Modalitati de desfasurare a monitoringului ecologic

MODALITATI DE DESFASURARE A MONITORINGULUI ECOLOGIC

Obiective: Avand la baza datele teoretice ale organizarii monitoringului ecologic capitolul in cauza urmareste prezentarea realizarii practice, a desfasurarii efective a activitatii de monitorizare a mediului de viata dar si a emisiilor pe tipuri de poluanti.

Rezumat: Este prezentata activitatea de monitorizare a calitatii mediului prin analiza in timp si spatiu a mediilor de viata respectiv atmosfera, ape, sol, vegetatie, hrana etc. si controlul permanent al unor eventuale emanatii de poluanti ce se raspandesc in mediu.

1. Nivele de lucru

Monitoringul poate fi desfasurat asa cum s-a aratat si mai inain­te, la nivel global, regional si local.

El consta din:

culegerea operativa de date;

prelucrare;

avertizare;

protectie.

El poate servi la:

caracterizarea calitatii mediului la un anumit moment;

caracterizarea mediului pe termen lung;

evaluarea tendintelor in care poate suferi modificari;

stabilirea masurilor de contracarare a tendintelor negative.

Monitoringul ecologic se poate desfasura dupa urmatoarele faze de derulare (fig. 5).

Fig. 5 - Fazele de derulare a monitoringului mediului (dupa Hewitt, 1994, modificat)

2. Subsisteme de lucru

Monitoringul ecologic se desfasoara prin activitatea concomitenta a numerosi specialisti din domenii variate. Pentru realizarea sa, mediul este cercetat prin:

controlul mediului in ansamblu, sau pe subsistemele sale (atmosfera, oceane si mari inchise, ape interioare, soluri, vegetatie si paduri, biota, hrana si apa potabila, radionuclizi, landsaft sau epidemiologie) sau

- prin controlul emisiilor si al raspandirii poluantilor.

In cele ce urmeaza vom analiza subsistemele pe medii de viata, precum si pe cel al controlului poluantilor.

2.1. Subsistemele monitoringului ecologic pe medii de viata

Atmosfera

Reprezinta stratul gazos care inconjoara litosfera si hidrosfera. El este un mediu cu densitati ce descresc de la suprafata solului spre cosmos si este format din gaze ce se afla in prezent in anumite proportii (N₂ = 78%, O₂ = 21%, CO₂ = 0,03%, CH₄ = 0,97%), dar la care se pot adauga in proportii variabile si alte substante provenite din agricultura, industrie sau transporturi (Tabelul 9). Atmosfera este foarte rarefiata, fapt ce permite o difuzie rapida a substantelor solide (ca particule de marimi diferite), lichide (sub forma de aerosoli) sau gazoase (fig. 6).

Este important de remarcat faptul ca diversele substante, odata ajunse in aer, fie raman ca atare, fie, de cele mai multe ori, interactioneaza (formand complexe specifice), fie intra in reactii chimice care genereaza noi substante (tabelul 10). Spre exemplu, dioxidul de sulf cu apa produce acid sulfuric, oxizii de azot cu apa produc acid azotic, amestecul de gaze poluante cu apa si pulberile solide formeaza o ceata specifica aglomerarilor urbane si industriale, denumita smog.

Fig. 6 - Schema circulatiei poluantilor in atmosfera (dupa Goldsmith 1995, modificat)

Tabelul 9.

Poluantii atmosferici (Negulescu, 1995)

Tabelul 10.

Reactiile chimice ale oxidarii atmosferice pentru CO, SO₂, CH₄ (Goldsmith, 1995)

Monoxid de carbon

CO + OH CO₂ + H*

H* + O₂ + M H₂O + M (M al treilea corp inert)

Dioxidul de sulf

SO₂ + OH* HSO*₃

HSO*₃ + O₂ SO₃ + HO₂*

SO₃ + H₂O H₂SO₄

Metan

CH₄ + OH* CH₃* + H₂O*

CH₃* + O₂ + M CH₃O₂* + M

CH₃O₂* + NO CH₃O* + NO₂

CH₃O* + O₂ HCHO + HO₂

Conversia HO₂* in OH*

HO₂* + NO OH* + NO₂

Compozitia atmosferei sufera permanente modificari generate de procesele de evaporatie a apei din litosfera si hidrosfera, de cele de evapotranspiratie din biosfera, se imbogateste cu oxigen (care provine din procesele de fotosinteza) sau pierde dioxid de carbon (prin aceleasi procese), primeste gaze si pulberi din activitatile vulcanice, capteaza pulbere cosmica etc. si invers, prin ploi, o serie de substante recad pe sol (deci se autopurifica atmosfera).

In_atmosfera, la nivele diferite, se creaza curenti de aer ce circula in anumite sensuri (generate de rotatia pamantului, variable de temperatura provocate de radiatia solara, curentii marini sau incalzirea litosferei) si care pot purta poluantii in directii foarte variate si pe durate diferite. Din aceasta cauza poluantii pot ramane mai mult sau mai putin timp in aer, circula mult, efectele lor negative manifestandu-se in locuri adesea neasteptate (spre exemplu poluantii din siderurgia engleza si americana au provocat acidifierea lacurilor din peninsula scandinava).

In scopul intelegerii proceselor, este necesar aportul specialistilor climatologi si al celor care se ocupa de procesele de difuzie si transport al gazelor. Acestia pot studia fenomenele din atmosfera, simula miscarile gazelor si prevede locurile in care se vor manifesta efectele negative ale poluantilor.

