Қазақстан Республикасының ғылым және білім министрлігі

Конысбаева Дамиля Торемуратовна-биология ғылымдарының кандидаты, ҚМПИ биология кафедрасының менгерушісі

Юнусова Гульнара Батырбековна-техникалық ғылымдарының кандидаты, ҚМУ экология кафедрасының менгерушісі

Жарлыгасова Гульмира Дуйсенбаевна- биология ғылымдарының кандидаты, ҚМУ экология кафедрасы

Жокушева Зайда Габбасовна, экология кафедрасының аға оқытушысы

Экологиялық мониторинг. 5В060800-Экология мамандығы бойынша оқу-әдістемелік құрал-Қостанай, 2016.- 74 бет

5В060800 «Экология» мамандығының Қоршаған орта мониторингі пәні бойынша зертханалық жұмыстарға арналған әдістемелік құрал.

Бұл оқу-әдістемелік құралында зертхана жұмыстарын орындаудың нұсқаулары көрсетілген, зертханалық жұмысты бекіту үшін, оның соңында блиц-тестер құрастырылған. Сонымен қатар глосарийлер және әр жұмыстың соңында қолданған әдебиеттер тізімі көрсетілген.Әдістемелік-құрал экологиялық мониторинг пәнінен, экология мамандығы бойынша оқитын үшінші курс студенттеріне арналған. Сол сияқты басқа да пәндер бойынша сабақтарда қолдануға болады. Әдістемеде бағдарламаның барлық бөлімдері бойынша 13 зертханалық жұмыс енгізілген (Қоршаған орта мониторингі пәні, атмосфералық ауа, сулы орта, топырақ мониторингтері, тағам өнімдерінің сапа көрсеткіштері, өсімдіктер мен жануарлар дүниесін қорғау.)

А. Байтұрсынов атындағы Қостанай мемлекеттік университетінің оқу-әдістемелік кеңесімен басылымға ұсынылды және бекітілді, 2016ж, № хаттамасы

© Жокушева З.Г., 2016

1. антропогендік әсер тигізетін көздерді бақылау;

2. антропогендік әсер факторларын бақылау;

3. антропогендік факторларының әсерінен табиғи ортада жүретінпроцестерді және жағдайының өзгеруін бақылау;

4. табиғи ортаның физикалық жағдайын бағалау;

5. антропогендік факторлар әсерінен табиғи ортада болатын өзгерістердіболжау және болжанған табиғи ортаның жағдайын бағалау; Осы оқу-әдістемелік құрал теориялық бөлімімен және тәжірибелік бөлімдерімен сәйкес келтіріліп жасалды.

№ 1 Зертханалық жұмыс
Тақырыбы: Метеобақылау
Мақсаты:Білімалушыларды мекен ортаның ауа-райының, климатының ерекшеліктерімен таныстыру, метеоқұралдарды қолдана білуді және климат көрсеткіштеріне бақылау жүргізе білуді үйрету

Құрал-жабдықтар: әртүрлітермометрлер, барометр-анероид, анемометр, гигрометр, психрометр, флюгер.

Сабақтың жоспары:

1. Метеорология түсінігі

2. Метеорологияның зерттеу объектісі жҽне зерттеу тәсілдері.

3. Ауа - райы және климатты анықтау әдістері.

Метеорология- жер атмосферасы, яғни ауа қабығы жайлы ұғым. Ол физика заңдарының негізінде, географиялық қабықтың бір бҿлігін зерттейді. Сонымен, метеорология атмосфераның құрамын, құрылысын, ондағы жүріп жатқан алуан түрлі процесстер мен құбылыстарды зерттеп, оларды физикалық тұрғыдан түсіндіріп, атмосфералық жағдайларды болжау және мүмкіндігінше әсер ету.

Метеорология - грек сөзінен аударғанда: «мета» - тұстағы айнала, «эора» - кҿру, «логос» - ілім деген мағынаны білдіреді.

