Лекция 18. Заключительная лекция

План лекции

1. Понятие мониторинга

Обязательным условием рационализации является использование при управлении природопользованием моделирования, экологической экспертизы и мониторинга состояния окружающей среды.

Моделирование — метод исследования сложных объектов, явлений и процессов путем их упрощенного имитирования (натурного, математического, логического). Конечный результат антропогенного воздействия проявляется, как правило, только через 10-30 лет и более. Это является одной из причин крупных ошибок в управлении природопользованием. Использование моделирования позволяет теоретически предсказать последствия того или иного хозяйственного проекта. Однако из-за ограниченности наших знаний о природе и невозможности предусмотреть все случайности (принцип неопределенности или неполноты информации) результаты моделирования не могут быть слишком точными.

Каждый крупный хозяйственный проект должен предваряться экологической экспертизой. Экологическая экспертиза — оценка уровня возможных негативных воздействий намечаемой хозяйственной деятельности на окружающую природную среду, природные ресурсы и здоровье людей. Т.е. оценка хозяйственных проектов на предмет их соответствия требованиям экологической безопасности и системе рационального природопользования. В основе методики проведения экологической экспертизы лежит принцип комплексности оценки проекта. При проведении экологической экспертизы моделирование (расчеты) должно сочетаться с непосредственными исследованиями в природе. Расходы на экологическую экспертизу могут составлять в среднем 1% от общей стоимости предполагаемого проекта (правило 1%). Но эти затраты необходимы, поскольку они в несколько раз меньше тех, которые могут понадобиться для ликвидации экономического, экологического и социального ущербов, в результате ошибочных решений.

Мониторинг окружающей среды — система наблюдения, оценки и прогнозирования состояния окружающей человека природной среды. Различают мониторинг глобальный и региональный, импактный и фоновый.

Глобальный мониторинг — слежение за развитием общемировых процессов (напр., состоянием озонового слоя, изменением климата).

Региональный (локальный) мониторинг — слежение за природными процессами и явлениями в пределах какого-то региона (напр., контроль за состоянием воздуха в городах).

Фоновый (базовый) мониторинг — слежение за природными явлениями и процессами, протекающими в естественной обстановке, без антропогенного влияния. Осуществляется на базе биосферных заповедников.

Импактный мониторинг — слежение за антропогенными воздействиями в особо опасных зонах.

Мониторинг осуществляется с помощью различных технических средств, в т.ч. авиационной и космической техники, и с помощью биоиндикаторов, т.е. каких-либо живых организмов по наличию, состоянию и поведению которых можно судить об изменении в окружающей среды (например, лихеноиндикация).

Усилия по охране природных ресурсов требуют тщательного планирования как на национальном так и международном уровнях. Для такого планирования требуется не только достаточно полная информация о текущем состоянии экосистем и уровне загрязнения природной среды, о превышении норм допустимых антропогенных нагрузок, кризисных и катастрофических ситуациях, но и о развивающихся в биосфере тенденциях (и отрицательных, и положительных), в том числе об эффективности принимаемых мер по охране природы и снижению загрязнения. Необходимо также своевременное оповещение о вновь возникших опасностях.

В терминах системного анализа в системе цивилизация—биосфера должна присутствовать стабилизирующая отрицательная обратная связь, включающая в себя органы, принимающие меры по охране природной среды, и систему информационного обеспечения этих органов, роль которой выполняет мониторинг антропогенных изменений природной среды и состояния возобновимых ресурсов, сокращённо называемый экологическим мониторингом. Замкнутый контур этой обратной связи есть контур экологического регулирования (рис. 3).

Таким образом, система регулярных наблюдений за изменениями в биосфере под влиянием человеческой деятельности называется экологическим мониторингом.

В принципе систематические наблюдения за состоянием природной среды ведутся людьми на протяжении всей истории. Жрецы Древнего Египта тщательно наблюдали за разливами Нила, их сроками и высотой подъёма воды и даже научились прогнозировать эти параметры. Аналогичные «службы» существовали, по-видимому, и в Древней Месопотамии. Столетиями фиксировались сроки зацветания вишни — сакуры в Японии. Систематические научные наблюдения за погодой в Европе ведутся уже около двух веков. Все эти наблюдения сосредоточены на изменениях в природе, вызванных естественными причинами и происходящих в течение длительных интервалов времени.

