Мониторинг среды обитания

     Природные воды могут загрязняться пестицидами и диоксинами, а также нефтью. Продукты разложения нефти токсичны, а нефтяная пленка, изолирующая воду от воздуха, приводит к гибели живых организмов (в первую очередь, планктона) в воде.

     Помимо  накопления в почве токсичных  и вредных веществ в результате деятельности человека, ущерб землям наносится за счет захоронения и свалок промышленных и бытовых отходов.

1.2. Организация систем  мониторинга в  России.

     На  территории Российской Федерации функционирует  ряд систем мониторинга загрязнения  природной среды и состояния природных ресурсов.

     В государственной системе управления природоохранной деятельностью  в Российской Федерации важную роль играет формирование единой государственной системы экологического мониторинга (ЕГСЭМ).

     ЕГСЭМ включает в себя следующие основные компоненты:

• мониторинг источников антропогенного воздействия на окружающую среду;
• мониторинг загрязнения абиотического компонента окружающей природной среды;
• мониторинг биотической компоненты окружающей природной среды;
• социально-гигиенический мониторинг;
• обеспечение создания и функционирования экологических информационных систем.

     При этом распределение функций между  центральными органами федеральной  исполнительной власти осуществляется следующим образом.

     Госкомэкологии (бывшее Минприроды России): координация деятельности министерств и ведомств, предприятий и организаций в области мониторинга окружающей природной среды; организация мониторинга источников антропогенного воздействия на окружающую среду и зон их прямого воздействия; организация мониторинга животного и растительного мира, мониторинг наземной фауны и флоры (кроме лесов); обеспечение создания и функционирования экологических информационных систем; ведение с заинтересованными министерствами и ведомствами банков данных об окружающей природной среде, природных ресурсах и их использовании.

     Росгидромет: организация мониторинга состояния атмосферы, поверхностных вод суши, морской среды, почв, околоземного космического пространства, в том числе комплексного фонового и космического мониторинга состояния окружающей природной среды; координация развития и функционирования ведомственных подсистем фонового мониторинга загрязнения окружающей природной среды; ведение государственного фонда данных о загрязнении окружающей природной среды.

     Роскомзем: мониторинг земель.

     Министерство  природных ресурсов (включая бывш. Роскомнедра и Роскомвоз): мониторинг недр (геологической среды), включая мониторинг подземных вод и опасных экзогенных и эндогенных геологических процессов; мониторинг водной среды водохозяйственных систем и сооружений в местах водосбора и сброса сточных вод.

     Роскомрыболовство: мониторинг рыб, других животных и растений.

     Рослесхоз: мониторинг лесов.

     Роскартография: осуществление топографо-геодезического и картографического обеспечения ЕГСЭМ, включая создание цифровых, электронных карт и геоинформационных систем.

     Госгортехнадзор России: координация развития и функционирования подсистем мониторинга геологической среды, связанных с использованием ресурсов недр на предприятиях добывающих отраслей промышленности; мониторинг обеспечения промышленной безопасности (за исключением объектов Минобороны России и Минатома России).

     Госкомэпиднадзор  России: мониторинг воздействия факторов среды обитания на состоянием здоровья населения.

     Минобороны  России: мониторинг окружающей природной среды и источников воздействия на нее на военных объектах; обеспечение ЕГСЭМ средствами и системами военной техники двойного применения.

     Госкомсевер России: участие в развитии и функционировании ЕГСЭМ в районах Арктики и Крайнего Севера.

     Технологии  единого экологического мониторинга (ЕЭМ) охватывают разработку и использование  средств, систем и методов наблюдений, оценки и выработки рекомендаций и управляющего воздействия в  природно-техногенной сфере, прогнозы ее эволюции, энерго – экологические и технологические характеристики производственной сферы, медико-биологические и санитарно-гигиенические условия существования человека и биоты¹. Комплексность экологических проблем, их многоаспектность, теснейшая связь с ключевыми отраслями экономики, обороны и обеспечением защиты здоровья и благополучия населения требует единого системного подхода к решению проблемы.

     Структуру единого экологического мониторинга  можно представить сферами получения, обработки и отображения информации, сферами оценки ситуации и принятия решений.

     Структурными  звеньями любой системы  ЕЭМ являются:

• измерительная система;
• информационная система, включающая в себя базы и банки данных правовой, медико-биологической, санитарно-гигиенической, технико-экономической направленности;
• системы моделирования и оптимизации промышленных объектов;
• системы восстановления и прогноза полей экологический и метеорологических факторов;
• система принятия решений.

     Построение  измерительного комплекса систем ЕЭМ  основывается на использовании точечного  и интегрального методов измерений  с помощью стационарных (стационарные посты наблюдения) и мобильных (автомобили-лаборатории и аэрокосмические средства) систем. Следует отметить, что аэрокосмические средства привлекаются лишь при необходимости получения крупномасштабных интегральных показателей о состоянии окружающей среды.

     Получение информации обеспечивается тремя группами приборов, измеряющими: метеорологические  характеристики (скорость и направление ветра, температуру, давление, влажность атмосферного воздуха и пр.), фоновые концентрации вредных веществ и концентрации загрязняющих веществ вблизи источников загрязнения окружающей среды.

