ЛЕКЦИЯ 4 ГЛОБАЛЬНЫЙ МОНИТОРИНГ
Природные индикаторы Под индикаторами понимают в географии такие природные системы любых уровней, которые на изменение в них вещественно-энергетических потоков реагируют качественными изменениями их собственных свойств, которые человек может зафиксировать тем или иным способом. Чаще всего в качестве индикаторов используется такие системы, которые индуцируют изменения в ответах, вызванных техногенно модифицированными факторами.
Природные индикаторы можно представить в виде следующих моделей: естественный фактор X(t) влияет на систему, которая отвечает ответной величиной Y(t); , антропогенный фактор а(t) влияет на систему, меняет ее свойства и вызывает ответную реакцию; , человек модифицирует природный фактор, влияет, таким образом, на систему, меняет ее свойства и меняет ответную реакцию Y(t) на Y 1(t), т. е. антропогенный фактор может как усиливать отдельные процессы, так и притормаживать их протекание. В результате система может вернуться в исходное положение или окончательно измениться после прекращения антропогенного воздействия.
В качестве природных индикаторов загрязнения атмосферного воздуха используют: • Биоиндикаторы, включая торфяники. • Атмосферные осадки, включая снежный покров и ледники. • Почвы, в т. ч. погребенные почвы. • Озерные воды и донные осадки. • Археологические объекты.
Природные индикаторы накопления металлов-аэротехногенных поллютантов в природной среде Природный индикатор Репрезентативный период Мхи (отдельные виды) От 1 года Лишайники (отдельные виды) Несколько лет Почвы Несколько лет Донные осадки Десятки-сотни лет Атмосферные осадки От часов и суток до сезона Ледники Десятки-сотни лет Верховые торфяники От года до десятков лет
Современное фоновое глобальное состояние биосферы по разработанным программам изучается по следующим 6 основным направлениям: 1) космическое зондирование; 2) авиационное опробование; 3) система биосферных заповедников; 4) морские суда в отдельных районах океана; 5) высокогорные и полярные станции в районах южного и северного полюсов; 6) экспедиционные исследования на малоосвоенных территориях.
Площади зон контроля различных звеньев сети ГСМОС Звено Площадь, тыс. км 2 Биосферный центр (БЦ) 30000 Базовая станция (БС) 2000 Региональная станция (PC) 250 Биосферный пикет (БП) 25
Территориальная структура Биосферного центра ЮНЕП Индекс Число станций Евразия Северная Америка Южная Америка Африка Австралия Океания ЮНЕП БЦ 3 1 1 2 1 8 БС 30 10 10 20 10 80 PC 240 80 80 160 80 640 БП 2400 800 1600 800 6400 НЦ число стран-членов ЮНЕП
Схема расположения станций мониторинга качества воды на земном шаре по ГСМОС. Условные обозначения: 1 – реки; 2 – озера и водохранилища; 3 – источники (подземные воды)
Сеть базовых и региональных станций ВМО по измерению загрязнения атмосферы и сеть биосферных заповедников в СССР. Условные обозначения: региональные станции (апрель 1982 г. ): 1 – действующие, 2 – запланированные (с определенным положением), 3 – предлагаемые (без определенного положения). Базовые станции: 4 – действующие, 5 – запланированные (с определенным положением), 6 – предлагаемые (без определенного положения), 7 – станции фонового комплексного мониторинга на территории биосферных и других заповедников в СССР
Карта-схема размещения пунктов контроля фонового загрязнения природных сред на территории СССР. Условные обозначения: 1 – биосферный заповедник, 2 – станция комплексного фонового мониторинга, 3 – фоновая станция атмосферного мониторинга, 4 – озонометрическая станция, 5 – пункт наблюдения за атмосферным электричеством, 6 – станция наблюдения за трансграничным переносом, 7 – пункт гидробиологических наблюдений, 8 – пункт гидрохимических наблюдений, 9 – пункты контроля загрязнения почв (1 – пос. Приозерный, 2 – пос. Пржевальск, 3 – верховье рек Кимчу и Хушма, 4 – трасса БАМ)
Блок-схема функциональной структуры фонового мониторинга
Категории станций фонового мониторинга Станции фонового мониторинга подразделяются на три категории: • базовые • региональные • континентальные Базовые станции следует располагать в наиболее чистых местах, в горах, на изолированных островах. Основной задачей базовых станций является контроль глобального фонового уровня загрязнения атмосферы, не испытывающей влияния никаких локальных источников. Региональные станции должны находиться в сельской местности, не менее чем в 40 км от крупных источников загрязнения. Континентальные станции охватывают более широкий спектр исследований по сравнению с региональными станциями. Они должны размещаться в отдаленных районах, чтобы в радиусе 100 км не было источников, которые могли бы повлиять на локальные уровни загрязнения. По мнению экспертов ООН, пять загрязняющих веществ обязательны для фоновых наблюдений – SO 2, O 3, NO, Pb, CO 2.
