їхнє співвідношення можуть однозначно визначити та ідентифікувати „хворобу” біологічної (екологічної) системи.

Важливим аспектом організації екологічного моніторингу є реєстрація його регіональних об’єктів: екосистем; типів господарського використання території; ступеня та форм деградації природного середовища; фізичного та хімічного стану повітря, води, ґрунтів; біологічного розмаїття та стану видів – індикаторів; радіоактивного забруднення; санітарного стану.

Біологічний моніторинг завдяки здатності живих організмів концентрувати велику кількість сторонніх речовин у своєму тілі, дає значно більше інформації спостережникам, ніж проста реєстрація хімічного та фізичного стану навколишнього середовища. Особливо цінну інформацію дають рослини – зміни їхнього стану дають чітку орієнтацію щодо характеру та виду забруднень.

Важливим, заключним станом організації екологічного моніторингу є розробка математичних моделей, які дозволяють робити узагальнення та порівняння, оперативно розробляти практичні рекомендації щодо запобігання негативних наслідків забруднення довкілля та робити відповідні прогнози.

Найважливіші завдання виконує фоновий моніторинг – систематичні стаціонарні заміри, що проводяться за єдиною програмою, стану атмосфери, ґрунту, природних вод та особливостей земної поверхні. Екологічний моніторинг суходолу проводиться за такими розділами:

• моніторинг забруднення природного середовища та інших чинників антропогенного впливу;

• моніторинг відгуків біоти на антропогенний вплив, у першу чергу, фонових рівнів забруднення;

• спостереження за змінами функціональних та структурних характеристик недоторканних (еталонних) природних екосистем та їхніх антропогенних модифікацій.

Інтерпретація результатів спостережень за такими напрямками можлива лише при ретельному вивченні фонових геофізичних характеристик середовища. Спостереження проводяться таким чином, щоб результати, що отримуються, давали інформацію про концентрацію різних домішок у навколишньому середовищі, про міграційні процеси і коло обіг цих речовин, їх накопичення і трансформацію. Для спостережень на суходолі існує перелік домішок для різних середовищ, прийнятий у більшості країн світу. Це, насамперед, озон, вуглеводні, бензопірен, окисли сірки, окисли азоту, хлорорганічні сполучення (ДДТ), важкі метали (свинець, ртуть, кадмій), фреони, біогенні елементи (азот, фосфор), радіонукліди тощо.

Вимірювання домішок проводиться у різні терміни для різних середовищ – для повітря та атмосферних опадів – 10-20 днів, для інших середовищ – від 2 до 6 місяців. До моніторингу суходолу відноситься також вимірювання мутності атмосфери, рН водного середовища, а також низки гідрометеорологічних величин, які характеризують перенос, розсіювання та міграцію забруднюючих речовин, сонячної радіації (у тому числі ультрафіолетове випромінювання).

Деякі забруднюючі речовини антропогенного походження, коли попадають до природного середовища, можуть суттєво змінити існуючий природній фоновий рівень змісту цієї речовини і таким чином завдати великої шкоди або навіть збитків.

Інтерпретація результатів фонового моніторингу проводиться за допомогою описаних вище методів: польових спостережень, експериментального, математичного моделювання. Польові спостереження довготривалі і мають незначну достовірність. Через це антропогенний вплив на елементи екосистем суходолу вивчаються в спеціальних, створених для дослідження умовах – екостатах. В результаті експериментальних досліджень та математичного моделювання отримують прогноз якісних і кількісних змін в екосистемах.

Програмами польових спостережень біотичного (тварин і рослин) моніторингу передбачається оцінка і контроль поточного стану екосистеми, здійснення спостереження за видами, для яких прогнозується зникнення або скорочення чисельності. На суходолі ведуться порівняльні спостереження за просторовим поєднаннями природних екосистем, які формуються в різних умовах. Це може бути вивчення вододільних, силових та низовинних екосистем.

