1.4. Оценка и прогноз состояния окружающей среды на основе

экологического мониторинга

Интенсивное воздействие человека на природу, негативные, часто необратимые последствия этого воздействия обусловливают необходимость глубокого и всестороннего анализа проблемы взаимодействия общества с природой. Такой анализ осуществляется в рамках природопользования, главной задачей которого, как научного направления, является поиск и разработка путей оптимизации взаимодействия общества с окружающей средой. Рациональное природопользование предполагает управление природными процессами, т.е. запланированное воздействие на природные объекты с целью получения определенного хозяйственного эффекта.

Чтобы управление было достаточно эффективным, необходимо иметь данные о динамических свойствах этих объектов, их изменении в результате антропогенного воздействия (не забывая при этом о естественных процессах), предвидеть последствия вмешательства человека в ход природных процессов. Управление природными процессами должно опираться на надежную и достоверную информацию о прошлых, настоящих и будущих состояниях природных и природно-техногенных систем. Система повторных наблюдений с контролем и прогнозом последствий техногенного воздействия на компоненты ОС называется экологическим мониторингом.

Мониторинг включает следующие основные направления деятельности:

• наблюдения за факторами, воздействующими на компоненты ОС и за ее состоянием;

• создание информационной базы характеристик ОС и загрязняющих веществ;

• оценку фактического состояния ОС;

• прогноз развития состояния ОС и оценку этого развития.

Главной задачей экологического мониторинга является получение объективной, по возможности количественной, информации об изменении параметров ОС в локальном, региональном и глобальном масштабах.

Чтобы обеспечить эффективную оценку и прогноз, мониторинг должен включать наблюдения за источниками загрязнения и воздействия, изменением и загрязнением ОС и следствиями от этих изменений и загрязнений. Наиболее универсальным подходом к определению структуры системы мониторинга антропогенных изменений является его разделение на блоки: "Наблюдения", "Оценка фактического состояния", "Прогноз состояния", "Оценка прогнозируемого состояния" (рис. 1.1).

Блоки "Наблюдения" и "Прогноз состояния" тесно связаны между собой, так как прогноз состояния ОС возможен лишь при наличии достаточно представительной информации о фактическом состоянии. Построение прогноза, с одной стороны, подразумевает знание закономерностей изменений состояния природной среды, наличие схемы и возможностей численного расчета этого состояния на базе соответствующих математических моделей, с другой – направленность прогноза в значительной степени должна определять структуру и состав наблюдательной сети.

Данные, характеризующие состояние природной среды, полученные в результате наблюдений или прогноза, должны с помощью специально выбранных или выработанных применительно к данному случаю критериев и показателей оцениваться в зависимости от того, в какой области человеческой деятельности они используются. Оценка подразумевает, с одной стороны, определение реального или потенциального ущерба от воздействия, с другой – выбор оптимальных условий для человеческой деятельности, определение существующих экологических резервов. При таких оценках рассчитываются возможные значения допустимых нагрузок на ОС.

Рис. 1.1. Блок-схема системы мониторинга

Составной частью системы управления, взаимодействия человека с ОС является информационная система мониторинга антропогенных изменений, поскольку информация о существующем состоянии природной среды и тенденциях ее изменения должна быть положена в основу разработки мер по охране природы и учитываться при планировании развития экономики. Результаты оценки существующего и прогнозируемого состояния биосферы в свою очередь дают возможность уточнить требования к обоснованию состава, структуры сети и методов наблюдений.

На рисунке 1.2 показано место мониторинга в системе управления (регулирования) состоянием ОС [1]. На схеме условно совмещены энергетические и информационные потоки. Элемент биосферы с уровнем состояния (Б), подвергаясь воздействию (А), меняет свое состояние (Б → Б'). С помощью системы мониторинга (М) получается "фотография" этого измененного, а по возможности и первоначального состояния, производится обобщение данных, анализ и оценка фактического и прогнозируемого состояния. Эта информация передается в блок управления (У) принятия решения. На основании этой информации в зависимости от уровня научно-технических разработок (Н) и экономических возможностей (Э), с учетом эколого-экономических оценок, принимаются меры по ограничению или прекращению антропогенных воздействий, по профилактическому укреплению или последующему "лечению" пораженных элементов биосферы, гидросферы и литосферы. Также возможна комбинация перечисленных подходов. Совершенствуется и система мониторинга (указанные действия показаны на схеме штриховыми линиями).

