Науковий моніторинг ґрунтів

Размещено на http://www.allbest.ru/

Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна

Кафедра екологічної безпеки та екологічної освіти

КУРСОВА РОБОТА

з дисципліни «Моніторинг довкілля»

на тему: Науковий моніторинг грунтів

Студентки 3 курсу ДЕ-32 групи

напряму підготовки «Екологія, охорона

навколишнього середовища та

збалансоване природокористування»

Проценко К.А.

м. Харків - 2013 рік

Реферат

Курсова робота «Науковий моніторинг грунтів» містить 32 сторінки, 3 розділу, 11 підрозділів, 8 використаних джерел.

Об`єктом дослідження курсової роботи є науковий моніторинг грунтів України.

Мета роботи - дослідження технології впровадження наукового моніторингу грунтів на території України.

У курсовій роботі були використані матеріали наукової, науково-популярної літератури, довідкових та картографічних джерел і інтернет-ресурсів.

КЛЮЧОВІ СЛОВА:

МОНІТОРИНГ, ГРУНТИ, МЕТОДИ ВИВЧЕННЯ ГРУНТІВ, ГРУНТОВИЙ ПРОФІЛЬ, НАУКОВИЙ МОНІТОРИНГ, ПРОГНОСТИЧНІ МОДЕЛІ, ГРУНТОВО-ЕКОЛОГІЧНИЙ ПОЛІГОН.

Зміст

Вступ

Розділ 1. Екологічний моніторинг як засіб визначення екологічного стану навколишнього середовища

1.1 Поняття екологічного моніторингу

1.2 Класифікація екологічного моніторингу

1.3 Розвиток системи екологічного моніторингу в Україні

1.4 Особливості регіонального екологічного моніторингу

Розділ 2. Науковий моніторинг як високоточні наукові спостереження за станом навколишнього середовища

2.1 Поняття наукового моніторингу

2.2 Грунтово-екологічний полігон

2.3 Тривалі стаціонарні досліди

2.4 Моделювання процесів

2.5 Прогноз

Розділ 3. Впровадження наукового моніторингу грунтів на Україні

3.1 Науковий моніторинг, як один із видів моніторингу на Україні

3.2 Досвід впровадження наукового моніторингу грунтів на Україні

Висновки

Список використаних джерел

Вступ

Існування людського суспільства незмінно пов'язане з використанням довкілля як середовища проживання та створення засобів життєзабезпечення - продуктів харчування, сировини й матеріалів для побутових потреб і виробничої діяльності, виробництва і використання енергії, забезпечення транспортом та засобами зв'язку, задоволення рекреаційних потреб.

Екологічний моніторинг довкілля є сучасною формою реалізації процесів екологічної діяльності за допомогою засобів інформатизації, він забезпечує регулярну оцінку і прогнозування стану середовища життєдіяльності суспільства та умов функціонування екосистем для прийняття управлінських рішень щодо екологічної безпеки, збереження природного середовища та раціонального природокористування.

Ґрунти - самостійне історично сформоване органо-мінеральне природне тіло, що виникло на поверхні Землі в результаті тривалого впливу біотичних, абіотичних і антропогенних факторів. Складається з твердих мінеральних і органічних частинок, води і повітря, і має специфічні генетично-морфологічні ознаки, властивості, що створюють для росту і розвитку рослин відповідні умови.

Моніторинг грунтів - система постійних довготривалих спостережень за ґрунтовим покривом місцевості, оцінки поточного стану ґрунтового покриву і прогноз майбутніх змін у ґрунтовому покриві.

Мета - вивчення технології впровадження наукового моніторингу стану грунтів на території України.

Для досягнення поставленої мети необхідне рішення наступних завдань:

1. Дати загальну характеристику екологічному моніторингу грунтів.

2. Проаналізувати особливості системи здійснення наукового моніторингу як одного з типів екологічного моніторингу грунтів.

3. Вивчити український досвід впровадження наукового моніторингу у системі спостережень за станом грунтів.

екологічний моніторинг грунт

Розділ 1. Екологічний моніторинг як засіб визначення екологічного стану навколишнього середовища

1.1 Поняття екологічного моніторингу

Вперше термін «моніторинг» (від англ. мonitoring - той, що спостерігає, наглядає, нагадує) з`явився на початку 70-х років ХХ століття на конференції ООН з охорони навколишнього середовища (Стокгольм, 5-16 червня 1972 р.), де було запропоновано організувати систему повторних спеціальних спостережень за станом навколишнього природного середовища у просторі та часі за спеціально підготовленою програмою.

З часів появи терміну, по мірі ускладнення екологічних проблем, система моніторингу довкілля незмінно удосконалювалась та трансформувалась. Цей процес продовжується і по цей час.

Моніторинг (за Манном) - це система повторних спостережень одного чи більше елементів навколишнього природного середовища у просторі та часі з визначеними цілями у відповідності до заздалегідь підготовленої програми.

Відповідно до цього визначення Манн Р.І. основною метою системи моніторингу є проведення спостережень за станом навколишнього природного середовища. Це лише одне з багатьох визначених та сформованих історично термінів, які складають основну базу для складання поняття моніторингу.

Реймерс М.Ф. ускладнив поняття та придав йому більш вузьке значення, поставив у центр поняття людину. Так, за Реймерсом М.Ф., моніторинг навколишнього (людини) середовища - це слідкування за станом навколишнього природного середовища та попередження про критичні ситуації, шкідливі або небезпечні для здоров`я людей та інших живих організмів.

