Environmentální monitorování (sledování) je proces sledování stavu různých složek životního prostředí a hodnocení jeho současného stavu. Pro úplnější a komplexnější hodnocení vyžaduje řádnou organizaci ekologického monitorování, jmenování společných kritérií a parametrů kvality životního prostředí. Monitorování životního prostředí může sledovat regionální i globální cíle. Příklady monitorování životního prostředí lze nalézt doslova všude.
Co je monitorování životního prostředí?
Monitorování životního prostředí je poměrně složitá technická a organizační činnost v oblasti životního prostředí, do níž jsou zapojeny různé orgány a úředníci. Informace získané v tomto případě mají velmi různorodý charakter, obsah, formy, pořadí přijetí, právní postavení a způsoby distribuce. V Rusku ji mohou využívat státní úřady, zakládající subjekty Ruské federace a místní úřady. Tyto informace mají vědeckou a užitečnou hodnotu. Je na ní postaveno mnoho předpovědí, odhaduje se reakce různých přírodních a antropogenních systémů na různé vlivy. Používá se pro federální a cílené environmentální programy.
Monitorování životního prostředí se provádí na stacionárních nebo mobilních místech: speciálně vybavené automobily, stanoviště, stanice, laboratoře, výzkumná střediska. Přijatá informace je poté zpracována. Metody monitorování životního prostředí jsou různé a závisí na úkolech.
Znečištění životního prostředí
Neustálý růst světové populace ve spojení se zvyšováním materiální pohody lidí výrazně zvyšuje ekologické zatížení a způsobuje různé negativní důsledky. Hlavními důsledky lidské činnosti se staly redukce přírodních oblastí a zvýšené znečištění. Hlavními faktory znečištění životního prostředí jsou:
- Průmyslové emise a odpadní vody ovlivňující kvalitu ovzduší, vody a půdy, které negativně ovlivňují lidské zdraví.
- Emise skleníkových plynů (oxid uhličitý, metan, oxid dusný a další), které ovlivňují teplotu spodní atmosféry, tloušťku oceánů a horní vrstvu zemské kůry.
- Půdní eroze v důsledku iracionálního využití půdy. Vede ke znečištění řek a dalších vod suspendovanými částicemi a škodlivými látkami.
- Domácí a průmyslové odpadky, které jsou škodlivé jak samy o sobě, tak ve formě produktů svého rozkladu. Může vést k otravě ekosystémem a špatnému lidskému zdraví.
- Invazivní druhy rostlin a živočichů, které často způsobují velké škody na životním prostředí.
- Radiační znečištění v důsledku havárií v jaderných elektrárnách, práce radiochemických podniků, medicíny a těžby uranu.
- Pesticidy a herbicidy vedoucí ke znečištění vody a půdy, zejména v zemědělských oblastech.
- Těžba, která se často stává zdrojem škodlivého prachu a znečištění vody.
- Požáry: průmyslové, domácí a lesní. Jsou významným zdrojem znečištění ovzduší a příčinou smrti nebo poškození ekosystémů.
- Únik oleje a povrchově aktivní látky v důsledku netěsností a nehod. Nejsilněji ovlivňují stav moří a oceánů, snižují odpařování a tím i množství srážek.
- V USA je problém znečištění vnitrozemských vod drogami. Mohou také způsobit zhoršení kvality masa nebo mléka.
- Hromadné odlesňování je příčinou znečištění říčních a podzemních vod a může také zvýšit znečištění vzduchu prachovými částicemi. Vede ke snížení odpařování a dešťových srážek, nepříznivě ovlivňuje klima a zvyšuje kontinentálnost.
