Вопрос №44. Принципы отбора проб различных объектов среды, а также выбора мест для осуществления пробоотбора и самого мониторинга.

Выбор места отбора проб производится с учетом географических, геологических, экологических особенностей изучаемого региона, с учетом возможного характера распределения загрязнения в пространстве и во времени.

Методы анализа при проведении наблюдений – стратегия получения адекватной информации об объекте исследования на основе данного анализа.

Стадии аналитического процесса:

- Отбор пробы;

- Пробоподготовка;

- Измерение.

Эти стадии – равнозначные звенья цепи, несущие объективные и субъективные источники погрешностей.

Проба должна быть представительна относительно объекта исследования. Информация, полученная от пробы, должна математически точно отражать информацию объекта. Это требование выполнимо, когда анализу подвергается весь объект. Обычно получаются различные приближения. Задача – получить статистически усредненный образец (легко осуществимо в жидкой фазе). Достигается отбором одной большой пробы или многих в разных точках с последующим механическим усреднением или растворением.

В воздушной среде образец получают прокачкой через фильтры или поглотители (газ, аэрозоль).

Сосуды должны быть инертны к загрязнителям (пенопласт, фторопласт – для жидкостей; стекло для нефтепродуктов; пластик, ткань – для твердых проб). Жидкости упаковываются герметично и консервируются.

Принципы отбора проб воздуха:

- отбирают с высоты 2 метра;

- точки наблюдений отбора проб располагают вдоль направлений преобладающих ветров (по розе ветров);

- размещаются точки отбора проб на различном расстоянии от источника загрязнений;

- точки наблюдений располагаются каждые 100 метров (по основным направлениям ветра, 4-х направлений достаточно).

Как правило обязательным является контроль на границе санитарно-защитной зоны, если предприятие.

Осреднение (за 20 минут) воздушного образца достигается путем продолжительной прокачки воздуха через фильтры (поглотители - сорбенты).

 

Принципы отбора проб вод:

1. воды суши:

- основное правило – выбирают точки, там где есть проточные воды, т.е. в зонах нормального перемешивания воды; соответственно если это река, то точки отбора проб будут браться в середине водотока (где есть интенсивное перемешивание);

- в поверхностных водных объектах берут «объединенные пробы» (нет разделения по глубинам, горизонтам водной толщи);

- точки проб располагают ниже по течению реки; точки располагают по окружности от источника воздействия;

- контрольный створ располагают выше по течению реки, либо на соседних притоках (которые не испытывают воздействия). Пример: дельта р. Нева (имеет только 1 приток – р. Охта), Охта – будет контрольным створом для В.О.

Донные отложения: такой же принцип отбора проб как для вод суши (точечный).

2. морская среда:

- все пробы отбираются с конкретных горизонтов (глубин; фиксируют с какой глубины взята проба);

- станции наблюдений могут располагаться как вблизи источников, так и по площадному принципу (по сетке).

 

Вопрос №45. Прогностические возможности мониторинга окружающей среды. Ответ неполный!!! Надо еще!!!

Мониторинг – система наблюдений, оценки и прогноза состояния окружающей среды, которая является важнейшей частью государственного экологического контроля. Главная цель мониторинга – наблюдение за состоянием окружающей природной среды и уровнем ее загрязнения, оценка и определение последствий антропогенного воздействия на биоту, экосистемы и здоровье человека, а также эффективности природоохранных мероприятий. Сюда относятся экспериментальное моделирование, прогноз и рекомендации по управлению состоянием окр. прир. среды. В России внедрена единая государственная система экологического мониторинга (ЕГСЭМ), к основным задачам которой относится ведение специальных банков данных, характеризующих экологическую обстановку, и гармонизация их с международными эколого-информационными системами, а также оценка и прогноз состояния объектов и антропогенных воздействий на них, откликов экосистем и здоровья населения на изменение состояния ОПС. Кроме того, в России используется постоянно действующая математическая модель прогнозирования изменений в ОПС, входящая в автоматизированную информационную систему мониторинга. Одной из основных целей математического моделирования системы является принятие обоснованных управляющих решений по предупреждению негативных тенденций в окружающей среде.

