Demografie

Ecologie mediu

Geologie

Hidrologie

Meteorologie

Concepte de baza ale Sistemului de Monitoring al Mediului

Ecologie mediu

+ Font mai mare | - Font mai mic

 

cu caracter prospectiv - vizeaza identificarea unor "variabile" de mediu cat mai cuprinzatoare dar cu grad mare de reprezentabilitate pe baza carora sa poata fi realizate prin modelare matematica o serie de predictii asupra dinamicii si tendintelor de evolutie a subsistemelor mediului (Box. II.); de asemeni sunt urmarite gasirea unor relatii de tip feedback care sa realizeze un control asupra calitatii datelor, a integrarilor si a solutiilor obtinute pentru rezolvarea problemelor de mediu de la nivel local, regional sau global.

Box. II. Organizarea activitatii din cadrul sistemului de monitorig de mediu pe subsisteme: subsistemul Atmosfera, subsistemul Ape interioare:-suprafata si freatic, subsistemul Mari si Oceane, zone costiere, subsistemul Sol, subsisteme specifice: Apa potabila, Vegetatie, Hrana si Problematicile abordabile in toate subsistemele de monitoring.

Datele de la nivel local si regional sunt comunicate unor "Programe centru" de nivel global: GEMS (Global Environment Monitoring System) si IGMB (Integrated Global Beckground Monitoring).

Crearea unui program de colectare a datelor si transmiterea lor in sistem "piramidal" (local, regional, global) s-a confruntat cu 2 categorii de probleme:

• prima categorie sunt legate de activitatea de colectare:

- stabilirea obiectivelor, finantarea activitatii, alegerea variabilelor pentru atingerea obiectivelor programului;

- scara de timp si spatiu de derularea a programului de colectare (frecventa si extinderea in spatiu);

- metodele utilizate si echipamentele astfel incat sa poata fi indeplinita cerinta de compatibilizare a datelor obtinute din locatii diferite;

• o a doua categorie sunt legate de metodologia de analiza/prelucrare a datelor, prezentarea si interpretarea datelor, gradul de reprezentabilitate al rezultatelor/informatiilor astfel incat sa poata fi considerata reala.

Figura 1.a. TEORIA SISTEMICA - Nivele de organizare a materiei vii (Dupa Cogalniceanu, 1999-modificat autor)

Figura 1.b. Cele 7 etape ale abordarii sistemice de analiza a problemelor de mediu in cadrul Programului de Monitoring al Mediului

A. 2. Componentele schitei planului conceptual de monitoring al poluarii

Inaintea schitarii unei strategii de realizare a unui sistem de monitoring al poluarii se impune identificarea riscurilor in functie de ordinea planului conceptual de dezvoltare (bazat pe consideratii tehnice de dezvoltare si sustinere a dezvoltarii din perspectiva resurselor si a costurilor). Pe aceasta baza se vor defini obiectivele planului de monitoring si strategia abordarii in vederea atingerii acestor obiective; aceasta strategie (Fig. 2.a.) are ca punct final dezvoltarea variantelor testabile date in mod specific de probe detailate prelevate si analizate, de masuratorile realizate si orientate asupra parametrilor selectati, cuantificand datele variabile, analizand si selectand variantele optime ale schemei de probare/obtinere a datelor din teren. Diferitele etape ale acestui proces este de asemeni interconectat prin intermediul unor conexiuni inverse, conexiuni care au ca scop testarea/confirmarea intrebarilor sau raspunsurilor asteptate, daca este cazul unor redefiniri a anumitor componente ale schitei sau problemelor; datele calitative precum si modelul statistic pentru analiza sunt componente "cheie" ale strategiei de realizare a sistemului de monitoring.

