Тема 2. Проектирование систем мониторинга как основа их

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«ТОЛЬЯТТИНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ СЕРВИСА»
Кафедра «Экономика и ВЭД»
УТВЕРЖДАЮ:
Проректор по УР
_________________Наумова О.Н.
«____» _________________200 __г
Учебно-методическое пособие по дисциплине
«Экологический мониторинг»
для студентов экономических специальностей
Составитель: В.И. Попченко
Тольятти-2005
Утверждено на заседании кафедры
Протокол №_____ от "____" ________________ 200__ г.
Зав. кафедрой _______________________к.э.н. Филатов Ю.Н.
Одобрено научно-методическим Советом специальности 060400 "Финансы и кредит"
Протокол №_____ от "____" ________________ 200__ г.
Председатель научно-методического Совета
специальности 060400 __________________________ проф., д.э.н. Янов В.В.
Одобрено научно-методическим Советом специальности 060500 "Бухгалтерский учет, анализ
и аудит"
Протокол №_____ от "____" ________________ 200__ г.
Председатель научно-методического Совета
специальности 060500 __________________________ доцент, к.э.н Насакина Л.А.
Одобрено научно-методическим Советом специальности 060800 "Экономика и управление на
предприятии"
Протокол №_____ от "____" ________________ 200__ г.
Председатель научно-методического Совета
специальности 060800 __________________________ доцент, к.э.н Вешнякова Т.С.
Одобрено научно-методическим Советом специальности 061000 "Государственное и
муниципальное управление"
Протокол №_____ от "____" ________________ 200__ г.
Председатель научно-методического Совета
специальности 061000 __________________________ доцент, к.э.н П. П. Мещеряков
Одобрено научно-методическим Советом специальности 061500 "Маркетинг"
Протокол №_____ от "____" ________________ 200__ г.
Председатель научно-методического Совета
специальности 061500 __________________________ доцент, к.э.н Скорниченко Н.Н.
Одобрено научно-методическим Советом специальности 351100 "Товароведение
экспертиза товаров"
Протокол №_____ от "____" ________________ 200__ г.
Председатель научно-методического Совета
специальности 351100 __________________________ доцент, к.э.н Лысова М.Ю.
и
Одобрено научно-методическим Советом специальности 351300 "Коммерция (торговое
дело)"
Протокол №_____ от "____" ________________ 200__ г.
Председатель научно-методического Совета
специальности 351300 __________________________ доцент, к.э.н Кормина О.И.
Одобрено научно-методическим Советом специальности 351400 "Прикладная информатика
в экономике"
Протокол №_____ от "____" ________________ 200__ г.
Председатель научно-методического Совета
специальности 351400 __________________________ доцент, к.т.н Малышева Е.Ю.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение. Цели и задачи изучения дисциплины.
Глава 1. Мониторинг окружающей природной среды
Глава 2. Проектирование системы мониторинга как основа их функционирования
Глава 3. Единая государственная система экологического мониторинга
Глава 4. Экологический мониторинг атмосферы
Глава 5. Мониторинг почв
Глава 6. Экологический мониторинг лесных пожаров
Глава 7. Экологическое воспитание и образование
Глава 8. Социальный экологический мониторинг, как индикатор экологического состояния
Глава 9. Экологическая экспертиза
Программа дисциплины «Экологический мониторинг»
Перечень лабораторных работ
Самостоятельная работа
Учебно-методическая литература
ВВЕДЕНИЕ
ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ
Информация о состоянии окружающей природной среды, об изменениях этого состояния
давно используется человеком для планирования своей деятельности. Уже более
100 лет
наблюдения за изменением погоды, климатом ведутся регулярно в цивилизованном мире. Это
всем нам знакомые метеорологические, фенологические, сейсмологические и некоторые другие
виды наблюдений и измерений состояния окружающей среды. Теперь уже никого не надо
убеждать, что за состоянием природной среды надо постоянно наблюдать. Все шире становится
круг наблюдений, число измеряемых параметров, все гуще сеть наблюдательных станций. Все
большей сложностью обладают проблемы, связанные с мониторингом окружающей среды.
