авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 ||

«Природно-техногенные комплексы и технология рационального природопользования Лекция 1. Компоненты природной среды как объекты ...»

-- [ Страница 4 ] --

Природно-техногенные комплексы и технология рационального природопользования Лекция-14. Геоэкологический мониторинг как средство регулирования состояния геосистем После реализации проектного решения важной задачей природопользования становится поддержание заданного режима функционирования природно-технической системы в целях получения запланированного эффекта. Однако этот эффект нередко снижается из-за негативных проявлений в ландшафте, ухудшающих условия использования природных ресурсов, а в ряде случаев и среду обитания человека. Эффективность некоторых природно-антропогенных объектов (например, мелиоративных систем) оказывается недостаточной из-за просчетов в планировании и проектировании или снижается со временем. В данной ситуации возникает необходимость в регулярных наблюдениях и контроле за состоянием природно-технических систем, т.е. в организации специальной службы геоэкологического мониторинга.

Геоэкологический мониторинг — это деятельность по регулярному слежению и контролю за экологическим состоянием и антропогенным изменением территориальных и аквальных систем в целях их оценки и прогноза, а также управления данным состоянием. Он необходим для определения последствий антропогенного воздействия, влияющих на качество окружающей среды в условиях конкретной территории, и их оценки с позиции жизнеобеспечения человека. Такая оценка позволяет своевременно и оперативно предупредить негативные последствия техногенного вмешательства, выявить возможные «конфликтные»

ситуации и вовремя принять меры по их нейтрализации или смягчению.

Объектами геоэкологического мониторинга выступают компоненты природы и геосистемы разных иерархических уровней:

- природные, находящиеся в естественном режиме (например, заповедные), природно-антропогенные (например, сельскохозяйственные), антропогенные (прежде всего городские).

Организация наблюдений и контроля за состоянием наземных и аквальных комплексов и их компонентов особенно актуальна для территорий, которые испытывают высокие техногенные нагрузки. В связи с этим выделяют мониторинг промышленных, транспортных, городских, сельскохозяйственных, мелиоративных и других функциональных типов геосистем.

В процессе геоэкологического мониторинга должны отслеживаться и фиксироваться показатели, характеризующие:

а) состояние и антропогенные изменения природной составляющей геотехнических систем;

б) результаты хозяйственной деятельности и антропогенное воздействие на природу (источники загрязнения, величины нагрузок на природные комплексы и др.);

в) качество окружающей среды и состояние здоровья населения.

Для получения этой информации целесообразно использовать как уже сложившиеся подходы к мониторингу — наблюдения за состоянием отдельных природных сред (атмосферный воздух, поверхностные и подземные воды, почва, биота, литосфера), так и слежение за состоянием гео- и экосистем в целом, т. е.

геоэкосистемный (ландшафтно-экологический) мониторинг. Отсюда следует, что наиболее полное представление о состоянии окружающей среды на всех иерархических уровнях (от локального до глобального) можно получить лишь на основе организации комплексного геоэкологического мониторинга.

Основной принцип его организации — учет всех или большинства компонентов и элементов природной среды и взаимосвязей между ними, признание территориальных и аквальных систем в качестве необходимых объектов наблюдений. Комплексный геоэкологический мониторинга включает:

- Мониторинг атмосферы;

- Мониторинг вод суши;

- Мониторинг вод океана;

- Мониторинг биоты;

- Мониторинг литосферы;

- Мониторинг почв Мониторинг начинается с регулярных наблюдений, т.е. сбора и периодической фиксации исходных данных, характеризующих состояние изучаемых объектов. Обработка и анализ этих данных позволяют оценить сложившуюся экологическую ситуацию, дать прогноз и оценку ее возможных изменений, обосновать мероприятия по ликвидации или смягчению отрицательных последствий природопользования. В итоге накопленная информация используется для разработки стратегии оптимальных взаимоотношений человека и природы. Деятельность по мониторингу окружающей среды можно представить в виде следующего общего алгоритма:

- наблюдение (фиксация) - контроль (определение отклонений от фоновых или нормативных показателей) - оценка исходного состояния природной среды - прогноз ее возможных изменений - оценка прогнозируемого состояния среды - разработка рекомендаций по ликвидации или смягчению негативных последствий.

Подобный алгоритм действий характерен для любого вида мониторинга.

