Отраслевой и комплексный мониторинг

Несмотря на относительную молодость термина «мониторинг», наблюдение и слежение за отдельными компонентами природной среды — атмосферным воздухом, поверхностными и подземными водами, почвами и биотой, а также за тектоническими движениями земной коры — ведутся уже достаточно давно, что привело к развитию отраслевых видов мониторинга — литомониторинга, гидрометеорологического, гидрогеологического, геохимического и биологического мониторинга (рис. 63). Старейшие среди организаций, занимающихся слежением за природой, — службы инвентаризации ресурсов — картографо-геодезическая и геологическая службы, службы землеустройства, лесоустройства, пастбищеустройства и охотоустройства. Землеустройство и лесоустройство начали регулярно проводить в Европе с XVII, а в России с XVIII в. При этом служба геодезии и картографии осуществляет своеобразный топографический мониторинг, собирая данные по изменению рельефа, гидрологической сети, заселенности и хозяйственной освоенности территорий; мониторинг геологической службы — это периодический учет запасов минерального сырья; службы земле-, лесо-, пастбищеи охотоустройства проводят повторный мониторинг, регулярно (с периодом 10 лет и более) учитывая соответствующие возобновимые ресурсы с указанием их качества и количества (А. М. Грин и др., 1989). Большой опыт накопили и службы предупреждения стихийных природных явлений — гидрометеорологическая, сейсмологическая, служба предупреждения цунами, лавинная, гелиофизическая и гравиметрическая, санитарно-эпидемиологическая, в том числе противочумная, фитопатологическая, лесопатологическая и лесная противопожарная. Старейшая среди них — гидрометеорологическая, зародившаяся еще в XVIII в. В России ее возникновение приходится на XIX в., чему весьма способствовал визит известного немецкого географа и путешественника А. Гумбольдта в Санкт-Петербург. Остальные службы сложились в основном в XX в.

В СССР правовые основы государственного мониторинга окружающей среды были заложены в постановлении Совмина СССР от 29 декабря 1972 г. «Об усилении охраны природы и улучшении использования природных ресурсов». В соответствии с ним обязанности организовать общегосударственную службу слежения за уровнем загрязнения окружающей среды были возложены на Главное управление гидрометеорологической службы (позднее Госкомгидромет). А вся система мониторинга окружающей среды включала, кроме климатического и экологического, также санитарно-гигиенический мониторинг, который начал складываться еще в 1920;е гг.

Рис. 63. Структура комплексного геоэкологического мониторинга (по А. Г. Емельянову, 1994).

В настоящее время сеть наблюдений за источниками воздействия и за состоянием биосферы охватывает весь земной шар. Глобальная система мониторинга окружающей среды (ГСМОС) была создана совместными усилиями мирового сообщества. Основные положения и цели программы были сформулированы в 1974 г. на Первом межправительственном совещании по мониторингу. При этом первоочередной задачей была признана организация мониторинга загрязнения окружающей природной среды и вызывающих его факторов воздействия. В бывшем СССР основы ГСМОС были разработаны академиком Ю. А. Израэлем и доложены на заседании Совета управляющих ЮНЕП (Программа ООН по окружающей среде) в 1974 г.

Особенностью концепции Ю. А. Израэля было слежение за антропогенными изменениями окружающей природной среды. Общеизвестно, что со временем происходят естественные, т. е. природные, изменения климата, погоды, температуры, давления, сезонные изменения биомассы растений и животных. Эти природные изменения идут достаточно медленно, за большие интервалы времени. Антропогенные изменения развиваются гораздо быстрее, и их последствия весьма опасны, так как они могут стать необратимыми. Поэтому для их установления необходимо иметь информацию о первоначальном состоянии объектов окружающей среды, т. е. о состоянии до начала антропогенного воздействия. Если такая информация отсутствует, она может быть реконструирована по данным, полученным за относительно большой интервал времени по результатам наблюдений за составом донных отложений в водных объектах, составом ледников, состоянием колец древесины деревьев, относящихся к периоду, предшествовавшему началу заметного антропогенного воздействия, а также по данным, полученным в местах, удаленных от источников загрязнения. Эти особенности определяют правомочность иного названия глобального мониторинга — фоновый мониторинг, или мониторинг фонового загрязнения окружающей природной среды.

В конце 1980;х гг. встал вопрос о создании системы комплексного мониторинга (Принципы и методы геосистемного мониторинга, 1989; Современные проблемы изучения и сохранения биосферы, 1992, и др.), чьи функции должны включать: а) систематические наблюдения за современным состоянием отдельных геокомпонентов и геокомплексов в целом; б) выявление факторов и закономерностей антропогенного и естественного изменения объектов наблюдения во времени и пространстве; в) оценку изменений на основе использования определенных качественных и количественных показателей; г) прогнозирование изменений геокомпонентов и геокомплексов в целом в результате антропогенного воздействия (А. Г. Емельянов, 1994). Последняя функция относится уже не к экологическому мониторингу, а к экологическому прогнозу.