Відповідно до Положення Кабінету Міністрів України «Про державну систему моніторингу довкілля» від 30 березня 1998 р. №391, державний моніторинг довкілля - це система спостережень, збору, обробки, передачі, збереження, аналізу й оцінки інформації про стан довкілля, прогнозування його змін і розробка науково-обґрунтованих рекомендацій для прийняття управлінських рішень.

Об`єкти моніторингу можна поєднати в такі 3 основні групи:

1. Навколишнє природне середовище.

2. Біота, населення.

3. Джерела та фактори антропогенного впливу.

До навколишнього природного середовища відносять:

1. Атмосфера (атмосферне повітря, опади, озоновий шар).

2. Гідросфера (поверхневі води суходолу, підземні та морські води).

3. Літосфера (ґрунти та підгрунти, земний покрив, включаючи ландшафти, урбанізовані території, звалища тощо, геологічне середовище).

Метою здійснення програми екологічного моніторингу є забезпечення збереження якості різних компонентів навколишнього середовища у відповідності до встановлених нормативних вимог.

Основні завдання системи державного моніторингу:

1. Довгострокові систематичні спостереження за станом довкілля.

2. Аналіз екологічного стану довкілля та прогнозування його змін.

3. Оцінка впливу негативних змін навколишнього середовища на здоров`я людини.

4. Інформаційно-аналітична підтримка прийняття рішень у галузі охорони довкілля, раціонального використання природних ресурсів ті екологічної безпеки.

5. Інформаційне обслуговування органів виконавчої влади, органів місцевого самоврядування, а також забезпечення інформацією про стан довкілля населення країни та міжнародні організації.

Для розумного управління природокористуванням необхідно насамперед управляти даними про те, яке середовище є оптимальним для нормальних умов життя людини. Вихідним поняттям цієї роботи служить якість середовища, тобто така сукупність його параметрів, яка цілком задовольняє, як екологічної ніші людини, так і науково-технічному прогресу суспільства. Для отримання своєчасної інформації про зміни в екологічній системі необхідна так звана «точка відліку», тобто якесь певне значення параметра якості середовища , яке Ізраель Ю.А. назвав фоновим . Параметри такого фонового стану не є постійними, а змінюються під впливом діяльності людини в межах деякого критичного рівня середовища, за межі якого сторонні впливи не повинні підводити дану систему, щоб уникнути необоротних змін.

Останнім часом найбільшу актуальність набуває екологічний моніторинг антропогенних змін - система спостережень, оцінки та прогнозу стану довкілля, створена з метою виділення антропогенної складової цих змін на тлі природних процесів.

Найбільш небезпечні зміни в екологічну систему, природні комплекси, в ландшафт привносять саме господарська діяльність і техногенний вплив людства на навколишнє природне середовище. За допомогою екологічного моніторингу здійснюється аналіз і прогнозування стану екологічної системи, включаючи природно-технічні підсистеми та санітарно-гігієнічні показники середовища проживання людини.

Моніторинг охоплює весь широкий спектр аналізу спостережень за мінливістю абіотичної складової біосфери і у відповідь реакцією екосистем на ці зміни, включаючи, як геофізичні, так і біологічні аспекти, що визначають широкий спектр методів і прийомів досліджень, використовуваних при його здійсненні.

Оскільки співтовариства живих організмів замикають на себе всі процеси, що протікають в екосистемі, ключовим компонентом моніторингу навколишнього середовища є моніторинг стану біосфери або біосферний моніторинг, під яким розуміють систему спостережень, оцінки і прогнозу будь-яких змін до біотичних компонентах, викликаних факторами антропогенного походження і проявляються на організмовому, популяційному або екосистемному рівнях.

1.2 Класифікація екологічного моніторингу

У відповідності до цілей, завдань та призначення моніторинг може бути таких видів:

1. Стандартний (поточний).

2. Кризовий (оперативний).

3. Фоновий (еталонний).

4. Науковий (прогностичний).

Стандартний (поточний) моніторинг - просторово-часові спостереження за навколишнім середовищем, здійснювані за спеціальною програмою.

При здійсненні цього виду моніторингу отримують основну інформацію, необхідну для аналізу та оцінки реального стану навколишнього природного середовища. На основі отриманих даних виконуються довгострокові прогнозні розрахунки та обґрунтовується рішення щодо стабілізації та покращення стану навколишнього природного середовища.

Кризовий (оперативний) моніторинг - спостереження за спеціальними показниками та цільовій мережі пунктів у реальному масштабі часу на окремих об`єктах, джерелах підвищеного екологічного ризику в окремих регіонах, які визначені як зони надзвичайних екологічних ситуацій, а також у районах екологічних аварій зі шкідливими екологічними наслідками з метою забезпечення оперативного реагування на кризові ситуації, ліквідації наслідків аварії, створення безпечних умов для здоров`я населення і функціонування наземних та водних екосистем.

У відповідності до визначення поняття кризового моніторингу він поділяється на моніторинг:

1. Стихійних та небезпечних явищ.

2. Надзвичайних ситуацій.

Фоновий (еталонний) моніторинг - спостереження на спеціальних природних об'єктах, не охоплених господарською діяльністю, або, за їх відсутності, дані першого туру спостережень на об'єктах виробничого використання.

Науковий (прогностичний) моніторинг - інформація підвищеної точності і ємності, за допомогою якої можна якісно збагатити виробничий моніторинг, значною мірою уточнити зміст управлінських рішень і, головне, створити істотно більш надійні прогностичні моделі. Такий моніторинг повинен бути представлений спеціальними польовими дослідами, балансовими та лізіметричними дослідженнями, імітаційними і математичними моделями, спеціальними видами дистанційного зондування (радіометричний, радіолокаційний, інфрачервоний та інші види контролю). В даний час він є лише в розвинених країнах світу.