In monitoringul atmosferei, se urmareste:

intensitatea, variatia si structura radiatiei solare;

structura (grosimea si densitatea) stratului de ozon;

cantitatea, marimea si structura particulelor in suspensie (in special cantitatea metalelor grele ajunse si transportate de gaze in atmosfera) (fig. 7);

cantitatea de dioxid de carbon si a altor gaze rezultate din activitati antropice, capabile sa determine efectul de sera (Fig. 8, 9, 10).

Fig. 7 - Emisiile naturale si antropogene ale unor metale (Negulescu, 1995)

Fig. 8 - Schema "efectului de sera" (Negulescu, 1995)

Fig. 9 - Schimbari ale temperaturii Terrei intre anii 1861 - 1990 (Negulescu, 1995)

Fig. 10a - Gazele de sera care contribuie la incalzirea globala a Terrei (Negulescu, 1995)

Fig. 10b - Contributia unor tari la incalzirea globala a Terrei (Negulescu, 1995)

In problema poluarii atmosferei se disting in principal doua grupe de surse de poluare:

a) agricole- extravilan;

b) industriale - intravilan (urban) si din transporturi care sunt si intra si extravilane).

I. Poluarea extravilana este generata de modul de utilizare si exploatare a terenurilor agricole, de activitatile desfasurate in fermele zootehnice si pe caile de comunicatie intre centrele urbane. Sursele principale de poluare provin din utilizarea pesticidelor si ingrasamintelor si din transporturile generatoare de gaze incomplet arse.

Acesti poluanti pot duce la aparitia ploilor acide, la acumularea unor pesticide in sol si organismele vii. Alaturi de acesti poluanti trebuie luate in consideratie si o serie de substante de avertizare (terpene) emise de masivele vegetale si care, in contact cu diversi poluanti pot genera noi substante toxice.

Analiza subsistemului aer implica efectuarea unor analize:

de gaze - SO₂, NO₂, NO, N₂O₅, NH₄, CH₄, CO, fluorcarbon, hidrocar­buri reactive;

- de lichide - compozitia chimica a apei de ploaie si a zapezii, pH-ul;

- de solide - cantitatea si compozitia chimica a pulberilor granulometria lor;

- a anumitor poluanti - Hg, Pb, DDT, PCB, Cd;

- a microbiotei - germeni sporulati patogeni.

Atunci cand vrem sa facem corelatia intre sanatatea oamenilor si poluarea aerului extravilan, un rol importantii au si aspectele epidemiologice (masuratori de spori si hife de ciuperci, granule de polen, alergeni s.a.).

II. Poluarea intravilana este generata de cele mai variate activitati umane: habitat, activitatea industriala, transport, pierderile de caldura s.a. Ca urmare, gama si varietatea poluantilor din atmosfera creste enorm; la aceasta se adauga si fenomenul de "clopot" si aparitia unor zone cu microclimat specific, toate conducand la centre de concentrare a poluarii aerului (Fig. 11).

Din aceasta cauza, masura­torile intravilane trebuie efectuate:

- in parcuri sau unde este o vegetatie abundenta (indeosebi arboricola);

- in zona comerciala lipsita de vegetatie (unde se masoara si poluarea fonica);

in zonele rezidentiale;

in zonele industriale (daca se poate, pe tipuri de industrie).

Fig. 11 - Schema 'efectului de sera' deasupra unei localitati

Intravilan, se urmaresc atat o serie de parametri masurati si in extravilan (toti poluantii gazosi, lichizi, solizi si microbiologici enunerati mai sus), cat si unele substante care afecteaza direct sanatatea oamenilor: azbest, siliciu, fluoruri, substante cancerigene, oxidante, alergeni). De o atentie speciala se bucura masuratorile de radon si de radionuclizi.

In scop educativ, in zonele de mare trafic se pot pune statii de masurare automata a unor parametri, cu afisarea permanenta a valorilor si chiar cu avertizarea sonora si optica in caz de depasire a valorilor maxim admisibile (spre exemplu compusi de azot, gaze de esapament, emisii de CO2). (anexa 4).

Orice sistem complet de supraveghere a calitatii aerului trebuie sa fie structurat pe patru componente:

supravegherea emisiilor de poluanti gazosi;

supravegherea parametrilor hotaratori in transportul si difuzia poluan­tilor;

supravegherea imisiilor;

supravegherea efectelor poluarii aerului (asupra omului, organismelor vii si ambiantei nevii - cladiri, utilaje, monumente istorice si arhitectoni­ce etc.).

Mari si oceane

De la inceput se ridica intrebarea daca este necesar monitoringul ecologic al marilor si oceanelor. Raspunsul apare evident atunci cand ne reamintim ca cca 75% din suprafata planetei este ocupata de aceste ape. Efectele fenomenelor naturale si ale activitatii oamenilor se manifesta fie direct, fie indirect asupra apelor marine si oceanice. Din atmosfera, prin precipitatii si din apele dulci ce ajung in mari si oceane, vine o gama larga de substante care pot modifica factorii abiotici si biotici marini. In plus, omul deverseaza direct in mari numerosi poluanti - proveniti de la diferite intreprinderi costiere, de pe navele ce strabat marile si oceanele, de la tancuri petroliere sau nave incarcate cu diferite produse cand esueaza etc.

