Экологический мониторинг океана, его основные составляющие (физическая, геохимическая, биологическая).
Комплексный экологический мониторинг океана — это система наблюдений, анализа, оценки и прогноза состояния океана; он включает в себя физическую, геохимическую и биологическую составляющие.
В задачи экологического мониторинга океана (физическая составляющая) входит систематический анализ, наблюдения и прогноз термодинамических процессов и процессов распространения антропогенных примесей, определяющих экологическую ситуацию в океане. Физическая составляющая экологического мониторинга тесно связана с климатическим мониторингом и, таким образом, исследования в этой области являются элементом Всемирной климатической программы. В рамках этой программы значительное внимание уделяется изучению влияния свойств и динамики океана на тепло- и газообмен с атмосферой, на глобальный круговорот тепла, влаги и различных химических соединений, особенно двуокиси углерода, в климатической системе. В ее задачи также входит определение влияния различных антропогенных воздействий на важнейшие геофизические явления в океане, на процессы взаимодействия океана с атмосферой, на состояние климатической системы, в том числе криосферы.
Экологический мониторинг океана (геохимическая составляющая) охватывает систематический контроль, оценку и прогноз уровней загрязнения морских экосистем, включая скорости поступления загрязняющих веществ в Мировой океан, их содержание в морской воде, накопление во взвешенном веществе, донных отложениях, биоте; скорости удаления загрязняющих веществ из морской воды за счет биогенной седиментации и микробного метаболизма.
Экологический мониторинг океана (биологическая составляющая) включает систематические наблюдения, оценку и прогноз биологических последствий антропогенного загрязнения и других негативных воздействий, а также выявление «критических» факторов воздействия и наиболее уязвимых звеньев в биотической составляющей морских экосистем.
Основными задачами экологического мониторинга океана является создание системы наблюдений за источниками и факторами антропогенных воздействий и биологическими эффектами в морских экосистемах, а также определение допустимой нагрузки на экосистемы (разрабатываемой на основе оценки, анализа и прогноза состояния океана).
Важным представляется выбор подходящих биологических объектов для наблюдения и контроля:
— морская микрофлора, обладающая высокой скоростью размножения, многообразием типов физиологической активности;
— молодь нейстонного сообщества, заселяющая приповерхностный мнкробиотон океана, где концентрируются загрязняющие вещества;
— макро- и мейофауна бентоса, многие формы которого интегрируют эффекты воздействия за длительный промежуток времени;
— макроводоросли в приливных зонах и шельфовых областях.
Система биологических показателей мониторинга океана должна охватывать все основные морские сообщества — нейстон, планктон, перифитон, бентос.
Для организации станций (полигонов) фонового мониторинга морской среды необходимо выбирать районы с экосистемами, имеющими различные трофические уровни, районы, удаленные от источников загрязнения, районы с легкоранимыми экосистемами.
В системе экологического мониторинга океана важное место занимает биологическая индикация поражения экосистем. Преимущество ее в том, что биологические процессы отражают интегральное влияние изменений среды; биологические процессы позволяют определить скорость и направленность происходящих изменений в окружающей среде; морская биота указывает не только пути миграции, но и места накопления химических веществ в экологических системах.
Биологическая индикация положена в основу биотестирования — биологического метода оценки характера и степени загрязнения морской среды.
В качестве биотестов широко используются различные виды фитопланктона, зоопланктона, моллюски, отдельные представители ихтиофауны, морские микроорганизмы. Биологический мониторинг осуществляется на индивидуальном и популяционно-биоценотическом уровнях.
Биологические показатели на индивидуальном уровне должны включать морфологические, этологические, биохимические, физиологические и генетические характеристики, специфические для данного вида.
Морфологические показатели — размерный состав гидробионтов, состояние жаберной мембраны рыб, формы клетки микроорганизмов; этологические показатели — характер ориентации гидробионтов в пространстве и частота движения жабер; биохимические — свойства отдельных ферментов; физиологические — потребление кислорода, скорости размножения, роста, осмотической регуляции, соотношение потребления кислорода к азоту, выделенного в процессе метаболизма; генетические показатели — скорости мутаций и т. д.
Мониторинг на уровне сообществ определяет состояние и уровень стабильности экосистемы. Именно этот аспект биологического мониторинга особенно важен, так как реализация мониторинга на индивидуальном уровне лишь указывает на появляющиеся тревожные признаки изменений, но не характеризует перестройки в экосистеме в целом.
