Miljøovervågningsmetoder. Jordfølsomhed

Miljøovervågning (tracking) er processen til overvågning af tilstanden for forskellige komponenter i miljøet og vurdering af dens aktuelle tilstand. For en mere komplet og omfattende vurdering kræver den rette organisering af miljøovervågning, udnævnelse af fælles kriterier og parametre for miljøkvalitet. Miljøovervågning kan forfølge både regionale og globale mål. Eksempler på miljøovervågning findes bogstaveligt talt overalt.

Hvad er miljøovervågning?

Miljøovervågning er en temmelig kompleks teknisk og organisatorisk miljøaktivitet, hvor forskellige organer og embedsmænd er involveret. De oplysninger, der er opnået i dette tilfælde, er meget forskellige i karakter, indhold, form, modtagelsesrækkefølge, juridisk status og distributionsmetoder. I Rusland kan det bruges af statslige myndigheder, russiske føderations enheder og lokale afdelinger. Sådanne oplysninger er af videnskabelig og anvendt værdi. Mange prognoser er bygget på det, forskellige naturlige og antropogene systemers respons på forskellige påvirkninger estimeres. Det bruges til føderale og målrettede miljøprogrammer.

Miljøovervågning udføres på stationære eller mobile steder: specielt udstyrede biler, stillinger, stationer, laboratorier, forskningscentre. De modtagne oplysninger behandles derefter. Miljøovervågningsmetoder er forskellige og afhænger af opgaverne.

Miljøforurening

Den konstante vækst i verdens befolkning sammen med en stigning i menneskers materielle velbefindende øger presset på miljøet kraftigt og medfører forskellige negative konsekvenser. Reduktion af naturområder og øget forurening er blevet de vigtigste konsekvenser af menneskelige aktiviteter. De vigtigste faktorer for miljøforurening er:

• Industrielle emissioner og spildevand, der påvirker kvaliteten af ​​luft, vand og jord, negativt påvirker menneskers sundhed.
• Emissioner af drivhusgasser (kuldioxid, methan, nitrogenoxid og andre), der påvirker temperaturen i den nedre atmosfære, havets tykkelse og det øverste lag af jordskorpen.
• Jord erosion på grund af irrationel arealanvendelse. Det fører til forurening af floder og andre farvande af suspenderede partikler og skadelige stoffer.
• Husholdnings- og industriaffald, der er skadeligt både i sig selv og i form af produkter fra dets forfald. Kan føre til økosystemforgiftning og dårlig menneskers sundhed.
• Invasive arter af planter og dyr, der ofte forårsager store miljøskader.
• Stråleforurening på grund af ulykker ved kernekraftværker, radiokemiske virksomheds arbejde, medicin og urananlæg.
• Pesticider og herbicider, der fører til vand- og jordforurening, hovedsageligt i landbrugsområder.
• Minedrift, som ofte bliver en kilde til skadelig støv og vandforurening.
• Brande: industri, husholdning og skov. De er en betydelig kilde til luftforurening og dødsårsagen eller skader på økosystemer.
• Spild af olie og overfladeaktivt stof på grund af lækager og ulykker. Påvirker stærkest staten og havene, mindsker fordampning og dermed mængden af ​​nedbør.
• I USA er der problemet med indre vandforurening med narkotika. De kan også forårsage forringelse af kvaliteten af ​​kød eller mælk.
• Masseafskogning er årsagen til forurening af flod og grundvand og kan også øge luftforurening med støvpartikler. Det fører til et fald i fordampning og nedbør, påvirker klimaet negativt og øger kontinuiteten.

Vurdering af miljøpåvirkningen

Formålet med undersøgelsen er at verificere, om økonomiske aktiviteter er i overensstemmelse med miljølovgivningen. Oftest anvendes til nye projekter, hvis implementering kan påvirke miljøet. Økologisk ekspertise kan være statslige og offentlige. Baseret på dens resultater drages en konklusion om projektets antagelighed eller afvisning. Selv hvis dette projekt har bestået en miljøanmeldelse, kan miljøovervågning imidlertid organiseres på det konstruerede anlæg.