Posouzení dopadů na životní prostředí
Účelem zkoušky je ověřit soulad ekonomických činností s právními předpisy v oblasti životního prostředí. Nejčastěji se vztahují na nové projekty, jejichž realizace může mít vliv na životní prostředí. Ekologické odborné znalosti mohou být státní i veřejné. Na základě jeho výsledků je učiněn závěr o přípustnosti nebo nepřípustnosti projektu. I když však tento projekt prošel environmentálním přezkumem, může být ve vybudovaném zařízení organizováno monitorování životního prostředí.
Historie monitorování životního prostředí
Poprvé bylo o monitorování životního prostředí diskutováno v roce 1971 ve vědeckém výboru pro problémy životního prostředí a poté v roce 1972 na environmentální konferenci OSN ve Stockholmu. O významnosti takového monitorování se v těchto letech diskutovalo v SSSR. Za tímto účelem bylo navrženo vytvoření systému biosférických rezerv.
V 70. letech sovětští vědci významně přispěli k rozvoji myšlenek o zásadách monitorování životního prostředí. V tomto procesu se aktivně podílel vedoucí Hydrometeorologického centra, Yu.A. Izrael. Souhrnná práce na toto téma byla publikována v roce 1975 pod vedením akademika I.P. Gerasimova, který vyčlenil 3 etapy monitorování:
- Na první úrovni monitorování by měl být podle jeho názoru hlavní pozornost věnována pozorování stavu životního prostředí a účinkům na lidské zdraví. Hlavními ukazateli pro tuto fázi by měly být ukazatele reakce člověka: incidence, průměrná délka života, porodnost a úmrtnost atd.
- Druhá úroveň zahrnuje sledování obecnějších ukazatelů: biologická produktivita, metabolismus hmoty a energie atd. Tato pozorování by měla být prováděna ve speciálních nemocnicích, na školicích místech atd.
- Cílem třetí etapy je sledovat rozsáhlé procesy a množství: poprášení atmosféry, znečištění oceánů, globální obsah vodní páry atd.
Úkoly a objekty monitorování životního prostředí
Monitorování životního prostředí je navrženo k řešení následujících problémů:
- Pravidelné monitorování životního prostředí a jeho znečištění.
- Prognóza a hodnocení stavu životního prostředí, zejména pokud jde o změnu klimatu.
Sledovací objekty mohou být:
- Prostředí a jeho složky (atmosféra, hydrosféra, biosféra, litosféra, urbosféra).
- Kvalita životního prostředí, jejíž změna může mít negativní důsledky.
- Některé typy antropogenních činností, které mohou ostatním škodit.
- Podniky, skládky, technologie, jaderné elektrárny atd.
- Katastrofy způsobené člověkem: úniky ropy, požáry, nehody, incidenty a další nebezpečné jevy přírodní nebo člověkem způsobené přírody.
- Chráněné přírodní lokality.
Monitorování životního prostředí mohou provádět různé environmentální organizace, výzkumné ústavy, vládní orgány (federální i místní), veřejné asociace, podniky a další hospodářské subjekty, mezinárodní vědecké organizace (například NASA).
Druhy monitorování
Z hlediska pokrytí je monitorování rozděleno na místní, regionální, národní a globální.
- Pokud jsou místní, monitorují malé oblasti jakékoli lokality.
- Jsou-li regionální pozorování prováděna v regionálním měřítku.
- Na národní sledování prováděné na území konkrétního státu.
- Globální monitorování životního prostředí zahrnuje sledování rozsáhlých procesů, které mají mezinárodní význam.
Podle předmětu pozorování to může být základní, biosférické, atmosférické, hydrologické, půdní, radiační, hygienické, geobotanické, zoologické atd.
Hlavní metody monitorování životního prostředí
V současné době patří metody monitorování životního prostředí do 2 hlavních kategorií:
- Pozorování na zemi (fyzikálně-chemická, bioindikace, meteorologické, fotografické, lékařské atd.).
- Vzdálené metody monitorování prostředí (satelitní snímání, sledování z dronů atd.).
Přirozeně, v prvním případě, jsou místní a regionální procesy častěji hodnoceny, a ve druhém, rozsáhlé a globální.
