1. Понятие загрязнения окружающей среды.
2. Основные методы анализа и прогноза ОС.
1 Понятие загрязнения окружающей среды. Проблема загрязнения среды обитания человека насчитывает несколько столетий (известен, например, эдикт (указ) Карла VI от 1382 г., запрещавший выпускать в Париже «дым тошнотворный и плохо пахнущий»). Однако до развития промышленности загрязнение среды носило ограниченный характер как по месту и времени распространения, так и по количеству и вредному воздействию загрязняющих веществ на живые организмы. Обстановка резко изменилась в связи с ростом промышленного производства и населения городов (урбанизацией).
Под загрязнением в экологии понимают неблагоприятное изменение окружающей среды, которое целиком или частично является результатом деятельности человека, прямо или косвенно меняет распределение приходящей энергии, уровни радиации, физико-химические свойства среды и условия существования живых организмов. Эти изменения могут влиять на человека непосредственно или через воду и продукты питания. Они также могут воздействовать на человека, ухудшая свойства используемых им вещей, условия отдыха и работы.
В числе задач призванных решать геоэкологией находится задача изучения уровня загрязнения и деструкций компонентов глобальной геосистемы (атмосферы, Мирового океана, внутренних вод, литосферы, криосферы, биосферы), постоянный и повсеместный контроль их динамики.
2 Основные методы анализа и прогноза ОС. Объектами наблюдения чаще всего выступают отдельные компоненты природной среды: атмосферный воздух, поверхностные и подземные воды, почвы и биота. Соответственно наибольшее развитие получили методы анализа атмосферного воздуха, поверхностных и подземных вод, вод морей и океанов, почв, биоты.
Исходя из методов слежения (средств получения информации) целесообразно выделить следующие виды анализа: аэрокосмический, геохимический, геофизический, индикационный, картографический. Получение информации может осуществляться путем дистанционного зондирования, с помощью стационарных, полустационарных и маршрутных наблюдений.
При проведении наземных наблюдений широко используются геофизический, геохимический и индикационный методы. Сущность геофизического метода состоит в изучении процессов поступления и превращения вещества и энергии в геосистемах и экосистемах на основе использования балансового подхода. Наблюдения проводятся на стационарах и в полустационарных условиях на постоянных участках и профилях с применением точных измерительных приборов по специальной программе и методике. Программа включает инструментальное определение, элементов радиационного, теплового и водного балансов, исследование тепло- и влагообмена между компонентами природной среды, водно-теплового режима.
Геохимический метод заключается в изучении функционирования и развития природных систем с помощью анализа миграции химических веществ и элементов. Геохимический метод дает возможность определить закономерности изменения химического состава природных компонентов и комплексов, их устойчивость к различным веществам и способности к самоочищению, выявить вероятность формирования техногенных аномалий, скорости распространения и пространственные масштабы загрязнения. Индикационный метод заключается в определении состояния одного объекта по состоянию другого, связанного с первыми и более доступного для изучения. В мониторинговых наблюдениях ведущую роль играет биоиндикация (выявление изменений природной среды с помощью живых организмов или их сообществ), а главным индикатором выступает растительный покров.
Дальнейший прогресс в познании процессов загрязнений связан с развитием – аэрокосмических методов. Этот вид мониторинга основан на бесконтактной регистрации (дистанционной индикации) электромагнитных волн отраженного солнечного света и собственного излучения поверхности Земли с самолетов, вертолетов и различных космических аппаратов. Преимущество дистанционной индикации (прежде всего из космоса) перед другими методами, заключается в возможности достаточно частой повторности (и даже непрерывности) наблюдений во времени, получении на одном изображении обширных и отдаленных территорий, возможности пространственно-временного анализа одновременно нескольких компонентов природы в их взаимосвязи. Только съемки из космоса могут обеспечить непрерывное слежение за антропогенными нарушениями природы в масштабе всей биосферы в целом.
Аэрокосмический мониторинг позволяет выявить очаги и характер нарушений природных объектов с минимальной инерцией во времени; установить и картографировать степень, скорость и пространственные масштабы загрязнения и составить прогноз последствий хозяйственной деятельности человека.
В методах природной индикации индикаторы - компоненты природы, реагирующие своим изменением на антропогенное воздействие. Существенное различие между физическими (инструментальными) измерениями отдельных параметров под влиянием техногенного воздействия и их природной индикацией состоит в том, что если у первого (инструментального) метода оценивается первоначально состояние фактора и вторично возможная реакция природной среды или системы, то у второго (природной индикации) сначала оценивается состояние системы под воздействием фактора, и вторично - качественные характеристики влияющего фактора.
По способу реакции на изменение среды природные индикаторы подразделяются на два основных типа - сенсорные и аккумулятивные. Сенсорные отличаются высокой чувствительностью на загрязняющие вещества. Они не только реагируют на воздействие токсичных веществ уменьшением продолжительности жизни, биологической продуктивности, но и отражают внешним видом их повышенные концентрации. Аккумулятивные природные индикаторы, напротив выдерживают значительные нагрузки и накапливают большое количество загрязняющих веществ. Вследствие этого, способность накапливать токсические соединения мало отражается на их внешних морфологических признаках.
Наиболее перспективным путем решения проблемы прогнозирования является математическое моделирование процессов протекающих в биосфере. При этом особое значение приобретает машинная имитация - проигрывание на ЭВМ возможных вариантов поведения (смены состояний) природных систем под влиянием изменения внешних факторов. Математические модели, построенные по этому принципу, называют имитационными. Они позволяют логически увязать эмпирические звания о различных процессах, протекающих в природных системах, и на основе машинного эксперимента получить непротиворечивые количественные данные об их изменении во времени и пространстве.