1.3 Розвиток системи екологічного моніторингу в Україні

Екологічна складова сталого розвитку України повинна забезпечити суттєве покращення стану навколишнього середовища країни. Це має бути національна екологічна стратегія, яка, згідно з Національною доповіддю про гармонізацію життєдіяльності суспільства у навколишньому природному середовищі, містить у собі:

1. Екологізацію усіх сфер життєдіяльності населення у контексті національної безпеки України.

2. Впровадження системи професійної екологічної підготовки державних службовців, керівників і посадових осіб, які приймають відповідальні рішення на локальному, регіональному і державному рівнях.

3. Вдосконалення законодавчої та нормативно-правової бази, прискорення процесу гармонізації екологічного законодавства України з вимогами міжнародних стандартів, зокрема з нормативами Європейського союзу.

4. Забезпечення екологічної безпеки ядерних об'єктів та місць накопичення радіоактивних відходів, підвищення ступеня захищеності населення та довкілля від радіаційного впливу, пом'якшення наслідків катастрофи на Чорнобильській АЕС.

5. Захист, стабілізація та поліпшення екологічного стану в містах і промислових центрах, зокрема Донецько-Придніпровського регіону.

6. Запровадження інтегрованого управління водними ресурсами з метою їх збереження і відтворення, прискорення переходу до управління водокористуванням за басейновим принципом.

7. Поліпшення екологічного стану річок та підземних вод України, зокрема басейну Дніпра, та якості питної води.

8. Формування екологічно збалансованої системи природокористування на основі екологічно безпечних технологій та адекватної структури виробничого потенціалу у промисловості, енергетиці, будівництві, сільському господарстві, на транспорті.

9. Реалізація заходів щодо пом'якшення негативного впливу глобальних екологічних проблем, зокрема змін клімату, на стан екологічної безпеки України.

Національна екологічна стратегія здійснюється у контексті реалізації національної стратегії переходу до сталого розвитку відповідно до рішень Всесвітнього саміту у Йоганнесбурзі та політичних орієнтирів панєвропейського процесу «Довкілля для Європи».

У даному контексті важлива роль надається екологічному моніторингу, який має визначити реальний стан навколишнього середовища в Україні.

В останні десятиліття суспільство усе ширше використовує у своїй діяльності звіти про стан природного середовища. Ця інформація потрібна в повсякденному житті людей, при веденні господарства, у будівництві, при надзвичайних обставинах - для оповіщення про небезпечні явища природи, що насуваються. Але зміни в стані навколишнього середовища відбуваються і під впливом біосферних процесів, пов'язаних з діяльністю людини. Визначення внеску антропогенних змін являє собою специфічну задачу.

У систему екологічного моніторингу входять спостереження за станом елементів біосфери і спостереження за джерелами і факторами антропогенного впливу.

На сьогодні моніторингові спостереження проводяться за наступними складовими навколишнього природного середовища:

1. Повітряне середовище.

2. Водне середовище.

3. Тваринний і рослинний світ.

4. Грунт.

5. Клімат.

Державна система моніторингу довкілля, складовими частинами якої є відомчі системи моніторингу довкілля, функціонує на трьох рівнях: загальнодержавному (національному), регіональному та локальному.

Загальнодержавна програма моніторингу довкілля - це сукупність завдань державного значення, що ґрунтуються на законодавчій та нормативно-правовій базі і дозволяють реалізувати основні задачі моніторингу із залученням засобів та систем в масштабах країни в цілому.

Регіональна програма моніторингу довкілля являє собою сукупність завдань, направлених на реалізацію задач моніторингу в межах адміністративно-територіального району, на територіях економічних і природних регіонів (область, АР Крим), з урахуванням географічних, соціально-економічних та адміністративних особливостей. Регіональна програма моніторингу довкілля входить як складова частина до загальнодержавної програми.

Локальна система моніторингу - система, що належить окремим суб'єктам системи моніторингу довкілля, вирішує специфічні для даного відомства задачі моніторингу і входить складовою частиною до державної системи моніторингу довкілля. Здійснюється на території окремих об'єктів (підприємствах, діяльність яких пов'язана з негативним впливом на довкілля, окремих ділянках ландшафтів, містах).

Екологічний моніторинг здійснюється, переважно, для перевірки попередньо встановлених в результаті екологічних досліджень норм екологічного стану компонентів довкілля або як початковий етап рекогносцирувальних екологічних досліджень території, яка потребує первісного або додаткового вивчення.

Пріоритетними напрямками існуючої сьогодні системи екологічного моніторингу довкілля є контроль за рівнями забруднення (хімічного, радіаційного, бактеріологічного, теплового та ін.) в компонентах навколишнього природного середовища (атмосферному повітрі, поверхневих водах, джерелах питної води, тощо). Проте головною метою екологічного моніторингу є не тільки кількісно-якісна оцінка техногенного впливу на природне навколишнє середовище, а головне оцінка та передбачення наслідків її багатокомпонентної відповідної реакції для визначення загального стану екологічної безпеки.

Такий підхід визначає необхідність виявлення і вивчення зв'язків між типами та рівнями техногенних навантажень, динамічними параметрами природних процесів, станом рослинності, живих організмів, здоров'ям і психологічним станом людей та змінами соціально-економічних процесів в суспільстві.

