Kaedah pemantauan alam sekitar. Sensing Jauh Bumi

Pemantauan alam sekitar (pengesanan) adalah proses pemantauan keadaan berbagai komponen alam sekitar dan menilai keadaan saat ini. Untuk penilaian yang lebih lengkap dan menyeluruh memerlukan organisasi pemantauan eko yang betul, perlantikan kriteria umum dan parameter kualiti alam sekitar. Pemantauan alam sekitar dapat mengejar matlamat serantau dan global. Contoh-contoh pemantauan alam sekitar boleh didapati di mana-mana.

Apakah pemantauan alam sekitar?

Pemantauan alam sekitar adalah aktiviti teknikal alam sekitar yang kompleks dan organisasi, di mana pelbagai badan dan pegawai terlibat. Maklumat yang diperoleh dalam kes ini adalah sangat beragam dalam bentuk, kandungan, bentuk, susunan penerimaan, status undang-undang dan kaedah pengedaran. Di Rusia, ia boleh digunakan oleh pihak berkuasa negeri, entiti konstituen Persekutuan Rusia, dan jabatan tempatan. Maklumat sedemikian adalah nilai saintifik dan diterapkan. Banyak ramalan dibina di atasnya, sambutan pelbagai sistem semulajadi dan antropogenik kepada pelbagai pengaruh dianggarkan. Ia digunakan untuk program alam sekitar persekutuan dan sasaran.

Pemantauan alam sekitar dilakukan pada titik pegun atau bergerak: kereta, jawatan, stesen, makmal, pusat penyelidikan yang dilengkapi dengan khusus. Maklumat yang diterima kemudian diproses. Kaedah pemantauan alam sekitar adalah berbeza dan bergantung kepada tugas-tugas.

Pencemaran alam sekitar

Pertumbuhan penduduk dunia yang terus-menerus, ditambah dengan peningkatan kesejahteraan rakyat, secara mendadak meningkatkan beban alam sekitar, menyebabkan pelbagai akibat negatif. Pengurangan kawasan semula jadi dan peningkatan pencemaran telah menjadi akibat utama aktiviti manusia. Faktor utama pencemaran alam sekitar adalah:

Pelepasan dan limbah industri yang mempengaruhi kualiti udara, air dan tanah, yang memberi kesan negatif kepada kesihatan manusia.
Pelepasan gas rumah hijau (karbon dioksida, metana, nitrous oksida dan lain-lain), yang menjejaskan suhu atmosfera yang lebih rendah, ketebalan lautan dan lapisan atas kerak bumi.
Hakisan tanah akibat kegunaan tanah yang tidak rasional. Ia membawa kepada pencemaran sungai dan perairan lain oleh zarah-zarah yang digantung dan bahan-bahan berbahaya.
Sampah isi rumah dan perindustrian, yang berbahaya dengan sendirinya dan dalam bentuk produk pereputannya. Boleh menyebabkan keracunan ekosistem dan kesihatan manusia yang lemah.
Spesies tumbuhan dan haiwan invasif yang sering menyebabkan kerosakan alam sekitar yang besar.
Pencemaran radiasi akibat kemalangan di loji tenaga nuklear, kerja-kerja perusahaan radiokimia, perubatan dan perlombongan uranium.
Racun perosak dan herbisida yang membawa kepada pencemaran air dan tanah, terutamanya di kawasan pertanian.
Perlombongan, yang sering menjadi sumber debu dan pencemaran air yang berbahaya.
Kebakaran: industri, domestik dan hutan. Mereka adalah sumber pencemaran udara dan penyebab kematian atau kerosakan kepada ekosistem.
Tumpahan minyak dan surfaktan disebabkan kebocoran dan kemalangan. Yang paling menjejaskan keadaan laut dan lautan, mengurangkan penyejatan, dan dengan itu jumlah hujan.
Di Amerika Syarikat, terdapat masalah pencemaran air pedalaman dengan dadah. Mereka juga boleh menyebabkan kemerosotan kualiti daging atau susu.
Penebangan hutan secara besar-besaran adalah penyebab pencemaran sungai dan air bawah tanah, dan juga dapat meningkatkan pencemaran udara oleh zarah-zarah debu. Ia membawa kepada penurunan penyejatan dan hujan, yang menjejaskan iklim, meningkatkan kontinensiti.