Historie om miljøovervågning

For første gang blev miljøovervågning drøftet i 1971 i det videnskabelige udvalg for miljøproblemer og derefter i 1972 på FN's miljøkonference i Stockholm. Relevansen af ​​sådan overvågning blev drøftet i disse år i USSR. Til dette blev det foreslået at oprette et system med biosfærereserver.

I 70'erne gav sovjetiske forskere et stort bidrag til udvikling af ideer om principperne for miljøovervågning. I denne proces deltog lederen af ​​Hydrometeorological Center, Yu.A. Israel, aktivt. Sammenfattende arbejde om dette emne blev offentliggjort i 1975 under forfatterskab af akademikeren I.P. Gerasimov, der udpegede 3 overvågningstrin:

1. På det første overvågningsniveau bør han, efter hans mening, være den største opmærksomhed på observationer af miljøtilstanden og virkningerne på menneskers sundhed. De vigtigste indikatorer for dette trin skal være indikatorer for en persons reaktion: forekomst, gennemsnitlig levealder, fødselsrate og dødelighed osv.
2. Det andet niveau involverer overvågning af mere generelle indikatorer: biologisk produktivitet, masse- og energimetabolisme og så videre. Sådanne observationer skal udføres på specielle hospitaler, træningscentre osv.
3. Målet med tredje fase er at overvåge processer og mængder i stor skala: støvning af atmosfæren, havforurening, globalt vanddampindhold osv.

Opgaver og genstande for miljøovervågning

Miljøovervågning er designet til at løse følgende problemer:

• Regelmæssig overvågning af miljøet og dets forurening.
• Prognoser og vurdering af miljøsituationen, især hvad angår klimaforandringer.

Sporing af objekter kan være:

• Miljøet og dets komponenter (atmosfære, hydrosphere, biosfære, lithosfære, urbosphere).
• Kvaliteten af ​​miljøet, hvis ændring kan have negative konsekvenser.
• Visse typer menneskeskabte aktiviteter, der kan skade andre.
• Virksomheder, deponeringsanlæg, teknologier, atomkraftværker osv.
• Menneskeskabte katastrofer: oliespild, brande, ulykker, hændelser og andre farlige fænomener af naturlig eller menneskeskabt art.
• Beskyttede naturområder.

Forskellige miljøorganisationer, forskningsinstitutter, myndigheder (både føderale og lokale), offentlige foreninger, virksomheder og andre økonomiske enheder, internationale videnskabelige organisationer (for eksempel NASA) kan udføre miljøovervågning.

Typer af overvågning

Med hensyn til dækning er overvågningen opdelt i lokalt, regionalt, nationalt og globalt.

• Når de er lokale, overvåger de små områder i enhver lokalitet.
• Når regionale observationer gennemføres i regional skala.
• Ved national sporing foretaget inden for en bestemt stats territorium.
• Global miljøovervågning involverer sporing af store processer, der er af international betydning.

Ifølge observationsobjektet kan det være grundlæggende, biosfærisk, atmosfærisk, hydrologisk, jord, stråling, hygiejnisk, geobotanisk, zoologisk osv.

De vigtigste metoder til miljøovervågning

I øjeblikket falder miljøovervågningsmetoder i to hovedkategorier:

1. Jordobservationer (fysisk-kemisk, bioindikation, meteorologisk, fotografisk, medicinsk osv.).
2. Fjernmetoder til miljøovervågning (satellitregistrering, sporing fra droner osv.).

I det første tilfælde vurderes naturligvis lokale og regionale processer oftere og i det andet i stor skala og global.

