|
Содержание
Введение
1. Методы геофизического мониторинга
2. Наблюдения и контроль за состоянием атмосферного воздуха
3. Наблюдения и контроль за состоянием вод
Заключение
Список литературы
Стремительное развитие всех отраслей промышленности, энергетики, транспорта, увеличение численности населения, урбанизация и химизация всех сред деятельности человека приводят к нарушению и загрязнению биосферы, её отдельных компонентов. Экологическая ситуация, сложившаяся в ряде промышленных центров, в районах добычи и переработки минерального сырья, строительства и эксплуатации промышленных объектов часто близка к критической.
Осознание глобальной экологической катастрофы заставляет мировое сообщество искать пути выхода из кризисной ситуации. Вывод о необходимости перехода цивилизации к экологически сбалансированному развитию имеет непосредственное отношение к опасности, угрожающей человеческой цивилизации, заставляет мировое сообщество искать пути выхода из кризисной ситуации. Идея глобального мониторинга окружающей человека природной среды была выдвинута в 1972 году на Стокгольмской конференции и нашла отклик в документах Конференции ООН в Рио-де-Жанейро (1992).
Основной задачей экологического мониторинга является изучение изменений природной среды, возникающих в результате воздействия на неё человека, получение как качественных, так и количественных характеристик происшедших изменений в природной среде.
Цель данной работы – рассмотреть теоретические основы управления загрязнением окружающей среды.
Задачи:
- выявить методы геофизического мониторинга;
- рассмотреть вопросы наблюдения и контроля состояния атмосферного воздуха;
- изучить вопросы наблюдения и контроля состояния вод.
Для получения объективной информации о состоянии и об уровне загрязнения различных объектов природной среды необходимо располагать надежными средствами и методами экологического контроля. Повышение эффективности контроля за состоянием природной среды может быть достигнуто:
- повышением производительности и оперативности измерений;
- повышением регулярности измерений;
- увеличением масштабности охвата одновременным контролем;
- автоматизацией и оптимизацией технических средств и процесса контроля.
С помощью набора инструментальных методов химического, физико-химического, микробиологического анализа и других видов наблюдений постоянно отслеживаются состав и техногенные загрязнения атмосферного воздуха, поверхностных вод суши, почв, морской воды, геологической среды, а также состояние и поведение источников антропогенных воздействий. Здесь мониторинг смыкается с функциями технологического контроля.
В развитых индустриальных странах быстро совершенствуется техника приборного контроля качества водной и воздушной среды. Разработаны и применяются коммутационные системы непрерывного автоматического слежения за концентрациями загрязнителей воздуха, техника автоматического экспресс-анализа стоков, телеметрические спектральные анализаторы эмиссий в устьях источников, а также разнообразные портативные индикаторные приборы. В последнее время в системе Интернет появились серверы, содержащие разнообразную и постоянно обновляющуюся информацию о данных экологического мониторинга в странах Западной Европы, США, Канады и Японии.
Средства экологического мониторинга подразделяются на контактные и неконтактные; а контролируемые показатели на функциональные (продуктивность, оценка круговорота веществ и др.) и структурные (абсолютные или относительные значения физических, химических или биологических параметров: концентрация загрязняющего вещества, коэффициент суммарного загрязнения и др.). Контактные методы контроля подразделяются на методы, использующие прямое измерение параметра и косвенное (рис.1).
Рис. 1. Структура контактных методов наблюдения и контроля за состоянием природной среды
В результате прямого измерения непосредственно определяется сам искомый параметр, например, показатель рН (метод рН-метрии). В случае косвенного измерения искомый параметр определяется в несколько стадий с использованием различных калибровочных графиков, таблиц и пр.
Эффективность любого метода наблюдений и контроля за состоянием природной среды оценивается совокупностью показателей:
- селективность и точность определения,
- воспроизводимость получаемых результатов, чувствительность определения,
- пределы обнаружения элемента (вещества),
- экспрессность выполнения анализа.
Основным требованием к выбираемому методу является его применимость в широком интервале концентраций элементов (веществ), включающих как следовые количества в незагрязненных объектах фоновых районов, так и высокие значения концентраций в районах техногенного воздействия[1]
.