Атмосфера - Жер планетасын қоршаған газды немесе ауа қабығы. Ауа сығылмалы, сондықтан оның тығыздығы биіктікке қарай кемиді. Бірте бірте ол ғарыштық кеңістікке, белгілі бір шекарасыз, ауысады. Яғни, атмосфера таралу биіктігі орта шамамен 20 мың км-деп есептейді. Атмосфера массасының жартысына жуығы төменгі 5 км қабатында, 75% массасы тҿменгі 10 км, ал 90% тҿменгі 20 км ауа қабатында шоғырланған. Ауа райы - белгілі бір сҽттегі, белгілі бір географиялық жердегі тҿменгі атмосфераның жағдайы. Ол жағдайдың сандық жҽне сапалық сипаттары бар.

Сандық сипаттары метеорологиялық аспап - құралдарымен өлшенеді де метеорологиялық элементтер деп аталады. Мысалы, оларға ауа температурасы, күн радиациясы, жауын-шашын мөлшері, жел жылдамдығы мен бағыты, ауа ылғалдылығы т.б. жатады. Ал сапалық сипаты көбінесе бақылаушымен көз мөлшермен анықталып, метеорологиялық құбылыстар деп атайды. Оларға мысалы, бұрқасын, тұман, көктайғақ, найзағай, үсік т.б құбылыстарды жатқызуға болады.

Ауа - райын сапалы түрде зерттеу үшін тек төменгі атмосфераны емес, жоғарғы атмосфераны толығымен зерттеген дұрыс. Ол үшін аэрологиялық, аэрономиялық, космостық зерттеулер қолданылады. Міне, осындай жылу режимдері айырмашылықтары мен байланысты екі түрлі климат түрлері туындайды: құрлықтық жҽне мұхиттық.

Жазда мұхит терең қабаттарында кҿп жылу жинағандықтан, қыста ол құрлыққа қарағанда жылы болып тұрады. Осы айырмашылықтар себебінен мұхит тұсындағы ауа температурасы құрлыққа қарағанда жазда төмен, қыста, керісінше, 5 жоғары болып қалыптасады. Нәтижесінде-атмосфералық қысым жағдайы да екі бҿлек болып қалыптасады.

Метеорологияның зерттеу объектісі Жердің ауа қабығы, ал зерттеу тәсілдері келесі:

а) бақылау - негізгі зерттеу тҽсілі, яғни метеорологиялық элементтерді өлшеу жҽне метеоқұбылыстарды анықтау. Бақылау арқылы тҿменгі атмосфера жағдайына

сандық жҽне сапалық баға беріледі.

ә) эксперимент-шектеулі мөлшерде ғана қолданылады, себебі табиғи жағдайда атмосфералық құбылыстарды адам тҽжірибе ретінде жүргізе алмайды. Бірақ кейбір құбылыстарға аздап ҽсер ете алады, мысалы бұлттардан бұршақ жаудыру, тұманды сейілту, тайфун "шақыру" т.б.

б) теориялық тәсіл - барлық ілімдерде кеңінен қолданылады, қойылған мақсатына қарай метеорологияда келесі түрлері қолданылады:

- статистикалық талдау - көп жылдар бойы жүргізген бақылаулар мҽліметтерін бір жүйеге келтіру үшін, әсіресе климатологияда көп қолданылатын тәсіл;

- корреляция тәсілі - кҿпжылдық метеорологиялық мәліметтер ретіндегі ауытқуларды немесе бірегейлікті сипаттайтын байланыс дәрежесін қолдану;

- эмпирикалық теңдеу тәсілі – метеоэлементтер немесе метеоқұбылыстар арасындағы байланыстарды теңдеулер арқылы, ал олардың коэффициенттері көп жылдық салыстырмалы бақылаулар нәтижесінде таңдалып, қолданылады;

- физика-математикалық талдау – динамикалық (теориялық) метеорологияда атмосфералық процестердің дамуын дифференциалды теңдеулер арқылы сипаттап, түсіндіру;

- модельдеу - яғни атмосфералық процестердің дамуын компьютер арқылы құру.

