Билет 14 Геоэкологические проблемы и мониторинг мирового океана

С каждым днем влияние антропогенной деятельности на Мировой океан, во многих случаях превосходящее естественные процессы, становится все более заметным и приводит к существенному нарушению его геоэкологического баланса.

Источников и каналов загрязнения океана очень много.

· По месту возникновения они подразделяются на наземные, атмосферные и морские;

· По временному признаку – на постоянные (выпаривание и вымывание загрязняющих веществ из атмосферы, сброс с суши, эксплуатационные сливы судов и т. д.) и случайные (аварии кораблей, катастрофы при добыче полезных ископаемы и т. д.),

· По источнику поступления – на точечные (морских судов, нефтяных платформ и т. д.) и сливные (с сельскохозяйственных угодий, урбанизированных территорий).

· В зависимости от площади распространения различают локальные загрязнения (радиус до 10 км); субрегиональные (до 100 км); региональные (до 1000 км) и глобальные, охватывающие весь Мировой океан.

Устойчивость геосистемы Мирового океана основана на постоянстве среды. Это состояние учитывает поступление в океан вредных веществ, но в концентрациях, не вызывающих неблагоприятные последствия. Воздействие загрязнителей на биоту океана зависит от степени опасности, стойкости, агрегатного состояния, масштаба, продолжительности воздействия загрязнения и вида организма.

Одним из основных загрязнителей Мирового океана являются нефтяные углеводороды – нефть и нефтепродукты. Наиболее загрязнены нефтью районы интенсивного судоходства и морских нефтепромыслов. Разлитая по поверхности океана нефть нарушает процесс тепло-, водо- и газообмена на границе океана и атмосферы. Являясь токсичным веществом, нефть отрицательно воздействует на все виды морских организмов. Больше всего нефти в океан поставляет суша, посредством атмосферных осадков, речного и ливневого стока. Около трети нефти попадает в океан при морских перевозках, из нее более половины приходится на эксплуатационные сливы судов (0,4 % от перевозимого объема).

Следующий загрязнитель океана – химические вещества, производимые человеком. Это кислоты, щелочи, продукты коксохимии, растворители, спирты, пестициды, гербициды, детергенты и т. д. Они оказываются в океане в результате аварий морских химовозов и поступлений с суши. В настоящее время в Мировой океан ежегодно сбрасывают около 30000 различных химических соединений, объемом до 1,2 млрд т. Повышение содержания в воде органических соединений – нитратов и фосфатов – ведет к бурному развитию бактерий, водорослей - вторичному загрязнению продуктами метаболизма и распада.

Глобальный характер носит загрязнение океана тяжелыми металлами, прежде всего ртутью, свинцом, кадмием. Они попадают в океан главным образом через атмосферу и с речным стоком. От одной трети до половины промышленного производства ртути (4 тыс. т) и около 2 млн т свинца ежегодно попадает в океан.

Значительную опасность представляет загрязнение океана отходами атомной и военной промышленности. Оно связано с захоронением радиоактивных отходов, авариями судов с атомными реакторами и сбросом теплой воды, используемой для охлаждения реакторов АЭС.
Быстро растет загрязнение океана твердым мусором. Эти отходы, как правило, не разрушаются и накапливаются в океане.

Общие последствия загрязнения проявляются в накоплении химических, токсических веществ в биоте, микробиологическом загрязнении прибрежных районов, снижении биологической продуктивности, прогрессирующей эвтрофикации, возникновении мутагенеза и канцерогенеза, нарушении устойчивости экосистем. Кроме того, загрязнение океана сказывается на хозяйственной деятельности человека и его здоровье. Токсические вещества через трофические цепи вызывают у людей ряд специфических заболеваний.

Целью комплексного мониторинга океана является определение состояния Мирового океана и прогнозирование изменений, которые происходят в его экосистемах вследствие антропогенных факторов. Глобальный мониторинг Мирового океана будет комплексным при условии выполнения таких задач:

• выявление каналов поступления и оценивание потоков загрязняющих веществ в биопродуктивных и чувствительных экосистемах;
• изучение отрицательных следствий загрязнения экосистем;
• исследование связей между уровнями накопления загрязняющих веществ и экологическими изменениями, которые характерны для определенных экосистем;
• определение критических концентраций загрязняющих веществ, которые могут вызвать нарушение функциональных биологических и биохимических процессов;
• изучение физических, химических и биологических процессов, которые определяют ассимилирующую емкость;
• построение математических моделей отдельных экологических процессов для прогнозирования экологической ситуации в океане в локальном, региональном и глобальном масштабах.

Для решения этих задач используют информацию, полученную из разных источников:

а) данные натурных наблюдений, которые дают возможность определять основные источники и каналы поступления загрязняющих веществ, оценивать процессы самоочищения, рассчитывать баланс загрязняющих веществ, состояние нейстонных (тех, которые живут непосредственно в пределах поверхностной пленки воды), планктонных и бентосных групп;

б) лабораторные исследования, которые оказывают содействие определению в условиях, максимально приближенных к природным, критических концентраций, вычислению величины ассимилирующих емкостей;

в) математическое моделирование, которое дает возможность изучать реакции экосистем на действие определенных факторов.