Как видно, в процессе мониторинга решается важная конструктивная задача, связанная с обеспечением экологической безопасности деятельности людей. На его заключительном этапе разрабатываются меры по оптимизации взаимоотношений общества и природы, которые необходимы для управления состоянием окружающей среды. Правда, управление изменениями среды, например, с помощью постройки очистных сооружений или снижения техногенной нагрузки не входит в функцию службы мониторинга. Это забота организаций, уполномоченных принимать и реализовывать соответствующие решения (руководство предприятия или администрации города). Однако весь смысл слежения и контроля за состоянием окружающей среды заключается в научной подготовке таких мер, которые позволяют избежать негативных последствий для жизнедеятельности людей и развития производства.

В результате функционирования геоэкологического мониторинга формируется информационная основа, необходимая для управления природно-антропогенными процессами и разработки мероприятий, позволяющих ослабить вредные последствия преобразования окружающей природной среды.

Получение регулярной информации, которая характеризует взаимодействие природных, технических и социальных компонентов и элементов, представляет собой сложную задачу. Для ее решения используется большой комплекс методов исследований, которые делятся на две большие группы — наземные (контактные) и дистанционные (аэрокосмические).

Для наземного слежения организуют стационары — постоянные участки (площадки) и профили, заложенные в типичных эколого-географических и социально-экономических условиях территории с учетом направления, степени и масштабов изменения ландшафтов.

Для получения мониторинговой информации используют ландшафтно-экологические описания точек и профилей, геоэкологическое крупномасштабное картографирование, геохимические (с отбором образцов воздуха, вод, почв, биоты на анализы) методы, геофизические и индикационные методы наблюдений. В процессе наблюдений особое внимание обращают на те компоненты и элементы ландшафтов, которые отличаются наибольшей чувствительностью, информативностью и индикационной способностью к техногенному воздействию. Состав и периодичность наблюдений должны быть рассчитаны на выявление динамических показателей изменения геосистем под действием как антропогенных, так и естественных факторов.

Наземные наблюдения необходимо дополнять дистанционным (аэрокосмическим) слежением за состоянием геосистем. Широко используют такие методы, как фотографирование, телевизионная съемка, спектрометрическая и инфракрасная индикация и др. Их использование позволяет оперативно выявлять очаги и характер нарушений природных комплексов, составлять прогнозы последствий хозяйственной деятельности человека.

Программа геоэкологического мониторинга как одного из средств регулирования состоянием природно-технических систем в значительной степени определяется типом этих систем. Так, в условиях осушительно-увлажнительных объектов ведут теплобалансовые и воднобалансовые наблюдения, наблюдения за уровнем почвенно-грунтовых вод, влажностью и аэрацией почв, делают снегомерную съемку, полный агрохимический анализ почв, гидрохимический анализ поверхностных, почвенно-грунтовых и дренажных вод.

Ежегодно проводят геоботаническое описание специально выбранных площадок, определяют продуктивность фитоценозов, наблюдают за балансом органического вещества и гумуса в почвах. Особое внимание отводится изучению поступления минеральных и органических веществ извне (с удобрениями, пестицидами, паводковыми водами и др.), выносу их через сток и отчуждению с урожаем сельскохозяйственных культур и т.д.

Информация о состоянии ландшафтов, полученная в результате мониторинговых наблюдений, поступает в блок управления природно-технической системы. Там она перерабатывается в сигналы, направляющие работу технических устройств, а через них и ход природных и природно-антропогенных процессов. Геосистема изменяет свое поведение, если какой-нибудь природный параметр (например, влажность почв в мелиорированных ландшафтах) существенно отклоняется от заданного режима. В этом случае регулирование осуществляется обычно с помощью жестких рычагов управления (поднятие затворов в шлюзах, включение дождевальных установок и т.п.).

ОСОБЕННОСТИ ОПЕРАТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ ГЕОСИСТЕМАМИ РАЗНОГО ФУНКЦИОНАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ Эффективность природопользования тесно связана с управлением процессами, происходящими в геосистемах. Управление подразумевает контроль за состоянием используемых ландшафтов (природно технических систем), регулирование и поддержание оптимального режима их функционирования как с помо щью технических и технологических воздействий, так и частично с помощью процессов саморазвития. Однако набор конкретных мероприятий по регулированию разных типов геосистем неодинаков.

Управление промышленными геосистемами К промышленным геосистемам относят различные технические объекты промышленного назначения в совокупности с окружающей их природной средой, на которую эти объекты существенно влияют. Ими могут быть отдельные промышленные предприятия (например, рудники, фабрики по первичной обработке сырья, химические заводы, электростанции и др.) или сложные производственные комплексы (например, горнометаллургические и горнохимические комбинаты, лесопромышленные комплексы и др.). Воздействие промышленных объектов на природные системы выражается в загрязнении воздуха, почв, в отчуждении земель, уничтожении растительности, нарушении пространственной структуры ландшафтов и т.д.