Intrebarile care stau la baza conceperii schitei trebuie sa vizeze:

aria investigata este de importanta majora pentru un potential impact produs de sursa/sursele de risc pentru mediu;

comportamentul componentelor de mediu afectate din perspectiva "intinderii" in timp si spatiu a efectelor locale si/sau regionale.

care sunt contributiile (posibile) a unor surse de risc punctiforme si/sau difuze asupra componentelor de mediu (preexistente sau ulterioare);

care este modelul contaminarii/poluarii primare, secundare si modelul cailor de propagare a poluarii;

cat de "critice" sunt caile de transmitere "inlantuita", de bioacumulare si re-contaminare vizand gradul de extindere si comportamentul poluantilor in componentele de mediu;

Pentru realizarea unei schite de plan se au in vedere o serie de aspecte:

selectarea unui cadru conceptual - ca instrument de abordare;

evaluarea relatiei sursa - receptor;

selectarea categoriilor de parametrii utilizati in activitatea de monitoring astfel incat sa poata fi surprinse "tintele", caile de transmitere, biotransfer si bioacumulare:

- parametrii fizico-chimici - care surprind proprietatile fizico-chimice ale contaminantilor, poluantilor; parametrii care pot oferi informatii asupra mecanismelor fizico-chimice de "transport" si transformare la nivelul receptorului; parametrii fizico-chimici care surprind efectele la nivelul receptorului);

- parametrii/analize care sunt axate asupra populatiilor de organisme, asupra biocenozelor/ecosistemelor si surprind "caile" de contaminare, mecanisme de bioconversie, biotransfer, bioacumulare sau existenta posibilitatii aparitiei unei poluari secundare prin interferarea contaminatului cu diferite "elemente" din receptor sau a posibilitatii auto-recontaminarii (prin acumularea contaminantului la un anumit nivel al receptorului pentru ca in anumite conditii sa reapara in sistemul receptor cu aceeasi toxicitate sau chiar mai mare;

- parametrii care sa permita analize la scara larga - regionala, dinamica in timp si spatiu, cu "tinte" bine stabilite pentru tipul de poluant/clasa de poluanti (potential de toxicitate) corelat cu problemele monitoringului global (ploi acide si efectele asupra apelor de suprafata si subterane, asupra solului si biocenozelor; poluarea atmosferica si efectele asupra biocenozelor forestiere, modificari climatice, etc.;

realizarea (dupa caz) a unor analize si studii de toxicitate "in situ";

integrarea si prelucrarea datelor;

analiza comparativa a rezultatelor obtinute in urma prelucrarii datelor cu obiectivele si scopul planului de monitoring la nivel local, regional si global; analiza costurilor necesare pentru implementarea programului.

Identificarea surselor de risc

Dezvoltarea unui model conceptual

Schimbarea resurselor

Nu

Da

Determinarea limitelor de actiune Ajustarea limitelor

Nu

Da

Analiza raspunsurilor asteptate Imbunatatirea modelului

Nu

Da

Dezvoltarea variantelor testabile

Figura 2.a. Schita unui plan de monitoring - Diagrama pentru definirea strategiei studiului de monitoring (dupa Boesch et. al., 1990)

Modelul conceptual reprezinta o descriere calitativa a cauzelor intalnite intr-un sistem, descriere bazata pe cunostintele tehnice de care se dispune cu referire la activitatea generatoare de riscuri; totodata un astfel de model se mai poate referi la descrierea cauzelor corelat cu efectele care definesc schimbarile ce pot apare in mediu la diferite scari geografice si de timp.

Definirea limitelor vizeaza previziunile asupra efectelor produse de sursele de risc, incertitudinile legate de producerea si evaluarea gradului de variabilitate a magnitudinii a riscului si trebuie sa fie in deplina concordanta cu dezvoltarea strategiei de monitorizare si a schitei de "culegere" a datelor si probelor; de exemplu, un monitoring privind impactul unor poluanti care ar contamina un curs de apa (pe diferite sectoare ale sale) - limitele de contaminare se impune a fi stabilite realizand investigatii din amonte de sursa de risc si in aval, pana la limita unde nu mai sunt identificate concentratii a caror valori depasesc limitele de contaminare; dinamica si magnitudinea efectelor produse, cresterea sau scaderea lor sunt incerte daca nu se realizeaza o analiza a modelului hidrodinamic sezonier/anual al maselor de apa, al unor materialelor transportate (chiar si cele sedimentare), variatiile acestui model la scara spatiala dar si de timp functie de planul regional de dezvoltare dar si de variatiile unor parametrii de stare naturali (climatici, hidrologici, etc.); parametrii cuantificabili pe baza carora se stabilesc si limitele de actiune vor fi monitorizati in concordanta cu aceste variatii (locale si regionale) ale modelului ce descrie sistemul receptor de mediu.

