8.2. Принципы проектирования системы экологического

мониторинга

Всякий техногенный объект представляет определенный уровень опасности для природной среды и человека. Вопрос заключается в величине уровня опасности. Общество согласно мириться с созданием (или существованием) техногенного объекта, если уровень опасности, порождаемый объектом, не превышает определенной величины. Величина уровня опасности, обычно выражаемая в оценках риска, прогнозируется на этапах, предшествующих строительству объекта. Система экологического мониторинга фактически призвана подтвердить или опровергнуть результаты прогнозирования уровня опасности. Поэтому для проектируемых техногенных объектов система экологического мониторинга в зоне антропогенных воздействий должна создаваться параллельно с проектированием самого техногенного объекта. Особенно это значимо для потенциально опасных для природной среды промышленных объектов, предполагаемое строительство которых вызывает повышенную озабоченность населения, проживающего районах размещения объектов и находящихся в зоне их воздействия.

Стратегия проектирования системы экологического мониторинга для территорий, находящихся в зоне техногенных воздействий, включает следующие этапы:

I. Декларирование ограничений, накладываемых на проектируемую систему экологического мониторинга. Целесообразно выделить две основные группы декларированных ограничений: финансовые и системные. Под финансовыми ограничениями понимаются стоимость создания и эксплуатации системы. В качестве системных ограничений выступают требования, которым должна удовлетворять спроектированная система. В некоторых случаях в качестве ограничений системы, могут выступать допустимая продолжительность создания и минимальная продолжительность ее эксплуатации. Также возможны некоторые технические ограничения: использование тех или иных технических средств, методов наблюдений и сбора информации.

II. Предварительное обследование состояния здоровья населения и состояния природной среды в зоне предполагаемого влияния техногенного объекта. На данном этапе фиксируется исходное состояние здоровья людей и исходное состояние ОС для целей последующего выделения антропогенной составляющей. Этап приобретает высокую значимость, если в результате мониторинговой деятельности будут зафиксированы отклонения в состоянии здоровья или изменения в состоянии ОС. Анализируются климатические характеристики, характеристики рельефа, сейсмические условия и т.д. Если территория, входящая в прогнозируемую зону антропогенного влияния объекта, достаточно велика, то создается геоинформационная модель территории.

III. Обследование техногенного объекта (технология работ, используемые материалы, оборудование) с последующей инвентаризацией источников воздействия. Определяются характеристики источников загрязнения ОС при функционировании техногенного объекта. Прорабатываются возможные сценарии аварийных ситуаций и для наиболее значимых аварийных сценариев прогнозируются характеристики источников воздействия.

IV. Прогноз последствий антропогенных воздействий для состояния здоровья человека и состояния природной среды при функционировании техногенного объекта в штатном режиме работы и при возможных аварийных ситуациях на объекте. На этапе прогнозирования должны быть рассмотрены задачи двух классов. К первому классу условно относятся задачи прогнозирования последствий при штатном режиме работы техногенного объекта. Обычно это малые по интенсивности, но продолжительные по времени техногенные воздействия на человека и на природную среду. Анализ антропогенных воздействий на природную среду обычно проводится в терминах нормируемых величин – ПДК веществ в атмосфере, в воде и т.д. Временной интервал таких воздействий соизмерим с временным интервалом функционирования объекта.

Ко второму классу задач прогнозирования относятся задачи прогноза последствий аварий и катастроф. В этом случае антропогенные воздействия носят относительно кратковременный, но интенсивный характер. Последствия аварий и катастроф обычно характеризуются оценками аварийного риска. Причем обычно антропогенные воздействия на человека и на ОС при аварии на объекте значительно превышают воздействия, отвечающие штатному режиму работы объекта. Поэтому оценки аварийного риска фактически определяют прогнозируемую составляющую изменений в состоянии здоровья людей и в состоянии природной среды, связанных с техногенным объектом.

Данный этап проектирования призван ответить на вопрос, что можно ожидать при функционировании техногенного объекта в штатном режиме работы и в аварийных ситуациях. Должна быть проанализирована возможность и уровень изменения и загрязнения различных сред. Например, если существует теоретическая возможность попадания в ОС токсичных веществ, необходимо анализировать загрязнение воздушной среды, поверхностных и грунтовых вод. Прогноз может быть выполнен на основе существующего опыта, формализованного в виде нормативных методик. Для уникальных техногенных объектов прогноз строится на основе результатов математического моделирования распространения антропогенных воздействий в природных средах. При прогнозировании последствий аварий моделируются наиболее значимые по последствиям аварийные сценарии. В результате анализа данных прогнозирования могут уточняться, в частности, и границы зоны влияния техногенного объекта на состояние здоровья людей и на состояние природной среды.