Программа фонового мониторинга Среда Загрязняющие вещества и показатели Частота наблюдений (период осреднения) Атмосфера Пыль, мутность, озон, окись углерода, углекислый газ, сернистый газ, окислы азота, углеводороды, бенз(а)пирен, ДДТ и другие хлорорганические соединения, свинец, ртуть, кадмий, мышьяк 1 раз в сутки (1– 5 суток) Атмосферные осадки Свинец, ртуть, кадмий, мышьяк, ДДТ, и снежный покров бенз(а)пирен, анионы и катионы по программе ВМО (сульфаты, нитраты, хлориды, аммониевые ионы, кальций), ДДТ и другие хлорорганические соединения, биогенные элементы Осадки – 1 раз в месяц в зависимости от собранного и необходимого для анализа количества усредняются 1 раз в квартал. Снежный покров – интегральная проба по всей глубине покрова – 1 раз в год (до начала таяния снега) Поверхностные и грунтовые воды, донные осадки и плавающие частицы Свинец, ртуть, метилртуть, кадмий, мышьяк, ДДТ, бенз(а)пирен, биогенные элементы Вода – 6 раз в год во время характерных гидрологических периодов (3 раза в половодье весеннее, весенне-летнее и осеннее); 2 раза в маловодье и 1 раз при паводках вследствие проливных дождей) Почва Свинец, ртуть, кадмий, мышьяк, ДДТ, бенз(а)пирен, биогенные элементы Один раз в год, в конце вегетационного периода. Почвенная проба берется с верхнего слоя 0– 5 см
Приоритетный перечень веществ для фонового мониторинга (региональные и базовые станции, биосферные заповедники) Вещества Объекты окружающей среды воздух сернистый газ 1. Соединения серы атмосферные осадки, снег поверхностные воды5 почва биота сульфаты 2. Двуокись углерода 1 + 3. Окись углерода + 4. Окись азота + 5. Озон (в приземном воздухе и в столбе воздуха) + 6. Реакционноспособные углеводороды + 7. Фреоны + 8. Взвешенные частицы +2 9. Ртуть +2 + +3 + + 10. Свинец +2 + + 11. Мышьяк +2 + + 12. Кадмий +2 + + 13. ДДТ и другие хлорорганические соединения (ПХБ) +2 + + 14. Биогенные элементы4 +2 + + 15. Нефтепродукты6 1 только на базовых станциях; + 5 дополнительно проводится определение общих показателей качества воды, 2 во взвешенных частицах; таких, как p. H, Eh, кислород, температура, БПК и др. ; 3 включая метилртуть; 6 для морских фоновых станций. 4 только в биосферных заповедниках;