В отличие от естественных факторов, антропогенные воздействия могут приводить к очень быстрым изменениям в состоянии биосферы, процессам, скорости которых в сотни и тысячи раз больше естественных. Тем не менее система мониторинга, как правило, не требует организации сети новых наблюдательных станций, линий связи и центров обработки данных, а в большинстве случаев опирается на развитую инфраструктуру гидрометеорологических служб и, прежде всего, на Всемирную службу погоды Всемирной метеорологической организации.

Рис. 3. Информационные и материальные потоки в системе цивилизация -биосфера, обеспечивающие устойчивость системы, и роль мониторинга природной среды как элемента обратной связи

Основными функциями экологического мониторинга являются:

• выявление факторов, воздействующих на природную среду, оценка их интенсивности и определение источников;
• оценка фактического состояния природной среды;
• прогноз изменений в природной среде.

Факторов, воздействующих на природную среду, очень много, и они весьма разнообразны как по характеру воздействия, так и по своей природе. Соответственно, весьма разнообразны и методы, используемые в мониторинге.

Рис. Виды мониторинга

При оценке химического и радиоактивного загрязнения наряду с измерением уровня загрязнения (концентрации загрязняющего вещества или дозы радиоактивного излучения) часто приходится решать трудную, а порой и почти неразрешимую задачу определения местоположения и интенсивности неизвестного источника загрязнения. Проблема состоит в том, что мощный удалённый источник может создать в точке измерения такую же (или даже большую) концентрацию загрязняющего вещества, как и слабый локальный. Например, около 85% кислотного загрязнения на территории Норвегии и Швеции и до 50% — на европейской территории России создаётся источниками, расположенными в Центральной Европе, а до 60% загрязняющих воздух веществ в Японии приходят из Китая. В тех случаях, когда прямые измерения не дают однозначного ответа об источнике, для его определения разрабатываются специальные математические методы и изощрённые компьютерные программы.

Химический мониторинг требует для своей организации весьма совершенной и чувствительной аппаратуры и соблюдения аккуратности при отборе проб воздуха, воды или почвы. Предельно допустимые концентрации многих наиболее опасных веществ находятся на грани обнаружения их присутствия. Достаточно вспомнить, что ПДК для диоксина в воздухе составляет одну молекулу на 10¹⁶ молекул воздуха!

Мониторинг радиоактивного загрязнения сравнительно несложен, когда требуется оценить загрязнение изотопами, создающими при распаде гамма-излучение, и большинство постов наблюдения метеорологической сети оснащается гамма-дозиметрами. Как правило, при техногенном загрязнении в окружающую среду поступает смесь радионуклидов, среди которых есть все типы излучателей. Поэтому в первом приближении степень опасности может быть оценена по уровню гамма-излучения. Тем не менее в ряде случаев такая оценка неприменима. Существует множество искусственных радиоактивных изотопов, которые практически не испускают гамма-кванты, но при этом являются очень опасными источниками излучения при попадании в организм. Мощность дозы, определяемая при помощи гамма-дозиметра, не может зафиксировать уровень загрязнения такими изотопами, и требуется использование специализированной аппаратуры.

Наземные измерения не дают полной картины загрязнения атмосферы, поэтому для отбора проб в её толще используется авиация. Мощным средством оценки загрязнения воздуха является лазерное зондирование, основанное на резонансном поглощении квантов с различными длинами волн.

Для оценки состояния почв и водоёмов наряду с химическим контролем широко используется биологический мониторинг. Суть его заключается в том, что в данной экосистеме выбирается один или несколько видов-индикаторов и осуществляется слежение за состоянием этих видов: численностью, возрастной структурой и распространённостью патологий. Например, наблюдая за состоянием пресноводных моллюсков, энергично фильтрующих воду, можно судить об уровне загрязнения водоёма токсичными веществами. Другой пример: усыхание верхушек у сосен свидетельствует о кислотном загрязнении атмосферы. Биоиндикаторы могут применяться и для оценки химического загрязнения веществами, опасными в ничтожных концентрациях, а потому трудно обнаружимых. При этом используется способность некоторых видов аккумулировать эти вещества. Например, дождевые черви — концентраторы кадмия, жуки-жужелицы — свинца, а мокрицы — меди. Особенно широко биологический мониторинг используется для оценки состояния морских и океанических экосистем.