В атмосфері над суходолом вимірюється забруднення пестицидами, ДДТ, важкими металами (свинцем, ртуттю, кадмієм, залізом), а також кальцієм, магнієм, натрієм, алюмінієм. В атмосферних опадах вимірюється вміст радіонуклідів та рН осадків.

Структурно екологічному моніторингу підпадають природні біоми екосистеми: ліси (хвойні, листяні, змішані), луги, посушливі зони, водні, гірські та острівні екосистеми, урбанізовані системи, антропогенно-природні зони. Компонентами кожної із цих екосистем визначені: основний хижак, який знаходиться на вершині трофічної піраміди, домінуюча травоїдна тварина, домінуюча рослина, земляний хробак, верхній шар ґрунту й профіль ґрунту, різні види рослинності (дерево, кущ, трава, мох), ґрунтові організми, поклади.

Для фонового екологічного моніторингу моря у світі існує мережа спеціальних станцій (полігонів), на яких проводяться довготермінові спостереження за фоновими рівнями зміни морської води. На цих станціях проводиться комплексний моніторинг: біологічний, геохімічний, абіотичний.

Біологічні реакції та наслідки на популяційно-біоценотичному рівні оцінюються, таким чином: 1) визначення основних структурних і функціональних характеристик співтовариств, у тому числі визначення продукційно-деструкційних характеристик; 2) використання мікробіологічних показників, оскільки мікроорганізми є найбільш реактивним компонентом морських екосистем; 3) використання різних індикаторів – гідробіонтів.

Для організації станцій фонового моніторингу моря вибираються райони з екосистемами різних трофічних рівнів, райони, віддалені від джерел забруднення, райони з екосистемами, що легко вражаються.

Усі результати екологічного моніторингу використовуються при встановленні екологічних норм антропогенного впливу на довкілля. Спостережені показники забруднення середовища та його якості порівнюють із показником, який називають гранично допустимою концентрацією (ГДК). ГДК – це максимальна концентрація речовини в навколишньому середовищі, при якій не спостерігається прямого або опосередкованого шкідливого впливу цієї речовини на організм людини. На основі ГДК розраховуються розміри гранично допустимих викидів (ГДВ) речовин в атмосферу та гранично допустимих скидів (ГДС) шкідливих речовин у водойми. При оцінці забруднення води промисловими та іншими стоками використовують поняття гранично допустимого навантаження (ГДН) на дану водойму. Існують також показники максимальної концентрації (МАК) шкідливих речовин для працюючих із ними, гранично допустиме екологічне навантаження (ГДЕН) на природні об’єкти.

На сьогодні все більше очевидно, що нормативний метод має, окрім переваг, суттєві недоліки. У практику широко ввійшли показники граничнодопустимих концентрацій для більшого числа хімічних речовин. Гігієністами був визначений якісно-кількісний склад хімічного забруднення повітряного середовища в різних виробничих приміщеннях. Установлена велика багатокомпонентність хімічного забруднення повітряного середовища (було ідентифіковано 100 хімічних речовин). Однак при визначенні стандартів забруднення не було враховано впливу, що мають на населення токсичні речовини в умовах житлових та громадських будівель, де сучасна людина проводить біля 70% свого часу. Нині встановлено, що рівень токсичності всередині житлового середовища нерідко перевищує ступінь забруднення атмосферного повітря.

Ученими було визначено хімічне навантаження на людину в умовах міста. Дослідження показують, що в повітряному середовищі житлових та громадських будівель постійно присутні хімічні сполуки: ароматичні вуглеводи, феноли, ефіри, аміноз’єднання.

Зрозуміло, що різні ГДК, що відображають небезпеку тієї чи іншої речовини для екосистеми, потребують, і різного рівня відповідальності за викиди шкідливих речовин. Наприклад, ГДК сульфатів складають 500 г/м.куб., аміаку, миш’яку і ціанідів – 0,05 г/м.куб., тобто викид навіть декількох часток від загального обсягу віходів, що вміщують аміак чи миш’як, заподіє набагато більший збиток, ніж значні викиди сульфатів. При подібних оцінках необхідно враховувати порівняння екологічних можливостей із напруженістю різних регіонів.