Экология СПРАВОЧНИК
Информация
Экологический мониторинг океана
Обоснование и организация комплексного экологического мониторинга океана является самостоятельной задачей [31].[ . ]
Комплексный экологический мониторинг океана — это система наблюдений, анализа, оценки и прогноза состояния океана; он включает в себя физическую, геохимическую и биологическую составляющие.[ . ]
В задачи экологического мониторинга океана (физическая составляющая) входит систематический анализ, наблюдения и прогноз термодинамических процессов и процессов распространения антропогенных примесей, определяющих экологическую ситуацию в океане. Физическая составляющая экологического мониторинга тесно связана с климатическим мониторингом и, таким образом, исследования в этой области являются элементом Всемирной климатической программы. В рамках этой программы значительное внимание уделяется изучению влияния свойств и динамики океана на тепло- и газообмен с атмосферой, на глобальный круговорот тепла, влаги и различных химических соединений, особенно двуокиси углерода, в климатической системе. В ее задачи также входит определение влияния различных антропогенных воздействий на важнейшие геофизические явления в океане, на процессы взаимодействия океана с атмосферой, на состояние климатической системы, в том числе криосферы.[ . ]
Экологический мониторинг океана (геохимическая составляющая) охватывает систематический контроль, оценку и прогноз уровней загрязнения морских экосистем, включая скорости поступления загрязняющих веществ в Мировой океан, их содержание в морской воде, накопление во взвешенном веществе, донных отложениях, биоте; скорости удаления загрязняющих веществ из морской воды за счет биогенной седиментации и микробного метаболизма.[ . ]
Основными задачами экологического мониторинга океана является создание системы наблюдений за источниками и факторами антропогенных воздействий и биологическими эффектами в морских экосистемах, а также определение допустимой нагрузки на экосистемы (разрабатываемой на основе оценки, анализа и прогноза состояния океана).[ . ]
Научные аспекты организации экологического мониторинга океана детально изложены в наших работах [21, 65].[ . ]
Перестройки в сообществах и популяциях, вызываемые антропогенным загрязнением, могут носить острый характер (в результате импактных воздействий в случае аварийных разливов нефти с судов, при выносе реками значительного количества загрязняющих веществ и т. п.), либо хронический характер — при небольших, но длительно действующих факторах загрязнения. В последнем случае биологические последствия помогут иметь весьма инерционный характер. В этом случае чрезвычайно важным представляется выбор подходящих биологических объектов для наблюдения и контроля.[ . ]
Биологическая индикация положена в основу биотестирования — биологического метода оценки характера и степени загрязнения морской среды.[ . ]
В качестве биотестов широко используются различные виды фитопланктона, зоопланктона, моллюски, отдельные представители ихтиофауны, морские микроорганизмы.[ . ]
Источник
3.3. Организация наблюдений за состоянием вод морей и океанов
Теоретический аспект проблемы охраны морских и океанических вод от загрязнения заключается в составлении научно обоснованных рекомендаций по регламентации (или полному запрещению) сброса отходов, согласно которым процессы естественной утилизации должны постоянно превалировать над процессами загрязнения и приводить к устранению нарушений в морской среде и сдвигов в экологических системах. Для этого необходимо решить широкий круг вопросов, среди которых можно выделить наиболее важные:
систематические наблюдения и оценка состояния морских вод и влияние загрязнения на естественные физико-химические и гидробиологические условия;
изучение путей и параметров распространения и естественной утилизации загрязняющих веществ для последующего определения возможного режима их сброса в море;
прогноз динамики загрязнения морских вод на ближайшую п дальнюю перспективу по заданным значениям сброса отходов, гидрометеорологическим и гидрохимическим условиям;
разработка рекомендаций по оптимальному режиму сбросов в конкретных участках морей и океанов.