Биологический мониторинг имеет то преимущество, что позволяет по ограниченному числу сравнительно просто измеряемых параметров судить о состоянии экосистемы в целом. Однако у него есть существенный недостаток, связанный с тем, что выбранные виды-индикаторы могут быть нечувствительны к каким-то типам загрязнения, весьма опасным для других видов, в частности человека.

Особое значение в наземном экологическом мониторинге играют биосферные заповедники. Изучение в них экосистем в нетронутом или почти нетронутом человеком состоянии позволяет получить те эталоны, по которым можно судить о степени антропогенной нагрузки на аналогичные экосистемы. При этом удаётся отделить антропогенные воздействия от природного дрейфа геофизических характеристик среды и состояния экосистем.

При экологическом мониторинге на региональном и глобальном уровне незаменимым является использование спутников Земли, целых спутниковых систем и обитаемых космических станций.

Космический мониторинг позволяет получать информацию о состоянии лесов, сельскохозяйственных угодий, растительности на суше, эрозионных процессах, фитопланктоне и уровне загрязнения океана, направлении и скорости распространения многих видов загрязнения. Использование съёмок поверхности Земли в определённых диапазонах длин волн позволяет зондировать водные объекты на глубину до десятков метров. Использование многоспектральной съёмки позволяет не только определять типы почв, но и измерять такие их параметры, как влажность, температура и содержание гумуса, засоленность и т. д.

Из космоса определяется состояние растительности, её типы и биомасса, а также состояние и запасы пресной воды. Космические измерения позволяют судить и о состоянии верхних слоев атмосферы, в частности о состоянии озонового слоя и наличии в нём опасных малых газовых примесей.

Наконец, космический мониторинг позволяет чрезвычайно оперативно следить за появлением и распространением таких опасных явлений, как лесные пожары, пыльные бури и распространение нефтяных пятен при авариях танкеров и нефтедобывающих морских платформ.

Глобальная система мониторинга окружающей среды (ГСМОС) была создана совместными усилиями мирового сообщества (основные положения и цели программы были сформулированы в 1974 году на первом межправительственном совещании по мониторингу) и объединила национальные системы практически всех стран.

1. О необходимости международного сотрудничества в сфере мониторинга окружающей среды.

Биосфера не знает государственных границ, и наиболее сложные проблемы охраны природы в большинстве случаев носят глобальный или региональный характер, затрагивая интересы многих стран. Достаточно вспомнить о росте парникового эффекта или разрушении озонового слоя, чтобы понять, сколь важно развитие международного сотрудничества в экологическом регулировании.

Многие крупнейшие учёные, среди которых прежде всего надо назвать В.И. Вернадского, уже очень давно ставили вопрос о глобальном характере влияния человеческой деятельности на биосферу. Однако на протяжении длительного времени проблемы загрязнения и деградации природных ресурсов рассматривались как сугубо локальные, не выходящие за пределы национальных границ.

Впервые понимание того факта, что опасные вещества не признают государственных границ, пришло к политикам, когда ядерные испытания в атмосфере стали глобальной угрозой, и в 1963 г. был заключён договор об их запрещении.

Следующий решительный шаг был сделан в июне 1972 г. на Стокгольмской конференции ООН по окружающей среде. Правительственные делегации на этой конференции приняли основополагающую «Декларацию об окружающей человека среде» и рекомендовали Генеральной Ассамблее ООН принять программу ООН по окружающей среде (ЮНЕП). С момента создания ЮНЕП внесла достойный вклад в дело охраны возобновимых Природных ресурсов и в постепенный переход человечества к устойчивому развитию. Важнейшую роль в развитии международного сотрудничества сыграла конференция ООН по окружающей среде и развитию 1992 г., прошедшая в Рио-де-Жанейро. Конференция приняла итоговый документ «Повестка дня XXI», в котором были рассмотрены основные глобальные экологические проблемы и пути их решения на основе концепции устойчивого развития.