Penilaian kesan alam sekitar

Tujuan peperiksaan ini adalah untuk mengesahkan kesesuaian aktiviti ekonomi dengan undang-undang alam sekitar. Selalunya digunakan untuk projek-projek baru, pelaksanaan yang mungkin menjejaskan alam sekitar. Keupayaan ekologi boleh menjadi negeri dan orang ramai. Berdasarkan hasilnya, kesimpulan ditarik ke atas kebolehterimaan atau ketidakterimaan projek. Walau bagaimanapun, walaupun projek ini telah meluluskan kajian alam sekitar, pemantauan alam sekitar dapat dianjurkan di kemudahan yang dibina.

Sejarah Pemantauan Alam Sekitar

Buat pertama kalinya, pemantauan alam sekitar telah dibincangkan pada tahun 1971 di jawatankuasa saintifik mengenai masalah alam sekitar, dan kemudian pada 1972 pada persidangan persekitaran PBB yang diadakan di Stockholm. Kaitan pemantauan sedemikian telah dibincangkan dalam tahun-tahun ini di USSR. Untuk ini, ia dicadangkan untuk mewujudkan satu sistem rizab biosfera.

Pada tahun 70-an, para saintis Soviet telah memberikan sumbangan besar kepada perkembangan idea tentang prinsip pemantauan alam sekitar. Dalam proses ini, ketua Pusat Hidrometeorologi, Yu.A. Israel, mengambil bahagian yang aktif. Merumuskan kerja mengenai topik ini diterbitkan pada tahun 1975 di bawah pengarang Akademik I.P Gerasimov, yang mengetengahkan 3 peringkat pemantauan:

Pada peringkat pertama pemantauan, pada pendapatnya, perhatian utama harus dibayar kepada pemerhatian keadaan alam sekitar dan kesan terhadap kesihatan manusia. Petunjuk utama untuk tahap ini harus menjadi indikator reaksi seseorang: kadar kejadian, jangka hayat purata, kadar kelahiran dan mortalitas, dsb.
Tahap kedua melibatkan pemantauan penunjuk yang lebih umum: produktiviti biologi, metabolisme jisim dan tenaga, dan sebagainya. Pemerhatian sedemikian perlu dilakukan di hospital khas, alasan latihan, dll.
Matlamat peringkat ketiga adalah untuk memantau proses dan kuantiti besar-besaran: mengosongkan atmosfera, pencemaran lautan, kandungan wap air global, dan lain-lain.

Tugas dan objek pemantauan alam sekitar

Pemantauan alam sekitar direka untuk menyelesaikan masalah berikut:

Pemantauan berterusan terhadap alam sekitar dan pencemarannya.
Meramalkan dan menilai keadaan alam sekitar, terutamanya mengenai perubahan iklim.

Objek menjejaki boleh:

Persekitaran dan komponennya (atmosfera, hidrosfera, biosfera, litosfera, urbosfera).
Kualiti alam sekitar, perubahan yang mungkin mempunyai akibat negatif.
Beberapa jenis aktiviti antropogenik yang boleh merosakkan orang lain.
Perusahaan, tapak pelupusan, teknologi, loji tenaga nuklear, dan sebagainya
Bencana buatan manusia: tumpahan minyak, kebakaran, kemalangan, insiden dan fenomena berbahaya yang bersifat semula jadi atau buatan manusia.
Laman semulajadi terlindung.

Pelbagai organisasi alam sekitar, institut penyelidikan, badan kerajaan (kedua-dua persekutuan dan tempatan), persatuan awam, perusahaan dan entiti ekonomi lain, organisasi saintifik antarabangsa (misalnya, NASA) boleh menjalankan pemantauan alam sekitar.

Jenis pemantauan

Dari segi liputan, pemantauan dibahagikan kepada tempatan, serantau, nasional dan global.

Apabila setempat, mereka memantau kawasan kecil mana-mana tempat.
Apabila pemerhatian serantau dilakukan pada skala serantau.
Pada pengesanan nasional yang dijalankan di dalam wilayah negara tertentu.
Pemantauan alam sekitar global melibatkan pengesanan proses berskala besar yang mempunyai kepentingan antarabangsa.

Mengikut objek pemerhatian, ia boleh menjadi asas, biospherik, atmosfera, hidrologi, tanah, radiasi, kebersihan, geobotanikal, zoologi, dan sebagainya.

Kaedah utama pemantauan alam sekitar

Pada masa ini, kaedah pemantauan persekitaran menjadi 2 kategori utama:

Pemerhatian tanah (fiziko-kimia, bioindikasi, meteorologi, fotografi, perubatan, dll.).
Kaedah pemantauan alam sekitar jauh (penginderaan satelit, pengesanan dari dron, dll).

Sememangnya, dalam kes pertama, proses tempatan dan serantau lebih sering dinilai, dan pada kedua, besar-besaran dan global.