Marile si oceanele poseda o imensa interfata cu oceanul planetar; de aceea intre cele doua medii au loc neincetat schimburi care pot fi influentate sau modificate.

Monitoringul ecologic se efectueaza in mari si oceane in puncte fixe si mobile.

Punctele fixe sunt amplasate in insule, la faruri izolate sau langa coasta, in apropierea unor surse de poluare (de exemplu pe platformele de extractie a petrolului) sau la gura unor fluvii importante.

Punctele mobile sunt reprezentate de nave special construite sau amenajate pentru studierea oceanelor (nave de cercetari oceanografice), dar si de nave care mergand pe anumite trasee comerciale intens folosite, pot face masuratori in zonele respective. Daca punctele fixe sunt de competenta tarilor carora le apartine teritoriul, masuratorile in punctele mobile sunt cel mai adesea de interes international, analizele facandu-se in apele internationale.

Recoltarile de probe se fac atat de la suprafata (deci la interfata aer-apa), cat mai ales de la adancimea de 10 m, adancime la care se apreciaza ca este densitatea si activitatea maxima a bacterio-, fito- si zooplanctonului marin si oceanic.

Parametrii stabiliti de Administratia Nationala pentru mari si oceane a S.U.A. sunt prezentati in tabelul 11. In afara analizelor sus-mentionate se mai urmaresc anumite substante toxice (specifice) sau deosebit de otravitoare, se fac teste ecotoxicologice etc.

Odata cu dezvoltarea programelor de supraveghere a planetei de pe satelitii mobili sau de pe cei geostationali, controlul calitatii apelor din mari si oceane a devenit o activitate de rutina.

Date fiind implicatiile deosebit de grave ale poluarii marilor si oceanelor, efectele lor fiind ca si la aer - transfrontiere, se urmareste cu atentie si se pedepseste grav poluarea apelor din zonele internationale. In acest scop exista numeroase tratate: unele generale, altele cu efect regional (de exemplu supravegherea Marii Mediterane, Marii Baltice, Marii Negre, regimul pescuitului in Marea Nordului si cel al Atlanticului de NE).

Tabelul 11.

Parametrii si frecventa lor de masurare in monitoringul costier (din Spellerberg, 1955)

Apele interioare

Apele interioare reprezinta mediul cel mai afectat de activitatile umane. Deterioarea calitatii se face fizic, chimic, biologic si radioactiv, el variind de la afectari infime (echivalente cu poluarea de fond a ecosferei), pana la deteriorari ce transforma anumite rauri in adevarate scurgeri la suprafata a unor ape de canal.

In categoria apelor interioare, intra: raurile, lacurile, zapada, gheata si apele subterane. Este normal ca pentru fiecare vor exista metode, tehnici si frecvente diferite de recoltare a probelor.

Raurile sunt apele curgatoare de suprafata cele mai utilizate pentru a scapa de deseuri, pe logica ca 'lasa ca le duce apa la vale si astfel noi scapam de ele'. Aceasta a dus la situatii in care unele ape de la zona de deversare a anumitor poluanti devin inutilizabile pentru orice fel de folosinte pe zeci sau sute de kilometri. Raurile transporta nu numai ce provine din industrie si asezari umane, ci si ceea ce se spala de pe terenurile agricole si de la ferme zootehnice.

Pentru reducerea poluarii s-au realizat si functioneaza o gama larga de statii de epurare a anelor uzate (calitatea afluentilor lor fiind reglementata prin autorizatiile de functionare care sunt specifice sursei de poluare si emisarului).

Se cauta sa se evite pe cat posibil poluarea lacurilor si apelor stagnante mai mici (balti, iazuri), efectele poluarii acestora fiind mult mai grave, iar procesele de autoepurare decurg cu mult mai mare dificultate. Apele stagnante supuse impurificarii evolueaza obisnuit rapid spre o eutrofizare si apoi spre degradarea ireversibila a ecosistemului.

Apele subterane constituie 95% din apele dulci si ridica o problema speciala caci circula sub scoarta terestra pe trasee insuficient cunoscute (o poluare a acestora intr-un anumit loc putand afecta apele potabile sau ape curgatoare la mari distante); totodata in ele nu se poate realiza procesul de autoepurare la fel ca in raurile de suprafata, iar consumurile mari de ape subterane (pentru alimentari cu apa potabila si industriala, irigatii etc.) putand duce la secatuirea unor rezervoare subterane cu urmari imprevizibile (scadere resurse apa, sufundari de teren, desertificare, reducere debite ape de suprafata, mergand pana la captarea si umplerea lor ulterior cu ape impurificate).

Zapada este forma de apa solida care se poate impurifica din aer prin aderarea sau adsorbtia in fulgii sai a diversilor poluanti solizi sau gazosi pe care ii intalnesc in cadere sau ulterior cand, odata depusa pe sol, cad pe ea substante din aer. La topirea zapezii, poluantii care s-au acumulat ajung in rauri sau se infiltreaza in sol. Din aceasta cauza, apele provenite din precipitatiile sub forma de zapada se analizeaza fie imediat ce s-a oprit ninsoarea, fie la inceputul primaverii (cel mai adesea, pentru a prinde situatia poluarii aerului dintr-o zona, pe toata perioada rece a anului).

