El monitoreo ambiental (seguimiento) es el proceso de monitorear el estado de varios componentes del ambiente y evaluar su estado actual. Para una evaluación más completa e integral se requiere la organización adecuada del monitoreo ecológico, el nombramiento de criterios y parámetros comunes de calidad ambiental. El monitoreo ambiental puede perseguir objetivos regionales y globales. Ejemplos de monitoreo ambiental se pueden encontrar literalmente en todas partes.
¿Qué es el monitoreo ambiental?
El monitoreo ambiental es una actividad ambiental técnica y organizativa bastante compleja, en la que participan diversos organismos y funcionarios. La información obtenida en este caso es muy diversa en naturaleza, contenido, formularios, orden de recepción, estado legal y métodos de distribución. En Rusia, puede ser utilizado por las autoridades estatales, las entidades constituyentes de la Federación de Rusia y los departamentos locales. Dicha información es de valor científico y aplicado. Se basan en muchos pronósticos, se estima la respuesta de diversos sistemas naturales y antropogénicos a diversas influencias. Se utiliza para programas ambientales federales y específicos.
El monitoreo ambiental se lleva a cabo en puntos fijos o móviles: autos, postes, estaciones, laboratorios, centros de investigación especialmente equipados. La información recibida es procesada. Los métodos de monitoreo ambiental son diferentes y dependen de las tareas.
Contaminación ambiental
El crecimiento constante de la población mundial, junto con un aumento en el bienestar material de las personas, aumenta drásticamente la presión sobre el medio ambiente, causando varias consecuencias negativas. La reducción de áreas naturales y el aumento de la contaminación se han convertido en las principales consecuencias de las actividades humanas. Los principales factores de contaminación ambiental son:
- Emisiones industriales y efluentes que afectan la calidad del aire, el agua y el suelo, afectando negativamente la salud humana.
- Emisiones de gases de efecto invernadero (dióxido de carbono, metano, óxido nitroso y otros), que afectan la temperatura de la atmósfera inferior, el grosor de los océanos y la capa superior de la corteza terrestre.
- Erosión del suelo debido al uso irracional del suelo. Conduce a la contaminación del río y otras aguas por partículas suspendidas y sustancias nocivas.
- Basura doméstica e industrial, que es perjudicial tanto en sí misma como en forma de productos de su descomposición. Puede conducir a la intoxicación del ecosistema y la mala salud humana.
- Especies invasoras de plantas y animales que a menudo causan un gran daño ambiental.
- Contaminación por radiación debido a accidentes en centrales nucleares, el trabajo de empresas radioquímicas, medicina y minería de uranio.
- Pesticidas y herbicidas que conducen a la contaminación del agua y el suelo, principalmente en áreas agrícolas.
- Minería, que a menudo se convierte en una fuente de polvo nocivo y contaminación del agua.
- Incendios: industriales, domésticos y forestales. Son una fuente importante de contaminación del aire y la causa de muerte o daños a los ecosistemas.
- Derrames de petróleo y surfactante debido a fugas y accidentes. Afecta más fuertemente el estado de los mares y océanos, reduce la evaporación y, por lo tanto, la cantidad de precipitación.
- En los Estados Unidos, existe el problema de la contaminación de las aguas continentales con drogas. También pueden causar deterioro en la calidad de la carne o la leche.
- La deforestación masiva es la causa de la contaminación del río y las aguas subterráneas, y también puede aumentar la contaminación del aire por partículas de polvo. Conduce a una disminución de la evaporación y la lluvia, afecta negativamente el clima y aumenta la continentalidad.
Evaluación de impacto ambiental
El propósito del examen es verificar la conformidad de las actividades económicas con la legislación ambiental. La mayoría de las veces se aplica a nuevos proyectos, cuya implementación puede afectar el medio ambiente. La experiencia ecológica puede ser estatal y pública. Con base en sus resultados, se llega a una conclusión sobre la admisibilidad o inadmisibilidad del proyecto. Sin embargo, incluso si este proyecto ha pasado una revisión ambiental, el monitoreo ambiental se puede organizar en la instalación construida.