Будь-яка система моніторингу розділяється на два основних блока - це система отримання та збереження інформації та система її обробки, аналізу та представлення у вигляді кінцевого продукту. Кожен з цих блоків має свою структурно-організаційну, науково-методичну, технічну та технологічну базу. Тому їх робота здійснюється незалежно одна від одної, але загальна система комплексного екологічного моніторингу потребує паралельного розвитку цих двох блоків, організацію їх постійної взаємодії та коригування їх стратегії і тактики на кожному етапі розвитку системи з урахуванням можливості її функціонування для надзвичайних ситуацій.

Взагалі, екологічний моніторинг об'єктів довкілля здійснюється для отримання вибіркових даних, за якими здійснюється установлення чи коригування регламентів екомоніторингу довкілля, уточнення екологічних положень в найбільш значущих зонах, в різні кліматичні періоди та після припинення дії небезпечних природних явищ, аварій і катастроф будь-якого походження, які спричинили чи могли спричинити шкоду природному середовищу.

Основна задача мережі спостережень для моніторингу за станом довкілля полягає в екологічному районуванні території, яке дозволяє виявити і оцінити фактори, що впливають на первісне розповсюдження забруднюючих речовин і наступну їх міграцію і накопичення, що необхідно для обґрунтування вибору об'єктів спостережень на площі полігону з урахуванням мінімізації обсягів вимірів і забезпечення представництва і рівноточності даних по всій території зони спостережень.

Після районування території і формування мережі пунктів спостережень слід провести рекогносцирувальний контроль, результати якого дозволять дати первісну оцінку екологічної обстановки в зоні спостережень, а саме: виявити пріоритетні для даної території забруднювачі, визначити бар'єри на шляхах міграції забруднюючих речовин, оцінити рівень забруднення території.

Рекогносцирувальний контроль забрудненості довкілля проводиться в мінімальному об'ємі і тільки на найбільш представничих для даної території ландшафтах чи елементах якогось одного ландшафту, що відображає можливий вплив техногенних об'єктів, розташованих на цій території чи поряд з нею. Разом з цим спостерігаються контрольні елементи ландшафту, забруднення яких майже не залежать від техногенного оточення.

Кожний компонент навколишнього природного середовища повинен мати представничу інформаційну характеристику як в просторі, так і в часі, починаючи з визначення природно-історичних тенденцій їх змін, які відображають, в якому темпі і напрямку йде еволюція природного середовища як під впливом природної мінливості, так і від антропогенного навантаження. Тобто, кількість видів спостережень та обсяг даних повинен бути таким, щоб міг забезпечити моніторинговими даними, достатніми для розробки прогнозів та рекомендацій щодо оптимізації рішень, які приймаються з питань екологічної безпеки об'єктів.

За оцінкою науковців Міжнародного інституту менеджменту навколишнього середовища (Швейцарія) щорічні втрати України від погіршення її екологічного стану становлять близько 15-20 % внутрішнього національного доходу і є одними з найбільших у світі. Головною причиною цього є неналежна увага до проблем довкілля.

Належне функціонування Державної системи моніторингу довкілля має убезпечити Україну від таких втрат і скласти реальні передумови сталого розвитку України, забезпечивши основні компоненти її екологічної складової частини.

1.4 Особливості регіонального екологічного моніторингу

Регіональний екологічний моніторинг (РЕМ) - це спостереження за природними і техногенними процесами і явищами в межах будь-якого регіону, аналіз їх впливу на місцеві екосистеми, на основі сучасних ноосферних підходів та прогноз екологічної ситуації для вироблення ефективної екологічної політики в регіоні.

Завдяки проведенню регіонального екологічного моніторингу прискорюється екологічний розвиток того або іншого регіону, відбувається вдосконалення соціальних структур останнього, відбувається прискорення процесу ефективного розв'язання екологічних проблем, використання фактора економіко - географічного стану регіону тощо. Специфікою регіонального моніторингу має бути акцентування уваги на тих специфічних природних і техногенних особливостях області, які є основними, що впливають на життя екосистем та здоров'я людей і які вимагають своїх специфічних методів спостережень, відбору проб і т.д.

Масштаби антропогенного і природного впливу на екосистеми та його характер істотно різняться в різних регіонах України. Так, для Донецько-Придніпровського регіону характерний є вплив, зумовлений інтенсивним вуглевидобутком, створенням териконів потужною металургійною та нафтопереробною промисловістю, накопиченням дуже великої кількості відходів, майже катастрофічним забрудненням усіх компонентів довкілля, а останнім часом ще й масштабним просіданням земної поверхні та зникненням ґрунтових вод.

У Карпатському регіоні через надмірну вирубку лісів, підрізку схилів у зв'язку з будівництвом, значно активізувалися зсувні процеси, збільшилась вразливість від надмірних атмосферних опадів, почастішали катастрофічні повені.

Певних змін зазнав і Поліський край, де внаслідок Чорнобильської катастрофи на значних територіях припинено сільськогосподарську діяльність, відбуваються процеси відновлення притаманних поліському краю екосистем в нових біохімічних умовах.

Виходячи з різних особливостей того чи іншого регіону проведення регіонального екологічного моніторингу істотно відрізняється. Так, для Карпатського регіону спостереження за змінами навколишнього середовища доцільно проводити з повітря, а саме - з вертольотів. Для центральних регіонів - моніторингові спостереження є переважно наземними, візуальними. Моніторинг відрізняється не тільки масштабом досліджень, кількістю точок відбору проб для аналізу, специфікою методів, але й специфікою організації і виконання, специфікою картографування, організації та управління.

За допомогою регіонального екологічного моніторингу необхідно вирішувати проблеми зближення рівнів еколого-економічного розвитку регіонів, прикордонного співробітництва, освоєння узбережжя Чорного і Азовського морів, рекультивації та відновлення різних природних ландшафтів, що зазнали значного антропогенного впливу, розвитку продуктивних сил в регіонах.