Управление промышленными геосистемами представляет собой сложную задачу. В каждом конкретном случае в зависимости |от типа предприятия и состояния природной среды оно осуществляется разными путями.

В первую очередь следует выделить мероприятия, нуждающиеся в производственно-технологической перестройке, для чего необходимы:

а) внедрение новых ресурсе- и средосберегающих технологий и методов производства;

б) применение более совершенных способов очистки и улавливания отходов производства и их утилизации;

в) комбинирование производств на базе комплексного использования сырья и полуфабрикатов.

При высокой территориальной концентрации промышленных предприятий и неблагоприятных природно-экологических условиях (например, в случае дефицита водных ресурсов) один из путей регулирования состояния геосистем — территориальное рассредоточение некоторых производств, проектирование и размещение промышленных объектов в других более благоприятных условиях. Особое значение приобретает установление (или расширение) санитарно-защитных зон, размеры которых должны соответствовать перспективной мощности предприятий, виду, количеству и дальности распространения выбросов. В районах размещения горнодобывающей промышленности (особенно открытой добычи руд, угля, торфа, строительных материалов и других полезных ископаемых) необходимы мероприятия по рекультивации нарушенных природных комплексов.

В системе управления промышленными геосистемами большая роль принадлежит геоэкологическому мониторингу состояния окружающей среды. Для оценки качества среды должны использоваться как санитарно гигиенические, так и экологические нормативы чистоты воздуха, воды и почв, ограничивающие негативное.

Критические уровни загрязнения воздуха для растительности наземных экосистем Экологические ситуации Показатель, мкг/м3 Время воздействия удовлетворительная кризисная катастрофическая Диоксид серы Среднегодовое 20 100-200 Диоксид азота Среднегодовое 30 200-300 Фтористый водород Долговременное 3 10-20 Критерии оценки степени химического загрязнения поверхностных вод Критерии оценки Экологические ситуации удовлетворительная кризисная катастрофическая Химические вещества, ПДК:

I — II классы опасности 1 5-10 III — IV классы опасности 1 50-100 ПХ310:

I— II классы опасности 1 35-80 III — IV классы опасности до 10 Химическое потребление кислорода — ХПК (относительно фона), мг 10 10-20 20- О2/л Растворенный кислород, % насыщения 80 20-50 10- БПК5 1 10-100 Нитриты, ПДК 1 5-10 Нитраты, ПДК 1 10-20 Минерализация 1 2-3 Наряду с компонентными нормативами все чаще применяются комплексные показатели, характеризующие состояние геосистемы в целом (продуктивность биогеоценозов, баланс вещества и энергии, способность к самоочищению и др.). Использование показателей, лимитирующих влияние различных источников загрязнения, позволяет регулировать качество окружающей природной среды путем воздействия как на технические средства, так и на технологические процессы производства.

Особенности управления транспортными геосистемами Геосистемы транспортного назначения (автомобильные железнодорожные, трубопроводные и др.) включают созданные человеком коммуникации и прилегающие к ним измененные природные комплексы. Они имеют преимущественно линейный характер распространения и соответственно воздействия их технических элементов на природную среду. Следует различать воздействие на природу стационарных инженерных сооружений, транспортных средств и транспортируемых грузов, мероприятий по ремонту и содержанию дорог.

Влияние эксплуатации объектов транспортной инфраструктуры на окружающую природную среду возрастает по мере увеличения интенсивности их использования.

Следует отметить факторы, затрудняющие управление транспортными геосистемами:

а) расчленение коммуникациями природно-территориальных комплексов, ведущее к нарушению сло жившихся связей между их структурными элементами;

б) низкие показатели экологической безопасности транспортных средств (особенно автомобилей) на малых территориях;

в) трудность локализации неблагоприятных последствий воздействия транспорта (прежде всего загрязнения) на природную среду;

г) отставание темпов развития дорожной сети от темпов автомобилизации.

Состояние транспортных геосистем регулируется путем воздействия человека как на технические, так и на природные составляющие этих систем. Оно выражается в поддержании на должном техническом уровне полотна и проезжей части магистралей, защите их от естественных разрушительных процессов (водная эрозия, оползни и др.), а также движущихся по дороге транспортных средств. К сфере управления относятся мероприятия по борьбе с неблагоприятными погодными условиями (уборка снега с проезжей части, противодействие гололеду и др.), благоустройству придорожной полосы, уходу за лесными насаждениями.