Historia del monitoreo ambiental
Por primera vez, el monitoreo ambiental se discutió en 1971 en el comité científico de problemas ambientales, y luego en 1972 en la conferencia ambiental de la ONU celebrada en Estocolmo. La relevancia de dicho monitoreo se discutió en estos años en la URSS. Para esto, se propuso crear un sistema de reservas de biosfera.
En los años 70, los científicos soviéticos hicieron una gran contribución al desarrollo de ideas sobre los principios de la vigilancia ambiental. En este proceso, el jefe del Centro Hidrometeorológico, Yu. A. Israel, participó activamente. El trabajo resumido sobre este tema fue publicado en 1975 bajo la autoría del académico I.P. Gerasimov, quien destacó 3 etapas de monitoreo:
- En el primer nivel de monitoreo, en su opinión, la atención principal debe prestarse a las observaciones del estado del medio ambiente y los efectos sobre la salud humana. Los principales indicadores para esta etapa deben ser indicadores de la reacción de una persona: tasa de incidencia, esperanza de vida promedio, tasa de natalidad y mortalidad, etc.
- El segundo nivel implica el monitoreo de indicadores más generales: productividad biológica, metabolismo de masa y energía, etc. Dichas observaciones deben llevarse a cabo en hospitales especiales, campos de entrenamiento, etc.
- El objetivo de la tercera etapa es monitorear procesos y cantidades a gran escala: desempolvar la atmósfera, la contaminación del océano, el contenido global de vapor de agua, etc.
Tareas y objetos de monitoreo ambiental.
El monitoreo ambiental está diseñado para resolver los siguientes problemas:
- Monitoreo regular del medio ambiente y su contaminación.
- Pronosticar y evaluar la situación ambiental, especialmente en relación con el cambio climático.
Los objetos de seguimiento pueden ser:
- El medio ambiente y sus componentes (atmósfera, hidrosfera, biosfera, litosfera, urbosfera).
- La calidad del medio ambiente, cuyo cambio puede tener consecuencias negativas.
- Ciertos tipos de actividades antropogénicas que pueden dañar a otros.
- Empresas, vertederos, tecnologías, centrales nucleares, etc.
- Desastres provocados por el hombre: derrames de petróleo, incendios, accidentes, incidentes y otros fenómenos peligrosos de naturaleza natural o provocada por el hombre.
- Sitios naturales protegidos.
Diversas organizaciones ambientales, institutos de investigación, organismos gubernamentales (tanto federales como locales), asociaciones públicas, empresas y otras entidades económicas, organizaciones científicas internacionales (por ejemplo, la NASA) pueden realizar monitoreo ambiental.
Tipos de monitoreo
En términos de cobertura, el monitoreo se divide en local, regional, nacional y global.
- Cuando son locales, controlan áreas pequeñas de cualquier localidad.
- Cuando las observaciones regionales se realizan a escala regional.
- En el seguimiento nacional realizado dentro del territorio de un estado en particular.
- El monitoreo ambiental global implica el seguimiento de procesos a gran escala que son de importancia internacional.
Según el objeto de observación, puede ser básico, biosférico, atmosférico, hidrológico, suelo, radiación, higiénico, geobotánico, zoológico, etc.
Los principales métodos de monitoreo ambiental.
Actualmente, los métodos de monitoreo ambiental se dividen en 2 categorías principales:
- Observaciones terrestres (fisicoquímicas, bioindicación, meteorológicas, fotográficas, médicas, etc.).
- Métodos remotos de monitoreo ambiental (detección satelital, rastreo desde drones, etc.).
Naturalmente, en el primer caso, los procesos locales y regionales se evalúan con mayor frecuencia, y en el segundo, a gran escala y global.