Pemantauan satelit

Penginderaan Jauh Bumi menggunakan data satelit, data dari kapal terbang, drone, kapal. Data satelit memberikan liputan yang paling meluas bagi objek yang dikaji, dan dengan itu sering digunakan untuk mendapatkan maklumat mengenai perubahan persekitaran global. Dalam imej aeroangkasa, skala penebangan hutan, perbandaran, pencemaran habuk atmosfera, lebur lebur, dan lain-lain jelas kelihatan. Data dari pengesan inframerah memberikan maklumat mengenai suhu pelbagai permukaan bumi dan menganggarkan albedo. Refleksi gelombang radio dan radiasi ultraviolet dari permukaan air memberikan maklumat mengenai pencemaran minyak di lautan.

Penginderaan Jauh Bumi menjadi jenis penyelidikan dalam ekologi.

Tetapi pemantauan satelit juga boleh digunakan untuk mengesan keadaan di peringkat tempatan. Sebagai contoh, imej aeroangkasa memberikan maklumat mengenai keadaan hutan, mengenai keadaan dengan kebakaran hutan, fenomena ribut petir, dan sebagainya, yang mungkin cukup untuk membuat keputusan praktikal tertentu. Untuk mendapatkan imej yang berkualiti tinggi dan tepat, dron boleh terlibat.

Kaedah biologi

Kaedah pemantauan alam sekitar biologi adalah kaedah pengesanan terestrial. Mereka juga dipanggil bioindikasi. Objek utama pemantauan tersebut adalah objek biologi: spesies, komuniti, ekosistem, rantai makanan, dan sebagainya. Untuk analisis, fakta seperti pengedaran spesies, perubahan bilangan atau kehilangan lengkap atau penampilan di kawasan baru digunakan. Semasa kajian geobotanikal, mereka mengesan perubahan dalam pelbagai spesies tertentu, dinamika biojisim, bioproductivity, pengedaran ketinggian dan latitud spesies dan komuniti, dan sebagainya.

Bioindicators boleh: lebar cincin tahunan, daun yang menguning, pengeringan pendirian, ketinggian pokok, kehadiran rumput (spesies perintis) dan tanda-tanda lain.

Pemantauan biologi merangkumi semua peringkat - dari molekul dan selular ke global. Untuk penyelidikan, bergantung kepada tugas, makmal, kajian ekspedisi diadakan.

Sebelum menjalankan pemantauan biologi, perlu untuk membangunkan metodologi untuk pelaksanaannya dan mendapatkan data yang diperlukan, kerana sistem biologi yang berbeza bertindak balas dengan berbeza kepada jenis pendedahan yang berlainan. Organisma atau ekosistem yang paling sensitif terhadap impak manusia dipilih. Organisme sedemikian dipanggil penunjuk. Terima kasih kepada penggunaan biotesting, kriteria diagnostik dipilih untuk menilai tahap kesan faktor di kawasan kajian.

Oleh itu, pemantauan biologi menggunakan kaedah bioindikasi. Secara semulajadi, ketepatan kajian semacam itu akan lebih rendah daripada apabila menggunakan kaedah fizikal. Tetapi, pada masa yang sama, mereka akan memungkinkan untuk menilai jumlah kerosakan yang disebabkan oleh aktiviti antropogenik kepada ekosistem semulajadi, yang tidak dapat dicapai menggunakan kaedah lain. Akibatnya, ia mungkin dapat mengasingkan dari kompleks kesan yang paling penting bagi keadaan alam sekitar dan mengambil langkah yang mencukupi untuk mengurangkan beban antropogenik. Untuk menilai kemungkinan kerosakan kepada kesihatan awam, adalah lebih baik untuk menganalisis sampel toksikologi, yang berkaitan dengan kaedah pemantauan fizikokimia.

Untuk bioindikasi, ikan, mikroorganisma, dan alga paling kerap digunakan. Ikan udang juga diketahui lebih suka air tulen, dan oleh itu penunjuk pencemaran yang baik. Begitu juga dengan beberapa spesies lichen, yang juga merupakan subjek bioindikasi.

