Место дисциплины в системе экологического образования

Научный базис учебной дисциплины: содержание учебной дисциплины формируют такие разделы науки, как физика, химия, математика, биология, экология, география, почвоведение, геология, учение об атмосфере, учение о гидросфере, информатика. Компетенции по данной дисциплине используются в таких дисциплинах ГОС ВПО как основы природопользования, ландшафтоведение, геоэкология, техногенные системы и экологический риск, экологическое проектирование и экспертиза, устойчивое развитие Эколог-природопользователь в своей профессиональной деятельности должен владеть методами и принципами осуществления экологического мониторинга, иметь представление о технических, организационных, правовых, контрольных методах использования и охраны окружающей среды.

Содержание дисциплины

РАЗДЕЛ 1. НАЗНАЧЕНИЕ МОНИТОРИНГА И КЛАССИФИКАЦИЯ ВИДОВ МОНИТОРИНГА

Задачи и принципы экологического мониторинга. Объекты, масштабы обобщения информации и методы ведения мониторинга. Роль мониторинга в науках о Земле. Экологический мониторинг как источник регулярной информации для оценки и прогноза состояния окружающей среды. Мониторинг среды как геоинформационная система. Практическое определение масштабов и индикаторов изменения окружающей среды.

Национальная система мониторинга. Единая государственная система экологического мониторинга России. Задачи и основные участники ЕГСЭМ. Разграничение функций между министерствами и службами. Территориальные и тематические подсистемы мониторинга.

Система методов наблюдения и наземного обеспечения. Определение тенденций в изменении окружающей среды. Понятие об экстремальных порогах функционирования экосистемы. Вероятностные оценки степени устойчивости экосистем и критерий качества среды. Классификация загрязнителей. Отклик атмосферы и гидросферы на изменения физических полей, и газового состава, загрязнение химическими примесями. Предельно-допустимые уровни воздействия и концентраций.

РАЗДЕЛ 2. МОНИТОРИНГ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА

Мониторинг атмосферного воздуха в городах. Эколого-химические критерии загрязнения воздуха. Предельно-допустимые концентрации (ПДК) веществ в воздухе. Степень опасности химических веществ. Интегральные эффекты вредного действия примесей. Организация мониторинга загрязнения воздуха в городе: приоритетные вещества, программа наблюдения и первичная обработка данных. Комплексные индексы загрязнения атмосферы. Результаты мониторинга воздуха в регионе.

Метеорологические и климатические условия загрязнения. Атмосферные процессы, влияющие на степень загрязнения воздуха. Неблагоприятные направления ветра. Застои воздуха. Источники выбросов и опасная скорость ветра. Температурная стратификация: инверсии и слой перемешивания. Осадки и туманы. Условия распространения примесей в жилой застройке. Синоптические ситуации, ведущие к высокому уровню загрязнения. Потенциал загрязнения атмосферы.

Мониторинг антропогенных источников. Задача атмосферной диффузии. Турбулентность и эффективный подъём примесей в атмосфере. Расчет расстояния и максимальной концентрации примеси. Предельно-допустимые выбросы. Гауссовская модель шлейфа примеси. Классы стабильности приземного слоя атмосферы.

Обратные связи и управление, методы контроля. Методика ОНД-86. Параметры источников и типы источников: горячие и холодные выбросы. Расчёт максимальной концентрации и опасной скорости ветра. Выбросы от низких источников. Прогноз загрязнения воздуха от одиночных источников и по городу в целом. Нормирование локальных выбросов. Методы контроля.

Роль основных антропогенных примесей в загрязнении атмосферы. Основные постоянные и переменные примеси в нижней атмосфере. Время выведения примесей из атмосферы. Долгоживущие и короткоживущие примеси. Понятие о глобальных загрязнителях. Диоксид серы. Монооксид углерода. Углеводороды и их производные. Роль автотранспорта в загрязнении воздуха. Озон и оксиды азота в фотохимическом смоге. Структура выбросов в регионе. Оценка токсичности выбросов.

Трансформация неконсервативных веществ в атмосфере и их мониторинг. Трансформация неконсервативных примесей на примере окислов серы и азота, кислот, сульфатов и нитратов. Скорость выведения веществ из атмосферы. Кинетические уравнения трансформации веществ. Дальний перенос и оценка масштабов зон загрязнения. Кислотность атмосферных осадков.

РАЗДЕЛ 3. СИСТЕМА МЕТОДОВ НАБЛЮДЕНИЯ И НАЗЕМНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ. ФОНОВЫЙ МОНИТОРИНГ

Фоновый и региональный мониторинг. Базовые и региональные станции фонового мониторинга атмосферы. Основные виды и методы наблюдения. Комплексный фоновый мониторинг. Предельно-допустимые нагрузки и межгосударственное нормирование выбросов.