Враховуючи важливість моніторингу стану довкілля та потенційно небезпечних об'єктів у контексті підтримання належного рівня техногенно-екологічної безпеки, структури, що його здійснюють, повинні мати відповідне бюджетне фінансування.

Основними функціональними елементами системи моніторингу мають стати:

1. Багатовимірна база даних, призначена для нагромадження й зберігання соціально - економічних і фінансових показників регіону в галузевому й територіальному розрізах.

2. Розрахунково-аналітична підсистема підтримки прийняття управлінських рішень, що складається з комплексу імітаційних і цільових моделей, які відображають основні соціально-економічні процеси регіону, і прогнозування динаміки соціально-економічних показників.

Багатовимірна база даних має складатися з декількох блоків.

Один з головних блоків - кадастр регіону. У цей блок має входити систематизований звіт даних про територію і майновий комплекс, створений на основі електронної карти країни. Він має містити комплексні відомості про земельні, водні, лісові ресурси, сировинні джерела, промисловий та сільськогосподарський комплекси, мережі і об'єкти соціальної та невиробничої інфраструктури.

Наступний блок - статистичні дані, тобто інформація, одержувана від органів державної статистики. Вона повинна підрозділятися на три підблоки: державну, відомчу й галузеву статистики, - у яких необхідно виділити щотижневі, щомісячні та щоквартальні показники.

У цілому пропонуються такі розділи: територія і розселення; чисельність і склад населення; народжуваність і смертність; шлюби і розлучення; здоров'я; зайнятість, ринок праці; добробут, доходи й видатки населення; екологічна культура населення; правоохоронна діяльність; соціальна інфраструктура; екологія і охорона природи; промисловість; агропромисловий комплекс; лісове господарство; виробництво товарів народного споживання; транспорт і зв'язок; фінанси, бюджет; муніципальне господарство; капітальне будівництво.

Наступний блок повинен містити інформацію нормативно-правового і довідкового характеру. У підблок довідкової інформації заносяться відомості про статус регіону, час утворення, площу території, чисельність населення, економіко-географічне положення, адміністративно-територіальний поділ. Важливо, щоб така інформація була представлена в текстовій, числовій і графічній формах.

Водночас існує не менша (а значно більша) потреба провести моніторингові дослідження економіки сільськогосподарських підприємств, склад яких виник у результаті здійснення нових реорганізаційних процесів, зважаючи, зокрема, на те, що у їх використанні перебуває понад 70% сільськогосподарських угідь країни і близько 90% основних виробничих фондів галузі, і що вони невдовзі повернуть (повинні повернути) собі становище основних виробників конкуренто спроможної сільськогосподарської продукції.

Є потреба, насамперед, дослідити зміни та їх тенденції в організаційній структурі сільськогосподарських підприємств, з'ясувати, в яких умовах вони господарюють (зокрема - проаналізувати їх забезпеченість виробничими ресурсами і продуктивність використання останніх), і всебічно розглянути узагальнюючі фінансові результати господарювання.

Базовими інструментами соціально-економічної системи господарювання слід вважати форми власності, а також притаманні їм системи відносин і організаційно-правові форми господарювання.

екологічний моніторинг грунт

Розділ 2. Науковий моніторинг як високоточні наукові спостереження за станом грунтів

2.1 Поняття наукового моніторингу

Науковий (прогностичний) моніторинг - інформація підвищеної точності і ємності, за допомогою якої можна якісно збагатити виробничий моніторинг, значною мірою уточнити зміст управлінських рішень і, головне, створити істотно більш надійні прогностичні моделі.

Такий моніторинг повинен бути представлений спеціальними польовими дослідами, балансовими та лізіметричними дослідженнями, імітаційними і математичними моделями, спеціальними видами дистанційного зондування (радіометричний, радіолокаційний, інфрачервоний та інші види контролю). В даний час він є лише в розвинених країнах світу.

Головне - науковий моніторинг дозволяє створити істотно більш надійні прогностичні моделі.

2.2 Грунтово-екологічний полігон як складовий елемент наукового моніторингу

Основні завдання, які можна вирішити в межах грунтово-екологічного полігону, зводяться до наступних:

1. Вивчення просторового розподілу хімічних елементів, показників властивостей грунтів і процесів залежно від ландшафтного положення і антропогенних факторів (завдання «Геостатистика»).

2. Стеження за змінами основних характеристик грунтів під дією природних і антропогенних факторів (завдання «динаміка»).

3. Вивчення кількісних і якісних параметрів перерозподілу хімічних елементів поверхневого і підземного стоку (завдання «міграція»).

4. Проведення спеціальних дослідів з штучно заданими пара метрами антропогенного навантаження (задача «моделювання і прогноз»).

Для того, щоб кінцева задача («прогноз») була вирішена більш обґрунтовано, формують кілька баз даних параметрів, виконують відповідну програму спостережень, де кожна з баз складається з показників, які треба контролювати, і супроводжується методичними вказівками про періодичність, терміни вимірювання, методи та іншу інформацію.

Для проведення досліджень полігон обладнується стічними і мікросточними майданчиками, лізіметрами, наглядовими свердловинами, опадомірами. Здійснюється детальне ґрунтове картування, закладаються опорні ґрунтові профілі з мікромереж і полурозрізи (контрольні пункти спостережень).

