Гис-технологии в экологическом мониторинге.

 

С конца 70-х годов нашего столетия в мировой практике и науке стала усиленно развиваться технология по созданию систем для организации и хранения пространственных данных, получившая название “Географические информационные системы” (ГИС).

Экологические проблемы часто требуют незамедлительных и адекватных действий, эффективность которых напрямую связана с оперативностью обработки и представления информации. При комплексном подходе, характерном для экологии, обычно приходится опираться на обобщающие характеристики окружающей среды, вследствие чего, объемы даже минимально достаточной исходной информации, несомненно, должны быть большими. Эти данные должны быть легко доступны, систематизированы в соответствии с потребностями. Хорошо, если есть возможность связать разнородные данные друг с другом, сравнить, проанализировать, просто просмотреть их в удобном и наглядном виде, например, создав на их основе необходимую таблицу, схему, чертеж, карту, диаграмму. Средства ГИС намного превосходят возможности обычных картографических систем, хотя естественно, включают все основные функции получения высококачественных карт и планов. В самой концепции ГИС заложены всесторонние возможности сбора, интеграции и анализа любых распределенных в пространстве или привязанных к конкретному месту данных. Можно, например, добавив данные о распространении заболеваний и эпидемий, установить, есть ли взаимосвязь между темпами деградации природы и здоровьем людей, определить возможность возникновения и распространения новых заболеваний. В конечном счете, удается достаточно точно оценить все социально-экономические аспекты любого процесса, например сокращения площади лесных угодий или деградации почв.

Деградация среды обитания

ГИС с успехом используется для создания карт основных параметров окружающей среды. В дальнейшем, при получении новых данных, эти карты используются для выявления масштабов и темпов деградации флоры и фауны. С их помощью можно осуществлять мониторинг местных и широкомасштабных антропогенных воздействий.

Загрязнение

С помощью ГИС удобно моделировать влияние и распространение загрязнения от точечных и неточечных (пространственных) источников на местности, в атмосфере и по гидрологической сети. Результаты модельных расчетов можно наложить на природные карты, например карты растительности, или же на карты жилых массивов в данном районе. В результате можно оперативно оценить ближайшие и будущие последствия таких экстремальных ситуаций, как разлив нефти и других вредных веществ, а также влияние постоянно действующих точечных и площадных загрязнителей.

Охраняемые территории

Еще одна распространенная сфера применения ГИС – сбор и управление данными по охраняемым территориям, таким как заказники, заповедники и национальные парки. В пределах охраняемых районов можно проводить полноценный пространственный мониторинг растительных сообществ ценных и редких видов животных, определять влияние антропогенных вмешательств, таких как туризм, прокладка дорог или ЛЭП, планировать и доводить до реализации природоохранные мероприятия.

Научные исследования и техническая поддержка

Функциональные интегральные возможности ГИС в наиболее явном виде проявляются и благоприятствуют успешному проведению совместных междисциплинарных исследований. Они обеспечивают объединение и наложение друг на друга любых типов данных, лишь бы их можно было отобразить на карте. К подобным исследованиям относятся, например, такие: анализ взаимосвязей между здоровьем населения и разнообразными (природными, демографическими, экономическими) факторами; количественная оценка влияния параметров окружающей среды на состояние локальных и региональных экосистем и их составляющих; выявление численности и плотности ареалов распространения редких и исчезающих видов растений в зависимости от высоты местности, угла наклона и экспозиции склонов.

Мониторинг

По мере расширения и углубления природоохранных мероприятий одной из основных сфер применения ГИС становится слежение за последствиями предпринимаемых действий на локальном и региональном уровнях. Источниками обновляемой информации могут быть результаты наземных съемок или дистанционных наблюдений с воздушного транспорта и из космоса. Использование ГИС эффективно и для мониторинга условий жизнедеятельности местных и привнесенных видов, выявления причинно-следственных цепочек и взаимосвязей, оценки благоприятных и неблагоприятных последствий предпринимаемых природоохранных мероприятий на экосистему в целом и отдельные ее компоненты, принятия оперативных решений по их корректировке в зависимости от меняющихся внешних условий.

 

МОНИТОРИНГ СОДЕРЖАНИЯ МЕТАЛЛОВ И НЕФТЕПРОДУКТОВ В ВОДЕ.

Актуальность количественного определения нефтяных загрязнений постоянно повышается, поскольку нефть и нефтепродукты являются наиболее распространенными загрязняющими веществами антропогенного происхождения, которые в той или иной степени имеют место почти повсеместно. Масштабное загрязнение объектов окружающей среды происходит как сырой нефтью, так и продуктами ее переработки (растворителями, бензинами, смазочными маслами, битумом и т.п.) в процессе добычи, транспортировки и использования данных продуктов.

Нефть – горючее ископаемое, сложная смесь углеводородов (парафиновых нафтеновых, и в меньшей степени ароматических) с другими органическими соединениями (кислородными, сернистыми и азотистыми).