Мониторинг последствий эмиссии «парниковых» газов. Понятие о «парниковых» газах. Роль водяного пара, озона и облачности в поглощении коротковолновой радиации Солнца и длинноволнового излучения Земли. Современные оценки составляющих радиационного баланса Земли. Фильтрационный эффект углекислого газа и малых примесей (углеводороды, галокарбоны, окислы серы и азота и др.) в балансе длинноволновой радиации. Потенциалы глобального потепления. Мониторинг эмиссии и структура выбросов «парниковых» газов в России и за рубежом. Оценка времени выведения веществ, участвующих в глобальных природных биохимических циклах (на примере углекислого газа и метана). Влияние квазипериодических и апериодических климатических явлений (на примере явления Эль-Ниньо–Южной осцилляции, вулканических извержений и т.д.) на оценку антропогенного глобального потепления.

Атмосферный аэрозоль. Массовая и счетная концентрация частиц. Классификация частиц по размерам. Источники и стоки аэрозоля. Распределение аэрозоля по вертикали. Условия видимости объектов и прозрачность атмосферы. Метеорологическая дальность видимости. Рассеяние солнечной радиации в атмосфере. Оптическая толщина атмосферы. Дистанционные методы оценок содержания аэрозоля.

Мониторинг стратосферного и тропосферного озона. Формирование озона. Методы космического мониторинга. Распределение по высоте и широте. «Озоновые дыры». Роль озона в климате Земли. Действие ультрафиолета.

РАЗДЕЛ 4. МОНИТОРИНГ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПРИРОДНЫХ ВОД

Водные ресурсы и показатели качества воды. Ресурсы и загрязнение воды. Органолептические показатели качества воды. Химические показатели качества. Минерализация и солевой состав природных вод. Гидрохимическая зональность макроэлементов. Связь состава воды с фазой водного режима. Атмосферная и континентальная компоненты ионного стока. Микроэлементы.

Биогенные и органические вещества в природных водах. Биогенные вещества и их трансформация. Растворенный кислород и углекислый газ. Окисляемость и биохимическое потребление кислорода. Микробиологические показатели качества воды. Связь дефицита кислорода с окислением органических веществ. Индекс загрязнения поверхностных вод.

Мониторинг качества поверхностных вод и нормирование сбросов. Пункты контроля качества вод и их программы. Категории пунктов. Особенности отбора проб для оценки качества воды. Показатели загрязнения потока. Нормирование сбросов в реках и масштабы загрязнения.

РАЗДЕЛ 5. ОСНОВЫ БИОЛОГИЧЕСКОГО И РАДИАЦИОННОГО МОНИТОРИНГА

Биоиндикационные методы контроля загрязнения атмосферы, гидросферы и почв. Реакция организмов на изменение окружающей среды. Понятие о чувствительности и селективности биоиндикаторов. Прямая и косвенная биоиндикация. Клеточный, организменный, популяционно-видовой уровни биоиндикации. Биоиндикация на уровне биоценозов и экосистем. Биоиндикаторы кислотности среды. Использование биоиндикации в оценке устойчивости экосистем.

Гидробиологический мониторинг качества воды. Гидробиологический мониторинг. Определения состояния водных экосистем. Шкала и индексы сапробности. Биотический индекс Вудивисса. Классификатор качества вод Росгидромета.

Мониторинг радиационного загрязнения природной среды. источники радиационного загрязнения природной среды. Естественные и техногенные уровни радиационного фона. Радиационно-дозиметрическая аппаратура. Определение гамма- и вета-излучения. определение радионуклидного состава загрязнения. единицы измерения. Системы радиационного мониторинга.

Список рекомендуемой литературы

Основная литература

1. Арустамов, Э. А. и др. Природопользование. Учебник. М, «Дашков и К^о», 2000, 284 с. (*)[1]

2. Голубев, Г.Н, 2003: Геоэкология. Учебное пособие М. ГЕОС, 1999, 338 c.(*)

3. Исаев, А.А, 2003: Экологическая климатология. Учебное пособие М. Научный мир, 2003, 472 с. (*)

4. Гидрохимические показатели состояния окружающей среды: справочные материалы: учеб. пособие / под ред. Т.В.Гусевой. М.: ФОРУМ: ИНФРА, 2007. 192 с. (*)

5. Стурман, В.И., 2003: Экологическое картографирование. Учебное пособие - М. Аспект Пресс,-251 с.(*)

6. Федорова A.И. Б Никольская А.Н. Практикум по экологии и охране среды. Учебное пособие 2004, М. Владос, 288 с. (*)

7. Афанасьев Ю.А., Фомин С.А., Меньшиков В.В., 2003: Мониторинг и методы контроля окружающей среды. Учебное пособие. Часть 2. МНЭПУ, 335 с.

8. Василенко В.Н., Назаров И.Н., Фридман Ш.Д., Мониторинг загрязнения снежного покрова. Л. Гидрометеоиздат, 2005.

9. Вернадский В.И. Химическое строение биосферы. Земля и её окружения. - М.,2004.

10. Вредные химические вещества. Справочник. -С-П: Химия,2006.

11. Иванова Г.Г. Санитарная гидробиология с элементами водной токсикологии. Иркутск изд-во Иркутского университета, 2004.

12. Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды. - Л.: Гидрометеоиздат, 2006.