Monitoreo satelital
La teledetección de la Tierra utiliza datos satelitales, datos de aviones, drones, barcos. Los datos satelitales proporcionan la cobertura más amplia posible del objeto estudiado y, por lo tanto, a menudo se utilizan para obtener información sobre los cambios ambientales globales. En las imágenes aeroespaciales, la escala de la deforestación, la urbanización, la contaminación del polvo de la atmósfera, el derretimiento del hielo, etc., es claramente visible.Los datos de los detectores infrarrojos proporcionan información sobre la temperatura de varias partes de la superficie de la tierra y estiman su albedo. La reflexión de las ondas de radio y la radiación ultravioleta desde la superficie del agua proporciona información sobre la contaminación por petróleo de los océanos.
La teledetección de la Tierra se está convirtiendo en un tipo de investigación cada vez más popular en ecología.
Pero el monitoreo satelital también se puede usar para rastrear la situación a nivel local. Por ejemplo, las imágenes aeroespaciales proporcionan información sobre el estado de los bosques, sobre la situación de los incendios forestales, focos de tormentas eléctricas, etc., que pueden ser suficientes para tomar ciertas decisiones prácticas. Para obtener imágenes precisas y de alta calidad, pueden participar drones.
Métodos biológicos
Los métodos de monitoreo ambiental biológico son métodos de seguimiento terrestre. También se les llama bioindicación. El objeto principal de dicho monitoreo son los objetos biológicos: especies, comunidades, ecosistemas, cadenas alimentarias, etc. Para el análisis, se utilizan hechos como la distribución de una especie, un cambio en su número o la desaparición completa, o la aparición en una nueva área. En estudios geobotánicos, rastrean el cambio en el rango de ciertas especies, la dinámica de la biomasa, la bioproductividad, la distribución altitudinal y latitudinal de especies y comunidades, etc.
Los bioindicadores pueden ser: el ancho de los anillos anuales, el amarilleo de las hojas, el secado del soporte, la altura de los árboles, la presencia de malezas (especies pioneras) y otros signos.
El monitoreo biológico cubre todos los niveles, desde molecular y celular hasta global. Para la investigación, dependiendo de las tareas, se organizan laboratorios, estudios expedicionarios.
Antes de realizar el monitoreo biológico, es necesario desarrollar una metodología para su implementación y obtener los datos necesarios, porque los diferentes sistemas biológicos responden de manera diferente a los diferentes tipos de exposición. Se seleccionan los organismos o ecosistemas más sensibles al impacto humano. Tales organismos se llaman indicadores. Gracias al uso de biotesting, los criterios de diagnóstico se seleccionan para evaluar el nivel de impacto de un factor en el área de estudio.
Por lo tanto, el monitoreo biológico utiliza el método de bioindicación. Naturalmente, la precisión de tales estudios será menor que cuando se utilizan métodos físicos. Pero, al mismo tiempo, permitirán evaluar el daño total causado por las actividades antropogénicas a los ecosistemas naturales, lo que no puede lograrse utilizando otros métodos. Como resultado, será posible aislar del complejo de impactos los más significativos para el estado del medio ambiente y tomar las medidas adecuadas para reducir la carga antropogénica. Para evaluar posibles daños a la salud pública, es preferible analizar muestras toxicológicas, que se relacionan con los métodos de monitoreo fisicoquímico.
Para la bioindicación, se usan con mayor frecuencia peces, microorganismos y algas. También se sabe que los cangrejos de río prefieren el agua pura y, por lo tanto, son un buen indicador de contaminación. Lo mismo se aplica a algunas especies de líquenes, que también son objeto de bioindicación.
Capacidades de monitoreo biológico
La bioindicación del medio ambiente es adecuada para las siguientes tareas:
- Recopilación de una evaluación integral del impacto antropogénico sobre la naturaleza de la región estudiada.
- Identifique las emisiones accidentales o latentes, incluida la tergiversación intencional por parte de la administración de la información sobre sus propias emisiones.
- Permitir evaluar la sensibilidad de los organismos a los contaminantes emitidos u otros efectos nocivos.
