Средства контроля окружающей природной среды
Скачать 394.96 Kb.
|
Контроль загрязнения суши (биолитосферы). В последнее время все большее распространение получают методы дистанционного исследования участков суши земной поверхности с применением спутников, лазерной и радарной техники. Для мониторинга биолитосферы используется радарная аэросъемка. ^ — получение изображений местности с помощью радаров, установленных на летательных аппаратах. Существует разнообразная аппаратура для радарной аэросъемки, которая дает оперативную и подробную информацию. РАС применяют для значительных площадей и получают изображение малых масштабов, благодаря чему радарная аэросъемка является мощным обобщающим способом изучения ландшафтных особенностей. Для аэроисследования геологического строения земной коры, поиска и разведки месторождений полезных ископаемых используют следующие методы дистанционной индикации: фотосъемку, магнитные способы, гамма-съемку, электроразведку, гравитационную разведку, радиолокацию. В настоящее время экологический интерес к этим методам особенно проявляется при проектировании топливно-энергетических комплексов, изыскании железнодорожных трасс, выборе места заложения плотин, электростанций, проектировании трубопроводов, каналов, тоннелей и других объектов. В сельскохозяйственном секторе экономики получают развитие аэрометоды почвенно-растительного контроля с использованием лазерной и радарной техники. Эти методы позволяют определить высоту деревьев, количество растений, измерить поток энергии, входящей в экосистему и выходящей из нее (соотношение поглощенной и отраженной радиации), получить данные, позволяющие предусмотреть распространение и статистические параметры растительности в зонах, где нет наземного контроля. Особенно перспективными являются лазерные исследования, при помощи которых можно провести учет пастбищных земель или обработанных участков; измерить очаги фитопатогенных факторов и предотвратить их распространение; выявить лесные пожары и т.п. Для оценки состояния почвы и сельскохозяйственных культур, решения вопросов планирования агрометео- и агротехмероприятий необходимо прогнозировать оптимальные сроки сева, нормы и сроки полива, дозы питания и подкормки, меры борьбы с заморозками, засухой, сорняками, вредителями. При этом важно иметь достоверные, оперативные и широкомасштабные данные о температуре почвы и ее вертикальном профиле (температуре воздуха), влажности почвы по вертикальному разрезу, кислотности, гумусности почвы, сведения о состоянии посевов, снежном покрове. Состояние посевов принято характеризовать следующими параметрами: биометрическими (биомасса, площадь листовой поверхности, высота, густота, площадь покрытия растительностью), повреждениями (полегание, поражение болезнями и вредителями), засоренностью (вид сорняков, количество, степень развития). Существенным экологическим параметром, которым оценивается антропогенное воздействие на посевы, является загрязненность почв пестицидами, тяжелыми металлами, канцерогенами. Изучение вышеперечисленных параметров основано на биометрии, т.е. совокупности приемов планирования и обработки данных биологических исследований методами математической статистики, а также оптических характеристик почвенно-растительного покрова. Изучение почвенно-растительного покрова в видимой части спектра основано на зависимости отражательной способности поверхности от ее физических свойств. Для почв, покрытых растительностью, в отраженном световом потоке можно выделить составляющие, образованные почвенной поверхностью, растительной поверхностью и многократными переотражениями от границ воздух — растительность и растительность — почва (или более тонкой сложной структурой типов растительности и типов почв). На отражательные свойства оказывают также влияние запыленность растительной массы, ветер, тип минерального питания растений, концентрация в атмосфере водяного пара, заснеженность и другое. Важную роль в литосферньгх исследованиях играет дистанционный контроль сезонного снежного покрова. Изучение снежного покрова (граница покрова, глубина, плотность, температура, влагосодержание) проводят с помощью активных и пассивных радиояркостных методов, использующих диапазон электромагнитных волн от видимого до метрового. Разбивая множество отраженных от поверхности объекта сигналов на группы сигналов, близких между собой по частоте (или длине волны), можно получить четкую