Il monitoraggio ambientale (tracking) è il processo di monitoraggio dello stato di vari componenti dell'ambiente e di valutazione del suo stato attuale. Per una valutazione più completa e completa è necessaria la corretta organizzazione dell'eco-monitoraggio, la nomina di criteri e parametri comuni di qualità ambientale. Il monitoraggio ambientale può perseguire obiettivi sia regionali che globali. Esempi di monitoraggio ambientale possono essere trovati letteralmente ovunque.
Che cos'è il monitoraggio ambientale?
Il monitoraggio ambientale è un'attività ambientale tecnica e organizzativa piuttosto complessa, in cui sono coinvolti vari organismi e funzionari. Le informazioni ottenute in questo caso sono molto diverse per natura, contenuto, moduli, ordine di ricezione, stato legale e metodi di distribuzione. In Russia, può essere utilizzato dalle autorità statali, dalle entità costituenti della Federazione Russa e dai dipartimenti locali. Tali informazioni sono di valore scientifico e applicato. Molte previsioni si basano su di esso, si stima la risposta di vari sistemi naturali e antropogenici a varie influenze. È utilizzato per programmi ambientali federali e mirati.
Il monitoraggio ambientale viene effettuato in punti fissi o mobili: auto, poste, stazioni, laboratori, centri di ricerca appositamente attrezzati. Le informazioni ricevute vengono quindi elaborate. I metodi di monitoraggio ambientale sono diversi e dipendono dai compiti.
Inquinamento ambientale
La costante crescita della popolazione mondiale, unita a un aumento del benessere materiale delle persone, aumenta notevolmente la pressione sull'ambiente, causando varie conseguenze negative. La riduzione delle aree naturali e l'aumento dell'inquinamento sono diventati le principali conseguenze delle attività umane. I principali fattori di inquinamento ambientale sono:
- Emissioni industriali ed effluenti che incidono sulla qualità dell'aria, dell'acqua e del suolo, incidendo negativamente sulla salute umana.
- Emissioni di gas a effetto serra (anidride carbonica, metano, protossido di azoto e altri), che influenzano la temperatura dell'atmosfera inferiore, lo spessore degli oceani e lo strato superiore della crosta terrestre.
- Erosione del suolo a causa dell'irrazionale uso del suolo. Porta all'inquinamento del fiume e di altre acque da particelle sospese e sostanze nocive.
- Rifiuti domestici e industriali, che sono dannosi sia in sé che sotto forma di prodotti del suo decadimento. Può portare ad avvelenamento dell'ecosistema e cattiva salute umana.
- Specie invasive di piante e animali che spesso causano gravi danni ambientali.
- Inquinamento da radiazioni dovuto a incidenti nelle centrali nucleari, al lavoro di imprese radiochimiche, alla medicina e all'estrazione dell'uranio.
- Pesticidi ed erbicidi che portano all'inquinamento dell'acqua e del suolo, principalmente nelle aree agricole.
- Estrazione mineraria, che spesso diventa una fonte di polvere nociva e inquinamento delle acque.
- Incendi: industriali, domestici e forestali. Sono una fonte significativa di inquinamento atmosferico e la causa di morte o danni agli ecosistemi.
- Fuoriuscite di olio e tensioattivi a causa di perdite e incidenti. Interessano fortemente lo stato dei mari e degli oceani, riducono l'evaporazione e quindi la quantità di precipitazioni.
- Negli Stati Uniti, c'è il problema dell'inquinamento delle acque interne da droghe. Possono anche causare un deterioramento della qualità della carne o del latte.
- La deforestazione di massa è la causa dell'inquinamento dei fiumi e delle acque sotterranee e può anche aumentare l'inquinamento atmosferico causato dalle particelle di polvere. Porta a una diminuzione dell'evaporazione e delle precipitazioni, influisce negativamente sul clima, aumentando la continenza.
Valutazione di impatto ambientale
Scopo dell'esame è verificare la conformità delle attività economiche alla legislazione ambientale. Il più delle volte applicato a nuovi progetti, la cui attuazione può influire sull'ambiente. Le competenze ecologiche possono essere statali e pubbliche. Sulla base dei suoi risultati, si trae una conclusione sull'ammissibilità o sull'inammissibilità del progetto. Tuttavia, anche se questo progetto ha superato una revisione ambientale, il monitoraggio ambientale può essere organizzato presso la struttura costruita.