В настоящем разделе будут рассмотрены правила наблюдений качества воды морей и устьевого взморья рек (морских вод) по физическим, химическим и гидробиологическим показателям. В отличие от пунктов наблюдений качества поверхностных вод, пункты наблюдений качества морских вод подразделяют на I, II и III категории. Категорию выбирают с учетом расположения и мощности источников загрязнения, а также состава, концентрации загрязняющих веществ, региональных и физико-географических условий.
Пункты I категории предназначены для наблюдения качества морских вод в прибрежных районах, имеющих важное народнохозяйственное значение. Пункты, как правило, располагаются в следующих районах: водопользования населения; в портах и припортовых акваториях; в местах нереста и сезонных скоплений ценных рыб и других морских организмов; местах сброса городских сточных вод и сточных вод промышленных и сельскохозяйственных комплексов; разведки, добычи, разработки, транспортировки полезных ископаемых; на устьевом взморье крупных рек.
Для наблюдения качества морских вод в прибрежных районах и в районах открытого моря, а также для исследования сезонной и годовой изменчивости уровня загрязненности морских вод предназначены пункты II категории. Они располагаются, как правило, в районах, где поступление загрязняющих веществ происходит за счет миграционных процессов.
Пункты III категории предназначены для наблюдений качества морских вод в районах открытого моря, для исследования годовой изменчивости загрязненности морских вод и для расчета баланса химических веществ. Пункты должны быть расположены в районах, где концентрации загрязняющих веществ обычно наиболее низкие.
Как известно, количество и расположение пунктов наблюдений качества морских вод должны обеспечить получение информации, необходимой для выполнения задач, поставленных перед сетью ОГСНК. Местоположение вертикалей, их количество и количество горизонтов для получения наиболее полной информации о загрязнении морских вод на каждом пункте определяется расположением и мощностью источников загрязнения, а также составом, концентрацией и формой нахождения загрязняющих веществ и некоторыми другими условиями.
Количество вертикалей в пункте наблюдений качества морских вод определяется шириной устьевого взморья:
Ширина реки, м . . . . . . . . . . 1000 |
Количество вертикалей . . . 1 3 5 |
Как правило, одну вертикаль располагают посередине русла, а остальные—равномерно по его ширине.
Количество горизонтов на вертикали определяется с учетом глубины объекта наблюдений, состава и концентрации загрязняющих веществ. Наблюдения за нефтяными и хлорированными углеводородами проводятся на поверхности, на глубинах 5, 10 и 20 м, а также у дна, за синтетическими поверхностно-активными веществами (СПАВ) и фонолами—на трех горизонтах: поверхность, 10 м, дно. В более широком диапазоне глубин проводятся наблюдения за тяжелыми металлами, на поверхности, на горизонтах 10, 50 и 1000 м и у дна. Остальные наблюдения по полной или сокращенной программе наблюдений качества морских вод (см. табл. 20) проводятся на всех горизонтах, кроме 5-метрового.
Отбор проб зоопланктона производят планктонной сетью (газ № 38) в слоях 0—10, 10—25, 25—50, 50—100, 100—200, 200—500 м. Дополнительным горизонтом является слой скачка температуры, на котором проводятся все определения.
Для пунктов наблюдений, расположенных на устьевом взморье в замыкающем створе при глубине реки 1—5 м, замеры проводятся на поверхности и у дна реки. При глубине реки 5—10 м наблюдения проводятся на поверхности, на половине глубины и у дна, а при глубине реки более 10 м—на поверхности, через каждые 5 м и у дна реки.
Состав и объем работ в пунктах наблюдений качества морских вод должны отвечать определенным задачам и удовлетворять запросы заинтересованных народнохозяйственных организаций в информации о качестве вод в прибрежных зонах промышленных районов, рыбохозяйственных зонах, в районах крупных, особенно портовых городов, морских нефтепромыслов, а также в зонах, удаленных от районов интенсивной хозяйственной деятельности человека. Все это обусловливает различие программ для разных пунктов наблюдений. Программы наблюдений качества морских вод по разным показателям приведены в табл. 3 и 4.
