к / 1
.2.doc1. 2. Организация мониторинга в Российской Федерации
Для получения информации о состоянии окружающей среды (атмосферного воздуха, вод, почв, биоты) необходимо располагать методами наблюдения. Основные материалы о состоянии среды получают на пунктах наблюдений.
Пункт наблюдений – место, в котором производятся работы по получению данных о том или ином элементе окружающей среды. Они могут быть: стационарными, маршрутными, передвижными, постоянными, временными и реперными. При этом, выбор места установки пункта или его маршрута определяется после проведения предварительных наблюдений в зависимости от ряда условий и требований.
Каждый пункт наблюдений имеет свою программу работ. Пункты I категории имеют более обширную программу наблюдения, более низкие категории – менее обширную. Программы работ пунктов определяются ведущими НИИ.
Посты и пункты наблюдений могут объединяться в станции. Возможно совмещение станции и поста. Существуют метеорологические, гидрологические, гидрогеологические, агрометеорологические, актинометрические, гравиметрические, лавинные, сейсмические и фоновые станции.
На станциях производится первичная обработка материалов наблюдений, которые затем направляются в региональный центр обработки данных.
Станции и посты оснащены приборами и оборудованием, имеют штат сотрудников, средства связи, транспорт и т.д.
Контроль за состоянием среды, кроме станций и постов, проводится на эталонных участках или полигонах. Эти территории служат объектом комплексных обследований и наблюдений при мониторинге земель, геологической среды. Наблюдения на этих участках производят через длительные промежутки времени.
Выделяют следующие методы наблюдения:
1. Химические методы.
Это весовой и метод титрования. Весовой метод основан на взвешивании осадка исследуемого компонента с последующим отделением его от раствора. Титрование предусматривает взаимодействие исследуемого компонента с реактивом, который добавляется в виде раствора определенной концентрации до того момента, пока количество прибавленного реактива не станет эквивалентно количеству определяемого компонента. Конец титрования устанавливается по изменению цвета индикатора или по другому показателю. Этот метод широко применяется для определения микрокомпонентов в воде, воздухе, продуктах питания, растениях и почве.
2 .Электрохимические методы. К ним относятся: кондуктометрический, кулонометрический, полярографический, потенциометрический.
Кондуктометрический метод основан на измерении электропроводности анализируемых растворов.
Применяется для определения общей минерализации воды, оксидов газов, серосодержащих соединений, галогенов в атмосферном воздухе.
Кулонометрический метод основан на определении количества электричества, необходимого для осуществления электрохимического процесса, выделения на электроде или образования в электролите вещества, которое анализируется. Позволяет определять SO2, HCL, CL2, HF.
Потенциометрический метод основан на измерении потенциала электрода, погруженного в анализируемый раствор, меняющегося в результате химической реакции. Делают титрование и в момент скачка потенциала устанавливают точку эквиволентности. Такой метод так же называют потенциометрическим титрованием. Его применяют для определения pH, ионов кальция, магния, аммония, фторидов, хлоридов, нитритов.
3. Оптические методы. К ним относятся: фотометрический, спектрофотометрический, люминесцентный и спектральный анализ.
Фотометрический метод основан на проведении соответствующей химической реакции, окрашивающей раствор в определенный цвет, и по интенсивности окраски судят о концентрации того или иного вещества.
Спектрофотометрический метод основан на определении оптимальной длины волны исследуемого компонента. Этими методами определяют биогенные элементы, тяжелые металлы, фенолы, нефтепродукты, цианиды, фториды и т.д.
Люминесцентный метод основан на способности вещества определенной структуры светиться в период возбуждения частицами света. Для этого применяют ультрафиолетовое облучение. Чем ярче люминесценция, тем больше концентрация вещества. Интенсивность свечения регистрируется приборами. Цвет люминесценции зависит от химического состава изучаемых компонентов.
Спектральный анализ основан на изучении спектров излучения или поглощения молекул анализируемого вещества, возникающих под влиянием электрической дуги, высоковольтной искры, в пламени газовой горелки.
4. Хроматографические методы. Хроматография бывает: газосорбционная, газожидкостная, жидкостная Хроматографическая система состоит из сорбента, через который пропускается сложная по составу жидкость. По мере пропускания подвижной фазы, одни компоненты перемещаются быстрее, другие остаются и сорбируются на адсорбенте. Так происходит распределение компонентов смеси на хроматографические зоны. Применяется для определения широкого спектра веществ: нефтепродуктов, жиров, органических кислот, фенолов, пестицидов и др.
5. Дистанционные методы производят измерение характеристик собственного и отраженного излучения поверхности Земли и атмосферы. Наиболее широкое распространение сегодня имеют аэрокосмические наблюдения.
Со спутников получают информацию о состоянии лесов, о растительности на суше, почвенного покрова, нарушениях земной поверхности, эрозионных процессах, о состоянии поверхности водоемов, загрязнении атмосферы, морей и суши.
Первым этапом получения аэрокосмоснимков является фотографирование поверхности Земли со спутников. Ведутся многозональные съемки, которые позволяют один и тот же элемент снять в разных спектральных диапазонах и определить особенности этого элемента.
Вторым этапом является анализ полученных снимков, в результате которого определяются различные объекты и территории, характеризующиеся квазиоднородной плотностью в различных частях спектра. При изучении почвенного покрова это позволяет картировать почвы, определять зоны эрозии и засоления. По изменению спектральной яркости в видимом диапазоне можно судить о содержании гумуса, засолении.
На третьем этапе производится количественная оценка загрязнений. Основной подход здесь – это получение связей между коэффициентом спектральной яркости и содержанием ингредиента, измеренного контактным способом на эталонных площадках.
Система аэрокосмического мониторинга включает 3 этапа: космический, авиационный и наземный. В космическом этапе выделяется несколько уровней. На высоте 36000 км размещаются космические патрули. На высоте 500 – 1000 км вращаются оперативные ИСЗ с передачей видеоинформации по радиоканалам космической связи. На высоте 200 – 400 км размещены пилотируемые аппараты.
Для многократных съемок важны солнечно – синхронные орбиты, когда спутник все время снимает территорию при одной и той же высоте солнца. Это происходит на высоте 600 и 900 км.