Storia del monitoraggio ambientale
Per la prima volta, il monitoraggio ambientale fu discusso nel 1971 dal comitato scientifico sui problemi ambientali, e poi nel 1972 alla conferenza ambientale delle Nazioni Unite tenutasi a Stoccolma. La rilevanza di tale monitoraggio è stata discussa in questi anni in URSS. Per questo, è stato proposto di creare un sistema di riserve di biosfera.
Negli anni '70, gli scienziati sovietici hanno dato un grande contributo allo sviluppo di idee sui principi del monitoraggio ambientale. In questo processo, il capo del Centro idrometeorologico, Yu. A. Israel, prese parte attiva. Il lavoro di sintesi su questo argomento è stato pubblicato nel 1975 sotto la paternità dell'accademico I.P.Gerasimov, che ha individuato 3 fasi di monitoraggio:
- Secondo il primo livello di monitoraggio, a suo avviso, l'attenzione principale dovrebbe essere prestata alle osservazioni sullo stato dell'ambiente e sugli effetti sulla salute umana. Gli indicatori principali per questa fase dovrebbero essere indicatori della reazione di una persona: tasso di incidenza, aspettativa di vita media, tasso di natalità e mortalità, ecc.
- Il secondo livello prevede il monitoraggio di indicatori più generali: produttività biologica, metabolismo di massa ed energia e così via. Tali osservazioni dovrebbero essere condotte in ospedali speciali, campi di addestramento, ecc.
- L'obiettivo della terza fase è monitorare i processi e le quantità su larga scala: spolverare l'atmosfera, inquinamento degli oceani, contenuto globale di vapore acqueo, ecc.
Compiti e oggetti del monitoraggio ambientale
Il monitoraggio ambientale è progettato per risolvere i seguenti problemi:
- Monitoraggio regolare dell'ambiente e del suo inquinamento.
- Previsione e valutazione della situazione ambientale, in particolare per quanto riguarda i cambiamenti climatici.
Gli oggetti di tracciamento possono essere:
- L'ambiente e i suoi componenti (atmosfera, idrosfera, biosfera, litosfera, urbosfera).
- La qualità dell'ambiente, il cui cambiamento può avere conseguenze negative.
- Alcuni tipi di attività antropiche che possono danneggiare gli altri.
- Imprese, discariche, tecnologie, centrali nucleari, ecc.
- Disastri causati dall'uomo: fuoriuscite di petrolio, incendi, incidenti, incidenti e altri fenomeni pericolosi di natura naturale o umana.
- Siti naturali protetti.
Varie organizzazioni ambientaliste, istituti di ricerca, enti governativi (sia federali che locali), associazioni pubbliche, imprese e altre entità economiche, organizzazioni scientifiche internazionali (ad esempio la NASA) possono condurre un monitoraggio ambientale.
Tipi di monitoraggio
In termini di copertura, il monitoraggio è suddiviso in locale, regionale, nazionale e globale.
- Quando sono locali, monitorano piccole aree di qualsiasi località.
- Quando vengono condotte osservazioni regionali su scala regionale.
- Alla localizzazione nazionale condotta all'interno del territorio di uno stato particolare.
- Il monitoraggio ambientale globale implica il monitoraggio di processi su larga scala di importanza internazionale.
Secondo l'oggetto dell'osservazione, può essere di base, biosferico, atmosferico, idrologico, suolo, radiazioni, igienico, geobotanico, zoologico, ecc.
I principali metodi di monitoraggio ambientale
Attualmente, i metodi di monitoraggio ambientale rientrano in 2 categorie principali:
- Osservazioni sul terreno (fisico-chimica, bioindicazione, meteorologica, fotografica, medica, ecc.).
- Metodi remoti di monitoraggio ambientale (rilevamento satellitare, localizzazione da droni, ecc.).
Naturalmente, nel primo caso, i processi locali e regionali sono valutati più spesso, e nel secondo, su larga scala e a livello globale.