Целью курса является формирование у студентов знаний и навыков по проведению
наблюдений за параметрами природной среды, оценке их состояния и прогнозу ожидаемых
изменений.
Задачи изучения дисциплины «Экологический мониторинг»:
- получить общее представление об экологическом мониторинге, как многоцелевой
информационной системе, научиться формировать объект наблюдения;
- изучить единую государственную систему экологического мониторинга (ЕГСЭМ);
- получить представление о международном сотрудничестве в области мониторинга
загрязнения окружающей среды;
- изучить современную базу технических средств контроля качества природной среды и
получить навыки эксплуатации приборов и аппаратуры для экологического мониторинга.
ТЕМЫ СЕМИНАРСКИХ ЗАНЯТИЙ
Тема 1. Мониторинг окружающей природной среды
Это система регулярных длительных наблюдений в пространстве и времени за
состоянием окружающей природной среды и предупреждение о создающихся критических
ситуациях, вредных и опасных для здоровья людей и других живых организмов. Различают
фоновый, импактный, локальный и глобальный мониторинги.
-
фоновый – направлен на слежение за природными явлениями, протекающими в
естественной обстановке, без антропогенного влияния. Осуществляется на базе
биосферных заповедников;
-
импактный – слежение за антропогенным воздействием в особо опасных зонах;
-
локальный – слежение за природными процессами и явлениями в пределах какого-то
региона (например, контроль за загрязнением воздуха в городах);
-
глобальный – мониторинг способствует сбору сведений о развитии общемировых
процессов, в частности, об изменении в озоновом слое.
Под экологическим мониторингом следует понимать организованный мониторинг
окружающей природной среды, при котором, во-первых, обеспечивается постоянная оценка
экологических условий среды обитания человека и биологических объектов (растений,
животных, микроорганизмов и т.д.), а также оценка состояния и функциональной ценности
экосистем. Во-вторых, создаются условия для определения корректирующих воздействий в тех
случаях, когда целевые показатели экологических условий не достигаются.
В систему мониторинга должны входить следующие основные процедуры:
 выделение (определение) объекта наблюдения;
 обследование выделенного объекта наблюдения;
 составление информационной модели для объекта наблюдения;
 планирования измерений;
 оценка состояния объекта наблюдения и идентификации его информационной модели;
 прогнозирование изменения состояния объекта наблюдения;
 представление информации в удобной для пользователя форме и доведение ее до
потребителя.
Основные цели экологического мониторинга состоят в обеспечении системы управления
природоохранной деятельности и экологической безопасности своевременной и достоверной
информацией, позволяющей:
 оценить показатели состояния и функциональной целостности экосистем и среды обитания
человека;
 выявить причины изменения этих показателей и оценить последствия таких изменений, а
также определить корректирующие меры в тех случаях, когда целевые показатели
экологических условий не достигаются;
 создать предпосылки для определения мер по исправлению возникающих негативных
ситуаций до того, как будет нанесен ущерб.
Исходя из этих трех основных целей экологический мониторинг должен быть
ориентирован на ряд показателей трех общих видов: соблюдения, диагностики и раннего
предупреждения.
Кроме приведенных выше основных целей экологический мониторинг может быть
ориентирован на достижение специальных программных целей, связанных с обеспечением
необходимой информацией организационных и других мер по выполнению конкретных
природоохранных мероприятий, проектов, международных соглашений и обязательств
государств в соответствующих областях.
Основные задачи экологического мониторинга:
 наблюдение за источниками антропогенного воздействия;
 наблюдение за факторами антропогенного воздействия;
 наблюдение за состоянием природной среды и происходящими в ней процессами под
влиянием факторов антропогенного воздействия;
 оценка фактического состояния природной среды;
 прогноз изменения состояния природной среды под влиянием факторов антропогенного
воздействия и оценка прогнозируемого состояния природной среды.