Мережа опорних спостережень формується виходячи головним чином із структури ґрунтового покриву. Ними охоплюються основні типи і підтипи грунтів. Мікромережі (у зоні дії опорного розрізу) закладаються для охоплення всіх інших ґрунтових таксономічних одиниць (роду, виду, різновиду). Контрольні пункти спостережень вибирають з урахуванням рельєфу (крутизни , експозиції та інших елементів), типу землекористування (рілля, сінокіс, пасовище, лісостеп) і, якщо є необхідність, типу і стану рослинності.

Геохімічна функція ґрунтового покриву. Під геохімічної функцією розуміють здатність грунтів утримувати, трансформувати і перерозподіляти в просторі хімічні елементи.

Це стосується хімічних елементів, які належать ґрунтам, а також тих, які надходять ззовні. Іншими словами, геохімічна функція - це хімічна діяльність грунту в просторі, всі хімічні процеси, які проходять в ґрунтах. Процеси геохімічної міграції речовин в екосистемах стосувалися в тій чи іншій мірі всіх їх компонентів, однак ґрунти відіграють у цих процесах особливу роль.

В аспекті використання грунтів і з урахуванням антропогенного впливу і сучасних процесів деградацією земель представляють найбільш важливими такі складові геохімічної функції ґрунтового покриву:

1. Забезпечення умов росту і розвитку рослин шляхом формування відповідного хімічного складу ґрунтового розчину, забезпечення певного рівня вмісту рухомих форм поживних елементів, а також підтримання деяких властивостей грунтів, які безпосередньо впливають на родючість і залежать від хімічного складу грунту.

2. Детоксикація забруднювачів шляхом їх зв'язування, трансформації або вимивання за межі ґрунтового профілю. Оскільки останній шлях детоксикації є відносним, бо сприяє забрудненню інших компонентів ландшафту, то він має більше значення для виконання ґрунтами наступної, гідрологічної функції.

3. Створення певного агрохімічного фону ландшафтів, у тому числі складу ґрунтових та річкових вод.

4. Фоновий вміст хімічних елементів в основних ґрунтах елементів ландшафту, назване нами умовним через невизначеність і суперечливість методологічних підходів, які використовують для його визначення. У якості такого прийнято вміст елементів в ґрунтоутворюючій породі, яка була найменш змінена сучасними процесами ґрунтоутворення.

5. Просторовий розподіл властивостей і хімічних елементів в основних ґрунтах і ландшафтах, відбите у вигляді загальних карт детального масштабу.

6. Кількість і склад хімічних елементів у ґрунтах і водах, поступають з опадами або у вигляді добрив.

7. Основні міграційні потоки речовин в ландшафті і геохімії та економічні бар'єри як основні перепони на шляху латеральних або вертикальних міграцій. Ці дослідження супроводжувалися модельними дослідами з метою встановлення сорбційної здатності грунтів і порід по відношенню до окремих елементів - потенційним забруднювачів.

Гідрологічна функція ґрунтового покриву. Ця функція означає діяльність грунту, спрямовану на формування визначеного режиму вологозабезпечення рослин і організмів ландшафтом, а також транспорту речовин. Водна міграція є одною з основних форм міграції хімічних елементів в екосистемі і в ландшафті, тому геохімічна і гідрологічна функції в цьому плані вивчаються узгоджено і в тісному зв'язку.

З часом значення такого полігону зросте, так як підвищується вірогідність оцінок еволюції речового складу і ґрунтових процесів в природних і антропогенних ландшафтах в даний час і в перспективі. Більш того, тільки при постійному отриманні подібної інформації стане реальним рішення завдання раціонального управління агроландшафтами, тобто, їх використання в щадному режимі, обмеження різноманітних навантажень, збереження компонентів, усунення несприятливих процесів. Інакше кажучи, стане можливою трансформація характеру розвитку ландшафтів від сучасного деградаційного шляху розвитку до якісно нового етапу - сталому заощадженню і примноженню їх позитивних властивостей.

2.3 Тривалі стаціонарні досліди

Ідеальним видається варіант, коли грунтово-екологічний полігон доповнюється серією тривалих (стаціонарних) польових експериментів з вивчення різних рівнів і типів антропогенного навантаження (з обробкою, добривами, меліорації і т.д.). Зазвичай такого роду досліди ведуть з метою вироблення оптимальної технології отримання продукції рослинництва, а спостереження за змінами ґрунтових параметрів в них виглядають як не завжди обов'язковий додаток до даних врожайності культур. Разом з тим такі спостереження можуть і повинні стати самостійною і виключно важливою оцінкою в самих різних напрямках.

Так, в результаті застосування інтенсивних методів механічної обробки грунтів фактично сформувався інший грунт, що істотно відрізняється від природного аналога. Справді, на ріллі в порівнянні з цілиною інше співвідношення процесів мінералізації і гуміфікації рослинних залишків, відзначається різко мінливе в часі фізичний стан (більше грубих структур, вище рівноважна щільність). Систематична плужна обробка прискорює негативну трансформацію грунтів, мінімілізація - здатна сповільнити хід цих процесів.

Систематичне внесення мінеральних добрив, крім збагачення грунту елементами живлення, здатне змінити реакцію ґрунтового розчину, стан колоїдного комплексу, надати впливу на фізичні та біологічні властивості грунтів.

У результаті тривалого зрошення піднімаються ґрунтові води, відзначаються явища вторинного засолення і осолонцювання, гідрофілізація тонкодисперсних мінеральних компонентів.

Великомасштабне осушення призводить до виникнення вітрової ерозії та розвитку цілого ряду процесів.