V. Предварительное определение объектных видов мониторинга. По результатам прогнозирования последствий антропогенных воздействий на человека и на природную среду, определению подлежат объектные виды мониторинга (мониторинг атмосферы, гидросферы, почвенный, биологический, геологической среды и др.); выбираются виды воздействий и контролируемые характеристики. В частности, при тепловом воздействии контролируемой характеристикой может быть величина теплового потока; при токсическом воздействии через атмосферный воздух – токсическая доза (накопленная концентрация) или концентрация вещества.

VI. Проектирование сети наблюдений по каждому объектному виду мониторинга в зоне антропогенных воздействий. Это – один из наиболее важных этапов построения всей системы мониторинга. Определению подлежит размещение, как стационарных, так и передвижных постов наблюдений. В последнем случае также выбираются маршруты перемещений. Базовой информацией для проектирования системы наблюдений по каждому объектному виду мониторинга являются результаты прогнозирования уровня антропогенных воздействий на ОС, и геоинформационная модель зоны влияния объекта.

В качестве начального приближения размещения постов наблюдений желательно выбирать местоположения экстремальных значений контролируемых характеристик и мест накопления ЗВ. В общем случае это приведет к уменьшению ошибок измерений. Очевидно, что на практике невозможно спроектировать сеть постов наблюдений, которая отвечала бы всем возможным условиям распространения загрязнения и обеспечивала бы контроль всех необходимых параметров. Поэтому желательно построить сеть постов наблюдений, которая бы отвечала максимальным значениям математических ожиданий наиболее значимых контролируемых параметров. Восстановление полевых характеристик контролируемых параметров (например, концентраций веществ) во всем объеме пространства или в какой-то его части должно осуществляться математическими методами на этапе функционирования системы экологического мониторинга. В общем случае, увеличение количества и качества наблюдений приведет к увеличению стоимости создания системы мониторинга, а уменьшение наблюдений – к уменьшению степени достоверности результатов мониторинговой деятельности. Вместе с тем, сокращение сети наблюдений при сохранении степени достоверности можно в определенной степени компенсировать более развитым программным обеспечением системы экологического мониторинга и уменьшением времени настройки системы на конкретные условия.

VII. Выбор технических средств контроля. Проектирование сети наблюдений и выбор технических средств контроля состояния ОС – взаимосвязанные этапы проектирования системы экологического мониторинга. По прогнозируемым значениям, диапазонам изменений и требуемой достоверности значений контролируемых параметров подбираются методы и технические средства контроля. В некоторых случаях выбор технических средств, обеспечивающих контроль с заданной степенью достоверности и оперативности контроля, весьма затруднен. Так для некоторых высокотоксичных веществ минимальное время определения их содержания в атмосфере даже на уровне ПДК в настоящее время может не удовлетворять декларированным ограничениям.

VIII. Предварительный контроль выполнения декларированных ограничений, накладываемых на систему экологического мониторинга. Анализу подлежат проекты, которые удовлетворяют системным ограничениям (необходимое, но не достаточное условие). Выбор ядра системы экологического мониторинга из бесконечного разнообразия конфигураций, в основном, основан на экономических критериях. Стоимости создания и эксплуатации сети наблюдений, технических средств, программного обеспечения ядра системы мониторинга должны отвечать декларированным ограничениям. То есть проектирование системы экологического мониторинга предполагает разработку нескольких вариантов, удовлетворяющих экономическим критериям, с последующим выбором варианта, обеспечивающего наибольшую достоверность мониторинговой деятельности.

IX. Обеспечение сопряжения с системами экологического мониторинга более высокого уровня. Обеспечение сопряжения с системами иных функциональных назначений. Например, с системой действий в условиях чрезвычайных ситуаций и т.д. Уровень проработки системы мониторинга на каждой стадии разработки должен отвечать требованиям нормативных документов, а выбор варианта ядра системы – декларированным ограничениям.