Рис. 1.2. Место мониторинга в системе управления состоянием природной среды

Следует отметить, что, поскольку оценка фактического и прогнозируемого состояния ОС является составной частью мониторинга, то некоторые авторы идентифицируют эту часть мониторинга с элементом управления ее состоянием. Подчеркнем еще раз, что мониторинг за состоянием ОС должен включать наблюдения за источниками и факторами воздействия, состоянием элементов биосферы, и изменением их структурных и функциональных показателей, а система управления использует эту информацию для принятия решений в соответствие с выбранными критериями оценки состояния ОС.

Актуальной научно-практической задачей является разработка для основных объектов нефтяной и газовой промышленности единой научно обоснованной системы контроля (рис. 1.3), которая позволяла бы контролировать и выявлять выделение вредных веществ – загрязнителей атмосферного воздуха и других природных объектов, связь количественных показателей выбросов и сбросов с технологией, метеорологическими и другими параметрами природной среды.

Рис. 1.3. Структура экологического мониторинга

Полученные при этом данные должны служить научной основой:

• для прогнозирования вероятности образования опасных концентраций вредных веществ в воздухе, воде и почве и накопления их в тканях растений и животных;

• для определения размеров загрязненных и поврежденных участков, опасных зон, времени их действия и возможных последствий.

Концепция мониторинга предусматривает специальную систему наблюдений, контроля, оценки, краткосрочного прогноза и определения долгосрочных тенденций в состоянии биосферы в целом под влиянием техногенных процессов, связанных с освоением нефтяных и газовых месторождений, системы хранения и транспортировки. Ведение мониторинга базируется на создании и оборудовании специальной режимной сети и наличия долгосрочной программы наблюдений. В программе предусматривается необходимость изучения фонового состояния биосферы и определения антропогенного воздействия на ОС. При этом, с учетом темпов изменения экологической обстановки и скорости поступления ЗВ, проводится выбор видов наблюдений, объема и количества проб, частоты и периодичности отбора и проведения наблюдений, объектов опробования и их распределение по площади и в пространстве.

Принято делить мониторинг на базовый (фоновый), глобальный, региональный и локальный. По методам ведения и объектам наблюдения выделяют авиационный, космический и др. Под региональным прогнозом понимается прогноз для крупных территорий преимущественно на качественном уровне, отражающем наиболее общие природоохранные аспекты. Характеристика ожидаемых явлений составляется по результатам анализа фактического материала с учетом пространственной и временной последовательности. В данном случае широкое применение находит метод аналогий, позволяющий оценить последствия намечаемой и текущей деятельности по объектам-аналогам и сходным ситуациям. Наиболее целесообразна региональная сеть контроля уровня загрязнения природной среды по следующим подсистемам:

• мониторинг атмосферного воздуха;

• мониторинг геологической среды.

Локальный прогноз выполняется для конкретного объекта (скважина, месторождение, промысел). Локальный уровень наземной мониторинговой сети включает:

• стационарные посты измерений (отбора проб);

• передвижные и стационарные лаборатории;

• передвижные станции контроля выбросов и сбросов;

• инспекционные службы и службы получения данных от населения.

Интерпретация результатов стационарных наблюдений за динамикой всех компонентов ОС, как правило, проводится на математических моделях с использованием аналоговых, численных и аналитических методов. На основе комплексного мониторинга выполняется аналитический прогноз экологической ситуации (рис. 1.4), позволяющий реализовать систему превентивных мер по снижению негативного воздействия на компоненты природной среды.

Рис. 1.4. Структура аналитического прогноза экологической ситуации на основе комплексного мониторинга [17]

Таким образом, одним из эффективных инструментов оценки и прогнозирования состояния ОС при освоении месторождений углеводородов является экологический мониторинг. Он направлен на выявление причин происшедших и тенденций возможных изменений в будущем, идентификации источников вредных техногенных воздействий с тем, чтобы выработать рекомендации по снижению их отрицательного влияния на природную среду.