Розвиток настільки різноманітних негативних процесів в результаті господарської діяльності став можливим через нехтування попередніми дослідженнями. Залучення цілинних земель в обробку, інтенсивний розвиток гідротехнічних меліорацій, хімізація землеробства - всі ці дії були здійснені майже відразу на великих територіях, що було характерно для радянського минулого нашої країни, коли партійні рішення змінювали собою необхідні вишукування. Сьогодні, коли ясні причини настільки великого розвитку деградації (це, перш за все, послаблення стійкості території, перевищення якої-небудь межі допустимих навантажень, часом просто неписьменні технічні рішення, як це трапилося з масштабним осушенням Полісся або ухилом на розвиток важкої сільськогосподарської техніки), неможливо допустити подібне в майбутньому.

Для цього вже зараз необхідно провести інвентаризацію в країні стаціонарних дослідів, виділити з них ті, що відповідають необхідному завданню - дати попереджуючу інформацію про негативні зміни властивостей грунтів під дією систематичної антропогенного навантаження, і якщо потрібно, залежить нові досліди.

2.4 Моделювання процесів

Математичне моделювання - опис природного об'єкта та його поведінки за допомогою математичних символів. Моделювання дає можливість утилізувати значний обсяг інформації і виробити прогноз поведінки системи залежно від різних сценаріїв антропогенного навантаження.

Комп'ютерна реалізація моделювання припускає автоматичний режим вибору оптимальної моделі, можливість постійного коригування її параметрів з урахуванням нової інформації, широке використання діалогового апарату, оптимізації кінцевого результату - стратегії регулювання та прогнозу навантажень.

У ґрунтознавстві та агрохімії відомо чимало моделей, які можуть надійно передбачити поведінку розчинних солей, органічних речовин, вологи, розвиток кореневих систем, цикли окремих елементів (С , N , Р та ін), ефективність добрив, продуктивність культур.

Моделювання процесів - теоретично достатньо розроблена область, але її широке використання в прогностичних цілях гальмується через нестачу вихідної експериментальної інформації. Можна припустити, що в міру розвитку реального моніторингу грунтів та накопичення систематичної і географічно точної інформації моделювання отримає потужний поштовх для свого розвитку. Моделювання може швидше зробити ґрунтознавство точною наукою. Тільки моделювання, що спирається на доброякісні дані, відкриє шлях до заможного прогнозу, до управління ґрунтоутворюючим процесом і раціональним використанням грунтів.

2.5 Прогноз

Внаслідок важливості прогнозу як кінцевого етапу моніторингу, з одного боку, і майже повній відсутності відповідних методичних розробок, з іншого, розглянемо трохи докладніше теорію питання та досвід прогнозування.

Термін «прогноз» є еквівалентом терміну «екстраполірування», тобто розрахунок досліджуваних показників за кордонами спостережуваних (дослідних) значень. «Прогноз» - це екстраполяція в часі, розрахунок можливих майбутніх значень.

Відомі численні моделі, з яких найбільшою популярності користується модель експоненціального згладжування Брауна.

Прогнозуючі моделі Бокса-Дженкінса швидко завоювали признання. У книзі Кендала "Тимчасові ряди" (1981) вироблено порівняння різних прогнозуючих моделей за відомим літературними даними. У переважній більшості випадків найкращий прогноз дали моделі Бокса-Дженкінса.

З усіх відомих у даний час методик прогнозуюча модель Бокса-Дженкінса дає прогнози з найменшою середньоквадратичною помилкою.

У доброякісності методики Бокса-Дженкінса можна завіритися, розглядаючи аналогії у фізиці. Фізика і, використовуючі її досягнення, технічні науки різко відірвалися від інших наук у своєму розвитку, методи і аналітичні можливості фізики (у широкому сенсі) разюче відрізняються від методів описових наук (тобто наук, розвиток яких залишилося на стадії збору і систематичних фактів).

Рішення та аналіз лінійних різницевих рівнянь настільки збігаються з аналогічними діями з лінійними диференціальними рівняннями, що виникає думка про їх повну еквівалентність. Дійсно, ті процеси, які описуються лінійними диференційованими рівняннями, з тим же ступенем точності можуть бути описані лінійними різницевими рівняннями. Ці рівняння еквівалентні в тому сенсі, що їхні рішення співпадають.

У будь-якій системі (соціальній, біологічній, економічній) є елементи, що викликають інерційність, відновлення при знятті зовнішніх впливів, розсіювання. В даний час методика Бокса-Дженкінса є загальновизнаною і фактично єдиною надійною методикою прогнозування.

Розділ 3. Впровадження наукового моніторингу на Україні

3.1 Науковий моніторинг, як один із видів моніторингу на Україні

Якщо звернутися до історії впровадження моніторингу на території України, то можна побачити, що держава починала дуже непогано. Майже сучасна концепція моніторингу була розроблена ще в кінці 80-х років минулого сторіччя. Велика група спеціалістів з Національної академії наук, відомчих академій та міністерств розробила узгоджений документ у вигляді системи екологічного моніторингу України. Замість його реалізації, як важливої державної програми був виданий цілий ряд розпоряджень і постанов, в результаті чого моніторинг був поділений на відомчі частини та відповідно закріплений за окремими відомствами. З часом відбулося те, що і повинно було відбутися. Моніторинг став відомчим, тобто моніторингом с/х угідь, лісів, вод, і навіть ще більш дрібним - моніторингом меліоративних земель, окремих територій, підприємств, процесів, технологій.

Передбачалося, що об'єднання моніторингів окремих сфер дозволить створити інформаційну систему про екологічний стан навколишнього середовища України, щорічно видавати відповідну доповідь і навіть управляти екологічною ситуацією.