Мониторинг на уровне популяций и сообществ включает изучение структурных и функциональных характеристик. В качестве структурных показателей обычно выбирается определение численности биомассы, числа и состава видов, их распределение во времени и пространстве; в качестве функциональных показателей — исследуется продукция и дыхание, характеризующие общее количество энергии, используемой данным сообществом.
При анализе состояния экосистемы особое внимание обращается на следующие характеристики, выявляемые в процессе наблюдений:
— соотношение ведущих таксономических групп в сообществе, индекс разнообразия;
— изменение средней биомассы доминантных групп (значительные изменения, перестройки указывают на наличие «стрессового» состояния);
— соотношение процессов продукции и деструкции органических веществ в экосистеме;
— соотношение организмов продуцентов и консументов, характеризующее трофическую структуру сообщества и определяющее степень его стабильности;
— микробиологические показатели (численность, биомасса, микроорганизмы, индикаторные формы); изменение соотношения различных физиологических групп микроорганизмов указывает на существование перестройки в сообществах;
— состояние индикаторных и критических форм гидробионтов.
Важное место отводится модельным экспериментам применительно к контролируемым экосистемам, которые воссоздают картину реакции системы на исследуемые воздействия.
Дата добавления: 2015-02-16 ; просмотров: 40 | Нарушение авторских прав
Источник
Экологический мониторинг океана, его основные составляющие (физическая, геохимическая, биологическая).
Комплексный экологический мониторинг океана — это система наблюдений, анализа, оценки и прогноза состояния океана; он включает в себя физическую, геохимическую и биологическую составляющие.
В задачи экологического мониторинга океана (физическая составляющая) входит систематический анализ, наблюдения и прогноз термодинамических процессов и процессов распространения антропогенных примесей, определяющих экологическую ситуацию в океане. Физическая составляющая экологического мониторинга тесно связана с климатическим мониторингом и, таким образом, исследования в этой области являются элементом Всемирной климатической программы. В рамках этой программы значительное внимание уделяется изучению влияния свойств и динамики океана на тепло- и газообмен с атмосферой, на глобальный круговорот тепла, влаги и различных химических соединений, особенно двуокиси углерода, в климатической системе. В ее задачи также входит определение влияния различных антропогенных воздействий на важнейшие геофизические явления в океане, на процессы взаимодействия океана с атмосферой, на состояние климатической системы, в том числе криосферы.
Экологический мониторинг океана (геохимическая составляющая) охватывает систематический контроль, оценку и прогноз уровней загрязнения морских экосистем, включая скорости поступления загрязняющих веществ в Мировой океан, их содержание в морской воде, накопление во взвешенном веществе, донных отложениях, биоте; скорости удаления загрязняющих веществ из морской воды за счет биогенной седиментации и микробного метаболизма.
Экологический мониторинг океана (биологическая составляющая) включает систематические наблюдения, оценку и прогноз биологических последствий антропогенного загрязнения и других негативных воздействий, а также выявление «критических» факторов воздействия и наиболее уязвимых звеньев в биотической составляющей морских экосистем.
Основными задачами экологического мониторинга океана является создание системы наблюдений за источниками и факторами антропогенных воздействий и биологическими эффектами в морских экосистемах, а также определение допустимой нагрузки на экосистемы (разрабатываемой на основе оценки, анализа и прогноза состояния океана).
Важным представляется выбор подходящих биологических объектов для наблюдения и контроля:
— морская микрофлора, обладающая высокой скоростью размножения, многообразием типов физиологической активности;
— молодь нейстонного сообщества, заселяющая приповерхностный мнкробиотон океана, где концентрируются загрязняющие вещества;
— макро- и мейофауна бентоса, многие формы которого интегрируют эффекты воздействия за длительный промежуток времени;
— макроводоросли в приливных зонах и шельфовых областях.
Система биологических показателей мониторинга океана должна охватывать все основные морские сообщества — нейстон, планктон, перифитон, бентос.
Для организации станций (полигонов) фонового мониторинга морской среды необходимо выбирать районы с экосистемами, имеющими различные трофические уровни, районы, удаленные от источников загрязнения, районы с легкоранимыми экосистемами.