Gheata, ca si zapada, reprezinta niste acumulatori in timp ai poluantilor. Prin faptul ca ea nu se topeste integral an de an (in ghetari), calotele din care se fac analizele permit - prin prelevarea de probe de la diferite adancimi, o evidentiere a situatiei poluarii pe perioade lungi (uneori pe durate si de 100 ani).

Alaturi de aer, apele dulci sunt cel mai bine studiate si pe ele se desfasoara de multa vreme monitoringul ecologic/integrat. In tabelul 12 este prezentata importanta unor indicatori chimici ce se masoara in apa, pentru sanatatea umana, activitatea economica si biocenozele acvatice.

Tabelul 12.

Scopurile pentru care sunt analizati indicatorii chimici

Monitoringul ecologic/integrat al apelor interioare se organi­zeaza:

in statii cat mai indepartate de orice sursa de poluare (in lacuri si in ape curgatoare care nu au suferit, de la izvor pana la punctul de prelevare a probelor, nici o impurificare semnificativa de origine antropica) (anexa 5).

in ape care au suferit influenta activitatilor agricole (potential) impurificate cu insecticide si fertilizanti adusi de pe terenuri prin apele de ploaie, siroiri din topirea zapezii);

in ape in care au loc deversari de ape uzate (tratate sau netratate). In acestea se urmaresc atat sursele cunoscute de impurificare, cat si eventualele puncte difuze sau mascate, deversarile accidentale sau cele clandestine;

in cazurile de urmarire a unor situatii speciale (spre exemplu evidentierea procesului de acidifiere a apelor unui lac (tabelul 13) sau a procesului de eutrofizare a unui lac.

Tabelul 13.

Parametrii biologici utilizati in monitorizarea unui lac in cursul procesului sau de acidifiere (Spellerberg, 1995)

Solul

Substratul solid al uscatului este cel mai greu afectat de factorii naturali si antropici. El reprezinta acea componenta a mediului in care procesele abiotice si biotice se intrepatrund atat de intim, incat cele trei componente de baza (substante anorganice, substante organice nevii si organismele) sunt inseparabile. Solul este rezultatul acestor interactii care se desfasoara de mii si milioane de ani. Pe si in sol traiesc numeroase organisme care sunt adaptate acestui mediu de viata, multe dintre ele manifestand pregnant caractere stenoice specifice.

Activitatile umane pot afecta procesele naturale din soluri prin accelerarea proceselor de salinizare, irigatii si desecari, aplicarea de amendamente, nutrienti, aport de metale grele sau prin lucrari agricole care modifica mai mult sau mai putin accentuat structura solurilor agricole. In urma acestor transformari in structura fizica si compozitia solurilor, biota sa - microflora si microfauna - e nevoita sa se modifice, cautand sa se adapteze noilor conditii de viata. Ori, biocenozele din soluri, formate in mii de ani, au o mare stabilitate si stenoicitate, fapt ce duce la aparitia unor dereglari puternice ale proceselor de mineralizare si de refacere a humusului. La aceste procese negative omul mai poate interveni prin depozitarea de deseuri solide, efectuarea de irigatii cu deseuri lichide, scaparea de diverse reziduuri (cele mai grave fiind cele petroliere) sau depozitarea celor industriale.

Capacitatea de refacere a solurilor este mult mai lenta comparativ cu cea care se desfasoara in ape, fapt ce impieteaza asupra productiei de hrana si materii prime naturale pentru om.

Efectele acestor impacte determina accelerarea proceselor de eroziune, scaderea productiei vegetale, intensificarea proceselor de desertificare.

In prezent, o atentie deosebita se acorda poluarii cu metale grele, aceasta fiind cea mai stabila si grava forma de afectare a calitatilor fizico-chimice si biologice ale solurilor. Intensitatea acestui proces depinde de caracteristicile diverselor tipuri de soluri si implicit de vulnerabilitatea lor la poluare, vulnerabilitate ce ia in considerare capacitatea de sorbtie, capacitatea de inmagazinare si cea de tamponare.

Pe baza gradului de vulnerabilitate s-au stabilit urmatoarele cate­gorii de soluri:

soluri nisipoase, in majoritate necarbonatice, cu continut scazut de materie organica;

soluri acide, cu continut foarte ridicat de materie organica, cu textura grosiera si cu profil scurt, pana la mijlociu;

soluri acide pana la neutre, cu textura mijlocie si continut scazut de materie organica (majoritatea cu permeabilitate scazuta);

soluri acide pana la neutre cu textura mijlocie, profil mediu pana la profund si continut mijlociu de materie organica.

In solurile aflate de-a lungul cailor de comunicatie se acumu­leaza cantitati mai mari de plumb, valorile maxime inregistrandu-se in zonele urbane si periurbane.

Afectarea cea mai accentuata a solurilor se inregistreaza in zonele cu activitati industriale intense si in zona intreprinderilor la care nu se iau masuri corespunzatoare de stopare sau reducere a impurificarii mediului.

In cadrul monitoringului ecologic/integrat frecventa de urmarire este mai redusa comparativ cu cea a altor medii - ea este in medie de 1 an pentru unii impurificatori si de o singura data la 2-5 ani pentru unii mai putin periculosi.

Parametrii care se urmaresc in monitoringul ecologic al solurilor sunt: aluminiu, arsen, beriliu, bor, cadmiu, cianura, cobalt, crom, cupru, fier, fluor, litiu, mangan, molibden, plumb, zinc.

Metalele subliniate sunt considerate cele mai periculoase si sunt urmarite cel mai frecvent) (Rauta, 1994) (anexa 8) .