Фотометрический метод основан на сравнении оптических плотностей исследуемой и контрольной жидкостей. Фотометрический метод базируется на законе Бугера-Ламберта-Бера:
где D – оптическая плотность раствора, а – коэффициент поглощения при определенной длине волны, b – толщина кюветы, с – концентрация исследуемого элемента (вещества). При постоянных значения а и b зависимость между оптической плотностью раствора и концентрацией загрязнителя должна быть линейной.
Атомно-абсорбционный спектральный анализ основан на использовании способности свободных атомов элементов селективно поглощать резонансное излучение определенной для каждого элемента длины волны. Метод универсален, прост, высокопроизводителен. Используется для определения более 7 элементов с точностью 0,1 - 0,01 мг/л.
Использование люминесцентного (флуориметрического) метода для аналитических целей связано с появлением сильной флуоресценции у некоторых веществ (нефтепродуктов, фенолов и др.) при воздействии на них ультрафиолетовым излучением. Приборы, использующие принцип люминесцентного анализа называются спектрофлюориметрами.
Газохроматографический метод основан да селективном разделении соединений между двумя несмешивающимися фазами, одна из которых неподвижна (жидкость или твердое тело), а другая – подвижна (инертный газ – носитель). Рассматриваемый метод позволяет определять ничтожно малые количества веществ, не обладающих специфическими реакциями, анализировать смеси, состоящие из десятков и сотен компонентов с близкими свойствами.
Электрохимические методы анализа используют зависимость различных электрических свойств среды от количественного и качественного состава исследуемого вещества. К рассматриваемым методам анализа относятся потенциометрический, полярографический, кондуктометрический, ионометрический.
Потенциометрический метод основан на изменении потенциала электрода в зависимости от физико-химических процессов, протекающих в веществе. Полярографический метод использует принцип восстановления анализируемого соединения на ртутном капающем электроде и используется, как правило, при анализе следовых количеств веществ, находящихся в разных агрегатных состояниях.
используются полярографы с чувствительностью определений концентраций элементов и соединений 0,005-1 мкг/мл пробы.
Кондуктометрический метод основан на зависимости электропроводности и диэлектрической проницаемости вещества от концентрации и природы её компонентов. Приборы, основанные на кондуктометрическом методе анализа, называются кондуктометрами или солемерами. Ионометрический метод основан на реакции ионоселективных электродов, обратимых к большому числу катионов и анионов. Macс-спектрометрический метод заключается в ионизации газообразной пробы электронной бомбардировкой, после чего образующиеся ионы подвергаются воздействию магнитного поля. В зависимости от массы и заряда ионы отклоняются с различной скоростью и соответствующим образом разделяются. Рентгеноспектральный анализ основан на получении спектров различных элементов и веществ под воздействием рентгеновского излучения.
Контактные методы наблюдений и контроля за состоянием природной среды дополняются неконтактными, основанными на использовании двух свойств зондирующих полей (электромагнитных, акустических, гравитационных) осуществлять взаимодействия с контролируемым объектом и переносить полученную информацию к датчику. Зондирующие поля обладают широким набором информативных признаков и разнообразием эффектов взаимодействия с веществом объекта контроля[2]
.
2. Наблюдения и контроль за состоянием атмосферного воздуха
Мониторинг состояния атмосферного воздуха подразделяется на две системы: наблюдения и контроля. Первая система обеспечивает наблюдение за качеством атмосферного воздуха в городах, населённых пунктах и территориях, расположенных вне зоны влияния конкретных источников загрязнения. Вторая система обеспечивает контроль источников загрязнения и регулирования выбросов вредных веществ в атмосферу. Реализация первой задачи возложена на Госкомгидромет, а второй – на Министерство природных ресурсов. Наблюдения за состоянием атмосферного воздуха поводят в районах интенсивного техногенного воздействия (городах, промагломерациях) и в районах, удалённых от источников загрязнения (фоновых районах)[3]
.
Сеть фоновых станций, расположенная на территории РФ, включена в ГСМХ. Информация, получаемая с фоновых станций, позволяет оценивать состояние и тенденции глобальных изменений загрязнения атмосферного воздуха.
На станциях фонового мониторинга наблюдения за качеством атмосферного воздуха осуществляются по физическим, химическим и биологическим показателям. Необходимость организации контроля загрязнения атмосферного воздуха в зоне интенсивного антропогенного воздействия определяется предварительными экспериментальными и теоретическими исследованиями с использованием методов математического и физического моделирования.