Экологические мониторинги окружающей среды могут разрабатываться на уровне
промышленного объекта, города, района, области, края, республики в составе федерации.
Характер и механизм обобщения информации об экологической обстановке при ее
движении по иерархическим уровням системы экологического мониторинга определяются с
помощью понятия информационного портрета экологической обстановки. Последний
представляет
собой
совокупность
графически
представленных
пространственно
распределенных данных, характеризующих экологическую обстановку на определенной
территории совместно с картоосновой местности.
Список использованной литературы
1. Мазур И.И., Молдаванов О.И., Шишов В.Н. Инженерная экология Общий курс: В 2 т. Т.1.
Теоретические основы инженерной экологии: Учеб. пособие для втузов/ Под ред. И.И.
Мазура. – М.: Высш. Шк., 1996
2. Экология, охрана природы и экологическая безопасность. Учебное пособие для системы
повышения квалификации и переподготовки государственных служащих. Под общей
редакцией проф. В.И. Данилова - Данильяна – М.: Изд-во МНЭПУ, 1997
3. Протасов В.Ф., Молчанов А.В. Экология, здоровье и природопользование в России / Под
ред. В.Ф. Протасова – М.: Финансы и статистика, 1995
Тема 2. Проектирование систем мониторинга как основа их функционирования
В публикациях последних лет отмечается большое значение стадии проектирования (или
планирования) для эффективной работы системы мониторинга. Подчеркивается, что
предложенные в них схемы или структуры проектирования сравнительно легко применимы для
простых локальных систем мониторинга, вместе с тем, проектирование национальных систем
мониторинга сталкивается с большими трудностями, связанными с их сложностью и
противоречивостью.
Суть
проектирования
системы
мониторинга
должна
заключаться
в
создании
функциональной модели их работы или в планировании всей технологической цепочки
получения информации, где о качестве воды от постановки задач до выдачи информации
потребителю для принятия решений. Поскольку все этапы получения информации тесно
связаны между собой, недостаточное внимание к разработке какого-либо этапа неизбежно
приведет к резкому снижению ценности всей получаемой информации. На основании анализа
построения
национальных
систем
нами
сформулированы
основные
требования
к
проектированию таких систем. По нашему мнению, эти требования должны предусматривать
следующие пять основных этапов:
1) определение задач систем мониторинга качества воды и требований к информации,
необходимой для их выполнения;
2) создание организационной структуры сети наблюдений и разработка принципов их
проведения;
3) построение сети мониторинга;
4) разработка системы
получения данных/информации и
представления информации
потребителям;
5) создание
системы
проверки
полученной
информации
на
соответствие
исходным
требованиям и пересмотра, при необходимости, системы мониторинга.
При проектировании систем мониторинга необходимо помнить, что его результаты, в
значительной степени, зависят от объема и качества исходной информации. Она должна
включать как можно более подробные данные о пространственно-временной изменчивости
показателей качества воды, биоты, донных отложений, должна содержать подробные сведения
о видах и объемах хозяйственной деятельности на водосборах, включая данные об источниках
загрязнения. Кроме того, необходимо опираться на все законодательные акты, связанные с
контролем и управлением качеством воды, учитывать финансовые возможности, общую
физико-географическую обстановку, основные способы управления качеством воды и другие
сведения.
1. Определение задач систем мониторинга качества воды и требований к информации,
необходимой для их выполнения. Роль первого этапа в настоящее время недооценивается, что
является причиной многих отмеченных выше недостатков.
Для определения требований к информации по качеству воды необходима большая
детализация и взаимоувязка поставленных задач. В качестве примера можно привести
разработанную в Канаде программу мониторинга качества воды. Важную роль, при этом,
играет формулирование как можно более четкого представления о качестве воды и способах его
оценки.
На основании четко сформулированных задач, а также с учетом ранее накопленных
данных о качестве воды, должны определяться требования к информации, включая тип, форму
и сроки ее представления потребителям, а также пригодность для управления качеством воды.
