Лекция 9. Мониторинг природно-технических систем

Экологическим мониторингом (от лат. монитор – напоминающий, надзирающий) называется система наблюдения и контроля, проводимых регулярно по определенной программе для оценки состояния окружающей среды, анализа происходящих в ней процессов и своевременного выявления тенденций ее изменения.

К основным задачам мониторинга состояния окружающей среды относятся:

1. Наблюдение за изменением состояния окружающей среды;

2. Выявление антропогенных факторов, вызывающих негативные изменения окружающей среды.

Целями мониторинга окружающей природной среды являются:

1) оценка наблюдаемых изменений;

2) прогноз изменений состояния окружающей среды;

3) принятие мер для предотвращения отрицательных последствий деятельности человека;

4) разработка стратегии оптимальных отношений общества и окружающей среды.

К техническим средствам мониторинга относятся:

1. Стационарные посты по воздуху и воде.

2. Передвижные и стационарные лаборатории по состоянию атмосферы, воды, почвы, снега.

3. Передвижные станции контроля выбросов и сбросов.

4. Инспекционные службы.

5. Службы получения данных от населения.

Наблюдение за загрязнением атмосферного воздуха осуществляется на специальных постах. Под постом понимается выбранная точка местности, на которой размещается павильон или автомобиль, оборудованные соответствующими приборами. Любой пост необходимо размещать на открытой проветриваемой со всех сторон площадке с непылящим покрытием. Для осуществления мониторинга устанавливают три категории постов наблюдений: стационарный, маршрутный и передвижной.

Стационарный пост предназначается для проведения непрерывной регистрации содержания загрязняющих веществ или регулярного отбора проб воздуха для последующего анализа. Стационарный пост наблюдений представляет собой специально оборудованный павильон, в котором находится аппаратура, предназначенная для регистрации концентраций загрязняющих веществ и метеопараметров по установленной программе. На стационарных постах для осуществления наблюдений применяют комплексные лаборатории ПОСТ, представляющие собой утепленный, обитый дюралевыми ячейками павильон, в котором размещены комплекты приборов и оборудования для отбора проб воздуха и проведения метеорологических измерений. Отечественная промышленность производит две модификации комплексных лабораторий – ПОСТ–1 и ПОСТ–2. Последняя характеризуется более высокой производительностью и степенью автоматизации. В лабораториях ПОСТ–1 и ПОСТ–2 могут находиться газоанализаторы ГКП–1 (на SO₂), ГМК–3 (на СО), метеорологическая станция М–49, мачта для установки датчика ветра, фильтры для отбора пыли.

Маршрутный пост служит для регулярного отбора проб воздуха в фиксированной точке местности при наблюдениях, которые осуществляются с помощью передвижного оборудования. Для этого можно использовать автолабораторию «Атмосфера–2», смонтированную в салоне автофургона. Этот салон разделен на два отсека: приборный и вспомогательный. В приборном отсеке располагается оборудование для отбора проб воздуха на газовые примеси, сажу, пыль. Во вспомогательном отсеке установлены датчики температуры и влажности, распределительный щит и другое оборудование. На крыше автофургона размещается съемная платформа, на которой установлен ящик с датчиком скорости и направления ветра, мачта для приведения в рабочее положение датчиков и выносная штанга для крепления датчиков температуры и влажности. Отбор воздуха на газовые примеси осуществляется на высоте 2,6 м от поверхности земли.

Передвижной пост требуется для отбора проб под дымовым факелом для выявления зоны влияния данного источника. Места для отбора проб при подфакельных наблюдениях выбирают на различных расстояниях от источника загрязнения, учитывая закономерности распространения загрязняющих веществ в атмосфере. Отбор проб осуществляют последовательно по направлению ветра на расстояниях 0,2 – 0,5; 1; 2; 3; 4; 6; 8; 10; 15 и 20 км от стационарного источника выброса, а также с наветренной стороны источника. При подфакельных наблюдениях пробы отбирают на высоте 1,5 м от уровня земли.

Пункты наблюдения на водоемах размещаются в районах:

– расположения крупных населенных пунктов, сточные воды которых сбрасываются в водоемы;

– сброса сточных вод территориально-производственными комплексами;

– мест нереста и зимовья ценных видов промысловых рыб;

– предплотинных участков, важных для рыбного хозяйства;

– пересечения реками государственных границ;

– замыкающих створов крупных рек;

– устьев загрязненных притоков больших водоемов.