При участии ЮНЕП был подготовлен и заключён целый ряд международных соглашений и конвенций по экологическим проблемам. В их числе:

· Венская конвенция по защите озонового слоя 1979 г. и Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой 1987 г.;

· Конвенция по биологическому разнообразию 1992 г. и Протокол по охране биоты 2000 г.;

· Рамочная Конвенция ООН об изменении климата 1992 г. и Киотский протокол по ограничению эмиссии парниковых газов 1997 г.

Подготовка и согласование каждого подобного документа требует от его участников огромного труда, так как его последствия для национальной экономики могут быть весьма значительны. В особенности это проявилось в работе по Киотскому протоколу. США считают этот протокол крайне невыгодным для себя, так как они являются главным «поставщиком» углекислого газа в атмосферу. Вместе с тем Россия, Канада и Бразилия указывают, что именно на их территориях сосредоточены основные массивы лесов — «лёгкие планеты», поглощающие значительную часть избыточного углекислого газа. Поэтому этот протокол до сих пор остаётся предметом дискуссий.

Большим успехом в развитии международного сотрудничества явилось подписание и реализация Монреальского протокола по защите озонового слоя, хотя и в этом случае были свои трудности. Подписавшие сразу протокол страны — основные производители хлорфторуглеводородов опережающими темпами снижали их использование, но исследования показали, что этого недостаточно и разрушение озонового слоя продолжает расти. Это было связано с двумя обстоятельствами. Во-первых, в атмосфере уже накопилось много хлорфторуглеводородов, время жизни которых составляет десятки лет. Во-вторых, ряд стран не подписал протокол и продолжал использовать фреоны (в том числе СССР), а некоторые страны, например Китай, планировали даже наращивание их производства. После длительных переговоров, в организации которых ЮНЕП сыграла большую роль, в 1990 г. в Лондоне было подписано соглашение о полном прекращении производства хлорфторуглеводородов. К списку запрещённых веществ были добавлены метилхлороформ, четырёххлористый углерод и хлор-бромуглеводороды, также разрушающие озоновый слой.

При работе над соглашением о защите озонового слоя проявилась ещё одна важная тенденция в международном сотрудничестве. Был создан фонд для технической поддержки стран третьего мира при внедрении химических соединений, заменяющих хлорфторуглеводороды. Это свидетельствует о растущем понимании того, что при решении глобальных экологических проблем технико-экономические вопросы должны решаться вместе всем международным сообществом в общих интересах.

Чрезвычайно важным учреждением ООН является Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ), созданное в 1957 г. и вносящее огромный вклад в повышение безопасности ядерной энергетики.

Осознание общности экологических проблем привело к тому, что международное сотрудничество стало развиваться на региональном уровне, прежде всего в Европе. Вероятно, первой успешной европейской программой стала программа ЕМЕП.

Инициаторами этой программы были шведские, норвежские и российские учёные, сумевшие убедить правительства своих стран в важности проблемы закисления и доказать, что трансграничный перенос окислов серы — основная причина закисления природной среды в скандинавских странах и в западных областях России (тогда — СССР). Исследования проводились параллельно силами норвежских и российских учёных, начиная с 1976 г., в трёх научных центрах. Два центра, один в Москве, другой в Осло, вели компьютерные расчёты переноса окислов серы в атмосфере Европы, используя математические модели и реальную метеорологическую информацию. Третий центр, расположенный в Лиллестрёме, в Норвегии, собирал и обобщал данные измерений концентраций окислов серы. Исследования шли успешно, и скоро стало ясно, что программа позволяет получать на регулярной основе правильные оценки не только самих уровней загрязнения, но и достоверно указывать на его источники.

На основе данных предварительных исследований в 1979 г. страны Европы подписали Конвенцию о дальнем трансграничном переносе загрязняющих воздух веществ. Программа ЕМЕП с её научными центрами стала инструментом этой Конвенции. Деятельность ЕМЕП в рамках Конвенции оказалась очень эффективной. На основе получаемых от ЕМЕП данных были подписаны и реализованы на практике протоколы о сокращении или ограничении атмосферных выбросов в Европе окислов серы, окислов азота, летучих и стойких органических соединений. В результате к 2000 г. выброс окислов серы в Европе сократился более чем вдвое, общий уровень закисления природной среды начал заметно снижаться, и расширилась и укрепилась сеть химического мониторинга атмосферы в Европе.