Фоновое содержание загрязняющих веществ в атмосферном воздухе (значения среднегодовых концентраций) на территории России SO 2* NO 2 Pb Cd Бенз(а)пирен -ГХЦГ pp DDT SO 4 Астраханский (1987 -1998) 0, 3 -0, 8 0, 3 -2, 5 -8 0, 3 -0, 6 0, 02 -0, 2 0, 01 -0, 03 0, 02 -0, 05 4 -8 Воронежский (1990 -1998) 0, 2 -0, 8 -2, 6 2 -14 0, 2 -0, 4 0, 08 -0, 2 0, 02 -0, 03 -0, 05 4 -7 0, 08 -0, 15 (0, 1 -0, 6)* 2 -8 0, 12 -0, 2 0, 02 -0, 04 0, 03 -0, 05 1, 8 -4 0, 5 -2, 4 3 -16 0, 2 -0, 4 0, 06 -0, 4 0, 02 -0, 1 0, 03 -0, 04 2, 2 -5, 6 1, 8 -3 4 -7 0, 2 -0, 3 0, 1 -0, 3 0, 01 -0, 02 0, 03 -0, 08 4 -7 Район наблюдений (биосферные заповедники, пункты), период наблюдений ЕТР Кавказский (1985 -1998) Приокско-Террасный (1985 -1998) Центрально-Лесной (1988 -1993) Центрально-Черноземный (1980 -1981) 0, 6 -1, 4 0, 6 -1, 8*** Янискоски, Кольский п-ов (1988 -1997) 1, 2 -3, 5 0, 7 -2, 8 о-в Шпицберген, Баренцбург (1991 -1997) * концентрации в мкг/м 3; ** концентрации в нг/м 3; *** среднемесячные концентрации. 0, 06 -0, 1*** 3 -4, 2*** 1, 2 -2, 1 0, 23 -0, 65 0, 013 -0, 067
Фоновое содержание загрязняющих веществ в атмосферном воздухе (значения среднегодовых концентраций) на территории России (продолжение) Район наблюдений (биосферные заповедники, пункты), период наблюдений SO 2* Pb Cd Бенз(а)пирен -ГХЦГ pp DDT SO 4 0, 4 -2 NO 2 0, 04 -0, 1 0, 02 -0, 1 0, 04 -0, 05 0, 02 -0, 04 1 -1, 6 АТР Баргузинский (1984 -1998) 0, 1 -0, 5 Усть-Ленский (1993 -1994) 0, 05 -0, 07 0, 1 -0, 4*** 0, 2 -2*** 0, 02 -0, 03*** 0, 007 -0, 01*** 0, 008 -0, 01*** 0, 001*** 0, 1 -0, 2*** Тихий, Индийский океаны (1987, 1990) 0, 02 -0, 1*** 0, 01 -0, 03*** 0, 12*** 0, 01*** 0, 04 0, 03*** 0, 02*** 0, 3 -0, 6*** * концентрации в мкг/м 3; ** концентрации в нг/м 3; *** среднемесячные концентрации.
Средние многолетние и диапазон значений среднегодовых концентраций хлорорганических пестицидов и бенз(а)пирена в атмосферных осадках (в нг/л) -ГХЦГ Район наблюдений, период наблюдений п, п -ДДТ Бенз(а)пирен Среднее многолетнее Диапазон Приокско-Террасный БЗ, 1986 -1997 гг. 13, 7 1, 4 -36, 0 70, 3 1, 0 -154, 0 3, 8 1, 0 -9, 3 Центрально-Лесной БЗ, 1985 -1993 гг. 2, 9 0, 4 -5, 7 24, 3 1, 0 -53, 0 5, 6 4, 5 -6, 7 Воронежский БЗ, 1990 -1995 гг. 12, 8 1, 5 -27, 0 54, 0 1, 2 -141, 0 1, 2 0, 1 -2, 5 Астраханский БЗ, 1987 -1996 гг. 20, 6 1, 7 -28, 0 79, 0 1, 0 -331, 0 2, 9 0, 1 -5, 0 Кавказский БЗ, 1982 -1997 гг. 18, 3 1, 1 -56, 0 74, 0 10, 0 -237, 0 4, 4 0, 3 -14, 0 Баргузинский БЗ, 1982 -1997 гг. 6, 9 1, 1 -30, 0 60, 0 7, 0 -220, 0 5, 6 0, 1 -13, 6 Сихоте-Алинский БЗ, 1984 -1989 гг. 15, 0 8, 0 -29, 0 23, 3 11, 0 -50, 0 7, 1 3, 0 -11, 0 ЕТР АТР