На первом этапе проектирования должны быть выбраны основные статистические методы
обработки данных, так как от них, в значительной степени, зависит частота и сроки
наблюдений, а также требования к точности получаемых значений.
2. Создание организационной структуры сети наблюдений и разработки принципов их
проведения. Это основной и наиболее сложный этап, на котором с учетом поставленных задач и
имеющегося опыта функционирования системы мониторинга определяются структурные
основные подразделения сети наблюдений, в том числе центральное и региональное (и/или
проблемные), с указанием их основных задач. Предусматриваются меры по соблюдению
оптимального соотношения между видами наблюдательных сетей, включая наблюдения на
стационарных пунктах, действующих длительное время по относительно неизменной
программе, региональные краткосрочные обследования для выявления пространственных
аспектов
загрязнения,
а
также
интенсивные
локальные
наблюдения
в
областях,
представляющих наибольший интерес. На этом этапе решается вопрос о целесообразности и
масштабах
использования
автоматизированных,
дистанционных
и
других
подсистем
мониторинга качества воды. На втором этапе разрабатываются также общие принципы
проведения наблюдений. Они могут представляться в виде методических рекомендаций или
руководств по проведению ряда мероприятий:
-
организации пространственных аспектов наблюдений (выбор мест расположения
пунктов контроля, их категория в зависимости от важности объекта и его состояния;
определения расположения наблюдательных створов, вертикалей, горизонтов и т.д.);
-
составлению программы наблюдений (намечается какие показатели, в какие сроки и
с какой частотой наблюдать. При этом даются рекомендации по соотношению
физических, химических и биологических показателей для типичных ситуаций);
-
организации системы контроля правильности выполнения работ и точности
полученных результатов на всех этапах. Предполагается, при этом, что имеются
унифицированные руководства по отбору и консервации проб воды, донных
отложений, биоты, руководства по химическому анализу вод, донных отложений и
т.д.
3. Построение сети мониторинга. Данный этап предусматривает реализацию на основе
предложенной организационной структуры сети разработанных ранее принципов проведения
наблюдений с учетом специфики местных (региональных) условий. Уточняется соотношение
видов наблюдательных сетей, устанавливаются места расположения пунктов в стационарной
сети, выделяются области интенсивных наблюдений, намечается периодичность обследования
водных объектов для возможного пересмотра наблюдательной сети. Составляются конкретные
программы для каждого пункта и вида наблюдений, регламентирующие перечень изучаемых
показателей, частоту и сроки их наблюдения. При наличии автоматизированных и/или
дистанционных наблюдений за качеством воды уточняются программы их работ.
4. Разработка системы получения данных информации и представления информации
потребителям. На этом этапе определяются особенности иерархической структуры получения
и сбора информации: пункты наблюдений – региональные информационные центры –
общенациональный информационный центр. Планируется разработка банков данных по
качеству воды и определяются виды и условия представления информационных услуг,
выполняемых с их помощью. Дается детальная характеристика основных информационных
форм, публикуемых в виде докладов, отчетов, обзоров и описывающих состояние качества
воды на территории страны за определенный период времени. Предусматриваются также
процедуры контроля точности и правильности получения данных на всех этапах работ.
5. Создание системы проверки полученной информации на соответствие исходным
требованиям и пересмотра, при необходимости, системы мониторинга. После создания
системы мониторинга и начала ее функционирования появляется необходимость проверить,
отвечает ли полученная информация исходным требованиям к ней, можно ли на основе этой
информации эффективно управлять качеством водных объектов? Для этого необходимо
наладить взаимодействие с организациями, осуществляющими управлением качества воды.
Если получаемая информация соответствует предъявляемым к ней требованиям, систему
мониторинга можно оставить без изменений. В случае если эти требования не выполняются, а
также при появлении новых задач система мониторинга нуждается в пересмотре.
В отдельных регионах страны вырабатывают мониторинг экологического состояния
геологической среды, мониторинг экологического состояния поверхностных вод и связанных с
ним экосистем.