Statiile de recoltare sunt foarte numeroase, ele fiind amplasate in spatiile de urmarire de fond si in apropierea principalelor surse de poluare urbana si industriala (fig. 12, 13).

Fig. 12 - Harta principalelor surse de poluare chimica a solurilor din Romania (din Rauta, 1994)

Fig. 13 - Repartitia surselor majore de poluare industriala cu metale grele a solurilor din Romania (Rauta, 1992)

Vegetatia (cu atentie speciala asupra padurilor)

Vegetatia reprezinta o interfata vie intre aer si sol si totodata o sursa de materii prime regenerabile de foarte mare importanta care, prin proprietatile sale poate proteja aerul si solui si totodata poate retine (prin bioacumulare) sau transforma ori neutraliza numerosi poluanti. Analiza in monitoringul ecologic a vegetatiei are marele merit ca permite o evidentiere de fond, de lunga durata a gradului de afectare a mediului. Vegetatia reprezinta un filtru viu in care se acumuleaza substante impurificatoare venite pe perioade indelungate de timp. Ea poate pune in evidenta poluanti care, aflati in aer sau sol in cantitati mici, nu pot fi evidentiati in mediile respective prin analizele, uzuale. Acesti poluanti insidiosi devin evidenti la analizele efectuate asupra vegetatiei.

Covorul vegetal reprezinta o entitate vie care este in permanent echilibru de-a lungul unor perioade lungi (chiar decade) cu mediul ambiant local. Din aceasta cauza utilizarea parametrilor de control asupra vegetatiei permite obtinerea unor date deosebit de exacte asupra poluarii.

Cele mai uzuale masuratori se fac asupra vegetatiei forestiere, care este cea mai stabila, cea mai bine organizata si totodata este gospodarita de un personal de specialitate. In cadrul monitoringului forestier se fac masuratori:

biologice (privind masa arborilor, ritmurile de crestere, sporul anual de biomasa, masuratori dendrologice uzuale, rezistenta la doboraturi, boli si daunatori), productia fructelor de padure s.a.;

fiziologice (productivitate, bioacumularea metalelor grele), intensi­tatea fotosintezei, evapotranspiratia.

In cadrul cartarilor de specii arboricole se utilizeaza un sistem codificat de notare a speciilor de arbori si arbusti.

Semnalam si faptul ca fitocenozele arboricole sau ierboase sufera modificari structurale semnificative sub influenta poluarii; se declanseaza succesiuni rapide, apar invazii de specii eurioice, rezistente la poluare, se intensifica doboraturile de vant si atacurile daunatorilor.

In monitoringul ecologic forestier un rol tot mai mare il joaca in prezent aerofotogrammetria si teledetectia.

Biota

Prin biota intelegem ansamblul vietuitoarelor - microorganisme, protiste, fungi, plante, animale - si asociatiile pe care acestea le formeaza. Biota este cel mai important component al monitoringului ecologic, vietuitoarele fiind cel mai sensibil si fidel senzor al calitatii mediului, al bunei desfasurarij a ciclurilor biogeochimice si al intensitatii fluxurilor energetice de pe Terra.

Monitoringul biologic (M.B.) este sistemul de observatii, aprecieri si prognoze ale tuturor schimbarilor constatate in lumea vie sub actiunea unor factori naturali sau antropogeni prin intermediul biosistemelor.

Viata este forma superioara cea mai complexa de organizare a materiei la nivel planetar. Ea se realizeaza si exista prin neincetatele schimburi de substante, energie si informatie cu tot ceea ce o inconjoara. De aceea urmarirea cantitativa si calitativa a diverselor nivele sistemice de organizare a viului da posibilitatea unei aprecieri mult mai reale si complexe a impactelor, a modului in care omul, prin toate activitatile sale, schimba echilibrele naturii.

Daca diversii parametri fizici, chimici, climatici sau pedologici pot fi urmariti si analizati de catre un numar redus de specialisti, realizarea in acelasi mod a monitoringului biologic este practic imposibila. Aceasta datorita faptului ca specializarile in biologie sunt foarte inguste: nu poate fi acelasi om si genetician si biochimist, taxonomist si fiziolog sau ecolog.

Ca atare, in functie de parametrii ce se vor utiliza in monitoringul biologic vor trebui sa lucreze specialisti din ramuri diferite ale biologiei.

Pentru utilizarea diverselor sisteme vii in monitoringul ecologic, acestea trebuie:

sa prezinte o mare sensibilitate fata de modificarile mediului inconjurator. Spre exemplu, cantitatea de clorofila din o anumita planta (superioara sau inferioara) poate indica intensitatea procesului de fotosinteza si poate fi cuantificata;

sa reflecte starea generala a mediului (si nu orice mica schim­bare), in conditiile fluctuatiilor permanente ale factorilor de mediu. Vietuitoarele, aflandu-se in stare 'aproape de echilibru', evidentiaza media fluctuatiilor din ambianta vie si nevie pe o perioada mai mult sau mai putin indelungata, permit o caracterizare sintetica, globala (care trebuie doar decriptata de noi).

Monitoringul biologic evidentiaza:

impactele variate ale poluantilor asupra sistemelor vii;

schimbarile aparute in productivitatea ecosistemelor, macroecosistemelor si ecosferei;

depasirea limitelor suportabile de catre organisme prin aparitia unor modificari fiziologice, morfologice si/sau genetice la organismele vii;

permite avertizarea in cazul scaderii biodiversitatii.