в) картографиялық – метеорологиялық мҽліметтер жиынтығын кеңістік пен уақыт бойынша таралуын көрсету.

Қазіргі кездегі метеорология алдына көптеген маңызды да күрделі міндеттер қояды:

1) атмосфераның құрамы, құрылымы мен қасиеттерін жүйелі және жан-жақты түрде зерттеу, ондағы жүріп жатқан алуан түрлі процестер мен құбылыстарды анықтап, түсіндіру;

2) халық шаруашылығының барлық салаларын керекті (сұранысы бойынша) метеорологиялық мәліметтер мен ақпараттармен уақытында қамтамасыз ету, әсіресе болжаулық ақпаратпен;

3) халық шарашылығына қауыпты ауа райымен күресу жолдарын, немесе алдын алу тәсілдерін анықтау. Жалпы, метеорология адамзаттың ауа райына, климатқа тҽуелділігін азайту жолдарын, оның қолданбалы сұраныстарын қамтамасыз етуге тырысады. Мысалы ауыл шаруашылыққа қауіпты ауа райы жайлы ақпарат тұтынушыға алдын-ала жеткізілсе, онда ауа-райынан келетін шығынды азайтуға мүмкіндік туады. Кейбір зиянды құбылыстар, мысалы торнадо, қатты дауыл, өте төмен немесе жоғары ауа температурасы, көктайғақ, қатты боран, өте екпінді жел, 6 сель жүру, т.б жайлы мәліметтер алдын ала халыққа жеткізілсе, адам өміріне ауа-райынан туған қауіп –қатер де азаяр еді.

Метеорологиялық бақылауларға белгілі шарттар қойылады, олар сипаттамалы, үздіксіз, нақты, бірыңғай болуы қажет, сонда ғана олар салыстырмалы бола алады. Ол үшін мынадай талап қойылады:

1. Бақылаулар дүние жүзі бойынша бір сәтте (синхронды) әр бір үш сағат сайын Гринвич уақытымен жүргізілуі қажет, яғни, тәулігіне 8 рет жүргізіледі: сағат 00, 03, 06, 09, 12, 15, 18, 21-де.

2. Бақылаулар узақ уақыт және үздіксіз жүргізілуі қажет. Бұл шарт орта көпжылдық климаттық мәлімет алу үшін қажет.

3. Бақылаулар дүние жүзі бойынша біріңғай аспап - құралдар мен тәсілдермен жасалуы қажет.

4. Метеостанция бақылаулары репрезентативті яғни, өлшенген мәліметтер неғұрлым үлкен территорияға сәйкес болу қажет.

Сипаттамалы бақылауға мысал келтірейік. Жел баққыш (флюгер) биік үйлер немесе қалың биік ағаштар арасында тұрса, жел жылдамдығы кем көрсетіліп, ал бағыты ауытқуы мүмкін. Тағы бір мысал: қар жамылғысы қалыңдығын өлшейтін сызғыш - рейка төбенің ық жақ етегіндегі немесе дәл төбесіне тұрса, онда қар қалыңдығы көп жылдық орта нәтижеден артық не кем көрсетіледі де, сипаттамалық сақталмайды.

Үздіксіз бақылау деп, тәуліктегі 8 рет жүргізілетін бақылаулар үзбей қадалғанын жасалуы керек. Мысалы, бір рет белгіленген уақытта ауа температурасы өлшенбей қалса, онда орта тҽулік температурасы нақты болмайды және өлшенбеген температураны қайтадан (уақыт өткен соң) өлшей алмаймыз. Сонымен бірге, температурамен байланысты басқа (ылғалдылық, қанығу жетіспеушілігі т.б.15 мҽліметтер) анықталмай қалады. Климаттық көрсеткіштерді анықтау үшін, климаттық ауытқуларды айқындау үшін бақылаулар неғұрлым ұзақ мерзім үздіксіз жүргізілуі қажет.