На территории Российской Федерации функционирует ряд систем мониторинга
загрязнения природной среды и состояния природных ресурсов.
Тема 3. Единая государственная система экологического мониторинга
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 (бывший 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
ресурсов 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 среды.
Роскомзем: мониторинг земель.
Министерство природных ресурсов (включая бывшие 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
предприятиях
геологической
среды,
добывающих
связанных
отраслей
с
использованием
промышленности;
ресурсов
мониторинг
недр
на
обеспечения
промышленной безопасности (за исключением объектов Минобороны России и Минатома
России).
Госкомэпиднадзор России: мониторинг воздействия факторов среды обитания на
состояние 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, энергоэкологические
и
технологические
характеристики
производственной
сферы,
медико-
биологические и санитарно-гигиенические условия существования человека и биоты.
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, медикобиологической, санитарно-гигиенической, технико-экономической направленности;
 системы моделирования и оптимизации промышленных объектов;
 системы восстановления и прогноза полей экологических 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.
Использование в измерительном комплексе современных контроллеров, решающих
вопросы сбора информации с датчиков, первичной обработки и передачи информации
потребителю с помощью модемной телефонной и радио связи или по компьютерным сетям,
значительно повышает оперативность системы.
Региональная
подсистема
ЕЭМ
предполагает
работу
с
большими
массивами
разнообразной информации, включающими данные: по структуре энергопроизводства и
энергопотребления региона, гидрометеорологических измерений, о концентрациях вредных
веществ в окружающей среде; по итогам картографирования и аэрокосмического зондирования,
по результатам медико-биологических и социальных исследований и др.
Одной
из
основных
задач
в
этом
направлении
является
создание
единого
информационного пространства, которое может быть сформировано на основе использования
современных геоинформационных технологий. Интеграционный характер геоинформационных
систем (ГИС) позволяет создать на их основе мощный инструмент для сбора, хранения,
систематизации, анализа и представления информации.
ГИС имеют такие характеристики, которые с полным правом позволяют считать эту
технологию основной для целей обработки и управления мониторинговой информацией.
Средства ГИС намного превосходят возможности обычных картографических систем, хотя,
естественно, включают и все основные функции получения высококачественных карт и планов.
В самой концепции ГИС заложены всесторонние возможности сбора, интеграции и анализа
любых, распределенных в пространстве или привязанных к конкретному месту данных. При
необходимости визуализировать имеющуюся информацию в виде карты с графиками или
диаграммами, создать, дополнить или видоизменить базу данных пространственных объектов,
интегрировать ее с другими базами – единственно верным решением будет обращение к ГИС.
Только с появлением ГИС в полной мере реализуется возможность целостного,
обобщенного взгляда на комплексные проблемы окружающей среды и экологии.
ГИС становится основным элементом систем мониторинга.
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 т
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, разработки ГИС, моделирования и прогноза экологических ситуаций в
различных регионах России.
Список использованной литературы
1. Мазур И.И., Молдаванов О.И., Шишов В.Н. Инженерная экология Общий курс: В 2т. Т.1.
Теоретические основы инженерной экологии: Учебное пособие для втузов/ Под ред.
И.И. Мазура – М.: Высшая школа, 1996.
2. Экология, охрана природы и экологическая безопасность. Учебное пособие для системы
повышения квалификации и переподготовки государственных служащих. Под общей
редакцией проф. В.И. Данилова-Данильяна – М.: Изд-во МНЭПУ, 1997.
3. Протасов В.Ф., Молчанов А.В. Экология, здоровье и природопользование в России/ Под
редакцией В.Ф. Протасова – М.: Финансы и статистика, 1995.