Tinand seama de aceste considerente trebuie apreciata marea valoare pe care o poate avea monitoringul biologic in monitoringul ecologic si totodata dificultatile sale de realizare.

Monitoringul biologic poate evidentia:

procese ce se desfasoara la scari de timp foarte mari (ca de exemplu succesiuni populationale, fitocenologice);

fenomene rare (perturbari determinate de foc, invazii de daunatori migratii);

procese subtile (vizibile prin analize ale ciclurilor biogeochimice in cadrul neincetatelor fluctuatii permanente diurne, sezoniere, anuale sau multianuale);

fenomene complexe (relatii viu-neviu la nivel ecosistemic sau la cel al ecosferei).

Pe aceasta baza Uniunea Internationala a Stiintelor Biologice (IUBS) a trasat urmatoarele directii de lucru in cadrul monitoringului biologic:

incurajarea corpului stiintific la nivel national si international
pentru a dezvolta si aplica metode pentru evidentierea schimbarilor mediului inconjurator;

promovarea cooperarii internationale si interdisciplinare in
standardizarea metodelor biologice;

incurajarea schimburilor de rezultate intre laboratoarele de
cercetari de pe tot globul;

desfasurarea de conferinte la care sa se stabileasca diferitele
tipuri de bioindicatie.

Din cauza complexitatii sale, monitoringul biologic este cel mai putin bine pus la punct sistem de monitoring ecologic/integrat.

Nivele de lucru in monitoringul biologic

In prezent este unanim acceptat faptul ca din punct de vedere sistemic distingem urmatoarele nivele de organizare a materiei vii: individual, populational, biocenotic si cel al biosferei, fiecare cu o mare varietate de subsisteme pentru care se pot desfasura activitati de monitoring biologic.

Monitoringul biologic se poate realiza pe plan regional, ecosistemic sau pe principalele sale subcomponente vii.

Monitoringul biologic regional urmareste structura componentelor vii la nivel macroecosistemic, existenta unor anomalii (taieturi sau doboraturi de vant, atacuri de daunatori, aparitia si evolutia procesului de eutrofizare in bazine acvatice).

Observatiile se efectueaza periodic, la cel putin 1-5 ani (sau anual in caz de constatarea de anomalii sau de scadere a biodiversitatii).

Monitoringul biologic ecosistemic urmareste evidentierea modificarilor in structura si functionarea ecosistemelor, distributia nivelelor de vegetatie, productivitate, productie, viteza succesiunilor etc.

Monitoringul biologic pe subcomponentele vii ale ecosistemului consta in evidentierea activitatii biologice a solului, vegetatiei, planc­tonului si bentosului, studii pe grupe de plante (muschi, licheni, fanerogame) si animale (zoocenoze de insecte, anumite vertebrate, studii etologice etc).

Evident, in ecosistemele terestre si in cele acvatice, tehnicile utilizate si parametrii vor fi specifici.

In monitoringul biologic se disting, ca si in monitoringul ecologic/integrat 3 tipuri de activitati: de jnformare timpurie, de diagnosticare si de prognozare a evolutiei viitoare, activitati cu particularitati specifice (Burdin, 1985).

Hrana

Alimentele reprezinta ansamblul produselor de baza, esentiale
pentru supravietuirea omului si a oricarei fiinte vii. Acest subsistem urmareste calitatea produselor consumate de el, dar si gradul de afectare naturala sau antropica din punctul de vedere al necesitatilor omului. De modul in care se obtine si pastreaza calitatea hranei depinde starea de sanatate, in final supravietuirea omului.

Contaminarea hranei se realizeaza pe trei cai:

direct, prin introducerea din mediu a unor substante nedorite ca urmare a bioacumularii si bioconversiei poluantilor de-a lungul laturilor trofice;

indirect, prin actiunile nedorite ca urmare a contactului cu rozatoare, insecte daunatoare, bacterii sau ciuperci care infecteaza alimentele;

prin administrarea de catre om a unor aditivi si conservanti chimici de 'protejare' a alimentelor stocate sau care urmeaza a fi folosite dupa anumite perioade de timp mai mult sau mai putin lungi.

In alimente se pot afla, alaturi de metale grele sau toxice, si rezidii ale concurentilor la hrana umana sau germeni patogeni transportati de acestia.

Controlul hranei se realizeaza atat in laboratoare special amena­jate, in intreprinderile de prelucrare a alimentelor cat si la locurile de desfacere (piete, magazine). In prezent este obligatorie precizarea pe ambalajul produselor alimentare durata de valabilitate (de garantie) a produsului respectiv.

Analizele care se fac in mod obisnuit vizeaza depistarea urmatoarelor substante: mercur, plumb, cadmiu, compusi organo-clorurati, nitriti, nitrati, nitrozamine, conservanti, toxine rezultate din procesele metabolice bacteriene si fungice (micotoxine), germeni patogeni (Salmonella s.a.). In realizarea controlului hranei, o importanta mare o au tipurile de alimentatii/diete ale diferitelor populatii.

Apa potabila

Viata oricarei fiinte, procesele sale, metabolismul, sunt condi­tionate in desfasurarea lor de existenta apei. Pentru activitatile sale, pentru nevoile sale, omul utilizeaza cantitati tot mai mari, pe care, dupa folosire, le deverseaza in emisari. Pentru ansamblul nevoilor sale, omului ii trebuie o apa curata. Ea este luata din apele de suprafata si subterane, este tratata prin procedee fizico-chimice si este livrata cu un continut cat mai scazut de suspensii, substante chimice si microorganisme; dupa tratare ea poarta denumirea de apa potabila.