Программа наблюдений качества морских вод
(без гидробиологических показателей)
Определяемые показатели | ||||||
* Нефтяные углеводороды (мг/дм 3 , мг/л) * Растворенный кислород (мг/дм 3 , мг/л, %) * Водородный показатель рН * Визуальные наблюдения за состоянием поверхности морского водного объекта Хлорированные углеводороды, в том числе пестициды (мкг/дм 3 , мкг/л) Тяжелые металлы: ртуть, свинец, кадмий, медь (мкг/дм 3 , мкг/л) Фенолы, мкг/дм 3 (мкг/л) Синтетические поверхностно-активные вещества (мкг/дм 3 , мкг/л) Дополнительные ингредиенты, специфические для данного района: нитритный азот (мкг/дм 3 , мкг/л) кремний (мкг/дм 3 , мкг/л) соленость воды (%о) температура воды и воздуха (°С) скорость и направление ветра (м/с) прозрачность воды (единицы цветности) волнение (визуально, баллы) Примечание. При визуальных наблюдениях отмечают явления, необычные для данного района моря (наличие плавающих примесей, пленок, масляных пятен и других включений и примесей; развитие, скопление и отмирание водорослей; гибель рыбы и других животных; массовый выброс моллюсков на берег; появление повышенной мутности, необычной окраски, пены и т. д.). Звездочкой обозначены показатели сокращенной программы, а периодичность проведения наблюдений по этим же показателям устанавливают в соответствии с категорией пункта наблюдений. Программы наблюдении качества морских вод по гидробиологическим показателям
В пунктах I категории наблюдения осуществляются 2 раза в месяц (1-я и 3-я декады) по сокращенной программе. В пунктах II категории наблюдения проводятся 5—6 раз в год по полной программе, а в пунктах III категории — 2—4 раза в год. При появлении новых источников загрязнения, изменении мощности, состава и форм старых, изменении вида водопользования и других сложившихся условий категория пункта и перечень наблюдаемых показателей могут быть изменены. Данные о качестве вод (как поверхностных, так и морских). в том числе и экстренная информация о высоких уровнях загрязнения, в соответствующей форме передаются в определенном порядке и определенные сроки заинтересованным организациям. Источник Экологический мониторинг океана, его основные составляющие (физическая, геохимическая, биологическая).
Комплексный экологический мониторинг океана — это система наблюдений, анализа, оценки и прогноза состояния океана; он включает в себя физическую, геохимическую и биологическую составляющие. В задачи экологического мониторинга океана (физическая составляющая) входит систематический анализ, наблюдения и прогноз термодинамических процессов и процессов распространения антропогенных примесей, определяющих экологическую ситуацию в океане. Физическая составляющая экологического мониторинга тесно связана с климатическим мониторингом и, таким образом, исследования в этой области являются элементом Всемирной климатической программы. В рамках этой программы значительное внимание уделяется изучению влияния свойств и динамики океана на тепло- и газообмен с атмосферой, на глобальный круговорот тепла, влаги и различных химических соединений, особенно двуокиси углерода, в климатической системе. В ее задачи также входит определение влияния различных антропогенных воздействий на важнейшие геофизические явления в океане, на процессы взаимодействия океана с атмосферой, на состояние климатической системы, в том числе криосферы. Экологический мониторинг океана (геохимическая составляющая) охватывает систематический контроль, оценку и прогноз уровней загрязнения морских экосистем, включая скорости поступления загрязняющих веществ в Мировой океан, их содержание в морской воде, накопление во взвешенном веществе, донных отложениях, биоте; скорости удаления загрязняющих веществ из морской воды за счет биогенной седиментации и микробного метаболизма. Экологический мониторинг океана (биологическая составляющая) включает систематические наблюдения, оценку и прогноз биологических последствий антропогенного загрязнения и других негативных воздействий, а также выявление «критических» факторов воздействия и наиболее уязвимых звеньев в биотической составляющей морских экосистем. Основными задачами экологического мониторинга океана является создание системы наблюдений за источниками и факторами антропогенных воздействий и биологическими эффектами в морских