Согласно словарю “Природопользование” Н.Ф. Реймерса (1984) под мониторингом окружающей среды понимается “слежение за состоянием окружающей человека природной среды и предупреждение о создающихся критических ситуациях, вредных или опасных для здоровья людей и других живых организмов”. В других определениях мониторинга, приведенных в данном словаре (всего их 10!), обращается внимание либо на пространственный аспект, либо на методы его реализации: космический, авиационный, биологический и т.д. При таком подходе смысл мониторинга заключается в осуществлении двух взаимосвязанных функций - наблюдения (слежения) и предупреждения. Такой мониторинг нацелен на фиксацию отрицательных последствий хозяйственных действий и их вторичных эффектов, и поэтому обладает низким прогностическим потенциалом.

Идея глобального мониторинга окружающей среды впервые была высказана в монографии "Глобальный мониторинг окружающей среды", изданной в 1971 г. Научным комитетом по проблемам окружающей среды Международного совета научных союзов. Под мониторингом понималась система контроля над окружающей средой, включающая три блока: наблюдения за состоянием среды, определения возможных изменений и мероприятий по управлению (регулированию) окружающей среды.

Важнейшим принципом регионального экологического мониторинга должен являться принцип проблемной организации. Этот принцип противополагается идее тотального мониторинга “всего и вся” и снимает синдром “избытка данных - недостатка информации”. Программа исследования и наблюдения развертывается только под определенную экологическую проблему.

Мониторная система должна быть открыта не только для развития, но и для пользователей. Информационная открытость - необходимое условие нормального функционирования системы, которое может быть обеспечено средствами ГИС-технологий. Все результаты экологических исследований и наблюдений должны быть доступны для управленцев, предпринимателей, политиков, широкой общественности. Однако этот принцип накладывает определенные обязательства на пользователей, которые должны сформулировать свои требования при формировании программ мониторинга. Оперативность экологического мониторинга должна выражаться не столько в технической стороне дела - оперативности переработки и выдачи информации, сколько в оперативности принятия решений в критических ситуациях. При таком требовании информация, выдаваемая управляющему, должна быть ориентирована на принятие решений и включать типы имевших место критических экологических ситуаций и действий по их разрешению.

Системный анализ и имитационное математическое регулирование дают возможность прогнозировать возможные состояния и изменения сложных систем и делают управление ими эффективным. Данный подход можно описать следующим образом:

 

Прогнозирование изменений в экологических системах региона, а главное, выявление источников антропогенного воздействия и причин возникающих изменений, возможного воздействия различных частей региона на соседние требует анализа по отдельных территориальным подсистемам, относительно однородным по физико-географическим условиям (и исходности систем), построение моделей хозяйственно деятельности, анализа последствий этой деятельности и оценки последствий по каждой и территориальных подсистем. Для этого необходимо разбить регион на территориальные подсистемы с учетом высказанных соображений. Выделение подсистем необходимо также для того, чтобы определить функции влияния («передаточной» функции) одной части региона на любую другую.

Вопрос №46. Определение и назначение географических информационных систем (ГИС)

Географические информационные системы – это компьютерные системы (или в более узком смысле программные пакеты), предназначенные для сбора, хранения, дополнения, обработки, анализа, моделирования, визуализации пространственно-координированной (т.е. имеющей пространственную привязку) информации, а также проведения экспертиз при принятии управленческих решений. ГИС – аппаратно-программный человеко-машинный комплекс, обеспечивающий сбор, обработку, отображение и распределение пространственно-координированных данных, интеграцию данных и знаний для решения задач, связанных с инвентаризацией, анализом, моделированием, прогнозированием, управлением природной средой и территориальной организацией общества.

Центральное звено любой ГИС - база данных. База данных - совокупность данных, организованных по определенным правилам, предусматривающим общие принципы описания, хранения и обработки данных, независимо от прикладных программ.

В любой ГИС можно выделить ее стандартное программное ядро: программное обеспечение, программный пакет, разработанный одной из крупных фирм по производству программного обеспечения. В большинстве случаев для анализа и моделирования экологических процессов, или хотя бы для разработки собственного интерфейса пользователя необходимо создавать программы, которые будут управлять работой ГИС для данного конкретного проекта. Эта возможность реализуется при помощи встроенного в стандартную ГИС внутреннего языка создания ГИС приложений. Разработка стандартных ГИС - дело многочисленных коллективов профессиональных программистов специализированных фирм. Однако эти программисты не имеют экологического образования и не знают специфики задачи, для решения которой разрабатывается конкретная ГИС. Поэтому разработка конкретного ГИС-приложения или участие в его создании совместно с программистом-профессионалом - дело специалиста-эколога.