Нақты бақылау деп бақылаушының аспап құралдармен жүргізген өлшеулері жоғары дәлдікпен болуы және өз көзімен көрген, (яғни, басқа біреудің айтқанын емес) анықтаған атмосфералық құбылыстарды айтамыз. Себебі, нақты емес бақылаулар нәтижелері барлық метеорологиялық ақпаратқа үлкен нұқсан әкеледі

Бақылаушыға арналған метеостанцияларда арнайы ережелер, қағидалар болады, олар мұқият орындалып, ескеріліп отырылуы шарт. Мектеп программасында ауа – райын анықтау географиялық алаңда өтеді.

Метеостанциялар жұмыс істеу бағдарламасы бойынша 3 дәрежеге бөлінеді. Ал жұмыс істеу бағыты (саласы) бойынша негізгі және арнайы деп бөлінеді.

І-ші дәрежедегі негізгі метеостанцияларда мына метеоэлементтер өлшенеді:

Ауа температурасы: Ауа температурасы тура күн сәулесі түсетін жерде орналаспайды, ол тек көленкеде ғана орналасады, себебі, тура күн сәлесі түсетін жерде оның көрсеткіштері дұрыс болмайды;

-Атмосфералық қысым: Атмосфералық қысымынбарометр-анероид құралы арқылы анықтайды. Бұл құралды тегіс жерге қояды, оның тілі тоқтағанша (5 минут) шамасында, оның көрсеткіші 1 минут бойы дұрыс көрсеткішті көрсетпейді, яғни біркелкі болмайды;

-Ауа ылғалдылығы: Ауа ылғалдылығын өлшеу үшін гигрометр немесе психрометр құралын қолданады. Құралды көленкелі жерде 1 минут шамасында, тілі тоқтағанша, яғни бірқалыпты көрсеткішін көрсеткенше ұстайды;

-Желдің бағыты мен жылдамдығы: Желдің бағытын және жылдамдығын флюгер құралымен анықтайды. Кәдімгі флюгер жеңіл метал қаңылтырынан тұрады, яғни ол желдің әсерінен айналып, желдің бағытын көрсетеді. Ал желдің бағытын жарық жақтарға бағытталған - румбалармен көрсетіледі. Желдің соққан жағы желдің бағыты болып саналады. Румбалар келесідей белгіленеді: С-солтүстік, О-оңтүстік, Б-батыс, Ш-шығыс, С-Б –солтүстік-батыс, С-Ш-солтүстік- шығыс, О-Б- Оңтүстік батыс, О-Ш-оңтүстік шығыс. Желдің жылдамдығы тік бұрышты доғалы шрифтпен өлшенеді; (1 кесте)
1 Кесте - Желдің жылдамдығы

Шрифттің номері	Желдің жылдамдығы
1	2
2	4
3	6
4	8
5	10
6	14
7	20
8	20 дан артық

Бірлік мөлшерде анимометр желдің жылдамдығының көлемін нақты көрсетеді. Анемометр желдің әсерінен жел күшейген сайын жылдам айналады. Кейде құрал болмаған кезде, желдің жылдамдығы Бофорт шкаласы бойынша баллмен 0 (штиль, желсіз) 12 (құйынды жел) анықталады. (2 кесте)