     Система единого экологического мониторинга предусматривает не только контроль состояния окружающей среды и здоровья населения, но и возможность активного воздействия на ситуацию. Используя верхний иерархический уровень ЕЭМ (сфера принятия решения), а также подсистему экологической экспертизы и оценки воздействия на окружающую среду, появляется возможность управления источниками загрязнения на основании результатов математического моделирования промышленных объектов или регионов. (Под математическим моделированием промышленных объектов понимается моделирование технологического процесса, включая модель воздействия на окружающую среду.)

     Система единого экологического мониторинга  предусматривает разработку двухуровневых  математических моделей промышленных предприятий с различной глубиной проработки.

     Первый  уровень обеспечивает детальное моделирование технологических процессов с учетом влияния отдельных параметров на окружающую среду.

     Второй  уровень математического моделирования обеспечивает эквивалентное моделирование на основе общих показателей работы промышленных объектов и степени их воздействия на окружающую среду. Эквивалентные модели необходимо иметь прежде всего на уровне администрации региона с целью оперативного прогнозирования экологической обстановки, а также определения размера затрат на уменьшение количества вредных выбросов в окружающей среде.

     Моделирование текущей ситуации позволяет с  достаточной точностью выявить  очаги загрязнения и выработать адекватное управляющее воздействие  на технологическом и экономическом  уровнях.

     При практической реализации концепции единого экологического мониторинга не следует забывать: о показателях точности оценки ситуации; об информативности сетей (систем) измерений; о необходимости разделения (фильтрации) на отдельные составляющие (фоновые и от различных источников) загрязнения с количественной оценкой; о возможности учета объективных и субъективных показателей. Данные задачи решает система восстановления и прогноза полей экологических и метеорологических факторов.

     Таким образом, единая государственная система экологического мониторинга, несмотря на известные трудности, обеспечивает формирование массива данных для составления экологических карт, моделирования и прогноза экологических ситуаций в различных регионах России. 

1.3. Методы и средства  контроля среды обитания: контактные, дистанционные и биологические методы оценки качества воздуха, воды и почвы.

     Для оценки воздействия любого объекта  на окружающую среду большое значение имеет сбор первичной информации. Только опираясь на эту информацию, можно осуществлять оценку характера, величины и значимости воздействия объекта на окружающую среду. При этом желательно иметь данные не только по качественному и количественному составу выбросов, но и представлять содержание загрязняющих веществ во всей толще атмосферы. Особенно важно это для промышленных центров и городов, в которых имеется множество предприятий, являющихся источниками загрязнения окружающей среды.

     Контактные  методы позволяют добиться высокой точности измерений и строгого контроля в ограниченных объемах. В то же время они имеют большое количество недостатков, сужающих область их применимости. Контактные методы требуют отбора пробы воздуха, что ведет к трудоемкости измерений, недоступности многих точек наблюдения.

     В связи с этим в последние десятилетия разрабатываются дистанционные методы контроля, обладающие по сравнению с контактными рядом преимуществ. Они позволяют получать оперативную информацию о содержании загрязняющих веществ в реальном масштабе времени и на больших площадях. В основе дистанционных методов лежит измерение электромагнитного излучения.

     Важнейшей составной частью экологического мониторинга  окружающей природной среды является биомониторинг — система наблюдений, оценки и прогноза различных изменений, вызванных факторами антропогенного происхождения. Биомониторинг делает возможной прямую оценку качества среды и является одним из уровней последовательного процесса изучения здоровья экосистемы. Основной задачей биологического мониторинга является наблюдение за уровнем загрязнения с целью разработки систем раннего оповещения, диагностики и прогнозирования.

     Главными  этапами деятельности при разработке систем раннего оповещения являются отбор подходящих природных объектов и создание автоматизированных систем, способных с достаточно большой точностью выявлять «отклик» организма на загрязнение среды, в которой он находится, определение регламента, согласование методик, проектирование и эксплуатация сети мониторинга.

     Таким образом, применение биологических методов для оценки среды подразумевает выделение видов животных или растений, чутко реагирующих на тот или иной тип воздействия. Методом биоиндикации² с использованием подходящих индикаторных организмов в определенных условиях может осуществляться качественная и количественная оценка (без определения степени загрязнения) эффекта антропогенного и естественного влияния на окружающую среду. Биоиндикация позволяет вовремя выявить еще не опасный уровень загрязнения и принять меры по восстановлению экологического равновесия окружающей среды.

     Физико-химические методы используются для мониторинга отдельных компонентов окружающей природной среды: почвы, воды, воздуха; они основаны на анализе отдельных проб.

     Почвенный мониторинг предусматривает определение кислотности, засоления почв и потери гумуса. Кислотность почв определяют по значению водородного показателя pH в водных растворах почвы с помощью pH-метра (потенциометра). Содержание гумуса определяют по окисляемости органического вещества. Количество окислителя в почве оценивают титриметрическим или спектрометрическим методами. Засоление почв, т.е. содержание в них солей, определяют по значению электрической проводимости, поскольку растворы солей являются электролитами.

     Загрязнение вод определяется по: перманганатному индексу, химическому (ХПК) или биохимическому (БПК) потреблению кислорода, расходуемого на окисление органических и неорганических веществ, содержащихся в загрязненной воде.