Satelitní sledování
Dálkové snímání Země využívá satelitní data, data z letadel, dronů, lodí. Satelitní data poskytují nejširší možné pokrytí studovaného objektu, a proto se často používají k získání informací o globálních změnách životního prostředí. Na leteckých snímcích je jasně viditelná škála odlesňování, urbanizace, znečištění ovzduší, tajícího ledu atd. Data z infračervených detektorů poskytují informace o teplotě různých částí zemského povrchu a odhadují jeho albedo. Odraz rádiových vln a ultrafialového záření od hladiny vody poskytuje informace o ropném znečištění oceánů.
Dálkové snímání Země se stává stále populárnějším typem výzkumu v ekologii.
Sledování situace na místní úrovni však lze použít také pomocí satelitního sledování. Například letecké snímky poskytují informace o stavu lesů, o situaci při lesních požárech, ohniscích bouřek atd., Což může být dostatečné pro provedení určitých praktických rozhodnutí. Pro získání vysoce kvalitních a přesných obrázků mohou být použity drony.
Biologické metody
Metody biologického monitorování životního prostředí jsou metody pozemského sledování. Nazývají se také bioindikace. Hlavním předmětem takového monitorování jsou biologické objekty: druh, společenství, ekosystémy, potravní řetězce atd. Pro analýzu se používají fakta, jako je distribuce druhu, změna v počtu nebo úplné vymizení nebo vzhled v nové oblasti. Během geobotanických studií sledují změnu v rozsahu určitých druhů, dynamiku biomasy, bioproduktivitu, výškovou a latentní distribuci druhů a komunit atd.
Bioindikátory mohou být: šířka ročních prstenců, žloutnutí listů, sušení porostu, výška stromů, přítomnost plevelů (druh pionýrů) a další znaky.
Biologické monitorování zahrnuje všechny úrovně - od molekulárních a buněčných až po globální. Pro výzkum jsou v závislosti na úkolech organizovány laboratoře, expediční studie.
Před provedením biologického monitorování je nutné vyvinout metodiku pro jeho implementaci a získat potřebná data, protože různé biologické systémy reagují odlišně na různé typy expozice. Jsou vybrány organismy nebo ekosystémy, které jsou nejcitlivější na dopad na člověka. Takové organismy se nazývají indikátory. Díky použití biotestování jsou diagnostická kritéria vybírána pro hodnocení úrovně dopadu faktoru na studovanou oblast.
Biologické monitorování tedy používá metodu bioindikace. Přesnost takových studií bude samozřejmě nižší než při použití fyzikálních metod. Zároveň však umožní posoudit celkové škody způsobené antropogenními činnostmi na přírodních ekosystémech, kterých nelze dosáhnout jinými metodami. V důsledku toho bude možné izolovat od komplexu dopadů nejvýznamnějších pro stav životního prostředí a přijmout odpovídající opatření ke snížení antropogenní zátěže. Pro posouzení možného poškození veřejného zdraví je výhodné analyzovat toxikologické vzorky, které se vztahují k fyzikálně-chemickým metodám monitorování.
K bioindikaci se nejčastěji používají ryby, mikroorganismy a řasy. Je také známo, že raky dávají přednost čisté vodě, a proto jsou dobrým indikátorem kontaminace. Totéž platí pro některé druhy lišejníků, které jsou také předmětem bioindikace.
Schopnosti biologického monitorování
Bioindikace životního prostředí je vhodná pro následující úkoly:
- Sestavení komplexního posouzení antropogenního dopadu na povahu studovaného regionu.
- Identifikujte náhodné nebo skryté emise, včetně úmyslného zkreslení informací o jejich vlastních emisích.
- Umožněte posoudit citlivost organismů na emitované znečišťující látky nebo jiné škodlivé účinky.
- Ukažte míru odezvy biosystémů a jejich rozsah.