- Mostrar la tasa de respuesta de los biosistemas y su escala.
- Permiten mapear los focos de contaminación y la concentración de impurezas nocivas.
- Le permiten evaluar el grado de peligro de contaminantes específicos para el medio ambiente, y con alta probabilidad para los humanos.
- Ayudan a racionar las cargas ambientales máximas permitidas y, si es necesario, toman medidas para reducirlo.
Métodos de laboratorio, muestreo.
Los métodos fisicoquímicos de monitoreo ambiental, con mayor frecuencia, son de laboratorio. El análisis comienza con la toma de muestras de aire, suelo o agua, y luego en equipos especiales se realiza un anasis para el contenido de contaminantes. También se llama análisis instrumental.
Los métodos fisicoquímicos son los siguientes:
- indicación cromatográfica;
- espectrometría infrarroja;
- métodos fluorimétricos;
- métodos electroquímicos;
- métodos de espectrometría de masas;
- análisis luminiscente;
- métodos de ingeniería de radio.
Métodos cromatográficos
Estos métodos a menudo se usan para detectar contaminantes, especialmente al analizar líquidos. Los más populares son la cromatografía gaseosa líquida, de capa fina, líquida e iónica. La capa delgada es fácil de realizar y se utiliza para detectar pesticidas y contaminantes orgánicos. Gas-líquido es más efectivo en el análisis de compuestos orgánicos volátiles. La cromatografía líquida se usa para detectar compuestos químicos no volátiles.
Los detectores de alta sensibilidad basados en varios métodos fisicoquímicos hacen posible detectar incluso pequeñas cantidades de impurezas, lo cual es importante en la detección de compuestos altamente tóxicos. En combinación con técnicas cromatográficas, la espectrometría de masas y la espectrometría infrarroja pueden dar un buen resultado para identificar combinaciones complejas de contaminantes. Estos tipos de analizadores se conectan a computadoras potentes. Con su ayuda, puede detectar sustancias peligrosas como dioxinas, bifenilos policlorados, nitrosaminas y pesticidas tóxicos.
La cromatografía iónica se usa para analizar la relación de cationes a aniones.
Espectrofotometría
Este método usa radiación infrarroja. Un análisis de los espectros de absorción, reflexión y dispersión permite determinar con bastante precisión la presencia y concentración de impurezas. Tener un catálogo de espectros de varias sustancias hace que sea fácil determinar el tipo de contaminante o sustancia beneficiosa presente en una muestra o producto. El espectro infrarrojo permite determinar propiedades uniformes como la densidad, la distribución del tamaño de partícula, el contenido calórico de los productos alimenticios y la germinación de semillas.
Método luminiscente
Esta es una de las formas más sensibles de identificar contaminantes. Al usarlo, se determinan trazas de impurezas orgánicas e inorgánicas en muestras de aire. Se puede utilizar para controlar la hidrosfera y la biosfera, así como para determinar el contenido de oligoelementos, compuestos orgánicos y la cantidad de sustancias nocivas.
El método luminiscente se puede usar si es necesario para detectar la presencia de hidrocarburos poliaromáticos o sus derivados. Para calcular la concentración de una sustancia, se utiliza un fenómeno como el enfriamiento de la luminiscencia.
Sin embargo, no todos los compuestos están determinados por este método. A veces se lleva a cabo una reacción química, con la ayuda de la cual se cambia el compuesto inicial para que la luminiscencia pueda detectarlo.
Métodos electroquímicos
Para su implementación, se utilizan electrodos: ánodo y cátodo. El cátodo es a menudo un electrodo de goteo de mercurio con una superficie constantemente actualizada, lo que permite obtener polarogramas y realizar análisis efectivos. Este método solo es adecuado para detectar iones metálicos, sustancias orgánicas, compuestos de carbonilo, peróxidos, epóxidos y otros. Por esta razón, no puede considerarse universal, sino más bien selectivo.
