Единая система государственного экологического мониторинга
Структурными звеньями системы являются:
· измерительная система,
· информационная система, включающая в себя базы и банки данных санитарно-гигиенической, правовой, медико-биологической и технико-экономической направленности,
· система моделирования и оптимизации промышленных объектов,
· система прогнозирования и восстановления полей экологических и метеорологических факторов,
· система принятия решений.
Рис. 5.4. Структура ЕСМ.
Эффективность ЕСМ обеспечивается достоверностью информации, точностью измерений различных факторов, позволяющих оценить не только состояние ОС, но и динамику изменения этих факторов.
|
Измерительный комплекс Основывается на использовании точечного и интегрального методов измерений с помощью стационарных (стационарные посты) и мобильных (автомобили – лаборатории, аэрокосмические средства) систем. Аэрокосмические средства привлекаются для получения крупномасштабных интегральных показателей ОС. Получение информации обеспечивается тремя группами приборов, измеряющими: |
 |
· метеорологические факторы (скорость и направление ветра, температура, давление, влажность атмосферного воздуха)
· фоновые (на уровне ПДК) концентрации вредных веществ
· выбросы вредных веществ непосредственно на источниках загрязнения
Информационная система
ЕСМ предполагает работу с большими массивами разнообразной информации, которые включают в себя:
· экологические паспорта предприятий,
· гидрометеорологические измерения,
· измерения концентраций вредных веществ,
· картографические данные
На основе анализа и обработки информации выявляются статистические закономерности и строятся прогнозы. База – персональные компьютеры, объединенные в локальные сети, имеющие выход в региональные.
|
Система моделирования и оптимизации промышленных объектов ЕСМ разрабатывается с целью активно влиять на процесс защиты ОС от загрязнений. Возможность целенаправленного управления источниками загрязнения предоставляют методы математического моделирования промышленных объектов района мониторинга. В данном случае под моделированием понимается моделирование технологического процесса, включая модель воздействия на ОС. |
 |
Необходимо иметь модели двух типов по назначению:
· подробные модели, имеющие подробное описание технологических процессов и позволяющие оценить влияние отдельных параметров ТП на ОС (на уровне предприятия)
· эквивалентные модели, связывающие общие показатели работы ПО со степенью воздействия на ОС (на уровне администрации района для прогноза экологической обстановки в зоне ПО, величины затрат на уменьшение количества вредных выбросов, денежных доходов и расходов предприятия на экологические работы).
Эта система осуществляет выбор оптимальных режимов работы промышленных объектов по различным критериям: минимизация расхода топлива, минимизация вредного воздействия на ОС и т.п.
Состоит из программ:
· оптимизация выбора режима работы промышленного объекта с использованием экологического критерия,
· подробное моделирование режимов работы промышленного объекта,
· моделирование процесса загрязнения ОС
|
Система прогнозирования и восстановления полей экологических и метеорологических факторов Играет определяющую роль. Именно с её помощью формируется объективная картина состояния ОС региона, осуществляется прогноз этого состояния, определяются основные источники загрязнения, причины, влияющие на качество ОС. |
 |
Основные задачи, решаемые с помощью этой системы:
· восстановление, прогноз и оценка характеристик пространственно-временных полей факторов, отражающих состояние природной среды по данным измерений,
· расчет показателей точности восстановления,
· оценка информативности и проведение расчетов по оптимизации существующих и вновь создаваемых измерительных сетей,
· выявление основных источников загрязнений и причин изменения состояние ОС с количественной оценкой долей их вкладов в это изменение,
· определение областей превышения восстанавливаемыми и прогнозируемыми полями заданных критических уровней,
· отображение данных измерений и картин восстанавливаемых и прогнозируемых полей на фоне карт и планов местности в требуемом масштабе
Для оценки состояния атмосферного воздуха и водной среды могут быть использованы два различных подхода:
· искомые поля определяются не поданным измерений, а в результате решений уравнений, описывающих с той или иной степенью приближения рассеяние примесей в среде (воде, воздухе). Недостаток – малая точность, область использования – случаи, когда прямые измерения невозможны (предпроектная экспертиза)
· нахождение полей концентраций загрязняющих веществ, базирующееся на восстановлении искомых полей по данным прямых измерений (например, измерение дискретных точек непрерывных полей)
Мониторинг атмосферы
Несмотря на сокращение производства и закрытие большого количества предприятий в РФ, загрязнение окружающей среды (ОС) вредными веществами в ряде городов и регионов остается очень высоким.