In functie de calitatea apelor si de locul de prelevare, metodole de tratare si realizare a apei potabile pot fi mai mult sau mai putin costisitoare. O problema in plus o constituie sistemele de aductiune a acestei ape de la statia de tratare la consumatori, sisteme ce adesea sunt vechi sau improprii, ceea ce genereaza posibile alterari ale calitatii chiar pe parcurs.

O problema speciala o ridica alimentarea cu apa la tara, din surse naturale netratate (fantani, izvoare naturale) si care nu sunt totdeauna corespunzatoare din punct de vedere sanitar.

Monitorizarea apei potabile este extrem de importanta, ea efectuandu-se in toate statiile de tratare, dar si la utilizatori. Frecventa acestui monitoring este ridicata, de regula de doua ori pe zi, multe boli ca holera, dizenteriile, transmitandu-se tocmai prin intermediul apei de baut. Pentru controlul calitatii apei in Romania se folosesc parametrii din anexa 3 (STAS 1342 - 91).

Aspecte abordabile in toate subsistemele

Controlul radiactivitatii mediului

Monitoringul radioactivitatii diferitilor factori de mediu a aparut ca o necesitate dupa cel de al doilea razboi mondial, cand pentru prima data au fost evidentiate efectele nefaste ale radiatiilor. Radioactivitatea naturala, de fond, exista dintotdeauna. Experiente nucleare si utilizarea energiei atomice in scopuri pasnice au ridicat valorile radioactivitatii de fond, iar unele accidente nucleare, cum a fost cel de la Cernobal au dovedit din plin nocivitatea acestor radiatii.

Diversele organisme suporta grade diferite de iradiere; vietuitoarele, prin capacitatea de bioacumulare pot bioconcentra elementele radioactive la valori mult superioare celor existente in mod normal in mediu, astfel incat radiatiile lor pot declansa in organism modificari genetice, biochimice si fiziologice grave, uneori locale.

Agentia Internationala de Supraveghere si Control al Radioactivitatii (IAEA) efectueaza controale riguroase, periodice, privind gradul general de radioactivitate a mediului si respectarea normelor de secu­ritate a instalatiilor atomice. La nivelul fiecarui stat sunt agentii specia­lizate, care urmaresc radiatiile ionizante, radioactivitatea β globala in aer, apa dulce si marina, sol, alimente si apa de baut, sunt institutii care supravegheaza acumularea de radionuclizi (indeosebi 90Sr, 137Cs, 144Ce) in anumite plante si animale. De curand a fost luat sub control un alt gaz, radon, care si-a demostrat gradul sau de nocivitate in spatiile inchise.

Periculozitatea acestor radionuclizi este cu atat mai mare cu cat au o perioada de injumatatire a radioacticitatii mai ridicata (tabelul 14).

Tabelul 1

Principalii radioizotopi care se pot bioacumula in diferitele verigi ale lanturilor trofice (dupa Spellerberg, 1995)

Controlul epidemiologic

Acest control, desi nu este denumit uzual monitoring, este de multa vreme organizat si functioneaza in toate tarile in cadrul retelelor sanitare. Importanta sa este datorata necesitatii preveniri si combaterii a categorii principale de epidemii:

epidemii generate de germeni patogeni traditionali (holera, ciuma, tifos-exantematic, dizenterie etc);

epidemii provocate brusc din cauze putin cunoscute (SIDA,
Ebola) ca urmare a unor poluari (Minamata) sau ca o consecinta a cresterii sensibilitatii generale a populatiei (bolile alergice, bolile profesionale).

In ambele cazuri, un rol in evolutia si raspandirea acestor maladii il joaca factorii de mediu, mai ales atunci cand valorile acestora se abat de la normal (fig. 14).

Fig. 14 - Factori de mediu naturali si antropogeni care pot afecta sanatatea omului

Controlul sociologic si economic

Este putin utilizat, el constand in urmarirea conditionarilor reali­zate de religie, modul de hranire, gradul de educatie, conditiile de lucru, locuire si transport, modul in care se desfasoara activitatile educationale, asigurarile sociale s.a. Sunt aspecte a caror importanta, semnalata cu mai bine de 20 de ani in urma, inca nu sunt apreciate la justa lor valoare.

2.2. Subsistemele monitoringului ecologic pe emisii si tipuri de poluanti

Acest subsistem vizeaza supravegherea in zone de referinta a gradului de poluare. El urmareste sa evidentieze influenta poluarii asupra biosferei si sa prognozeze evolutia ulterioara a impactelor pe care le provoaca (fig. 15). Ca urmare, particularitatea principala a acestui subsistem consta in punerea in evidenta a tendintelor modificarilor nivelurilor joase de poluare, niveluri conditionate de factori antropogeni, climatici si hidrologici.

Fig. 15 - Mecanismele prin care circula substantele chimice in diferitele componente ale mediului

Aceste masuratori nu vizeaza pur si simplu analiza factorilor de mediu, asa cum se lucreaza in sistemul de control general prezentat anterior, ci se realizeaza monitoringul anumitor substante poluante. Observatiile presupun acumularea de informatii privind indicii de luare a aerului, precipitatiilor, solului, covorului vegetal si a apelor de suprafata. Datele de baza ce trebuie obtinute in statiile in care se urmaresc principalele tipuri de poluanti sunt prezentate in tabelul 15.