Успех работ в рамках Конвенции о трансграничном переносе загрязняющих воздух веществ стимулировал проведение ещё целого ряда международных природоохранных мероприятий в Европе. Среди них особое место заняли программы по мониторингу и контролю загрязнения примыкающих к Европе морей — Балтийского и Средиземного. В европейских странах стало расти понимание того, что, участвуя в решении интернациональных проблем охраны природной среды, каждая страна эффективно способствует улучшению экологической ситуации у себя дома.

Переход к постиндустриальному обществу и усиленное внимание к охране природы охватили пока только высокоразвитые страны Европы и Северной Америки и то не полностью. Этот процесс не коснулся, по меньшей мере, половины населения Земли. Действительно, нереально ожидать, чтобы люди, находящиеся на грани выживания, думали о перспективе устойчивого развития в планетарном масштабе. И это проблема не только взаимоотношений бедных и богатых стран, но и проблема социального неравенства в богатых странах.

Важнейшими документами в системе международных природоохранных отношений являются:

• Всемирная хартия охраны природы, провозгласившая и взявшая под защиту право всех форм жизни на выживание;

• Конвенция о запрещении военного и любого иного враждебного использования средств воздействия на природную среду;

• Конвенция об изменении климата;

• Конвенция о биологическом разнообразии;

• Конвенция об охране озонового слоя;

• Конвенция о международной торговле исчезающими видами дикой флоры и фауны (СИТЕС);

• Декларация по окружающей человека среде, являющаяся сводом основополагающих принципов международного сотрудничества;

• Конвенция по водно-болотным угодьям;

• Конвенция об охране всемирного культурного и природного наследия и ряд других международных документов в области окружающей природной среды.

Международные организации осуществляют контроль выполнения принятых договоренностей, координации совместных усилий по охране природы и привлечения внимания общественности к экологическим проблемам. Они могут быть межгосударственными (межправительственными) или неправительственными (общественными).

По содержанию охватываемых экологических проблем все международные организации можно разделить на три группы:

• природоохранительного направления (ЮНЕП, МСОП);

• комплексного природоохранительного профиля (ФАО, ВОЗ, ВМО);

• специального природоохранительного профиля (охрана перелетных птиц, рыбных запасов, рек и т. п.).

Ведущая роль в международном экологическом сотрудничестве принадлежит Организации Объединенных Наций (ООН), ее специализированным учреждениям.

Важнейшей среди межгосударственных организаций является ЮНЕП, созданная ООН в 1972 г., для реализации программы защиты окружающей среды. Она занимается мониторингом окружающей природной среды, координацией всех видов международной природоохранной деятельности, разработкой научных основ управления ресурсами биосферы и поиском путей решения наиболее острых проблем современности, таких как сокращение биологического разнообразия, вырубка лесов, деградация почв и т. п.

По степени экологической близости к ЮНЕП как центральному органу охраны окружающей среды стоит еще одна организация ООН — ЮНЕСКО.

Она образована в 1948 г., штаб-квартира находится в Париже. Природоохранную деятельность она осуществляет по нескольким направлениям.

Отдельными сторонами природоохранной деятельности занимаются и другие отделения ООН, такие как Международный союз охраны природы и природных ресурсов (МСОП), который был учрежден в 1948 г. Эта неправительственная международная организация представляет свыше 100 стран.

Вопросами сохранения биологического разнообразия активно занимается Всемирный фонд дикой природы (ВВФ).

Громадный вклад в осмысление современного кризисного состояния биосферы внес «Римский клуб» — международная научная неправительственная организация, созданная в 1984 г. и объединяющая около 100 ученых более чем из 30 стран. Мировую славу этой организации принесли работы по математическому моделированию будущего развития человечества, его взаимоотношений с биосферой и поиску путей, которые могли бы избежать грозящей в скором времени экологической катастрофы.

Самой известной международной общественной организацией является «Гринпис» («Зеленый мир»), главным направлением деятельности которой является противодействие радиоактивному загрязнению окружающей среды. Вообще в мире всего действует несколько сотен природоохранных организаций.