Для получения репрезентативной информации о пространственно-временной изменчивости загрязнения воздуха проводится рекогносцировка – предварительное обследование состояния атмосферного воздуха на определённой территории с помощью передвижных средств (передвижной лаборатории, производящей отбор и анализ проб воздуха). Такой метод позволяет выявить границы промышленных комплексов, зоны их влияния. В результате обработки полученной информации устанавливаются границы, спектр и контрастность загрязнения атмосферного воздуха, разрабатывается схема размещения стационарных постов наблюдения. Пост наблюдений может давать информацию об общем состоянии воздушного бассейна и осуществлять контроль за источниками выбросов.
На постах наблюдений в обязательном порядке измеряются основные, наиболее часто встречающиеся загрязняющие воздух вещества: пыль, SO2, CO, NOX. Выбор других веществ, требующих контроля, определяется спецификой производства и выбросов в данной местности и частотой превышений ПДК.
Стационарный пост наблюдений — это специально оборудованный павильон, в котором размещена аппаратура, необходимая для регистрации концентраций загрязняющих веществ и метеорологических параметров по установленной программе. Из числа стационарных постов выделяются опорные стационарные посты, которые предназначены для выявления долговременных изменений содержания основных или наиболее распространенных загрязняющих веществ. Место для установки стационарного поста выбирается, как правило, с учетом метеорологических условий формирования уровней загрязнения атмосферного воздуха. При этом заранее определяется круг задач: оценка средней месячной, сезонной, годовой и максимальной разовой концентраций, вероятности возникновения концентраций, превышающих ПДК, и др.
Перед установкой поста анализируются: расчетные поля концентраций по всем ингредиентам от совокупности выбросов всех стационарных и передвижных источников; особенности застройки и рельефа местности; перспективы развития жилой застройки и расширения предприятий промышленности, энергетики, коммунального хозяйства, транспорта и других отраслей городского хозяйства; функциональные особенности выбранной зоны; плотность населения; метеорологические условия данной местности и др. Пост должен находиться вне аэродинамической тени зданий и зоны зеленых насаждений, его территория должна хорошо проветриваться, не подвергаться влиянию близкорасположенных низких источников (стоянок автомашин, мелких предприятий с низкими выбросами и т. п.). Количество стационарных постов в каком-либо городе (населенном пункте) определяется численностью населения, рельефом местности, особенностями промышленности, функциональной структурой (жилая, промышленная, зеленая зона и т.д.), пространственной и временной изменчивостью полей концентраций вредных веществ[4]
.
Наблюдения по гидрологическим и гидрохимическим показателям по обязательной программе определяются водным режимом реки. Для большинства водотоков отбор проб воды производится 7 раз в год: во время половодья — на подъеме, пике и спаде, во время летней межени — при наименьшем расходе и при прохождении дождевого паводка, осенью перед ледоставом, во время зимней межени.
Количество отбираемых для анализа проб воды по обязательной программе может изменяться в зависимости от особенностей водного режима отдельных водотоков:
- на водотоках с длительным половодьем (больше месяца) пробы воды отбираются на подъеме, пике, в начале и конце спада половодья (всего 8 раз в год);
- на водотоках, характеризующихся паводочным режимом,— в течение года (не менее 8 раз в год);
- на водотоках с устойчивой летней меженью и слабо выраженным осенним подъемом воды число наблюдений составляет 5 — 6 в год;
- на временных водотоках число наблюдений не превышает 3 — 4 в год;
- на водотоках в горных районах в зависимости от типа водотока число наблюдений колеблется от 4 до 11.
На водоемах наблюдения по гидрологическим и гидрохимическим показателям осуществляются:
- зимой при наиболее низком уровне и наибольшей толщине льда;
- в начале весеннего наполнения водоема;
- в период максимального наполнения;
- при наиболее низком уровне в летне-осенний период.
При осуществлении наблюдений за загрязнением воды водотоков и водоемов характерные для них загрязняющие вещества выявляются на основании сведений об источниках загрязнения и результатах анализа проб воды, отобранной во время предварительных исследований, и включаются в программу наблюдений.
В целях получения данных о качестве воды вне пунктов наблюдений проводятся экспедиционные обследования. Как правило, такие обследования осуществляются для получения информации о качестве воды при чрезвычайных обстоятельствах и ситуациях в состоянии водоемов и водотоков при обследовании водных объектов для уточнения расположения пунктов и створов контроля и программы работ. Помимо этого экспедиционные работы проводятся в случае, когда пункт наблюдений не обеспечен наблюдателем.