Важное значение имеют природоохранные мероприятия — защита от загрязнения воздуха, поверхностных и грунтовых вод, охрана животного населения, борьба с шумом в населенных пунктах.

Все работы по поддержанию, ремонту или реконструкции полотна дорог должны проводиться осмотрительно, с тем чтобы не нарушить естественный дренаж территории, не повредить придорожные посадки, не нанести ущерба другим компонентам природы. Необходимо содержать в порядке водопропускные сооружения Дорог, особенно трубы небольшого диаметра. Несвоевременная очистка труб от наносов нередко ведет к нарушению гидрологического режима придорожных ландшафтов, что может привести к подтоплению и заболачиванию территории, гибели лесных насаждении, другим нежелательным последствиям.

В связи с этим возникает вопрос об организации службы экологического мониторинга на наиболее крупных железных ц шоссейных дорогах, трубопроводах, каналах и других коммуникациях. Однако применительно к транспортным геосистемам данный вопрос разработан еще недостаточно и во многих случаях регулярное слежение и контроль за состоянием подобных объектов отсутствуют.

Управление сельскохозяйственными геосистемами Сельскохозяйственные геосистемы — это сложные природно-антропогенные комплексы, в которых поля, луга, леса и другие элементы ландшафта образуют природную подсистему, а совокупность машин и различных инженерных сооружений составляет техническую подсистему. Человек (администрация и персонал хозяйства) выполняет функции блока управления. Важные особенности сельскохозяйственных геосистем — их иерархичность и повсеместность распространения.

Иерархию этих комплексов можно представить в следующем виде:

- сельскохозяйственное угодье - сельскохозяйственный участок - сельскохозяйственное предприятие - сельскохозяйственный район - крупный сельскохозяйственный регион - страна в целом.

Широкое распространение описываемых геосистем делает их одним из важнейших элементов современной ландшафтной структуры крупных территорий суши и биосферы. Сущность управления сельскохозяйственными геосистемами состоит в установлении и поддержании оптимального режима их функционирования. Конкретно это выражается в применении наиболее эффективной (для данных физико географических условий) системы севооборотов, разумном использовании техники и удобрений, соблюдении допустимой нагрузки на сельскохозяйственные угодья, выборе оптимальных норм и способов осушения и орошения, правильном проведении культуртехнических мероприятий и других приемов сельскохозяйственного производства. Управление включает меры по предотвращению или ограничению негативных природно антропогенных процессов (эрозии, вторичного засоления и заболачивания и др.), по предупреждению загрязнения биогеоценозов удобрениями, пестицидами и нефтепродуктами, по формированию оптимальной структуры сельскохозяйственных угодий. Наконец, важным элементом управления выступает геоэкологический мониторинг, который включает наблюдение и контроль за состоянием плодородия почв, биологической продуктивностью и степенью загрязнения сельскохозяйственных ландшафтов. Особое значение в составе мониторинга имеет выявление и оценка экологического состояния земельных угодий. В табл. представлены критерии состояния сельскохозяйственных земель применительно к выделению критической, кризисной и катастрофической ситуаций.


Критерии оценки экологического состояния сельскохозяйственных земель Экологические ситуации Критерии оценки удовлетворит критическа кризисная катастрофиче ельная я ская Площадь деградированных земель, % от общей площади сельхозугодий Содержание гумуса в почвах, % от исходного 90 70-90 30-70 Содержание химических загрязнителей в почве, 1 1-3 3-10 ПДК Содержание пестицидов в почве, ПДК 0,6 0,5-1,0 1-3 Содержание легкорастворимых солей в почве, % 0,6 0,6-1,0 1-3 по массе Содержание токсичных солей в почве, % по массе 0,3 0,3-0,4 0,4-0,6 0, Увеличение плотности почв по сравнению с фоном 1,1 1,1-1,3 1,3-1,4 1, Фитотоксичность почвы (снижение числа 1,1 1,1-1,4 1,4-2,0 2, проростков), кратность по сравнению с фоном Биомасса почвенной мезофауны, % от нормальной 90 60-80 30-50 Продуктивность пастбищной растительности, % от 90 60-70 10-30 потенциальной Разработаны различные модели организации управления состоянием геосистем сельскохозяйственного назначения. Примером может служить модель управляющей подсистемы, в которой допускается возможность самостоятельного функционирования сельскохозяйственных комплексов на любом иерархическом уровне. Это означает, что на каждом иерархическом уровне вплоть до нижнего (отдельное угодье) существует возможность оперативного изменения режима функционирования геосистемы в зависимости от пространственной и временной неоднородности природных процессов. Так, бригада в пределах конкретного поля может сама решать, в каком направлении проводить пахоту, когда и где начинать и заканчивать сев, как вносить удобрения и т.д. Соответственно на каждом уровне иерархичности предусматривается свой комплекс мероприятий по функционированию, профилактике и формированию геосистем, который может осуществляться самостоятельно. В последние 15 — 20 лет большое внимание уделяется вопросам автоматизированного контроля за состоянием сельскохозяйственных комплексов и их отдельных компонентов. Это в первую очередь относится к гидромелиоративным (осушительно-увлажнительным и оросительным) геосистемам. В настоящее время уже созданы и функционируют информационно-советующие и информационно-регулирующие системы, которые постоянно контролируют распределение воды по сети каналов, регулируют нормы и сроки поливов и другие операции.