Работы по созданию системы комплексного фонового мониторинга (СКФМ) окружающей природной среды как составной части Общегосударственной системы наблюдений и контроля загрязнения окружающей среды (ОГСНК) относятся к началу 1980;х гг. Для этого на территории бывшего СССР была создана сеть станций наблюдений, аналитических центров и лабораторий. На территории России станции комплексного фонового мониторинга расположены в биосферных заповедниках (Астраханский, Баргузинский, Воронежский, Кавказский, Приокско-Террасный, Центрально-Лесной). Размещение станций СКФМ позволяет рассматривать получаемую информацию о загрязнении природных сред как репрезентативную (представительную) для оценки их фонового состояния, поскольку наблюдаемые полигоны станций расположены в районах, удаленных на расстояние более 50 км от городов и крупных промышленных источников загрязнения атмосферы. На территориях указанных заповедников не проводятся сельскохозяйственные работы, не меняется структура землепользования в течение последних 20 лет.

По Е. В. Милановой и А. М. Рябчикову (1986), основные критерии размещения биосферных заповедников следующие: а) репрезентативность (наличие черт, характерных для данного биома); б) разнообразие природных условий (включение по возможности максимального числа экосистем, сообществ и организмов, характерных для биома); в) естественность (территория не должна испытывать в прошлом существенных антропогенных преобразований); г) эффективность территории как природоохранной единицы (положение и размер территории должны обеспечивать максимальную степень саморегулирования и слабое воздействие внешних нарушающих факторов). Критерии отбора биосферных заповедников для целей фонового мониторинга отражены также в табл. 41.

Критерии отбора биосферных заповедников для целей фонового мониторинга (по А. С. Степановских, 2003)

Таблица 41

С 2012 г. вступил в силу Федеральный закон от 21.11.11 № 331-ФЗ «О внесении изменений в Федеральный закон „Об охране окружающей среды“ и отдельные законодательные акты РФ», в который в 2015 г. были внесены дополнения, касающиеся Единой системы государственного экологического мониторинга (государственного мониторинга окружающей среды), которая предполагает подсистемы: государственного мониторинга состояния и загрязнения окружающей среды; государственного мониторинга атмосферного воздуха; государственного мониторинга радиационной обстановки на территории РФ; государственного мониторинга земель; государственного мониторинга объектов животного мира; государственного лесопатологического мониторинга; государственного мониторинга состояния недр; государственного мониторинга водных объектов; государственного мониторинга водных биологических ресурсов; государственного мониторинга внутренних морских вод и территориального моря РФ; государственного мониторинга исключительной экономической зоны РФ; государственного мониторинга континентального шельфа РФ; государственного экологического мониторинга уникальной экологической системы озера Байкал; государственного мониторинга охотничьих ресурсов и среды их обитания.

В настоящее время в России мониторинг природной среды и источников антропогенных воздействий осуществляется Федеральной службой РФ по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, Федеральной службой по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, Комитетом РФ по геологии и минеральным ресурсам, Министерством сельского хозяйства и другими ведомствами. Ряд систем мониторинга загрязнения природной среды и состояния природных ресурсов, функционирующих в рамках Единой государственной системы экологического мониторинга (ЕГСЭМ), отражены ниже (табл. 42, 43). Структура ЕГСЭМ РФ проиллюстрирована на рис. 64.

Таблица 42

Мониторинг загрязнения окружающей среды РФ

Таблица 43

Мониторинг состояния природных ресурсов РФ (по А. С. Степановских (2003), с дополнениями и уточнениями)

Рис. 64. Единая государственная система экологического мониторинга в России (по А. С. Степановских, 2003)

Структуру единого экологического мониторинга можно представить сферами получения, обработки и отображения информации, сферами оценки ситуации и принятия решений. Источниками информации служат данные измерений с помощью стационарных (посты наблюдения) и мобильных (автомобили и аэрокосмические средства) систем. Измеряются, в первую очередь: метеорологические характеристики (скорость и направление ветра, температура воздуха и пр.), фоновые концентрации вредных веществ и концентрации загрязняющих веществ вблизи источников загрязнения. ГИС являются основной технологией для обработки и управления мониторинговой информацией. Система единого экологического мониторинга предусматривает не только контроль состояния окружающей среды и здоровья населения, но и возможность активного воздействия на ситуацию, через управление источниками загрязнения на основании результатов математического моделирования промышленных объектов или промышленных районов. Следует отметить следующие методологические недостатки ЕГСЭМ, кроме таких сложности ее функционирования, как слабая оснащеннность современным оборудованием, низкая автоматизация и точность измерений, недостаточность сети мониторинга и учета фоновых значений при замерах: отсутствие единых унифицированных методик и программ измерения экологических параметров, несовершенство применяемой методологии мониторинга; ориентировка работ на второстепенные явления в виде аномальных изменений отдельных компонентов среды без учета интегральных воздействий техносферы на природу (В. М. Питулько, 2010). Тем не менее, по общему мнению, единая государственная система экологического мониторинга, несмотря на известные трудности, обеспечивает формирование массива данных для составления экологических карт, разработки ГИС, моделирования и прогноза экологических ситуаций в различных регионах России.