картину границы снега, совокупности снега и деревьев, деревьев. Одним из практически полезных методов почвенного контроля является метод изучения поверхностных радиоволн в различных его вариантах. К поверхностным радиоволнам относят электромагнитные волны, которые при своем распространении как бы прижаты к земной поверхности. Примером поверхностных радиоволн могут служить волны, излучаемые радиовещательными станциями. ^ Важной составляющей современного мониторинга является биоэкологический мониторинг (санитарно-гигиенический), в основе которого лежат наблюдения над состоянием окружающей среды с точки зрения ее влияния на состояние здоровья человека и населения, т.е. человеческой популяции. В последние годы первостепенное значение приобретает задача контроля за состоянием целостного организма и, естественно, возникает необходимость разработки общей методологии системного проектирования радиоэлектронной физиологической аппаратуры. В настоящее время существует большое разнообразие методик проведения биологических анализов, контактных средств контроля состояния человеческого организма, комплексов тепловизионных, томографических исследований. Тенденции развития средств биофизического контроля (комфортность, оперативность, высокопроизводительность, достоверность), особенно в связи с появлением космической медицины, систем человек — оператор, глобальным решением задач здоровья, свидетельствуют о целесообразности более активной разработки и серийного освоения неконтактных методов и систем контроля. При этом необходимо рациональное совмещение неконтактных и традиционных контактных датчиков, разнообразных методологий контроля и диагноза. Учитывая, что в медицинской электронике изделие морально устаревает в среднем за 4—5 лет, необходимо сопоставлять как научно-технический уровень разработок, так и сроки их практического внедрения. В человеческом теле имеется около 500 разновидностей тканей с различными электроакустическими свойствами, из чего вытекает целесообразность комплексирования биофизического контроля как по принципам (активный, пассивный), так и по типам зондирующих полей (электромагнитные, акустические). В связи с этим встают задачи электромагнитной и акустической совместимости датчиков контроля, сопряжения полученных данных в единый диагностический медико-биологический банк. Первые практически пригодные активные звуколокационные устройства для работы в воздушной среде появились в послевоенный период и предназначались для ориентации слепых, профилирования стен, измерения уровней заполнения жидкостью. Однако в физиологическом контроле является важным не дальность локации, а чувствительность измерений. Электромагнитный метод контроля в медицине и биологии стали использовать в начале XX века. Так, в 1924 г. было установлено, что кожа обладает способностью флюоресцировать синеватым цветом, оттенки которого у разных людей неодинаковы. Интенсивность и цвет флюоресценции кожи зависит от ее пигментации, кровенаполнения, состояния рецепторов, желез и др. Учитывая важность знания упругих свойств внутренних органов и тканей и диагностические возможности ультразвуковых волн, электромагнитно-акустический метод неконтактного подповерхностного контроля приобретает важную роль. Метод основан на переходе в кожном покрове энергии лазерного излучения в ультразвуковые зондирующие волны, которые затем неконтактно регистрируются при выходе из тела. Необходимо учитывать, что эффективность подобного преобразования энергии элекгромагнитного поля в энергию акустических колебаний сравнительно мала (по отношению к традиционным электроакустическим преобразователям), а также то, что акустическое давление при переходе из тела в воздух увеличивается всего в 1,5—2,0 раза. При численных оценках величины эффективности необходимо учитывать, что интенсивность облучающего кожу электромагнитного сигнала должна быть не более 50 мВт/ем2, интенсивность образованного акустического сигнала — менее 30 мВт/см2, а также ряд других ограничений. Изучая органы чувств человека, исследователи пришли к заключению, что они являются естественными биологическими датчиками контроля. Например, глаза представляют собой неконтактные электромагнитно-биологические индикаторы в диапазоне зондирующих волн 380—760 нм; уши являются неконтактными акустобио-логическими индикаторами, имеющих ограниченный спектральный диапазон восприятия акустических сигналов (20 Гц — 20кГц). Тактильные