Tabelul 15.

Parametrii de baza si cei optionali utilizati in sistemul de control al mediului pe tipuri de poluanti (din SCOPE 3)

Pentru intelegerea necesitatii realizarii acestui subsistem al monitoringului ecologic/integrat trebuie intelese mecanismele prin care mediul este afectat de poluare. Fara a intra in detalii (deoarece aceste probleme sunt tratate in mod obisnuit la alte cursuri), in Fig. 16 prezentam schematic modul in care se disperseaza in mediu poluantii gazosi si pulberile, precum si modul in care acestia afecteaza aerul, apele de precipitatii si solurile.

Efectul poluantilor organici deversati in apele curgatoare este
prezentat in figura 17, iar in figura 18, sursele de poluare a apelor
subterane.

Fig. 16 - Procesele implicate in poluarea mediului sub actiunea emisiilor de gaze si pulberi. (Clarke, 1994, modificat)

Fig. 17 - Efectele poluarii organice pe un rau in aval de o sursa de impurificare (dupa Hynes, 1960): a + b = schimbari fizico-chimice, c = succesiuni de microorganisme, d = succesiuni de macrofauna

Fig. 18 - Surse de poluare a apelor subterane

Acest monitoring al poluantilor trebuie bine gandit de la inceput. El se realizeaza pe durate mari de timp si vizeaza:

- evidentierea diferitilor poluanti asupra omului si mediului
sau, a cauzelor si efectelor interactiilor dintre concentratiile de poluanti si efectele asupra sanatatii si schimbarilor climatice;

- stabilirea interactiilor dintre poluanti;

- precizarea masurilor legislative ce se impun pentru controlul emisiilor de poluanti si stabilirea limitelor maxim admisibile;

- stabilirea in zonele cu pericol de poluare acuta a unor proceduri de interventie in caz de accidente;

- strangerea de date pe timp indelungat privind situatia anterioara emisiilor de poluanti in scopul folosirii lor ca material de referinta (spre exemplu, in studiile de epidemiologie, boli cronice sau profesionale);

- stabilirea posibilitatilor de utilizare a terenurilor invecinate si a apelor de suprafata si subterane din zona.

In cadrul acestui monitoring se disting trei subsisteme de control specifice celor trei modalitati de poluare: cele "planificate" (se deruleaza in conformitate cu tehnologiile de producere a bunurilor necesare omului); cele "fugitive" (rezultatul scaparilor mai mult sau mai putin controlate) si cele "accidentale" (rezultate din accidente aparute in procesul de productie si care pot duce la emisii in concen­tratii extrem de ridicate de poluanti care pot provoca pagube uneori inestimabile - vezi accidentul de la Cernobal).

Statiile de recoltare a probelor pentru emisiile de poluanti sunt:

- pentru emisiile gazoase:

- stationare (si care trebuie sa evidentieze foarte clar, pe de o parte, amploarea emisiilor de poluanti in anumite puncte si la anumite momente din timp, iar pe de alta, numarul de statii de control trebuie astfel ales incat rezultatele sa evidentieze o situatie cat mai obiectiva);

- mobile (statii laborator amplasate pe vehicule, care permit
marirea modului si directiilor de dispersie a poluantilor fata de sursele de emisie;

- pentru emisiile lichide:

- controlul la sursa si in aval de-a lungul emisarilor;

- pentru emisiile solide:

- pulberi, namoluri, rezidii solide - se fac prelevari in diferitele tipuri de rezidii si in sol, sub depozitele de rezidii.

Acest tip de monitoring pune probleme speciale legate de aparatura de recoltare, perioadele si frecventa prelevarii probelor, urmarirea unor ecosisteme fragile in care impactul poluantilor este deosebit de mare (lacuri, terenuri la mare altitudine, zonele de tundra).

Realizarea monitoringului poluantilor se face dupa o prealabila inventariere a surselor de poluare si a cantitatilor de emisii si imisii, dupa strangerea si analizarea informatiilor locale si regionale privind regimul climatic si hidrologic (pentru stabilirea cailor de dispersie si a substantelor potentiale pana unde acesti poluanti sunt sesizabili). Ca repere generale se iau urmatoarele valori de prezenta normala a unor elemente poluante (tabelul 16).

Tabelul 16.

Concentratiile normale ale unor substante poluante (Spellerberg,1995)

In ultimul timp se acorda o atentie tot mai mare sistemelor de teledetectie in supravegherea poluarii si a efectelor sale asupra factorilor biotici si abiotici de mediu (inclusiv a stratosferei pentru poluantii gazosi).

Intrebari:

Care sunt subsistemele de lucru in monitoringul ecologic?

Care sunt mediile de viata urmarite si ce indicatori specifici ai acestora sunt analizate?

Care sunt parametrii de baza si care cei optionali utilizati, functie de factorul de mediu analizat, in subsistemul de control al mediului pe tipuri de poluanti?

Ce indicatori specifici sunt analizati la controlul calitatii hranei si a apei potabile?

Care sunt aspectele abordabile in toate subsistemele?

Care sunt indicatorii urmariti in monitoringul ecologic al solurilor?

Ce este monitoringul biologic si cum este organizat acesta?