Важным моментом наблюдений загрязнения поверхностных вод является отбор проб воды для химического анализа, который осуществляется в гидрохимических (гидрологических) створах на стрежне потока с горизонта 0,2 — 0,5 м от поверхности воды эмалированным ведром емкостью 10 л. Из батометра или ведра водой наполняют сосуды для определения значения рН, содержания в воде кислорода, диоксида углерода, фиксируют растворенный в воде кислород для дальнейшего химического анализа в лаборатории, а также наполняют водой склянки с притертыми пробками (через сифон, пропустив перед закрытием склянки не менее трех объемов воды) для определения БПК5. Пробы для определения концентрации нефтепродуктов, фенолов, СПАВ, тяжелых металлов, пестицидов отбирают в отдельные бутылки.
Отбор проб воды для определения содержания пестицидов производят из придонного слоя бутылочным батометром (на глубине до 3 м) или батометром Молчанова (на глубине более 3 м) в объеме 1 л.
В зимнее время при температуре воздуха ниже 0 °С отобранную пробу воды сразу же после измерения температуры переносят в теплое помещение, где производят анализ «первого дня»[5]
.
Цель экологического мониторинга – информационное обеспечение управления природоохранной деятельностью и экологической безопасностью. Для достижения поставленной цели необходимо дать ответы на следующие вопросы:
- каково состояние природной среды в рассматриваемый отрезок времени в сравнении с предшествующим техногенезу состоянием (в относительной или абсолютной форме) и какие изменения (положительные, отрицательные) ожидаются в природной среде в прогнозируемый отрезок времени;
- в чем причины происшедших изменений и возможных изменений в будущем (в том числе нежелательных, губительных, критических) и что явилось, является или будет являться источником этих изменений (как правило, вредных техногенных воздействий);
- какие воздействия на данную локальную природную среду, определяемые исходя из выработанной для данного случая критериальной основы оценок функции «полезности – вредности», являются вредными (нежелательными или недопустимыми);
- какой уровень техногенных воздействий, в том числе в совокупности с естественными или стихийными процессами и воздействиями, происходящими в рассматриваемой природной среде, является допустимым для природной среды и отдельных ее компонентов или комплексов (ценозов) и какие резервы имеются у природной среды для саморегенерации состояния, адекватного исходному, принятому за состояние экологического баланса;
- какой уровень техногенных воздействий на природную среду, отдельные ее компоненты и комплексы является недопустимым или критическим, после которого восстановление природной среды до уровня экологического баланса является неосуществимым.
По уровню накопления и обработки полученной информации выделяют глобальный, национальный, региональный и локальный мониторинги.
Глобальный (биосферный) мониторинг осуществляется на основе международного сотрудничества, позволяет оценить современное состояние всей природной системы Земли. Наблюдение ведут базовые станции в различных регионах планеты (30 – 40 сухопутных и более 10 океанических). Нередко они располагаются в биосферных заповедниках.
Национальный мониторинг осуществляется в пределах государства специально созданными органами.
Региональный мониторинг осуществляется за счет станций системы, куда поступает информация в пределах крупных районов, интенсивно осваиваемых народным хозяйством и, следовательно, подверженных антропогенному воздействию.
1. Голубева Л.Г. Основы экологии. – Донецк: ДГУ, 2003.
2. Лозановская И.Н. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении. – М.: Просвещение, 1998.
3. Новиков Ю.В. Экология, окружающая среда и человек. – М.: Агентство «ФАИР», 2003.
4. Путилов А.В., Копреев А.А., Петрухин Н.В. Охрана окружающей среды. – М.: Химия. – 2001.
5. Экологический мониторинг / М.А. Пашкевич, В.Ф. Шуйский. – СПб: СПбГГУ, 2002
[1]
Новиков Ю.В. Экология, окружающая среда и человек. – М.: Агентство «ФАИР», 2003.
[2]
Лозановская И.Н. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении. – М.: Просвещение, 1998.
[3]
Голубева Л.Г. Основы экологии. – Донецк: ДГУ, 2003.
[4]
Путилов А.В., Копреев А.А., Петрухин Н.В. Охрана окружающей среды. – М.: Химия. – 2001.
[5]
Экологический мониторинг / М.А. Пашкевич, В.Ф. Шуйский. – СПб: СПбГГУ, 2002
|