экосистемах, а также определение допустимой нагрузки на экосистемы (разрабатываемой на основе оценки, анализа и прогноза состояния океана). Важным представляется выбор подходящих биологических объектов для наблюдения и контроля: — морская микрофлора, обладающая высокой скоростью размножения, многообразием типов физиологической активности; — молодь нейстонного сообщества, заселяющая приповерхностный мнкробиотон океана, где концентрируются загрязняющие вещества; — макро- и мейофауна бентоса, многие формы которого интегрируют эффекты воздействия за длительный промежуток времени; — макроводоросли в приливных зонах и шельфовых областях. Система биологических показателей мониторинга океана должна охватывать все основные морские сообщества — нейстон, планктон, перифитон, бентос. Для организации станций (полигонов) фонового мониторинга морской среды необходимо выбирать районы с экосистемами, имеющими различные трофические уровни, районы, удаленные от источников загрязнения, районы с легкоранимыми экосистемами. В системе экологического мониторинга океана важное место занимает биологическая индикация поражения экосистем. Преимущество ее в том, что биологические процессы отражают интегральное влияние изменений среды; биологические процессы позволяют определить скорость и направленность происходящих изменений в окружающей среде; морская биота указывает не только пути миграции, но и места накопления химических веществ в экологических системах. Биологическая индикация положена в основу биотестирования — биологического метода оценки характера и степени загрязнения морской среды. В качестве биотестов широко используются различные виды фитопланктона, зоопланктона, моллюски, отдельные представители ихтиофауны, морские микроорганизмы. Биологический мониторинг осуществляется на индивидуальном и популяционно-биоценотическом уровнях.
Биологические показатели на индивидуальном уровне должны включать морфологические, этологические, биохимические, физиологические и генетические характеристики, специфические для данного вида. Морфологические показатели — размерный состав гидробионтов, состояние жаберной мембраны рыб, формы клетки микроорганизмов; этологические показатели — характер ориентации гидробионтов в пространстве и частота движения жабер; биохимические — свойства отдельных ферментов; физиологические — потребление кислорода, скорости размножения, роста, осмотической регуляции, соотношение потребления кислорода к азоту, выделенного в процессе метаболизма; генетические показатели — скорости мутаций и т. д. Мониторинг на уровне сообществ определяет состояние и уровень стабильности экосистемы. Именно этот аспект биологического мониторинга особенно важен, так как реализация мониторинга на индивидуальном уровне лишь указывает на появляющиеся тревожные признаки изменений, но не характеризует перестройки в экосистеме в целом. Мониторинг на уровне популяций и сообществ включает изучение структурных и функциональных характеристик. В качестве структурных показателей обычно выбирается определение численности биомассы, числа и состава видов, их распределение во времени и пространстве; в качестве функциональных показателей — исследуется продукция и дыхание, характеризующие общее количество энергии, используемой данным сообществом. При анализе состояния экосистемы особое внимание обращается на следующие характеристики, выявляемые в процессе наблюдений: — соотношение ведущих таксономических групп в сообществе, индекс разнообразия; — изменение средней биомассы доминантных групп (значительные изменения, перестройки указывают на наличие «стрессового» состояния); — соотношение процессов продукции и деструкции органических веществ в экосистеме; — соотношение организмов продуцентов и консументов, характеризующее трофическую структуру сообщества и определяющее степень его стабильности; — микробиологические показатели (численность, биомасса, микроорганизмы, индикаторные формы); изменение соотношения различных физиологических групп микроорганизмов указывает на существование перестройки в сообществах; — состояние индикаторных и критических форм гидробионтов. Важное место отводится модельным экспериментам применительно к контролируемым экосистемам, которые воссоздают картину реакции системы на исследуемые воздействия. Источник |