Dezvoltarea variantelor testabile

Cuantificarea variabilelor

Identificarea principalelor nivele de schimbare

Identificarea "constrangerilor" logistice

Reformularea intrebarilor

Schitarea / dezvoltarea planului de monitoring

Specificarea modelului statistic

Testarea variabilelor si optimizarea "canalelor"de informare si control din schita

Nu

Schimbarea/ajustarea

schitei de monitoring

Dezvoltarea schitei de obtinere a datelor cantitative/probe

Nu

Da

Implementarea planului si verificarea rezultatelor in conformitate cu scopul sau

Figura 2.b. Schitarea programului de monitorizare; - diagrama pentru dezvoltarea programului de masuratori/prelevari de probe din mediu (dupa Boesch et. al., 1990)

Definirea limitelor vizeaza previziunile asupra efectelor produse de sursele de risc, incertitudinile legate de producerea si evaluarea gradului de variabilitate a magnitudinii a riscului si trebuie sa fie in deplina concordanta cu dezvoltarea strategiei de monitorizare si a schitei de "culegere" a datelor si probelor; de exemplu, un monitoring privind impactul unor poluanti care ar contamina un curs de apa (pe diferite sectoare ale sale) - limitele de contaminare se impune a fi stabilite realizand investigatii din amonte de sursa de risc si in aval, pana la limita unde nu mai sunt identificate concentratii a caror valori depasesc limitele de contaminare; dinamica si magnitudinea efectelor produse, cresterea sau scaderea lor sunt incerte daca nu se realizeaza o analiza a modelului hidrodinamic sezonier/anual al maselor de apa, al unor materialelor transportate (chiar si cele sedimentare), variatiile acestui model la scara spatiala dar si de timp functie de planul regional de dezvoltare dar si de variatiile unor parametrii de stare naturali (climatici, hidrologici, etc.); parametrii cuantificabili pe baza carora se stabilesc si limitele de actiune vor fi monitorizati in concordanta cu aceste variatii (locale si regionale) ale modelului ce descrie sistemul receptor de mediu.

Distanta umiditate

scurta/lunga

Apa subterana

fata de sursa uscaciune

umiditate

uscaciune

Figura. 3. Diagrama cadru pentru realizarea unei schite de monitoring care vizeaza componente ale mediului si interconexiunile dintre ele (dupa Bruns et. al., 1991)

Un aspect considerat ca fiind "cheie" in toate schitele planului de monitoring il reprezinta asigurarea datelor calitative si cantitative si managementul acestora (Fig. 4.); sunt evidentiate ca fiind de prima importanta in asigurarea calitatii datelor aspectele legate de controlul acestei calitati (Q.C.)si calitatea asigurarii (Q.A.); Q.C. - controlul calitatii este vazut ca fiind strategic in stiintele naturii, existand intentia asigurarii unei calitati corespunzatore in colectarea datelor/probelor; aceasta calitate este asigurata de selectarea obiectivelor si a ipotezelor testabile specifice dar si de baza logistica disponibila; Q.A. - este mai mult asociata "tacticii", vizand aspectele de rutina in asigurarea calitatii datelor, in analiza probelor, testarea probelor "martor" utilizandu-se standarde si materiale de referinta, realizand verificari repetate si generale; specificitatea, acuratetea obtinerii datelor si precizia colectarii prbelor necesita a fi evaluate functie de obiectivele stabilite in planul de monitoring si aplicata la analiza si interpretarea rezultatelor in conformitate cu documentatia de referinta. Conceptul QA/QC in documentatia de specialitate (Standard Methods for Examination and Analysis) reprezinta o componenta de baza a programului si procedurilor de realizare a planului de monitoring (utilizat cu rezultate bune in realizarea bazei de date GIS pentru aplicarea monitoringului de mediu si evaluarea mediului).