Тема 4. Экологический мониторинг атмосферы
В современный период атмосфера Земли претерпевает множественные изменения
коренного характера: модифицируются ее свойства и газовый состав, возрастает опасность
разрушения ионосферы и стратосферного озона; повышается ее запыленность; нижние слои
атмосферы
насыщаются
вредными
для
живых
организмов
газами
и
веществами
промышленного и другого хозяйственного происхождения. В следствии огромных выбросов
техногенных газов и веществ, достигающих многих миллиардов тонн в год, происходит
нарушение газового состава атмосферы. Весьма важную роль в составе атмосферы играет
двуокись
углерода
(углекислый
газ),
который
играет
важную
роль
не
только
в
жизнедеятельности человека, но и в выполнении атмосферной функции предохранения
подстилающей поверхности
от
перегрева и переохлаждения. Однако, хозяйственная
деятельность человека нарушила естественный баланс выделения и ассимиляции СО2 в
природе, в результате чего, его концентрация в атмосфере увеличивается. Если до 1850 года
содержание СО2 в атмосфере Земли составляло 260-290 объемных частей на миллион (ч/млн.),
то в 1993 этот показатель возрос до 345 ч/млн.
Наука еще не в полной мере прояснила некоторые важные элементы кругооборота СО 2.
Остается неясным вопрос о количественных характеристиках связи между увеличением
концентрации этого газа в атмосфере и мерой его способности задерживать обратное излучение
в космос тепла, получаемого Землей от Солнца. Тем не менее неоспоримый рост концентрации
СО2 в атмосфере свидетельствует о глубоком нарушении одного из компонентов глобального
равновесия в биосфере, что в сочетании с другими нарушениями может иметь очень серьезные
последствия.
Очень важен также вопрос увеличения масштабов нарушения баланса кислорода в
атмосфере. Ранее масса свободного кислорода (порядка 1,18 * 1015 т) длительное время
оставалась
постоянной
(производимый
растениями
ежегодный
прирост
тратился
на
естественные окислительные процессы), однако, в настоящее время этот баланс нарушен и
ситуация продолжает ухудшаться. Современное человечество ежегодно за счет сжигания
топлива потребляет, примерно, 20 млрд. т атмосферного кислорода. Современная наука
считает, что кислород представляет собой продукт не подвергшихся окислению органических
остатков прошлых биосфер. Человечество, используя эти «остатки» в техногенном
кругообороте кислорода, по существу, возвращает нынешнюю биосферу в некое исходное
(конечно, в известном отношении) состояние. Примерно в том же направлении действует и
процесс увеличения концентрации углекислого газа, объемное содержание которого в
атмосфере уже к 2000 году может возрасти на 20%.
Многие современные техногенные вещества при попадании в атмосферу представляют
собой немалую угрозу для жизни человека. Они наносят большой ущерб здоровью людей и
живой природе. Некоторые из этих веществ могут переноситься ветрами на большие
расстояния. Для них не существует границ государств, в следствии чего данная проблема
является международной.
Основными загрязнителями такого плана являются окислы серы (в особенности
двуокись серы – сернистый ангидрид), а также окислы азота. Быстрое накопление этих
загрязнителей в атмосфере северного полушария (годовой прирост около 5%) породило такое
явление, как кислые и подкисленные осадки. Эти осадки пагубно влияют на биологическую
продуктивность почв и водоемов, наносят большой экономический ущерб.
Наконец, еще одна крупная проблема – это увеличение запыленности атмосферы
вследствие антропогенных факторов. По различным оценкам, поступление техногенных
взвешенных в воздухе
частиц (аэрозолей)
в атмосферу Земли
достигает ежегодно 1 –
2,6 млрд. т и равно количеству аэрозолей природного происхождения. В результате
запыленность атмосферы, в целом, за последние 50 лет увеличилась на 70%.