|
В настоящее время контроль состояния атмосферного воздуха осуществляется в 262 городах РФ с помощью 713 станций Государственной сети мониторинга окружающей среды и 659 станций Росгидромета. Кроме того, сведения о состоянии атмосферного воздуха получают более чем с 60 станций различных ведомств. Они свидетельствуют о том, что в 205 городах, в которых проживает 65,4 млн. человек, средние концентрации за год одного или нескольких загрязняющих веществ превышают ПДК. Проблема загрязнения атмосферы в основном связана с диоксидом серы, оксидами азота, оксидом углерода, бензапиреном, формальдегидом. |
 |
Более чем в 70 городах РФ максимальная концентрация отдельных загрязняющих веществ превышает 10 ПДК. В настоящее время примерно в 70–90% городов наблюдаются разовые концентрации взвешенных веществ, оксида углерода, диоксида азота, сероводорода, фенола, сажи, формальдегида, фторида водорода и некоторых других веществ, превышающие ПДК.
Выброс вредных веществ в атмосферу – процесс динамичный.
При активном воздействии антропогенных источников, к которым относятся все объекты и производственные подразделения, входящие в систему управления отходами производства и потребления, на окружающую среду происходят процессы физико-химического превращения, оседания и вымывания загрязняющих веществ. На протекание этих процессов большое влияние оказывает трансграничный массоперенос, в результате которого меняются не только климатические (метеорологические) характеристики (температура, влажность, давление) атмосферного воздуха, но и состав и концентрация загрязняющих веществ в воздушной среде. Этот процесс усугубляется тем, что во многих регионах увеличивается число несанкционированных свалок, что в значительной степени влияет на организацию и проведение мониторинга ОС.
Мониторинг гидросферы
Принимая во внимание данные государственного водного кадастра, следует отметить, что суммарный забор воды из природных водных объектов за последние годы несколько снизился, и наметилась стабилизация основных показателей водопользования. Потребление воды для хозяйственных нужд составляет примерно 73 км3 в год, в том числе: из поверхностных источников – около 58 км3; из подземных – около 13 км3; морской воды – около 5 км3.
|
Наиболее водоемкими отраслями хозяйства являются энергетика, машиностроение, целлюлозно-бумажная, топливная, химическая и нефтехимическая, пищевая промышленность, черная и цветная металлургия, а также жилищно-коммунальное и сельское хозяйство. Большое количество воды (7,9 км3) теряется во внешних сетях при транспортировке от водоисточников до водопотребителей. Кроме того, значительные объемы забранной воды теряются в процессе промышленного производства вследствие несовершенства технологий и утечек в системах водоснабжения. Например, в коммунальном хозяйстве из-за изношенности водопроводных сетей и несовершенства запорной арматуры теряется в среднем более 20% подаваемой потребителям воды. |
 |
Мониторинг всех источников водопотребления и водопользования показывает, что речной сток является основой водных ресурсов России, и в средние по водности годы он составляет 4262 км3, из которых около 90% приходится на бассейны Северного Ледовитого и Тихого океанов. Однако более 80% населения России и ее основные промышленный и сельскохозяйственный потенциалы сосредоточены в бассейнах Каспийского и Азовского морей, на долю которых приходится менее 8% годового объема речного стока страны.