Многообразие нефтепродуктов заключает в себе сложность проблемы их мониторинга: каждый из продуктов, имея собственный обусловленный химический состав, обладает индивидуальной растворимостью и биодеградацией.

Определение нефтепродуктов представляет собой сложный процесс, включающий, как правило, не одну стадию: пробоотбор и концентрирование, отделение от мешающих определению веществ и собственно количественное определение.

К применяемым методам концентрирования относятся жидкость-жидкостная экстракция, газовая экстракция, хроматографические методы концентрирования и разделения нефтепродуктов, сорбционные методы. Среди методов контроля наибольшее распространение получили ИК-спектрометрия, люминесцентные методы, кулонометрический метод определения углерода, биометоды (биотестирование, метод биоиндикации).

Тяжелые металлы при избыточном попадании в объекты окружающей среды ведут себя как токсиканты и экотоксиканты. Обладают кумулятивными свойствами и могут передаваться по трофическим цепям. В водоемах могут накапливаться в донные отложениях. Повышенная кислотность воды способствует их распространению. Методов определения содержаниятяжёлых металлов в воде очень много. Так, содержание тяжёлых металлов в водных средах может определяться рядом методов химического и физико-химического анализа – весовым, спектральными, электрохимическими и др. В настоящее время существуют две основные группы аналитических методов для определения тяжелых металлов: электрохимические и спектрометрические методы.

САНИТАРНО-ГИГИЕНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ЧИСТОТЕ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ, ХОЗЯЙСТВЕННОЙ ВОДЫ, ВОДЫ ДЛЯ ОРОШЕНИЯ И ВОДОЕМОВ ДЛЯ РЫБНОГО ХОЗЯЙСТВА.

Гигиенические требования к питьевой воде

Вода, используемая населением для хозяйственно-бытовых целей, должна отвечать следующим гигиеническим требованиям:

1) обладать хорошими органолиптическими свойствами и освежающим

действием, быть позрачной, бесцветной, без неприятного привкуса или запаха.

2) не содержать избытка солей и токсичных ве­ществ, способных оказать вредное воздействие на организм человека;­

3) не содержать патогенных возбудителей, яиц и личинок гельминтов.­

Эти требования нашли отражение в действующем в нашей стране стандарте на качество питьевой воды, подаваемой населению водопроводами (ГОСТ 2874— 82). Соответствие качества питьевой воды нормати­вам, установленным стандартом, определяют путем са­нитарного химико-бактериологического анализа воды.

 

В соответствии с Санитарными правилами и нормами СанПиН 2.1.4.559
96 питьевая вода должна быть безопасна в эпидемическом и радиационном отношении, безвредна по химическому составу и должна иметь благоприятные органолептические свойства. Под качеством воды в целом понимается характеристика ее состава и свойств, определяющая ее пригодность для конкретных видов водопользования; при этом показатели качества представляют собой признаки, по которым производится оценка качества воды. По санитарному признаку устанавливаются микробиологические и паразитологические показатели воды (число микроорганизмов и число бактерий группы кишечных палочек в единице объема). Токсикологические показатели воды, характеризующие безвредность ее химического состава, определяются содержанием химических веществ, которое не должно превышать установленных нормативов. Наконец, при определении качества воды учитываются органолептические (воспринимаемые органами чувств) свойства: температура, прозрачность, цвет, запах, вкус, жесткость. Требования к качеству воды нецентрализованного водоснабжения определены Санитарными правилами и нормами СанПиН 2.1.4.544
96, причем нормируются запах, вкус, цветность, мутность, коли/индекс (количественный показатель фекального загрязнения воды или пищевых продуктов), а также указывается, что содержание химических веществ не должно превышать значений соответствующих нормативов (ПДК).

ПДК в воде водоема хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования (ПДКв) — это концентрация вредного вещества в воде, которая не должна оказывать прямого или косвенного влияния на организм человека в течение всей его жизни и на здоровье последующих поколений и не должна ухудшать гигиенические условия водопользования. ПДК в воде водоема, используемого для рыбохозяйственных целей (ПДКвр) — это концентрация вредного веще/ ства в воде, которая не должна оказывать вредного влияния на популя/ ции рыб, в первую очередь, промысловых. ПДКвр — это та концентрация вредного вещества в воде, при постоянном воздействии которой выполняются следующие условия:

• не наблюдаются случаи гибели рыб и организмов, служащих для рыб кормом;

• не происходит постепенное исчезновение тех или иных видов рыб, для жизни которых водоем был ранее пригодным, а также замены ценных в кормовом для рыб отношении организмов на малоценные или не имеющие кормового значения;

• не происходит порчи товарных качеств обитающей в водоеме рыбы,

• не происходят изменения, способные в определенные сезоны или в обозримом будущем привести к гибели рыб, замене ценных видов на малоценные или к потере рыбохозяйственной ценности как все/ го водоема, так и его части.