2 Кесте – Желдің жылдамдығын Бофорт шкаласы бойынша анықтау

Балл	Аталуы (Бофорт бойынша)	Жылдамдығы, м/с	Көрсеткіштері
0	штиль	0-0,5	Түтін жоғарға көтеріледі, ту көтерілмейді. Судың беті козғалмайды
1	болмашы (тихий)	0,5-2,0	Түтін сәл біржағына қисайады, жапырақтар сыбырлайды, сірінкенің немесе майшамның оты сәл кисайады, судың бетінде шамалы толқыншықтар бар
2-3	әлсіз(әлсіз)	2-5	Жіңішке бұталар жайқалады, ту желкілдейді, майшам оты тез сөнеді, суда толқындар пайда болады.
4	қалыпты(умеренный)	5-8	Үлкен бұталар жайқалады, Ту қатты тартылады, шаң көтеріледі. Толқын күшейеді.
5	таза (свежий)	8-10	Ағаштар қатты жайқалады. Құлаққа желдің ысқырғаны естіледі.Толқындар күшейе түседі.
6-7	Күшті (сильный)	10-15	Ағаштар өте қатты және төмен иіліп майысады.Ту жұлынып ұшып түседі. Толқындардың бетіндегі көбіктер су бетінен ұшып кетеді.
8-9	қатты немесе шторм (крепкий или шторм)	15-20	Жіңішке ағаштар сынады.Желге қарсы жүру қиынға соғады. Үйлердің төбелері ұшырылып кетеді. Толқындар өте биікке көтеріледі.
10-12	құйын	20 дан артық	Айналада барлық құрылыстардың бұзылып, сынулары. Бақылау жүргізуге мүмкіндік жоқ.

-Бұлттылық (аспанды бұлт торлау дҽрежесі, бұлттар түрі, биіктігі және жылжу жылдамдығы мен бағыты). Баға он балдық шкаламен жүргізіледі (3 кесте).

Бұлттардың нысаны сыртқы түрімен анықталады: жоғарғы белдеулердегі бұлттар (6 км жоғары)-түбітті; орта белдеудегі бұлттар (2-6км)- жоғарғы қабатты, жоғарғы үймелі; төменгі белдедегі бұлттар (2км және одан төмен)- қабатты, үймелі қабатты т.б.

-Жауын-шашын мөлшері, түрі, қарқындылығы;

-Жер бетінде пайда олатын шөгінді жауын-шашын (шық, қырау, қылау, көктайғақ) және тұман;

-Горизонталды көріну қашықтығы (атмосфераның көмескілеуінен заттар пішіні көрінбей бастайтын қашықтық);

-Күн сҽулесі түсу ұзақтығы;

-Топырақ бетінің және топырақтың бірнеше қабаттарының температурасы;

-Топырақ бетінің жағдайы;

-Қар жамылғысының биіктігі мен тығыздығы;

-Топырақ (немесе су) бетіндегі булану;

- Сонымен қоса, атмосфералық құбылыстар тіркеледі.

Жұмыс барысы:

Метеобақылау келесі реттілікпен орындалады.

1 Атмосфера құбылыстарымен, оның интенсивтілігін анықтайды

2 Желді және оның жылдамдылығын анықтайды

3 Бұлттардың нысанын, аспанды торлауын және оның биіктігін анықтайды

4 Бақылау кезеңі ауа t–расымен бекітіледі

5 Ылғалдылық пен атмосфералық ауа қысымының маңыздылығын белгілейді

6 Метеорологиялық бақылаудың нәтижелерін 4 кестеге жазады.

7 «Қосымша» бөлімінде кейбір орындалмаған бақылаулардың себептерін көрсетіп жазады (мысалы, термометр жұмыс жасамай қалды қалды). (4 кесте)
Кесте- 4 Метеобақылау парағы

1	Бақылау мерзімі
2	Бақылау уақыты
3	Бақылау орны
4	Бұлттылық	деңгейі, балл	бұлттардың түрі	бұлттардың биіктікте орналасуы
5	Атмосфералық қысым Р, мм. рт.ст
6	Жел	V, м/с
7	Ауа температурасыt,0С
8	Ауаның ылғалдылығыW, %
9	Атмосфералық құбылыстар
10	Бақылаушының Т.А.Ж
11	Қосымша

Ауа райы бұзылар алдындағы белгілер:

-Будақ бұлттар кешке қарай тарап кетпей, қайта көбейіп, қалыңдай түседі.