Под створом понимают условное поперечное сечение водоема, в котором производится комплекс работ для получения данных о качестве воды.

Для анализа качества поверхностных вод используется классификация степени загрязненности воды по величине комбинаторного индекса, согласно которой весь диапазон состава и свойств воды делится на семь классов от «очень чистой» до «чрезвычайно грязной».

I класс – «Очень чистая» – индекс загрязнения водоема < 0,3

II класс – «Чистая» – индекс загрязнения водоема = 0,3 – 1,0

III класс – «Умеренно-загрязненная» – индекс загрязнения водоема = 1,0 – 2,5

IV класс – «Загрязненная» – индекс загрязнения водоема = 2,5 – 4,0

V класс – «Грязная» – индекс загрязнения водоема = 4,0 – 6,0

VI класс – «Очень грязная» – индекс загрязнения водоема = 6,0 – 10,0

VII класс – «Чрезвычайно грязная» – индекс загрязнения водоема > 10,0

Мониторинг поверхностных вод на территории Воронежской области проводится на 9 водных объектах, 14 наблюдательных пунктах. На реке Дон наблюдательные пункты расположены в городах Воронеж, Нововоронеж, Лиски, Павловск, в селе Новая Калитва, наблюдательный пункт Воронежского водохранилища находится в Воронеже, река Черная Калитва имеет наблюдательный пункт в городе Россошь, река Битюг – в Анне и Боброве, река Ворона – в Борисоглебске, река Хопер – также в Борисоглебске, река Тихая Сосна – в Острагоржске, пруд-охладитель Нововоронежской атомной электростанции – в Нововоронеже, река Усмань – в Центральной усадьбе Воронежского заповедника.

В зависимости от территориального охвата можно выделить три ступени экологического мониторинга: локальный (биоэкологический, санитарно-гигиенический), региональный (геосистемный, природно-хозяйственный) и глобальный (биосферный, фоновый).

Программа локального мониторинга, ограниченного небольшой территорией, включает в себя биоэкологические (санитарно-гигиенического) наблюдения за изменением содержания в различных компонентах окружающей среды загрязняющих веществ, которые обладают канцерогенными, мутагенными и иными неблагоприятными свойствами.

Постоянное наблюдение ведется за следующими показателями и веществами:

1) в поверхностных водах – радионуклиды, тяжелые металлы, пестициды, бенз(а)пирен, рН, азот, нефтепродукты, фенолы, фосфор;

2) в атмосферном воздухе – оксиды углерода, оксиды азота, диоксид серы, озон, пыль, аэрозоли, тяжелые металлы, радионуклиды, пестициды, бенз(а)пирен, азот, фосфор, углеводороды;

3) в живых организмах – тяжелые металлы, радионуклиды, пестициды, бенз(а)пирен, азот, фосфор.

На региональном (геосистемном) уровне наблюдения ведутся за состоянием крупных природно-территориальных комплексов, где имеются отклонения параметров от нормы, вызванные интенсивным антропогенным воздействием. Для повышения эффективности работ по сохранению и улучшению состояния окружающей среды в Российской Федерации 24 ноября 1993 г. принято постановление правительства РФ № 1229 «О создании Единой государственной системы экологического мониторинга».

Перед глобальным мониторингом ставятся задачи обеспечить наблюдение, контроль и прогноз изменений в биосфере в целом. К объектам глобального мониторинга относятся атмосфера, гидросфера, растительный и животный мир и биосфера в целом как среда жизни всего человечества. При выполнении работ по программе глобального мониторинга большое значение имеют наблюдения за состоянием природной среды из космоса, с помощью спутниковых дистанционных методов. Космический мониторинг дает возможность получить уникальную информацию о функционировании экосистем, как на региональном, так и на глобальном уровнях.

Разработка и координация глобального мониторинга проводится в рамках ЮНЕП (орган ООН) и Всемирной метеорологической организации (ВМО). К основным целям этой программы относятся:

1) организация расширенной системы предупреждения об угрозе здоровью населения;

2) анализ влияния глобального загрязнения атмосферы на климат;

3) оценка количества и распределения загрязнений в биологических системах;

4) анализ проблем, возникающих в результате сельскохозяйственной деятельности;

5) оценка влияния загрязнения окружающей среды на наземные экосистемы;

6) анализ влияния загрязнения океана на морские экосистемы;

7) организация системы предупреждений о стихийных бедствиях в международном масштабе.