рецепторы кожи возбуждаются при прикосновении к ним или давлении на них. Тепловые рецепторы кожи различают тепло или холод. В частности, рука человека чувствует изменения температуры в 1 "С. Наземные средства контроля Биологические методы. Система оценки степени загрязнения атмосферного воздуха, водоемов и почвы, основанная на учете состояния соответствующих экосистем, называется биоиндикацией. Методы биоиндикации основываются преимущественно на двух принципах: регистрации обнаружения характерных организмов (биоиндикаторов) и анализе видовой структуры биоценозов. Биоиндикатор (indicator — указатель) — организм, вид или сообщество, по наличию, состоянию и поведению которого можно с большой достоверностью судить о свойствах среды, в том числе о присутствии и концентрации загрязнителей. Согласно В. В. Соколову (1994 г), живые индикаторы имеют большие преимущества, устраняя применение дорогостоящих и трудоемких физико-химических методов для определения степени загрязнения среды: они суммируют все без исключения биологически важные данные о загрязнениях, указывают скорость происходящих изменений, пути и места скоплений в экосистемах различного рода токсикантов, позволяют судить о степени вредности тех или иных веществ для живой природы и человека. В целях биоиндикации используются низшие и высшие растения, микроорганизмы, различные виды животных. Так, чрезвычайно чуткими индикаторами загрязнения воздуха, учитывая особенности их биологии и физиологии, служат лишайники и мхи. Массовая гибель лишайников вызывается относительно малым уровнем загрязнения воздуха диоксидом серы. Именно по этой причине, как считают специалисты, в окрестностях крупных промышленных городов ряда западноевропейских стран почти полностью исчезли многие виды лишайников. В странах Скандинавии в качестве индикатора загрязнения атмосферного воздуха тяжелыми металлами используют сфагновые мхи. Многочисленные наблюдения показали, что антропогенное загрязнение атмосферы существенно воздействует на высшие растения; изменяет окраску листьев, вызывает некроз (омертвение), опадание листьев, изменение формы роста и ветвления и другие. Например, типичными признаками повреждения при загрязнении приземного воздуха диоксидом серы являются: у сосны обыкновенной — побурение кончиков игл хвои, у ясеня американского — обширное междужилковое обесцвечивание листьев и т.д. В.А. Вронским (1996 г.) составлена таблица, где даны основные растения — индикаторы загрязнения атмосферного воздуха различными химическими веществами. Хвойные породы являются наиболее чувствительными к различным химическим загрязнениям воздуха и особенно страдают от диоксида серы. Чувствительность к нему убывает в последовательности: ель — пихта — сосна — лиственница. Надежными индикаторами на озон являются наиболее чувствительные сорта табака, томаты, цитрусовые. ^
Интересно, что обычная крапива является биоиндикатором высокой концентрации в почве кальция; многие растения-галофилы (солелюбы) указывают на высокую степень засоления почвы. Некоторые водные организмы свидетельствуют о степени загрязнения воды (например, личинки некоторых двукрылых насекомых). В Германии разработана и широко применяется методика использования светящихся бактерий с целью индикации загрязняющих веществ в промышленных сточных водах. О чистоте воды часто судят по нормальному развитию высших ракообразных и некоторых водорослей. В целях определения экологического состояния водоемов используют результаты гидробиологических наблюдений, которые дают наиболее полную информацию. Биоиндикация загрязнения водоемов включает большой набор показателей, охватывающих основные трофические уровни водной экосистемы: фитопланктон, зоопланктон, бентос и другие. При этом суммирующими (интегральными) показателями, которые способны охарактеризовать общий уровень загрязнения вод всем комплексом токсичных веществ и, следовательно, опасность водной среды для гидробионтов, являются битестовые (токсикологические) показатели. Соответствующий токсикологический анализ проводится с помощью приемов и методов биотестирования токсичности. Относительно новым направлением в мониторинге загрязнения водных экосистем (прежде всего пресных) является анализ и опенка загрязненности донных отложений, которые представляют собой неотъемлемую часть водной экосистемы. Донные отложения при поступлении загрязняющих веществ накапливают их, превращаясь в своего рода их хранилище (депо). При этом загрязняющие вещества могут вступать друг с другом и с компонентами экосистемы в различные взаимодействия, в том числе химические. Тем самым донные отложения становятся источником вторичного, подчас еще более опасного, загрязнения. В процессе экологических исследований почв применяют различные биологические показатели, «дыхание» почвы, численность грибов, дрожжей и др. При этом учитывают несколько показателей, поскольку их «чувствительность» к разным загрязняющим веществам значительно отличается. В работах по выявлению зон экологического неблагополучия, когда необходимо предварительно оценить экологическое состояние почв. Основными показателями являются критерии физической деградации, химической и биологической загрязненности. При этом в качестве признака биологической деградации (например, вследствие токсического воздействия) служит снижение уровня активности микробной массы, а также показатель дыхания почвы. В последнее время в качестве комплексного показателя загрязнения почвы специалисты рекомендуют использовать показатель фитотоксичности. Фитотоксичность — тестовый интегральный показатель, характеризующий свойство загрязненной почвы подавлять прорастание семян, рост и развитие высших растений. Известно, что сточные воды, поступающие в водоемы, даже после очистных сооружений содержат токсические вещества, способные нанести значительный ущерб водным экосистемам, а следовательно, и здоровью человека. Токсичность воды может быть обнаружена с помощью химических и биологических методов. Химические методы, давая возможность с высокой точностью определять концентрации загрязняющих веществ, тем не менее не позволяют оценить реальные биологические эффекты как отдельных веществ, так и их комплексов и, тем более, продуктов их трансформации. Добавим к этому, что в настоящее время, по оценке А.М. Никанорова и Т.А. Хоружей (1999 г.), контролируется всего около 0,3% поступающих в среду обитания веществ. Условно биологические методы можно разделить на методы биоиндикации вод и биотестирования. Методы биоиндикации позволяют получить данные, которые характеризуют отклик водных биоценозов на то или иное антропогенное воздействие. Правда, указанный отклик формируется за определенный, подчас длительный промежуток времени. Поэтому, страдая определенной консервативностью, данный метод не позволяет выявить возможные адаптационно-приспособительные изменения в водных сообществах. В отличие от биоиндикации, методы биотестирования представляют собой характеристику степени воздействия на водные биоценозы. Указанные методы позволяют получить достаточно надежные данные о токсичности конкретной пробы загрязненной воды, чем приближаются к химическим. Но в отличие от последних они позволяют реально оценить токсические свойства воды, обусловленные наличием комплекса загрязняющих химических веществ. Таким образом, биотестирование воды представляет собой оценку качества воды по ответным реакциям водных организмов, которые являются в этих случаях тест-объектами. |
Похожие:
 | Закон Украины «Об охране окружающей природной среды» определяет правовые, экономические и социальные основы организации охраны окружающей... | | Одной из задач данного совещания является рассмотрение вопросов охраны окружающей природной среды |
| Охрана окружающей природной среды, рациональное использование природных ресурсов, обеспечение экологической безопасности жизнедеятельности... | | В украине получило благодарность за подписью начальника государственного управления охраны природной окружающей среды в Днепропетровской... |
| Украине, как целевой фонд в составе местного бюджета с целью компенсации средств для финансирования природоохранных и ресурсосберегающих... | | Согласно Закону Украины "Об охране окружающей природной среды", статьи 26 Закону Украины "О местном самоуправлении в Украине", в... |
| Украины, Законом Украины «Об охране окружающей природной среды», постановлением Кабинета Министров Украины от 17. 09. 1996 №1147... | | О работе отдела по охране труда, окружающей природной среды, чрезвычайных ситуаций и гражданской защиты населения по выполнению Программы... |
| На протяжении 2009 года Управлением была проведена значительная работа в сфере охраны окружающей природной среды, которая имела системную... | | В связи с этим предприятие заставляют уплачивать сбор за загрязнение окружающей природной среды и вносить плату за размещение отходов... |