Управление лесохозяйственными геосистемами К лесохозяйственным геосистемам относят природно-антропогенные комплексы, функциональное назначение которых состоит в рациональном использовании лесных ресурсов, их воспроизводстве и охране.

Эти комплексы можно разделить на две группы.

Первая группа геосистем охватывает так называемые эксплуатационные леса, в которых заготавливаются древесина и другая лесная продукция. Главная задача рационального природопользования и управления такими комплексами заключается в переходе от сплошных к выборочным рубкам леса, в строгом соблюдении правил лесовосстановления на вырубленных участках, в уходе за посадками.

Ко второй группе лесохозяйственных геосистем относят комплексы, главное назначение которых сводится к обеспечению использования лесов в целях рекреации, здравоохранения и заповедного дела, а также выполнения лесами средообразующей и природоохранной функций. В этой группе можно выделить лесохозяйственные комплексы рекреационного назначения, охватывающие зеленые зоны вокруг городов и поселков, лесопарки и курортные леса, а также водоохранные леса по берегам рек, озер и водохранилищ.

Рассмотрим регулирование таких геосистем подробнее.

Одна из главных задач управления геосистемами второй группы — обеспечение устойчивости лесных биогеоценозов в связи с воздействием рекреационной и других видов нагрузок. Ее решение возможно на основе зонирования территории по интенсивности посещения рекреантами. Для каждой природной зоны и подзоны, региона, конкретных типов леса должна определяться допустимая величина нагрузки. Так, в подмосковных лесах допустимая нагрузка для ельников-кисличников составляет 12 чел/ч на 1 га, для ельников-черничников и сосняков черничниково-зеленомошников на песчаных почвах — 8 чл/ч на 1 га, для дубрав — 20 чел/ч на 1 га и т.п.

Управлять количеством посетителей в расчете на единицу площади лесных ландшафтов можно разными путями. Среди них — установка на местности указателей, позволяющих направлять потоки отдыхающих в определенные, хорошо оборудованные места (на берега рек и озер, поляны, опушки и т.д.), создание рациональной дорожно-тропиночной сети, локализующей передвижение посетителей, устройство специальных площадок для отдыха и игр, для установки личных палаток и т.п.

Важное значение имеет поддержание оптимальной пространственной структуры ландшафтов. В связи с этим возникает вопрос о характере допустимых перестроек исходных лесных комплексов. Опыт показал, что перестройка возможна (а в ряде случаев и целесообразна), особенно в условиях однообразных биогеоценозов.

Однако она должна проводиться так, чтобы, с одной стороны, сохранить многие положительные свойства исходных ландшафтов, а с другой — обогатить их новыми ценными качествами для большинства отдыхающих.

Хорошие результаты могут дать мероприятия по созданию куртинно-полянных комплексов — плотных групп деревьев и кустарников, которые чередуются с олуговелыми полянами. Куртины, отделяющие друг от друга поляны и прогалины, играют роль кулис, создающих значительную изоляцию и хорошо поглощающих шумы.

Здесь не бывает сильных ветров, а в знойные дни благодаря лесным элементам куртин достаточно тени.

Применение выборочных рубок дает возможность внести определенное разнообразие в лесные ландшафты. Оно позволяет прокладывать лесные «коридоры» между отдельными, представляющими интерес ландшафтными образованиями, раскрывать виды на живописные элементы местности, исторические и культурные достопримечательности, способствует более быстрому росту деревьев первого и второго ярусов. В ряде случаев целесообразно введение в состав насаждений декоративных форм растений, а также преобразование естественных ландшафтов в лесопарки, что позволит эффективнее использовать рекреационный и средообразующий потенциал этих природных комплексов.



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 ||
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.