В системе экологического мониторинга океана важное место занимает биологическая индикация поражения экосистем. Преимущество ее в том, что биологические процессы отражают интегральное влияние изменений среды; биологические процессы позволяют определить скорость и направленность происходящих изменений в окружающей среде; морская биота указывает не только пути миграции, но и места накопления химических веществ в экологических системах.
Биологическая индикация положена в основу биотестирования — биологического метода оценки характера и степени загрязнения морской среды.
В качестве биотестов широко используются различные виды фитопланктона, зоопланктона, моллюски, отдельные представители ихтиофауны, морские микроорганизмы. Биологический мониторинг осуществляется на индивидуальном и популяционно-биоценотическом уровнях.
Биологические показатели на индивидуальном уровне должны включать морфологические, этологические, биохимические, физиологические и генетические характеристики, специфические для данного вида.
Морфологические показатели — размерный состав гидробионтов, состояние жаберной мембраны рыб, формы клетки микроорганизмов; этологические показатели — характер ориентации гидробионтов в пространстве и частота движения жабер; биохимические — свойства отдельных ферментов; физиологические — потребление кислорода, скорости размножения, роста, осмотической регуляции, соотношение потребления кислорода к азоту, выделенного в процессе метаболизма; генетические показатели — скорости мутаций и т. д.
Мониторинг на уровне сообществ определяет состояние и уровень стабильности экосистемы. Именно этот аспект биологического мониторинга особенно важен, так как реализация мониторинга на индивидуальном уровне лишь указывает на появляющиеся тревожные признаки изменений, но не характеризует перестройки в экосистеме в целом.
Мониторинг на уровне популяций и сообществ включает изучение структурных и функциональных характеристик. В качестве структурных показателей обычно выбирается определение численности биомассы, числа и состава видов, их распределение во времени и пространстве; в качестве функциональных показателей — исследуется продукция и дыхание, характеризующие общее количество энергии, используемой данным сообществом.
При анализе состояния экосистемы особое внимание обращается на следующие характеристики, выявляемые в процессе наблюдений:
— соотношение ведущих таксономических групп в сообществе, индекс разнообразия;
— изменение средней биомассы доминантных групп (значительные изменения, перестройки указывают на наличие «стрессового» состояния);
— соотношение процессов продукции и деструкции органических веществ в экосистеме;
— соотношение организмов продуцентов и консументов, характеризующее трофическую структуру сообщества и определяющее степень его стабильности;
— микробиологические показатели (численность, биомасса, микроорганизмы, индикаторные формы); изменение соотношения различных физиологических групп микроорганизмов указывает на существование перестройки в сообществах;
— состояние индикаторных и критических форм гидробионтов.
Важное место отводится модельным экспериментам применительно к контролируемым экосистемам, которые воссоздают картину реакции системы на исследуемые воздействия.
Источник
Билет 14 Геоэкологические проблемы и мониторинг мирового океана
С каждым днем влияние антропогенной деятельности на Мировой океан, во многих случаях превосходящее естественные процессы, становится все более заметным и приводит к существенному нарушению его геоэкологического баланса.
Источников и каналов загрязнения океана очень много.
· По месту возникновения они подразделяются на наземные, атмосферные и морские;
· По временному признаку – на постоянные (выпаривание и вымывание загрязняющих веществ из атмосферы, сброс с суши, эксплуатационные сливы судов и т. д.) и случайные (аварии кораблей, катастрофы при добыче полезных ископаемы и т. д.),
· По источнику поступления – на точечные (морских судов, нефтяных платформ и т. д.) и сливные (с сельскохозяйственных угодий, урбанизированных территорий).
· В зависимости от площади распространения различают локальные загрязнения (радиус до 10 км); субрегиональные (до 100 км); региональные (до 1000 км) и глобальные, охватывающие весь Мировой океан.
Устойчивость геосистемы Мирового океана основана на постоянстве среды. Это состояние учитывает поступление в океан вредных веществ, но в концентрациях, не вызывающих неблагоприятные последствия. Воздействие загрязнителей на биоту океана зависит от степени опасности, стойкости, агрегатного состояния, масштаба, продолжительности воздействия загрязнения и вида организма.