Очевидно, така концепція, хоча і виглядає привабливою і економічно мало витратною, створила ще більше проблем.

Система, яка існує в Україні, характеризується цілою низкою недоліків:

1. Відсутність державних моніторингових мереж. Більш того, якщо відомства все ж мають власні мережі, то вони неминуче перетинаються між собою і дублюють програми спостережень. Навіть тепер, коли моніторингові спостереження у відомствах ледь жевріють, наприклад, важкі метали в ґрунтах визначають (нерідко на одних і тих же об'єктах) лабораторії Міністерства екології, Міністерства охорони здоров'я та інші.

2. Розпорошення зусиль і коштів. Кожне відомство самостійно займається картографічним, технічним, програмним забезпеченням, готує кадри, відбирає зразки, виконує аналізи тощо.

3. Неможливість розробки та впровадження єдиної методології, так як окреме відомство було, є і,напевно, буде царством непереборних власних амбіцій.

4. Відсутність повноцінної інформаційної системи про стан довкілля країни, досить розмите уявлення про тенденцію і швидкість її зміни.

5. Необґрунтованість інвестиційної політики щодо коректування стану навколишнього середовища.

Науковий моніторинг, при відсутності на Україні повноцінних мереж фонового і стандартного моніторингу, дозволяє закрити проломи і встановити основні тенденції в зміні стану ґрунтового покриву України, хоча оцінити їх надійно, супроводити точними картами і нормативами поки неможливо. Однак, у міру розвитку мереж науковий моніторинг буде все краще виконувати своє основне призначення - сприяти розвитку прогностичних моделей. Разом з тим і він сам потребує вдосконалення - розвитку полігонів, упорядкуванні стаціонарних дослідів, створенні лізіметричних станцій, підтримки імітаційного та математичного моделювання.

3.2 Досвід впровадження наукового моніторингу грунтів на Україні

Прикладом впровадження наукового моніторингу можна вважати проведення такого моніторингу на Західній Україні, де досліджувався стан грунтів на території борового лісу. Було відібрано 20 пробних показників в ґрунтах під ялинковими насадженнями, мета яких - визначення стану насаджень та прогнозування динаміки ґрунтового покриву. Два рази у рік - весною та осінню - проводиться перевірка пробних показників з обліком та стеженням за покривом, його профільними змінами.

Схожі моніторинги проводились в різних містечках Західної, Східної та Центральної України, всі вони відповідають встановленим нормам та вимогам.

Висновки

У даній курсовій роботі був проведений аналіз наукового моніторингу грунтів та було розглянуте це питання з багатьох його сторін. Виходячи з цього можна зробити декілька висновків, які б могли охарактеризувати і дати кінцевий результат роботи.

Отже, моніторинг - це система спостережень, збору, обробки, передачі, збереження, аналізу й оцінки інформації про стан довкілля, прогнозування його змін і розробка науково-обґрунтованих рекомендацій для прийняття управлінських рішень. Порядок створення та функціонування такої системи в Україні визначає Положення про Державну систему моніторингу довкілля.

Інформація, що зберігається в системі моніторингу, використовується для прийняття рішень у галузі охорони довкілля, раціонального використання природних ресурсів та екологічної безпеки органами державної влади та органами місцевого самоврядування і надається їм безкоштовно відповідно до затверджених регламентів інформаційного обслуговування користувачів системи моніторингу та її складових частин.

Науковий моніторинг грунтів повинен бути представлений спеціальними польовими дослідами, балансовими та лізіметричними дослідженнями, імітаційними і математичними моделями, спеціальними видами дистанційного зондування (радіометричний, радіолокаційний, інфрачервоний та інші види контролю). В даний час він є лише в розвинених країнах світу. Головне - науковий моніторинг дозволяє створити істотно більш надійні прогностичні моделі.

Науковий моніторинг, при відсутності на Україні повноцінних мереж фонового і стандартного моніторингу, дозволяє закрити проломи і встановити основні тенденції в зміні стану ґрунтового покриву України, хоча оцінити їх надійно, супроводити точними картами і нормативами поки неможливо. Однак, у міру розвитку мереж науковий моніторинг буде все краще виконувати своє основне призначення - сприяти розвитку прогностичних моделей.

Список використаних джерел

1. Бокс Дж., Дженкінс Г. Аналіз часових рядів. Прогноз и управління. Пер. с англ. А.Л. Левшина. Під ред. В.Ф. Писаренко. М., «Мир», Вип. 2, 1974, 197 с.

2. Ізраєль Ю.А. Екологія та контроль стану природного середовища. - Л.: Гідрометеоіздат., 1979. - 375 с.

3. Каленчук-Порханова Ж., Мовчан М.., Поліщук В. Про актуальність моніторингу навколишнього середовища// Рідна природа.- 2002 - №2. - С. 12-14.

4. Медвєдєв В.В. Моніторинг грунтів України. Концепція. Висновки. Завдання. Харків: Апостроф, 2012, 215, 383 с.

5. Положення про Державну систему моніторингу довкілля. Постанова КМУ від 30.03.1998 р.-№391

6. Популярний екологічний словник/під редакцією А.М. Гілярова. - М., 1999. - 255 с.

7. Постанова Верховної Ради України №188, від 5.03.1998р. «Про Основні напрями державної політики України у галузі охорони довкілля, використання природних ресурсів та забезпечення екологічної безпеки». Відомості Верховної Ради, 1998, №38-39.

8. Реймерс Н.Ф. Екологія (теорія, закони, правила, гипотези)//Росія молода. - М. 1994. - 267 с.

Размещено на Allbest.ru