Satellitovervågning

Fjernmåling af Jorden bruger satellitdata, data fra fly, droner, skibe. Satellitdata giver den bredest mulige dækning af det studerede objekt, og bruges derfor ofte til at få information om globale miljøændringer. I rumfartsbilleder er omfanget af skovrydning, urbanisering, støvforurening i atmosfæren, smeltende is osv. Klart synlige data fra infrarøde detektorer giver information om temperaturen i forskellige dele af jordoverfladen og estimerer dens albedo. Reflektion af radiobølger og ultraviolet stråling fra vandoverfladen giver information om olieforurening i oceanerne.

Fjernfølelse af Jorden bliver en stadig mere populær type forskning inden for økologi.

Men satellitovervågning kan også bruges til at spore situationen på lokalt niveau. F.eks. Kan rumfartsbilleder give information om skovens tilstand, situationen med skovbrande, fokus på tordenvejr og så videre, hvilket kan være tilstrækkeligt til at træffe visse praktiske beslutninger. For at få billeder af høj kvalitet og nøjagtighed kan droner involveres.

Biologiske metoder

Biologiske miljøovervågningsmetoder er terrestriske sporingsmetoder. De kaldes også bioindikation. Hovedformålet med en sådan overvågning er biologiske objekter: arter, samfund, økosystemer, fødekæder osv. Til analysen bruges fakta som fordeling af en art, en ændring i dens antal eller fuldstændige forsvinden eller udseende i et nyt område. Under geobotaniske undersøgelser sporer de ændringen i rækkevidden af ​​bestemte arter, dynamikken i biomasse, bioproduktivitet, højde- og breddefordeling af arter og samfund osv.

Bioindikatorer kan være: bredden af ​​årringene, gulning af bladene, tørring af stativet, træernes højde, tilstedeværelsen af ​​ukrudt (pionerart) og andre tegn.

Biologisk overvågning dækker alle niveauer - fra molekylær og cellulær til global. Afhængig af opgaverne, laboratorier, organiseres ekspeditionsundersøgelser til forskning.

Før der foretages biologisk overvågning, er det nødvendigt at udvikle en metode til dens implementering og få de nødvendige data, fordi forskellige biologiske systemer reagerer forskelligt på forskellige typer eksponering. Organismer eller økosystemer, der er mest følsomme over for menneskelig påvirkning, vælges. Sådanne organismer kaldes indikatorer. Takket være brugen af ​​biotesting vælges diagnostiske kriterier til vurdering af en faktors indvirkningsniveau på undersøgelsesområdet.

Således bruger biologisk monitorering bioindikationsmetoden. Naturligvis er nøjagtigheden af ​​sådanne undersøgelser lavere end når man bruger fysiske metoder. Men på samme tid vil de gøre det muligt at vurdere den samlede skade forårsaget af menneskeskabte aktiviteter på naturlige økosystemer, som ikke kan opnås ved hjælp af andre metoder. Som et resultat vil det være muligt at isolere fra komplekset af påvirkninger, der er den mest betydningsfulde for miljøtilstanden og træffe passende foranstaltninger for at reducere den menneskeskabte belastning. For at vurdere mulig skade på folkesundheden foretrækkes det at analysere toksikologiske prøver, der vedrører fysisk-kemiske overvågningsmetoder.

Til bioindikation bruges ofte fisk, mikroorganismer og alger. Kræft er også kendt for at foretrække rent vand, og er derfor en god indikator på forurening. Det samme gælder for nogle lavarter, som også er genstand for bioindikation.

Biologisk overvågningsevne

Bioindikation af miljøet er velegnet til følgende opgaver:

• Udarbejdelse af en omfattende vurdering af den menneskeskabte påvirkning af arten af ​​det undersøgte område.
• Identificer utilsigtede eller latente emissioner, herunder forsætlig forkert gengivelse af ledelsen af ​​information om deres egne emissioner.
• Tillad at vurdere organismenes følsomhed over for udsendte forurenende stoffer eller andre skadelige virkninger.
• Vis svarprocenten for biosystemer og dens omfang.
• De gør det muligt at kortlægge fokuserne på forurening og koncentrationen af ​​skadelige urenheder.
• De giver dig mulighed for at vurdere faregraden for specifikke forurenende stoffer for miljøet og med stor sandsynlighed for mennesker.
• De hjælper med at rationere de maksimalt tilladte miljøbelastninger og træffer om nødvendigt foranstaltninger til at reducere det.