Одним из основных загрязнителей Мирового океана являются нефтяные углеводороды – нефть и нефтепродукты. Наиболее загрязнены нефтью районы интенсивного судоходства и морских нефтепромыслов. Разлитая по поверхности океана нефть нарушает процесс тепло-, водо- и газообмена на границе океана и атмосферы. Являясь токсичным веществом, нефть отрицательно воздействует на все виды морских организмов. Больше всего нефти в океан поставляет суша, посредством атмосферных осадков, речного и ливневого стока. Около трети нефти попадает в океан при морских перевозках, из нее более половины приходится на эксплуатационные сливы судов (0,4 % от перевозимого объема).
Следующий загрязнитель океана – химические вещества, производимые человеком. Это кислоты, щелочи, продукты коксохимии, растворители, спирты, пестициды, гербициды, детергенты и т. д. Они оказываются в океане в результате аварий морских химовозов и поступлений с суши. В настоящее время в Мировой океан ежегодно сбрасывают около 30000 различных химических соединений, объемом до 1,2 млрд т. Повышение содержания в воде органических соединений – нитратов и фосфатов – ведет к бурному развитию бактерий, водорослей — вторичному загрязнению продуктами метаболизма и распада.
Глобальный характер носит загрязнение океана тяжелыми металлами, прежде всего ртутью, свинцом, кадмием. Они попадают в океан главным образом через атмосферу и с речным стоком. От одной трети до половины промышленного производства ртути (4 тыс. т) и около 2 млн т свинца ежегодно попадает в океан.
Значительную опасность представляет загрязнение океана отходами атомной и военной промышленности. Оно связано с захоронением радиоактивных отходов, авариями судов с атомными реакторами и сбросом теплой воды, используемой для охлаждения реакторов АЭС.
Быстро растет загрязнение океана твердым мусором. Эти отходы, как правило, не разрушаются и накапливаются в океане.
Общие последствия загрязнения проявляются в накоплении химических, токсических веществ в биоте, микробиологическом загрязнении прибрежных районов, снижении биологической продуктивности, прогрессирующей эвтрофикации, возникновении мутагенеза и канцерогенеза, нарушении устойчивости экосистем. Кроме того, загрязнение океана сказывается на хозяйственной деятельности человека и его здоровье. Токсические вещества через трофические цепи вызывают у людей ряд специфических заболеваний.
Целью комплексного мониторинга океана является определение состояния Мирового океана и прогнозирование изменений, которые происходят в его экосистемах вследствие антропогенных факторов. Глобальный мониторинг Мирового океана будет комплексным при условии выполнения таких задач:
- выявление каналов поступления и оценивание потоков загрязняющих веществ в биопродуктивных и чувствительных экосистемах;
- изучение отрицательных следствий загрязнения экосистем;
- исследование связей между уровнями накопления загрязняющих веществ и экологическими изменениями, которые характерны для определенных экосистем;
- определение критических концентраций загрязняющих веществ, которые могут вызвать нарушение функциональных биологических и биохимических процессов;
- изучение физических, химических и биологических процессов, которые определяют ассимилирующую емкость;
- построение математических моделей отдельных экологических процессов для прогнозирования экологической ситуации в океане в локальном, региональном и глобальном масштабах.
Для решения этих задач используют информацию, полученную из разных источников:
а) данные натурных наблюдений, которые дают возможность определять основные источники и каналы поступления загрязняющих веществ, оценивать процессы самоочищения, рассчитывать баланс загрязняющих веществ, состояние нейстонных (тех, которые живут непосредственно в пределах поверхностной пленки воды), планктонных и бентосных групп;
б) лабораторные исследования, которые оказывают содействие определению в условиях, максимально приближенных к природным, критических концентраций, вычислению величины ассимилирующих емкостей;
в) математическое моделирование, которое дает возможность изучать реакции экосистем на действие определенных факторов.
Комплексный глобальный мониторинг океана охватывает экологический и физический мониторинги.
· Экологический мониторинг океана является системой анализа, оценивания и прогнозирования состояния морских экосистем. Важной составляющей экологического мониторинга является биологический мониторинг морской среды, который предусматривает систематические наблюдения за элементами функциональной структуры биоценозов с целью оценивания и прогнозирования состояния биотического компонента морских экосистем. Биологический мониторинг связан с системой геохимического мониторинга, который осуществляет контроль за источниками и уровнями загрязнения морской среды.
· Физический мониторинг океана предназначен для анализа действия физико-океанографических и гидродинамических факторов, которые осуществляют распространение и перераспределение загрязняющих веществ в морской среде.