Средние многолетние фоновые уровни и диапазон изменений содержания в поверхностных водах тяжелых металлов (в мкг/л) и органических веществ (в нг/л) Пункт наблюдений Период наблюдений Pb Cd Hg Кавказский БЗ р. Ачипсе 1982 -1998 2, 7 (0, 10 -16) 0, 26 (0, 04 -0, 97) 0, 49 (0, 03 -0, 9) Приокско-Террасный БЗ р. Пониковка 1984 -1998 6, 9 (0, 04 -39) 1, 0 (0, 04 -3, 0) 0, 47 (0, 05 -4, 1) Центрально-Лесной БЗ р. Межа 1988 -1996 2, 8 (0, 2 -11) 0, 31 (0, 04 -1, 4) 0, 20 (0, 03 -0, 45) Астраханский БЗ р. Волга 1988 -1997 9, 0 0, 2 -40) 1, 8 (0, 04 -8, 8) 0, 68 (0, 05 -3, 0) Баргузинский БЗ р. Большая 1982 -1998 1, 8 0, 15 -7, 4) 0, 21 (0, 01 -0, 85) 1, 3 (0, 01 -9, 7)
Средние многолетние фоновые уровни и диапазон изменений содержания в поверхностных водах тяжелых металлов (в мкг/л) и органических веществ (в нг/л) (продолжение) Период наблюдений 3, 4 -БП -ГХЦГ пп'-ДДТ Кавказский БЗ р. Ачипсе 1982 -1998 3, 3 (0, 05 -8, 9) 26 (0, 25 -127) 39 (1, 0 -158) Приокско-Террасный БЗ р. Пониковка 1984 -1998 3, 9 (0, 05 -11) 5, 8 (0, 25 -19) 38 (1, 0 -334) Центрально-Лесной БЗ р. Межа 1988 -1996 2, 6 (0, 05 -7, 1) 4, 7 (0, 25 -34) 93 (1, 0 -948) Астраханский БЗ р. Волга 1988 -1997 2, 8 (0, 05 -12) 18 (0, 25 -67) 55 (1, 0 -675) Баргузинский БЗ р. Большая 1982 -1998 2, 7 (0, 05 -6, 7) 8, 8 (0, 2 -36) 33 (2, 1 -206) Пункт наблюдений
Средние многолетние концентрации (в мкг/г воздушно-сухого вещества) кислоторастворимых форм тяжелых металлов в почвах (слой 0 -10 см) Тип почвы Свинец Кадмий Ртуть Дерново-подзолистая 7, 9 0, 32 0, 07 Подзолистая 10, 5 0, 63 0, 11 Аллювиальная 7, 1 0, 58 0, 05 Бурая, горная лесная 17, 0 0, 25 0, 06 Мерзлото-таежная 8, 0 0, 15 0, 07 Сихотэ-Алинский БЗ, 1988 -1989 гг. Бурая лесная 15, 0 0, 43 0, 04 Почвы мира Подзолистая 20 0, 42 0, 1 Бурая лесная 25 0, 55 0, 23 Мерзлото-таежная 9, 0 0, 18 0, 03 Район и период наблюдений ЕТР Приокско-Террасный БЗ, 1984 -1996 гг. Центрально-Лесной БЗ, 1988 -1995 гг. Астраханский БЗ, 1988 -1995 гг. Кавказский БЗ, 1982 -1992 гг. АТР Баргузинский БЗ, 1982 -1997 гг.
Наблюдения проводились на следующих станциях наземного отбора проб аэротехногенных аэрозолей: • Раякоски – Мурманская область, • Сырве – Эстония (о. Саарема), • Нида – Литва, • Высокое – Белоруссия (Брестская обл. ), • Свитязь – Украина (Волынская обл. ), • Рава-Русская – Украина (Львовская обл. ), • Берегово – Украина (Закарпатская обл. ), • Лесогорский – Ленинградская обл. В настоящее время сеть станций трансграничного переноса также ориентирована на западную границу России. Здесь работают 4 станции – Раякоски, Шепелево, Данки, Пинега. На этих станциях проводится отбор и анализ атмосферных осадков и атмосферных аэрозолей, газов (диоксидов азота и серы).
Скачать презентацию ЛЕКЦИЯ 4 ГЛОБАЛЬНЫЙ МОНИТОРИНГ Природные индикаторы Под
лекц_4_глоб_монит_.ppt