Таким образом, для реализации конкретной ГИС необходима совокупность из программных и технических средств хотя бы в пределах одного компьютера. Это тот случай, когда получение поставляемых в ГИС данных находится вне рамок данной конкретной ГИС: данные каким-то образом получены, записаны в файлы необходимых форматов и импортируются в ГИС. Однако возможен такой случай, когда к ГИС подключаются блоки автоматизированного измерения различных характеристик, т.е. в ГИС включена информационно-измерительная система. Вообще информационной системой называется система, реализующая автоматизированный сбор, обработку и манипулирование данными и включающая в себя технические средства обработки данных, программное обеспечение и соответствующий персонал. Упрощенная структура информационной системы подразумевает наличие измерительного блока, блока ввода данных в базы данных, системы управления базами данных, комплекса прикладных программ и обслуживающего персонала. Информационные системы подразделяются на измерительные информационные системы и обрабатывающие информационные системы. Разумеется, система может быть одновременно и измерительной, и обрабатывающей. Отличие информационной системы от геоинформационной состоит в отсутствии блоков визуализации информации и ее анализа. В общем случае в состав конкретной геоинформационной системы может входить информационно-измерительная система. В таком случае в состав конкретной ГИС кроме измерительных датчиков должны входить телекоммуникационные средства передачи информации: кабельная сеть, модемы и т.д.

Все ГИС делятся на 3 основные группы:

1. Системы, самостоятельно добывающие первичную информацию и выпускающие ее в виде сводок, или БД.
2. Системы, аккумулирующие поступающую информацию, перерабатывающие ее и выдающие в различной форме.
3. Системы, не добывающие и не обрабатывающие факты, а собирающие опубликованную информацию и обслуживающие потребителей.

Вопрос №47. Понятие «база экологических данных»

 

База данных - совокупность данных, организованных по определенным правилам, предусматривающим общие принципы описания, хранения и обработки данных, независимо от прикладных программ.

Язык базы данных предоставляет в распоряжение пользователя следующие возможности:

- средства работы с файлами, позволяющие выбирать, модифицировать, сортировать, объединять, отыскивать данные, и выполнять сложные запросы

- возможность пользоваться собственными критериями выбора, вызывать заранее составленные последовательности команд с помощью меню.

 

База данных – центральное звено любой ГИС. Географические информационные системы – это компьютерные системы (или, в более узком смысле, программные пакеты), предназначенные для сбора, хранения, дополнения, обработки, анализа, моделирования, визуализации пространственно-координированной (т.е. имеющей пространственную привязку, пространственно-распределенной) информации, а также проведения экспертиз при принятии управленческих решений.

 

Базы данных разделяют на 2 большие группы:

1. Библиографические. Перечень документов, сопровождаемый описаниями в виде рефератов, аннотаций или списком ключевых слов
2. Справочные. Фактографические базы данных, заключающие в себе необходимую информацию без отсылки к другим источникам. Эта группа делится на: цифровые, текстовые, полицифровые. По задачам, для решения которых предназначаются, их можно разделить на общие, тематические и частные. Общие ГИС и БД различного территориального уровня существуют во многих государствах, используются для решения управленческих задач, природоохранного планирования, оценки земель и др. Тематические ГИС и БД очень разнообразны: они охватывают узкий круг материалов и данных и предназначаются для решения частных задач на конкретных территориях. Создаются только на данных аэрокосмической съемки (геокоминформационные системы и банки). Более разнообразны частные или объектно ориентированные ГИС (ГИС, несущие геологическую и почвенную информацию, сведения о гидрогеологии и гидрологии, береговые информационные системы и др.)

 

СУБД – система управления базой данных - комплекс программ и языковых средств, предназначенных для создания, ведения и использования баз данных. Конкретная СУБД имеет свой собственный формат файлов баз данных, однако можно создать другие программные продукты, способные обрабатывать файлы этого формата. Принципы обработки данных определяются именно их структурой. Аналогия: в России расстояние между колесами локомотивов и подвижного состава с середины 19 века определяется неизменной шириной железнодорожной колеи.

В СУБД входит 3 основных компонента: командный язык, интерпретирующая система или компилятор для обработки команд и интерфейс пользователя. Обычно различают 3 класса СУБД, обеспечивающие работу иерархических, сетевых, реляционных (или табличных) систем баз данных.