Билет 15 Основные задачи и содержание мониторинга загрязнения поверхностных вод
Контроль загрязнения поверхностных вод производится регулярно специально созданной сетью пунктов наблюдения.
Разработанная система контроля предусматривает согласованную программу работ по гидрохимии, гидрологии, гидробиологии и получение данных, характеризующих качество воды по физическим, химическим, гидробиологическим показателям.
Важнейшей задачей контроля качества поверхностных вод является правильный выбор пунктов наблюдения, под которым понимается место на водоеме или водотоке, где производится комплекс работ для получения данных о качестве воды. Согласно ГОСТ пункты наблюдения в зависимости от народнохозяйственного значения водных объектов, их размеров и экологического состояния подразделяются на 4 категории:
Пункты наблюдения могут включать один или несколько створов, которые представляют собой условно поперечные сечения водоема или водотока. Расположение створов наблюдения зависит от гидрологических и морфологических особенностей водного объекта, положения источников загрязнения, объема и состава сточных вод, интересов водопользователей.
· Один створ устанавливается на водотоках, не имеющих организованного сброса сточных вод, в устьях загрязненных притоков, на замыкающих и предплотинных участках рек, в местах пересечения государственной границы.
· Два створа и более устанавливают на водотоках с организованным сбросом сточных вод. Один из них располагают в 1 км выше источника загрязнения, вне зоны его влияния, другие — ниже источника, в местах достаточно полного (не менее 80%) смешения сточных и речных вод.
· При контроле качества воды всего водоема устанавливается не менее трех створов, равномерно распределенных по акватории. Для наблюдения за качеством воды на отдельных загрязненных участках водоема створы располагаются также, как и на водотоках: первый на 1 км выше источника загрязнения, остальные — ниже, на расстоянии 0.5 км от сброса сточных вод, и за границей загрязненной зоны.
· На водоемах с умеренным и замедленным водообменом один створ устанавливается вне зоны влияния сточных вод, другой совмещается с местом сброса загрязненных стоков, остальные (не менее двух) располагаются по обе стороны от источника загрязнения, на расстоянии 0.5 км от него, и за границей зоны загрязнения.
В створе водного объекта может быть несколько вертикалей с опробованием воды из разных горизонтов. Количество вертикалей в створе определяется шириной зоны загрязнения, условиями смешения природных и сточных вод.
Количество горизонтов на вертикали зависит от глубины водного объекта.
· При глубине до 5 м устанавливается один горизонт на расстоянии 0,3 м от поверхности воды.
· В водных объектах с глубиной 5-10 м исследуются два горизонта — поверхностный и придонный (0.5 м от дна).
· При глубине 10-100 м устанавливаются 3 горизонта: поверхностный, на половине глубины и придонный.
«Методические указания по принципам организации системы наблюдений и контроля за качеством воды водоемов и водотоков на сети Госкомгидромета в рамках ОГСНК» определяют состав программ наблюдений за качеством поверхностных вод.
К характерным загрязняющим веществам могут относиться главные ионы, биогенные загрязняющие вещества, широко распространенные специфические вещества, которые в этом случае определяются по сокращенной программе 2 или 3.
Периодичность и программа наблюдений определяется категорией пункта. В пунктах I и II категорий визуальные наблюдения проводятся ежедневно. Отбор проб, гидрологические и гидрохимические наблюдения выполняются ежедекадно (по сокращенной программе 2 для пунктов I сокращенной программе 1 для пунктов II категории, ежемесячно (по сокращенной программе 3) и в основные фазы водного режима (по обязательной программе).
Для большинства водных объектов наблюдения по обязательной программе производятся 7 раз в год: во время половодья — на подъеме, пике и спаде; во время летней межени — при наименьшем расходе воды и при прохождении дождевого паводка; осенью перед ледоставом; во время зимней межени.
Отбор проб воды для определения ее химического состава и физических свойств проводится
· из поверхностного горизонта бутылью или эмалированным ведром,
· из глубинных слоев — батометром.
Объем пробы с каждого створа составляет 7-8 л. Отобранная вода разливается в различные емкости для раздельного анализа на отдельные ингредиенты и загрязняющие вещества. При необходимости производится соответствующая подготовка и консервация проб.
Для анализа природных вод используются фотометрические, газохроматографические, атомно-абсорбционные методы.
Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).
Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.
Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.
Источник