В нашей стране 84 самых неблагополучных города по загрязнению атмосферы. Среди
них Москва и Пермь. Больше всего вреда приносят автомобили. На долю автотранспорта
приходится 80% вредных выбросов в атмосферу. Выхлопные газы вызывают 70% детских
болезней: астмы, онкологические, легочные, заболевания кроветворных органов, органов
выделения и пищеварения. Также большое влияние на загрязнение атмосферы оказывают
промышленные предприятия, расположенные в черте городов. Над крупными городами
атмосфера, в среднем, содержит в 10 раз больше аэрозолей и в 25 раз больше газов. Из-за более
активной концентрации влаги происходит увеличение осадков на 5-10%. В следствии
уменьшения солнечной радиации и скорости ветра, практически, невозможно самоочищение
атмосферы.
Прилегающие к крупным населенным пунктам сельскохозяйственные районы на
площадях в сотни кв. км испытывают на себе влияние промышленного загрязнения. При этом,
наибольшую роль играет загрязнение серой, которая в виде сернистых соединений легко
разносится воздушными потоками.
Мероприятия по охране атмосферного воздуха
1. Законодательные. Наиболее важным в обеспечении нормального процесса по охране
атмосферного воздуха является принятие соответствующей законодательной базы, которая бы
стимулировала и помогала в этом трудном процессе. Однако в России, как ни прискорбно это
звучит, в последние годы не наблюдается существенного прогресса в этой области. Те
последние загрязнения, с которыми мы сейчас столкнулись, мир уже пережил 30-40 лет назад
и принял защитные меры, так что нам не нужно изобретать велосипед. Следует использовать
опыт
развитых
стран
и
принять
законы,
ограничивающие
загрязнение,
дающие
государственные дотации производителям экологически более чистых машин и льготы
владельцам таких машин.
В США в 1998 году вступает в силу закон по предупреждению дальнейшего загрязнения
воздуха,
принятый
конгрессом
четыре
года
назад.
Этот
срок
дает
возможность
автопромышленности адаптироваться к новым требованиям, но к 1998 году будьте любезны
выпускать не меньше 2% электромобилей и 20-30% автомобилей на газовом топливе.
Еще раньше там были приняты законы, предписывающие выпуск более экономичных
двигателей. И вот результат: в 1974 году средний автомобиль в США расходовал 16,6 литров
бензина на 100 километров, а двадцать лет спустя – 7,7.
Мы пытаемся идти тем же путем. В Государственной думе находится проект Закона «О
государственной политике в области использования природного газа в качестве моторного
топлива». Этот закон предусматривает снижение токсичных выбросов у грузовиков и автобусов
в результате перевода их на газ. Если будет обеспечена государственная поддержка, вполне
реально это сделать. Так что уже к 2000-му году у нас было бы 700 тысяч машин, работающих
на газе (сегодня их - 80 тысяч).
Однако, наши производители автомобилей не торопятся, они предпочитают создавать
препоны
принятию
законов,
ограничивающих
их
монополизм
и
вскрывающих
бесхозяйственность и техническую отсталость нашего производства. В позапрошлом году
анализ Москомприроды показал ужасное техническое состояние отечественных автомобилей.
44% «Москвичей», сходивших с конвейера АЗЛК, не соответствовали ГОСТу по токсичности!
На ЗИЛе таких машин было 11%, на ГАЗе – до 6%. Этот позор для нашего автомобилестроения
– даже один процент недопустим.
В целом в России, практически, отсутствует нормальная законодательная база, которая
регулировала бы экологические отношения и стимулировала природоохранные мероприятия.
2. Архитектурно планировочные. Данные меры направлены на регламентацию
строительства предприятий, планирование городской застройки с учетом экологических
соображений, озеленение городов и др. При строительстве предприятий необходимо
придерживаться правил установленных законом и не допускать строительство вредных
производств в городской черте. Необходимо осуществлять массовое озеленение городов, так
как зеленые насаждения впитывают из воздуха многие вредные вещества и способствуют
очищению атмосферы. К сожалению, в современный период в России зеленые насаждения не
столько увеличиваются, сколько сокращаются. Не говоря уже о том, что построенные в свое
время «спальные районы» не выдерживают никакой критики. Так как в этих районах
однотипные дома расположены слишком густо (ради экономии площади) и воздух,
находящийся между ними, подвержен застойным явлениям.