По данным мониторинга в целом по России, суммарный забор свежей воды из водоисточников в средний по водности год составляет около 3% общих водных ресурсов.
Однако по ряду регионов водозабор из речных бассейнов достигает 50% и более. Такое положение дел объясняется прежде всего тем, что поверхностные воды наиболее доступны для потребителей.
Все водные объекты, особенно поверхностные, подвержены загрязнению веществами биологического и физико-химического происхождения. По этой причине около 40% сточных вод относятся к категории загрязненных, из которых основной объем приходится на долю промышленности (33%) и коммунального хозяйства (61%).
Хотя в последние годы наблюдается устойчивая тенденция к снижению сброса загрязняющих веществ в водоемы, тем не менее существенный вклад в загрязнение водных объектов вносит смыв загрязняющих веществ с площади водосборов.
Мониторинг урбанизированных территорий
|
В настоящее время Единая система экомониторинга в РФ отсутствует, и это в значительной степени затрудняет деятельность различных органов управления, ответственных за обеспечение экологической безопасности. Согласно данным Государственного доклада «О состоянии окружающей природной среды Российской Федерации в 1996 г.», продолжается процесс деградации почв вследствие загрязнения их вредными веществами, выбрасываемыми в окружающую среду промышленными предприятиями и автотранспортом. Кроме того, несмотря на спад производства и уменьшение объема промышленных выбросов, сохраняется тенденция аккумулирования токсичных веществ в почвах. |
 |
Эколого-токсикологический мониторинг почв на содержание тяжелых металлов, остаточных количеств пестицидов, нитратов и других токсикантов показал, что значительная часть обследованных сельскохозяйственных территорий загрязнена элементами I и II класса опасности.
Данные, полученные в результате мониторинга в некоторых регионах, позволили составить картограммы, установить источники загрязнения и выработать необходимые рекомендации, направленные на улучшение ситуации. Согласно экспертным данным института Геоэкологии РАН крайне высокой и высокой степенью техногенного загрязнения отличаются крупные многофункциональные города с приоритетом химического, нефтехимического, металлургического производств в Кемеровской, Мурманской, Новгородской, Тверской, Белгородской, Челябинской, Новосибирской и ряде других областей.
Ухудшение экологической ситуации наблюдается не только внутри границ городов, но и далеко за их пределами. Техногенные выбросы от промышленных источников и транспорта распространяются на прилегающие территории, являясь причиной загрязнения сельскохозяйственной продукции, ухудшения состояния древостоя и снижения его фитоцидной роли. При этом зоны влияния городов простираются на десятки километров, а крупных промышленных агломераций – на сотни километров, например: Московской – на 200 км, Тульской – 120, Среднеуральской – 300, Кемеровской – 200 км и т.д.
Во многих городах и регионах основным загрязнителем окружающей среды является автотранспорт. В результате сжигания органического топлива в двигателях транспортных средств в окружающую среду выбрасывается большое количество тяжелых металлов, сажи и др. Так, поступление свинца в окружающую среду от автотранспорта составляет примерно 4 тыс. т в год. Наибольшее загрязнение свинцом наблюдается в Московской, Самарской, Калужской, Нижегородской и Владимирской областях.
Не меньшую опасность для окружающей среды представляют токсичные отходы производства и потребления, которых в РФ в хранилищах, в накопителях, на складах, в могильниках, на полигонах и других объектах наблюдения накопилось более 1400 млн. т. Негативное влияние отходов на состояние земель обусловлено трудностями, связанными с их переработкой, утилизацией и хранением. Отсутствие в России развитой системы управления отходами ограничено вписывающейся в систему экологического мониторинга, является одной из причин захламления территории и возникновения несанкционированных свалок.
Мониторинг экологического состояния урбанизированных территорий развивается медленными темпами. Наиболее продвинутыми в этом направлении являются некоторые крупные города и промышленные зоны, в которых, по оценкам специалистов, сложилась сложная экологическая ситуация.