Laboratoriemetoder, prøveudtagning

Fysisk-kemiske metoder til miljøovervågning er ofte laboratorie. Analysen begynder med prøveudtagning af luft, jord eller vand, og derefter på specielt udstyr udfører en anase for indholdet af forurenende stoffer. Det kaldes også instrumentel analyse.

Fysisk-kemiske metoder er som følger:

• kromatografisk indikation;
• infrarød spektrometri;
• fluorimetriske metoder;
• elektrokemiske metoder;
• massespektrometriske metoder;
• selvlysende analyse;
• radiotekniske metoder.

Kromatografiske metoder

Disse metoder bruges ofte til at detektere forurenende stoffer, især ved analyse af væsker. De mest populære er gas-væske, tyndt lag, væske og ionchromatografi. Det tynde lag er let at udføre og bruges til at detektere pesticider og organiske forurenende stoffer. Gas-væske er mere effektiv i analysen af ​​flygtige organiske forbindelser. Flydende kromatografi bruges til at detektere ikke-flygtige kemiske forbindelser.

Detektorer med høj følsomhed baseret på forskellige fysisk-kemiske metoder gør det muligt at detektere endda små mængder urenheder, hvilket er vigtigt i detekteringen af ​​stærkt toksiske forbindelser. I kombination med kromatografiske teknikker kan massespektrometri og infrarød spektrometri give et godt resultat til at identificere komplekse kombinationer af forurenende stoffer. Disse typer analysatorer forbinder til magtfulde computere. Med deres hjælp kan du registrere sådanne farlige stoffer som dioxiner, polyklorerede biphenyler, nitrosaminer og giftige pesticider.

Ionchromatografi bruges til at analysere forholdet mellem kationer og anioner.

spektrofotometri

Denne metode bruger infrarød stråling. En analyse af absorptions-, reflektions- og spredningsspektre gør det muligt at bestemme tilstedeværelsen og koncentrationen af ​​urenheder forholdsvis nøjagtigt. At have et katalog over spektre af forskellige stoffer gør det let at bestemme typen af ​​forurenende stof eller gavnligt stof, der findes i en prøve eller et produkt. Det infrarøde spektrum gør det muligt at bestemme endog egenskaber såsom densitet, partikelstørrelsesfordeling, kalorieindhold i fødevareprodukter og frø spiring.

Selvlysende metode

Dette er en af ​​de mest følsomme måder at identificere forurenende stoffer på. Ved hjælp af det bestemmes spormængder af både organiske og uorganiske urenheder i luftprøver. Det kan bruges til at overvåge hydrosfæren og biosfæren samt til at bestemme indholdet af sporstoffer, organiske forbindelser og mængden af ​​skadelige stoffer.

Den selvlysende metode kan anvendes, hvis det er nødvendigt at detektere tilstedeværelsen af ​​polyaromatiske kulbrinter eller deres derivater. For at beregne koncentrationen af ​​et stof bruges et fænomen såsom luminescens-slukning.

Imidlertid bestemmes ikke alle forbindelser ved denne metode. Nogle gange udføres en kemisk reaktion, ved hjælp af hvilken den oprindelige forbindelse ændres, så luminescens kan registrere det.

Elektrokemiske metoder

Til deres implementering bruges elektroder: anode og katode. Katoden er ofte en dryppende elektrode af kviksølv med en konstant opdateret overflade, hvilket gør det muligt at opnå polarogrammer og udføre effektiv analyse. Denne metode er kun egnet til påvisning af metalioner, organiske stoffer, carbonylforbindelser, peroxider, epoxider og andre. Af denne grund kan det ikke betragtes som universelt, men det er ret selektivt.