Monitoraggio satellitare
Il telerilevamento della Terra utilizza dati satellitari, dati di aeroplani, droni, navi. I dati satellitari forniscono la copertura più ampia possibile dell'oggetto studiato e quindi vengono spesso utilizzati per ottenere informazioni sui cambiamenti ambientali globali. Nelle immagini aerospaziali è chiaramente visibile l'entità della deforestazione, dell'urbanizzazione, dell'inquinamento da polvere nell'atmosfera, dello scioglimento dei ghiacci, ecc. I dati dei rivelatori a infrarossi forniscono informazioni sulla temperatura di varie parti della superficie terrestre e ne stimano l'albedo. Il riflesso delle onde radio e delle radiazioni ultraviolette dalla superficie dell'acqua fornisce informazioni sull'inquinamento da petrolio degli oceani.
Il telerilevamento della Terra sta diventando un tipo di ricerca sempre più popolare in ecologia.
Ma il monitoraggio satellitare può anche essere usato per tracciare la situazione a livello locale. Ad esempio, le immagini aerospaziali possono fornire informazioni sullo stato delle foreste, sulla situazione con incendi boschivi, focolai di temporali e così via, che possono essere sufficienti per prendere determinate decisioni pratiche. Per ottenere immagini accurate e di alta qualità, possono essere coinvolti droni.
Metodi biologici
I metodi di monitoraggio biologico ambientale sono metodi di localizzazione terrestre. Sono anche chiamati bioindicazione. L'oggetto principale di tale monitoraggio sono gli oggetti biologici: specie, comunità, ecosistemi, catene alimentari, ecc. Per l'analisi, vengono utilizzati fatti come la distribuzione di una specie, un cambiamento nel suo numero o la completa scomparsa o l'apparenza in una nuova area. Durante gli studi geobotanici, seguono il cambiamento nella gamma di alcune specie, la dinamica della biomassa, la bioproduttività, la distribuzione altitudinale e latitudinale di specie e comunità, ecc.
I bioindicatori possono essere: la larghezza degli anelli annuali, l'ingiallimento delle foglie, l'essiccazione del supporto, l'altezza degli alberi, la presenza di erbacce (specie pioniere) e altri segni.
Il monitoraggio biologico copre tutti i livelli, da molecolare e cellulare a globale. Per la ricerca, a seconda dei compiti, vengono organizzati studi di spedizione.
Prima di condurre il monitoraggio biologico, è necessario sviluppare una metodologia per la sua attuazione e ottenere i dati necessari, poiché diversi sistemi biologici rispondono in modo diverso ai diversi tipi di esposizione. Sono selezionati organismi o ecosistemi più sensibili all'impatto umano. Tali organismi sono chiamati indicatori. Grazie all'uso del biotest, vengono selezionati criteri diagnostici per valutare il livello di impatto di un fattore sull'area di studio.
Pertanto, il monitoraggio biologico utilizza il metodo di bioindicazione. Naturalmente, l'accuratezza di tali studi sarà inferiore rispetto all'uso di metodi fisici. Allo stesso tempo, consentiranno di valutare il danno totale causato da attività antropogeniche agli ecosistemi naturali, che non può essere ottenuto con altri metodi. Di conseguenza, sarà possibile isolare dal complesso di impatti il più significativo per lo stato dell'ambiente e adottare misure adeguate per ridurre il carico antropogenico. Per valutare possibili danni alla salute pubblica, è preferibile analizzare campioni tossicologici relativi ai metodi di monitoraggio fisico-chimico.
Per la bioindicazione, vengono spesso utilizzati pesci, microrganismi e alghe. I gamberi sono anche noti per preferire l'acqua pura e quindi sono un buon indicatore di contaminazione. Lo stesso vale per alcune specie di licheni, che è anche oggetto di bioindicazione.
Funzionalità di monitoraggio biologico
La bioindicazione dell'ambiente è adatta per i seguenti compiti:
- Compilazione di una valutazione globale dell'impatto antropogenico sulla natura della regione studiata.
- Identificare le emissioni accidentali o latenti, inclusa una falsa dichiarazione intenzionale da parte della gestione delle informazioni sulle proprie emissioni.