- Umožňují zmapovat ložiska znečištění a koncentraci škodlivých nečistot.
- Umožňují vám posoudit míru nebezpečí specifických znečišťujících látek pro životní prostředí as vysokou pravděpodobností pro člověka.
- Pomáhají při přidělování maximálního přípustného zatížení životního prostředí a v případě potřeby přijímají opatření k jeho snížení.
Laboratorní metody, vzorkování
Fyzikálně-chemické metody monitorování životního prostředí jsou nejčastěji laboratorní. Analýza začíná vzorkováním vzduchu, půdy nebo vody a poté na speciálním zařízení provede anasu na obsah znečišťujících látek. Nazývá se také instrumentální analýza.
Fyzikálně-chemické metody jsou následující:
- chromatografická indikace;
- infračervená spektrometrie;
- fluorimetrické metody;
- elektrochemické metody;
- metody hmotnostní spektrometrie;
- luminiscenční analýza;
- metody rádiového inženýrství.
Chromatografické metody
Tyto metody se často používají k detekci kontaminantů, zejména při analýze kapalin. Nejoblíbenější jsou plyn-kapalina, tenkovrstvá, kapalinová a iontová chromatografie. Tenká vrstva se snadno provádí a používá se k detekci pesticidů a organických polutantů. Plyn-kapalina je účinnější při analýze těkavých organických sloučenin. K detekci netěkavých chemických sloučenin se používá kapalinová chromatografie.
Detektory s vysokou citlivostí založené na různých fyzikálně-chemických metodách umožňují detekovat i malá množství nečistot, což je důležité při detekci vysoce toxických sloučenin. V kombinaci s chromatografickými technikami může hmotnostní spektrometrie a infračervená spektrometrie poskytnout dobrý výsledek pro identifikaci komplexních kombinací kontaminantů. Tyto typy analyzátorů se připojují k výkonným počítačům. S jejich pomocí můžete detekovat takové nebezpečné látky, jako jsou dioxiny, polychlorované bifenyly, nitrosaminy a toxické pesticidy.
Ionová chromatografie se používá k analýze poměru kationtů k aniontům.
Spektrofotometrie
Tato metoda používá infračervené záření. Analýza absorpčních, odrazových a rozptylových spekter umožňuje poměrně přesné stanovení přítomnosti a koncentrace nečistot. Mít katalog spektra různých látek usnadňuje určení typu znečišťující látky nebo prospěšné látky přítomné ve vzorku nebo produktu. Infračervené spektrum umožňuje stanovit rovnoměrné vlastnosti, jako je hustota, distribuce velikosti částic, kalorický obsah potravin a klíčení semen.
Luminiscenční metoda
Toto je jeden z nejcitlivějších způsobů identifikace znečišťujících látek. Jeho použitím se stanoví stopové množství organických i anorganických nečistot ve vzorcích vzduchu. Může být použit pro monitorování hydrosféry a biosféry, jakož i pro stanovení obsahu stopových prvků, organických sloučenin a množství škodlivých látek.
Luminiscenční metoda může být použita, pokud je požadována detekce přítomnosti polyaromatických uhlovodíků nebo jejich derivátů. K výpočtu koncentrace látky se používá jev, jako je kalení luminiscence.
Touto metodou však nejsou určeny všechny sloučeniny. Někdy se provádí chemická reakce, pomocí které se změní výchozí sloučenina, aby ji mohla detekovat luminiscence.
Elektrochemické metody
Pro jejich realizaci se používají elektrody: anoda a katoda. Katoda je často rtuťová kapající elektroda s neustále aktualizovaným povrchem, což umožňuje získat polagramy a provádět efektivní analýzu. Tato metoda je vhodná pouze pro detekci kovových iontů, organických látek, karbonylových sloučenin, peroxidů, epoxidů a dalších. Z tohoto důvodu ji nelze považovat za univerzální, ale spíše selektivní.