Utilizarea modelelor "Multimedia-Risk" (Box. III.), in monitoringul mediului reprezinta o modalitate de abordare complexa a problematicilor cu rezultate cantitative semnificative deoarece aceste modele reprezinta instrumente analitice bazate pe sisteme complexe de ecuatii care permit evaluarea potentialul impacturilor umane si riscurile ecologice care decurg din expuneri actuale, curente sau/si viitoare la contaminari/poluari ale mediului; ele includ deopotriva tehnicile empirice dar si cele numerice de estimare a riscului, realizand o analiza comparativa a rezultatelor. Aceste modele pot simula transportul, dispersia contaminantilor (de la sursa pe diferite distante) in diferitele componente ale mediului (sisteme-aer, sol, apa, vegetatie, biota, etc.) si permit estimarea potentialului de expunere (sub limita sau la limita riscului), dozele de suportabilitate sau de risc functie de particularitatile structurale si functionale ale "sistemului receptor" din mediu; ele includ mai multe componente: - o componenta a sursei termice care prevede cantitatea si rata emisiilor sub limita si la limita producerii riscului de mediu; - alta care urmareste expunerea componentelor de mediu (receptorului) la noxe, estimarea dozelor receptate de catre "tinta", dinamica noxei la acest nivel; - o a 3 a componenta vizeaza transportul, dispersia noxelor functie de doza si rata pana la disparitia efectelor in "receptor" si - o componenta care permite evaluarea efectelor produse de impacturile/riscurile poluarii asupra starii de sanatate a populatiilor de organisme "tinta" (inclusiv cea umana) pe baza dozei si ratei de contaminare.

Figura 4. Manegementul datelor-sistemul informational (datele cu grad de incertitudine sau absenta de date impune cercetari si analize suplimentare pentru evaluarea starii; metadatele reprezinta seturi de date calitative-ISO 19113, stabilite in dezvoltarea standardelor internationale pentru informarea geografica)

Cu toate avantajele oferite aceste modele au totusi limite legate de perceperea complexitatii si transparentei modelului Multimedia de analiza si formulare a ipotezelor de lucru (care variante sunt semnificative sau nu din perspectiva modelului), aceasta reprezentand o bariera in acceptarea si folosirea lui; din acest motiv evaluarea riscului, de exemplu, ramane inca greu de cuantificat.

Box. III. Exemple de modele Multimedia-Risc utilizate de diferite Agentii pentru Protectia Mediului - MEPAS-Multimedia Environmental Polluant Assessmant System, - RESRAD-Residual Radiation, - MMSOILS-Multimedia Contaminant Rate, Transport and Exposure Model, etc.

BASINS-Better Assessment Science Integrating Point and Non-point Sources, reprezinta un system de analiza multidimensionala a mediului dezvoltat de EPA (Environmental Protection Agency of United States

SWAT_The Soil, Water Assessment Tool, reprezinta o componenta a BASINS, este un modul GIS care include date geografice variate-clima, sol, vegetatie;

CITY Green Regional Analysis, este un software GIS pentru monitorizarea teritoriala, locala regionala a functionarii componentelor mediului; "valorile economice" ale mediului-de la arbori, paduri, ape de suprafata, pana la spatiile verzi urbane;

ATHLA-Analytical Tools Interface for Landscape Assessment, program dezvoltat de EPA pe software GIS pentru;

METADATA TOOLS si WEB-BASED GIS, este considerata a fi cea mai completa baza de date care vizeaza supravegherea,evaluarea mediuluisi colecteaza date din mai multe programe; importanta bazei GIS de metadate si monitoring al mediului a fost evidentiata prin studiile ESRIS (Environmental System Research Institute) din perspectiva analizei raportului QA/QC;