Комплексный глобальный мониторинг океана охватывает экологический и физический мониторинги.

· Экологический мониторинг океана является системой анализа, оценивания и прогнозирования состояния морских экосистем. Важной составляющей экологического мониторинга является биологический мониторинг морской среды, который предусматривает систематические наблюдения за элементами функциональной структуры биоценозов с целью оценивания и прогнозирования состояния биотического компонента морских экосистем. Биологический мониторинг связан с системой геохимического мониторинга, который осуществляет контроль за источниками и уровнями загрязнения морской среды.

· Физический мониторинг океана предназначен для анализа действия физико-океанографических и гидродинамических факторов, которые осуществляют распространение и перераспределение загрязняющих веществ в морской среде.

Билет 15 Основные задачи и содержание мониторинга загрязнения поверхностных вод

Контроль загрязнения поверхностных вод производится регулярно специально созданной сетью пунктов наблюдения.

Разработанная система контроля предусматривает согласованную программу работ по гидрохимии, гидрологии, гидробиологии и получение данных, характеризующих качество воды по физическим, химическим, гидробиологическим показателям.

Важнейшей задачей контроля качества поверхностных вод является правильный выбор пунктов наблюдения, под которым понимается место на водоеме или водотоке, где производится комплекс работ для получения данных о качестве воды. Согласно ГОСТ пункты наблюдения в зависимости от народнохозяйственного значения водных объектов, их размеров и экологического состояния подразделяются на 4 категории:

Пункты наблюдения могут включать один или несколько створов, которые представляют собой условно поперечные сечения водоема или водотока. Расположение створов наблюдения зависит от гидрологических и морфологических особенностей водного объекта, положения источников загрязнения, объема и состава сточных вод, интересов водопользователей.

· Один створ устанавливается на водотоках, не имеющих организованного сброса сточных вод, в устьях загрязненных притоков, на замыкающих и предплотинных участках рек, в местах пересечения государственной границы.

· Два створа и более устанавливают на водотоках с организованным сбросом сточных вод. Один из них располагают в 1 км выше источника загрязнения, вне зоны его влияния, другие - ниже источника, в местах достаточно полного (не менее 80%) смешения сточных и речных вод.

· При контроле качества воды всего водоема устанавливается не менее трех створов, равномерно распределенных по акватории. Для наблюдения за качеством воды на отдельных загрязненных участках водоема створы располагаются также, как и на водотоках: первый на 1 км выше источника загрязнения, остальные - ниже, на расстоянии 0.5 км от сброса сточных вод, и за границей загрязненной зоны.

· На водоемах с умеренным и замедленным водообменом один створ устанавливается вне зоны влияния сточных вод, другой совмещается с местом сброса загрязненных стоков, остальные (не менее двух) располагаются по обе стороны от источника загрязнения, на расстоянии 0.5 км от него, и за границей зоны загрязнения.

В створе водного объекта может быть несколько вертикалей с опробованием воды из разных горизонтов. Количество вертикалей в створе определяется шириной зоны загрязнения, условиями смешения природных и сточных вод.

Количество горизонтов на вертикали зависит от глубины водного объекта.

· При глубине до 5 м устанавливается один горизонт на расстоянии 0,3 м от поверхности воды.

· В водных объектах с глубиной 5-10 м исследуются два горизонта - поверхностный и придонный (0.5 м от дна).

· При глубине 10-100 м устанавливаются 3 горизонта: поверхностный, на половине глубины и придонный.

"Методические указания по принципам организации системы наблюдений и контроля за качеством воды водоемов и водотоков на сети Госкомгидромета в рамках ОГСНК" определяют состав программ наблюдений за качеством поверхностных вод.

К характерным загрязняющим веществам могут относиться главные ионы, биогенные загрязняющие вещества, широко распространенные специфические вещества, которые в этом случае определяются по сокращенной программе 2 или 3.

Периодичность и программа наблюдений определяется категорией пункта. В пунктах I и II категорий визуальные наблюдения проводятся ежедневно. Отбор проб, гидрологические и гидрохимические наблюдения выполняются ежедекадно (по сокращенной программе 2 для пунктов I сокращенной программе 1 для пунктов II категории, ежемесячно (по сокращенной программе 3) и в основные фазы водного режима (по обязательной программе).

Для большинства водных объектов наблюдения по обязательной программе производятся 7 раз в год: во время половодья - на подъеме, пике и спаде; во время летней межени - при наименьшем расходе воды и при прохождении дождевого паводка; осенью перед ледоставом; во время зимней межени.

Отбор проб воды для определения ее химического состава и физических свойств проводится

· из поверхностного горизонта бутылью или эмалированным ведром,

· из глубинных слоев - батометром.

Объем пробы с каждого створа составляет 7-8 л. Отобранная вода разливается в различные емкости для раздельного анализа на отдельные ингредиенты и загрязняющие вещества. При необходимости производится соответствующая подготовка и консервация проб.

Для анализа природных вод используются фотометрические, газохроматографические, атомно-абсорбционные методы.