Особливості проведення фонового моніторингу атмосферного повітря.

Дослідження екологічних змін і організація екологічного моніторингу на фоновому рівні передбачає спо­стереження у віддалених від локальних джерел забруднення зонах, тобто фонові спостереження, сутність яких полягає у відстежуванні змін стану атмосфери, ґрунту, природних вод, структури земної поверхні на територіях, на які безпосередньо не діють антропогенні фактори.

Фоновий моніторинг— багаторічні комплексні спостереження за визначеними об"єктами природоохоронних зон для оцінювання і прогнозування змін стану екосистем, віддалених від об"єктів промислової і господарської діяльності.

Основним завданням фонового моніторингу є з"ясування і фіксація показників, що характеризують природний фон (стан природного середовища, який не зазнав прямого впливу людської діяльності), а також глобальні й регіональні зміни в процесі розвитку біосфери. Його організовують у біосферних заповідниках, де вивчають, контролюють і прогнозують антропогенні зміни біосфери, абіотичних факторів середовища, а також внутрішні процеси і явища, що відбуваються в екосистемах.

Фоновий глобальний стан біосфери вивчають на фонових станціях, які формуються зі стаціонарного спостере-жувального полігона (ділянки для відбору проб, гідропос-ти, споетережувальні свердловини) і хімічної лабораторії, розміщених на територіях біосферних заповідників, де заборонена будь-яка господарська діяльність.

Біосферний заповідник— територія міжнародного значення, виокремлена з метою збереження різноманітності природно-територіальних комплексів і генетичних ресурсів рослинного і тваринного світу, проведення наукових досліджень, фонового моніторингу та вивчення стану довкілля.

Натепер у 76 країнах світу функціонує до 300 біосферних заповідників. Площа кожного з них становить від 300 до 2 мнл.га. В Україні біосферними заповідниками, де проводять фонові спостереження, є Асканія-Нова (33 307,6 га), Чорноморський біосферний заповідник (100 809 га), Карпатський біосферний заповідник (57 880 га), Дунайський біосферний заповідник (46 402,9 га).

Якісний і кількісний фоновий стан природного середовища у далекому минулому, до початку впливу людини, можна дослідити заданими історичного моніторингу — аналізу кілець загиблих або давніх дерев, проб льодовиків, донних відкладень тощо.

Програма фонового екологічного моніторингу на основі біосферних заповідників охоплює такі напрями:

— моніторинг забруднення природного середовища та інших факторів антропогенного впливу;

—моніторинг реакції біоти на антропогенний вплив, передусім на фонові рівні забруднення;

— спостереження за зміною функціональних і структурних характеристик еталонних (незайманих) природних екосистем і їх антропогенних модифікацій.

Програма фонового моніторингу формується з абіотичної та біотичної складових.

До абіотичної складової фонового моніторингу належать спостереження за кліматичними, едафічними (ґрунтовими), гідрологічними, орографічними (рельєфними), геологічними умовами та явищами навколишнього середовища, які впливають на організми екосистеми. При цьому вимірюють гідрометеорологічні величини, концентрації хімічних речовин природного й антропогенного походження у певних середовищах. Гідрометеоролопчні і геофізичні характеристики навколишнього природного середовища повинні містити дані про швидкість і напрям вітру, атмосферний тиск і температуру по­вітря, вологість і кількість опадів, інтенсивність сонячної радіації, у т. ч. ультрафіолетового випромінювання, витрати, рівень і температуру води, вологість, тепловий баланс ґрунту. Спостереження за абіотичною частиною мають забезпечити інформацією про концентрацію хімічних речовин, їх сполук у навколишньому середовищі, про міграційні процеси, накопичення, трансформацію та кругообіг цих речовин. Визначаючи необхідність охоплення певних речовин програмою вимірювань у біосферних заповідниках, послуговуються такими критеріями:

1) поширення речовин, їх стійкість і мобільність у навколишньому середовищі;

2) здатність речовин до впливу на біологічні та геофізичні системи.

Деякі забруднюючі речовини, потрапивши у природне середовище, можуть змінити геохімічну рівновагу, легко мігрувати харчовими ланцюжками, накопичуватися у біоті й утворювати складні токсичні сполуки. За даними досліджень, найчастіше спричинюють порушення геохімічної рівноваги ртуть, кадмій і свинець. При оцінюванні змін природного кругообігу речовин, спричинених антропогенною діяльністю, використовують такі показники:

1) коефіцієнт технофільності — відношення щорічного видобутку певного хімічного елемента до його за­гального вмісту в літосфері;

2) коефіцієнт геохімічної рівноваги — відношення сумарних викидів будь-якої речовини у навколишнє природне середовище до його загального вмісту в літосфері.

Враховуючи ці коефіцієнти, для кожної речовини встановлюють перелік середовищ, які потребують ви­вчення на фонових станціях у біосферних заповідниках.

У біосферних заповідниках спостерігають, оцінюють і прогнозують забрудненість атмосферного повітря за вмістом у ньому важких металів (свинцю, кадмію, миш"яку, ртуті), забруднюючих речовин, що спричинюють глобальні зміни в атмосфері (діоксиду сірки, озону, оксиду вуглецю, оксидів азоту, вуглеводнів, бенз(а)пірену, хлорорганічних сполук (ДДТ та ін.), фреонів). На основі спостережень за фоновими рівнями забруднення атмосферного повітря цими речовинами розробляють моделі їх перенесення атмосферними фронтами з урахуванням гідрометеорологічних і техногенних факторів.

Однією з передумов аналізу і прогнозування стану забруднення поверхневих і підземних вод, ґрунту та біотичної складової екологічної системи є спостереження за токсичними і небезпечними для екологічної системи забруднюючими речовинами: бенз(а)піреном, хлорорганічними сполуками (ДДТ та ін.), фреонами, біогенними елементами, важкими металами (свинцем, кадмієм, миш"яком, ртуттю).

Біотична складова фонового моніторингу охоплює оцінювання стану біоти (визначення коефіцієнта роз­множення, тривалості життя), прогнозування її реакцій на незначну зміну природного середовища (встановлення залежності біоти від антропогенного забруднення в системі «доза — реакція»).

Станцію комплексного фонового моніторингу формують стаціонарна ділянка спостережень і хімічна лабораторія. Ділянка (полігон) спостереження складається з майданчика для відбору проб, гідропостів, спостережувальних свердловин. На ній відбирають проби атмосферного повітря, атмосферних опадів, вод, ґрунтів, рослинності, проводять гідрометричні та геофізичні вимірювання. Важливим елементом полігона є базова ділянка фонової станції — майданчик розміром 50 х 50 м, де розміщують устаткування для відбору проб, вимірювальні прилади для визначення хімічного складу і фізичних характеристик повітря. Розташовують її на відкритій, рівній ділянці, віддаленій від будівель, лісосмуг, пагорбів. Хімічну лабораторію зводять не ближче 500 м від базової ділянки. У лабораторії обробляють і аналізують відібрані проби. На фонових станціях визначають і досліджують критерії екологічного моніторингу, уточнюють методи контролювання, оцінювання та прогнозування стану об"єктів спостереження.

Міжнародні фонові моніторингові станції належать до глобальної системи моніторингу навколишнього се­редовища.