Keupayaan Pemantauan Biologi

Bioindikasi alam sekitar sesuai untuk tugas-tugas berikut:

Penyusunan penilaian komprehensif terhadap kesan antropogenik terhadap sifat wilayah yang dipelajari.
Kenal pasti pelepasan tidak sengaja atau terlindung, termasuk salah nyata yang disengajakan oleh pengurusan maklumat mengenai pelepasan mereka sendiri.
Benarkan untuk menilai sensitiviti organisma kepada pencemar yang dipancarkan atau kesan berbahaya yang lain.
Tunjukkan kadar tindak balas biosistem dan skalanya.
Mereka memungkinkan untuk memetakan fokus pencemaran dan kepekatan kekotoran berbahaya.
Mereka membenarkan anda menilai tahap bahaya pencemar tertentu untuk alam sekitar, dan dengan kebarangkalian yang tinggi untuk manusia.
Mereka membantu dalam catat beban persekitaran maksimum yang dibenarkan dan, jika perlu, mengambil langkah-langkah untuk mengurangkannya.

Kaedah makmal, pensampelan

Kaedah fiziko-kimia pemantauan alam sekitar, paling kerap, adalah makmal. Analisis bermula dengan pensampelan udara, tanah atau air, dan kemudian pada peralatan khas melakukan anasir untuk kandungan bahan pencemar. Ia juga dipanggil analisis instrumental.

Kaedah fizikokimia adalah seperti berikut:

petunjuk kromatografi;
spektrometri inframerah;
kaedah fluorimetrik;
kaedah elektrokimia;
kaedah spektrometri jisim;
analisis luminescent;
kaedah kejuruteraan radio.

Kaedah Chromatographic

Kaedah ini sering digunakan untuk mengesan bahan cemar, terutamanya apabila menganalisis cecair. Yang paling popular ialah kromatografi cecair gas, lapisan nipis, cecair dan ion. Lapisan nipis mudah dilakukan dan digunakan untuk mengesan racun perosak dan pencemar organik. Gas-cecair lebih berkesan dalam analisis sebatian organik yang tidak menentu. Kromatografi cecair digunakan untuk mengesan sebatian kimia tidak berubah-ubah.

Pengesan sensitiviti yang tinggi berdasarkan pelbagai kaedah fizikokimia membolehkan untuk mengesan sejumlah kecil kekotoran, yang penting dalam mengesan sebatian yang sangat toksik. Dalam kombinasi dengan teknik kromatografi, spektrometri jisim dan spektrometri inframerah dapat memberikan hasil yang baik untuk mengenal pasti kombinasi yang kompleks dari bahan cemar. Jenis penganalisis ini menyambung ke komputer berkuasa. Dengan bantuan mereka, anda dapat mengesan bahan-bahan berbahaya seperti dioksin, biphenyls polychlorinated, nitrosamines dan racun perosak toksik.

Kromatografi ion digunakan untuk menganalisis nisbah kation kepada anion.

Spectrophotometry

Kaedah ini menggunakan radiasi inframerah. Analisa penyerapan, refleksi, dan spektrum hamburan membuat kemungkinan untuk menentukan dengan tepat dengan tepat dan kehadiran dan kekotoran kekotoran. Mempunyai katalog spektrum pelbagai bahan memudahkan untuk menentukan jenis bahan pencemar atau bahan berfaedah yang ada dalam sampel atau produk. Spektrum inframerah membolehkan walaupun sifat seperti kepadatan, pengedaran saiz zarah, kandungan kalori produk makanan dan percambahan benih akan ditentukan.

Kaedah pencahayaan

Ini adalah salah satu cara yang paling sensitif untuk mengenal pasti bahan pencemar. Menggunakannya, mengesan jumlah kekotoran organik dan bukan organik dalam sampel udara ditentukan. Ia boleh digunakan untuk memantau hidrosphere dan biosfera, serta menentukan kandungan unsur surih, sebatian organik dan jumlah bahan berbahaya.

Kaedah luminescent boleh digunakan jika diperlukan untuk mengesan kehadiran hidrokarbon polaromatik atau derivatifnya. Untuk mengira kepekatan bahan, fenomena seperti pelindapkejutan luminescence digunakan.

Walau bagaimanapun, tidak semua sebatian ditentukan oleh kaedah ini. Kadangkala tindak balas kimia dijalankan, dengan bantuan yang mana kompaun awal diubah sehingga pendaratan dapat mengesannya.

Kaedah elektrokimia

Untuk pelaksanaannya, elektrod digunakan: anoda dan katod. Katod selalunya adalah elektrod titisan merkuri dengan permukaan yang sentiasa dikemas kini, yang memungkinkan untuk mendapatkan polarogram dan menjalankan analisis yang berkesan. Kaedah ini hanya sesuai untuk mengesan ion logam, bahan organik, sebatian karbonil, peroksida, epoksida dan lain-lain. Atas sebab ini, ia tidak boleh dianggap universal, tetapi ia agak selektif.