- Consentire di valutare la sensibilità degli organismi agli inquinanti emessi o altri effetti dannosi.
- Mostra il tasso di risposta dei biosistemi e la sua scala.
- Consentono di mappare i fuochi dell'inquinamento e la concentrazione di impurità dannose.
- Consentono di valutare il grado di pericolo di inquinanti specifici per l'ambiente e con alta probabilità per l'uomo.
- Aiutano a razionare i carichi ambientali massimi consentiti e, se necessario, adottano misure per ridurlo.
Metodi di laboratorio, campionamento
I metodi fisico-chimici di monitoraggio ambientale, il più delle volte, sono di laboratorio. L'analisi inizia con il campionamento di aria, suolo o acqua, e quindi utilizzando attrezzature speciali, anazizzare il contenuto di inquinanti. Si chiama anche analisi strumentale.
I metodi fisico-chimici sono i seguenti:
- indicazione cromatografica;
- spettrometria infrarossa;
- metodi fluorimetrici;
- metodi elettrochimici;
- metodi spettrometrici di massa;
- analisi luminescente;
- metodi di ingegneria radio.
Metodi cromatografici
Questi metodi vengono spesso utilizzati per rilevare contaminanti, in particolare durante l'analisi dei liquidi. I più popolari sono gas-liquido, strato sottile, cromatografia liquida e ionica. Lo strato sottile è facile da eseguire e viene utilizzato per rilevare pesticidi e inquinanti organici. Il gas-liquido è più efficace nell'analisi dei composti organici volatili. La cromatografia liquida viene utilizzata per rilevare composti chimici non volatili.
I rivelatori ad alta sensibilità basati su vari metodi fisico-chimici consentono di rilevare anche piccole quantità di impurità, che è importante per il rilevamento di composti altamente tossici. In combinazione con tecniche cromatografiche, la spettrometria di massa e la spettrometria a infrarossi possono dare un buon risultato per identificare combinazioni complesse di contaminanti. Questi tipi di analizzatori si collegano a potenti computer. Con il loro aiuto, puoi rilevare sostanze pericolose come diossine, bifenili policlorurati, nitrosammine e pesticidi tossici.
La cromatografia ionica viene utilizzata per analizzare il rapporto tra cationi e anioni.
spettrofotometria
Questo metodo utilizza la radiazione infrarossa. Un'analisi degli spettri di assorbimento, riflessione e dispersione consente di determinare con precisione e precisione la presenza e la concentrazione delle impurità. Avere un catalogo di spettri di varie sostanze rende facile determinare il tipo di sostanza inquinante o benefica presente in un campione o prodotto. Lo spettro infrarosso consente di determinare anche proprietà quali densità, distribuzione granulometrica, contenuto calorico dei prodotti alimentari e germinazione dei semi.
Metodo luminescente
Questo è uno dei modi più sensibili per identificare gli inquinanti. Usandolo, vengono determinate tracce di impurità organiche e inorganiche nei campioni di aria. Può essere utilizzato per monitorare l'idrosfera e la biosfera, nonché per determinare il contenuto di oligoelementi, composti organici e la quantità di sostanze nocive.
Il metodo luminescente può essere utilizzato se è necessario rilevare la presenza di idrocarburi poliaromatici o loro derivati. Per calcolare la concentrazione di una sostanza, viene utilizzato un fenomeno come l'estinzione della luminescenza.
Tuttavia, non tutti i composti sono determinati con questo metodo. A volte viene eseguita una reazione chimica, con l'aiuto del quale viene modificato il composto iniziale in modo che la luminescenza possa rilevarlo.
Metodi elettrochimici
Per la loro implementazione vengono utilizzati elettrodi: anodo e catodo. Il catodo è spesso un elettrodo gocciolante di mercurio con una superficie costantemente aggiornata, che consente di ottenere polarogrammi e condurre analisi efficaci. Questo metodo è adatto solo per rilevare ioni metallici, sostanze organiche, composti carbonilici, perossidi, epossidi e altri. Per questo motivo, non può essere considerato universale, ma è piuttosto selettivo.