-Ертеңгі және кешкі күн шапағы қызғылт түсті болады.

-Түнгі және күндізгі температураның айырмасы азаяды.

-Кешке қарай жел тынбайды, қайта күшейеді.

-Шық және қырау түспейді.

-Ауа қысымы төмендейді.

-Күн немесе Ай қораланады

Бақылау нәтижелері телефон, телеграф, радио, спутниктік интернет арқылы ауа райы қызмет ұйымдарына қолма-қол жіберіледі. Бақылаулар, жоғарыда айтылғандай, әрбір 3 сағатта жаңартылып отырылады.

23-ші наурыз Халықаралық Метеорология Күні деп аталады.
Бақылау сұрақтары:

1. Метеорология түсінігіне сипаттама беріңдер.

2. Метеорологияның қандай зерттеу объектілерін және зерттеу тәсілдерін білесіңдер?

3. Ауа райын қалай болжайды?

4. Метеорология жҽне климатология пҽнінің ғылымдар жүйесінде алатын орны қандай?

5. Метеорология жҽне климатологияның ҽртүрлі ғылым салаларымен байланысы қандай?

6. Ауа райы жҽне климат дегеніміз не?

7. Метеорологиялық жүйенің қызметі қандай?

8. Метеорология жҽне климатология пҽнінің зерттеу тҽсілдері.

9. Метеорлардың түрлері: гидрометеор, литометеор, ауа, жарық шашатын метеорлар, отты метеорлар.

10. Ауа райының элементтеріне нелер жатады?

11 Ауа райы бұзылар алдындағы қандай белгілерді білесіңдер?

12. Қысым деген не ол қалай өлшенеді?
Блиц - тест

1. Зиянды заттардың көлем, масса немесе аудан бірлігінде бекітілетін, белгілі бір уақыт аралығында адам денсаулығына әсер етпейтін және оның ұрпақтарында қолайсыз салдарларға әкелмейтін нормативтер қалай аталады?

А. Шекті мөлшердегі шығарындылар мен лақтырындылар (ШМШ, ШМЛ)

В. Шекті мөлшердегі концентрация (ШМК)

С. Белгілі бір заттың сапасы

D. Экспозициялық мөлшер

Е. Дұрыс жауап жоқ

А. Экобиохимиялық мониторинг

В. Химиялық мониторинг

С. Физикалық мониторинг

D. Биологиялық мониторинг

Е. Құрама экологиялық мониторинг

А. Ангидрид

В. Иісті газ

С. Көміртек монооксиді

D. Күкірт диоксиді

Е. Биогаз

А. ШМКжз

В. ШМКм.Б.р

С. ШМК о.т

D. ШМКс

Е. ШМКбш

А. ОХҚ –.оттегінің химиялық қажеттілігі

В. ОБҚ – оттегінің биологиялық қажеттілігі

С. ШМК – шекті мөлшердегі концентрация

D. Оттегі концентрациясы

Е. Оттегінің тотығуы

А. Кеңістіктік, уақытша

В. Ғаламдық, фондық

С. Физикалық, биологиялық

D. Химиялық, экобиологиялық

Е. Жергілікті, кеңістік

А. Гидрометр

В. Газанализаторы

С. Фотоэлектроколориметр

D. Газды хроматограф

Е. Термометр

А. Норма

В. эколог

С. экология

D. Синэкология

Е. монитор

А. Ластану

В. Өздігінен тазару

С. Эрозия

D. Биологиялық айналым

Е. Барлық жауап дұрыс

А. ең аз концентрация

В. белгілі бір улы әсерге әкелетін заттардың мөлшері

С. ластану индикациясының дәрежесі

D. физиологиялық қызметтің бұзылуы

Е. барлығы да дұрыс