Чрезвычайно остра также проблема рационального расположения дорожной сети в
городах, а также качество самих дорог. Не секрет, что бездумно построенные в свое время
дороги совершенно не рассчитаны на современное количество машин. В Перми эта проблема
чрезвычайно остра и является одной из наиболее важных. Нужно срочное строительство
объездной
дороги,
чтобы
разгрузить
центр
города
от
транзитного
большегрузного
автотранспорта. Необходима также капитальная реконструкция (а не косметический ремонт)
дорожного покрытия, строительство современных транспортных развязок, выпрямление дорог,
устройство звукозащитных барьеров и озеленение придорожной полосы. К счастью, не смотря
на финансовые затруднения, в последнее время, наметились подвижки в этой области.
Необходимо также обеспечить оперативный контроль за состоянием атмосферы через
сеть постоянных и передвижных станций контроля. Также следует обеспечить хотя бы
минимальный контроль за чистотой выхлопов автотранспорта через специальные проверки.
Нельзя также допускать процессов горения на различных свалках, так как в этом случае с
дымом выделяется большое количество вредных веществ.
3.
Технологические
и
санитарно-технические.
Можно
мероприятия: рационализация процессов сжигания топлива;
выделить
следующие
улучшение герметизации
заводской аппаратуры; установка высоких труб; массовое использование очистных устройств и
др. Следует отметить, что уровень очистных сооружений в России находится на примитивном
уровне, на многих предприятиях они отсутствуют вовсе и это несмотря на вредность выбросов
этих предприятий.
В Перми достаточно много промышленных объектов, в том числе, очень вредных.
Некоторые из них расположены, практически, в городе. И хотя, в связи с плохой
экономической ситуацией многие из них не работают или работают не в полную силу, вопрос с
вредными выбросами в атмосферу достаточно серьезен. Многие производства требуют
немедленной реконструкции и переоборудования. Важная задача состоит также в переводе
различных котельных и тепловых электростанций на газовое топливо. При таком переходе
многократно уменьшаются выбросы в атмосферу сажи и углеводородов, не говоря уже об
экономической выгоде.
Не менее важной задачей является воспитание у россиян экологического сознания.
Отсутствие очистных сооружений конечно можно объяснить нехваткой денег (и в этом есть
большая доля правды), но даже если деньги и есть, их предпочитают потратить на что угодно,
только не на экологию. Отсутствие элементарного экологического мышления особенно
ощутимо сказывается в настоящее время. Если на западе существуют программы, через
реализацию которых в детях с детства закладываются основы экологического мышления, то в
России пока не наблюдается существенного прогресса в этой области. Пока в России не
появится поколение с полноценно сформированным экологическим сознанием, не будет
заметно существенного прогресса в осмыслении и предупреждении экологических последствий
деятельности человека.
Основной задачей человечества в современный период является полное осознание
важности экологических проблем и кардинальное их решение в короткие сроки. Необходимо
развивать новые методы получения энергии, основанные не на деструктуризации веществ, а на
других процессах. Человечество как единое целое должно взяться за решение этих проблем,
ведь если ничего не делать Земля скоро прекратит свое существование как планета пригодная
для обитания живых организмов.
Список литературы
1. В.А. Вронский Прикладная экология
2. В.В. Плотников На перекрестках экологии М. 1985
3. В.И. Артамонов Растения и чистота природной среды М. 1986
4. И.А. Шилов Экология 1997
5. Журнал За рулем н.2. 1997 с.60-67
Количественные методы оценки загрязнения атмосферного воздуха
Антропогенное загрязнение атмосферы является неизбежным следствием эксплуатации
технологических установок и агрегатов в современном промышленном производстве. Под
загрязнением атмосферы понимают изменение ее состава в результате наличия примесей.
Вклад в загрязнение атмосферы вносят и природные процессы (т.е. естественное загрязнение
атмосферы), например, в результате деятельности вулканов. Здесь мы рассмотрим вопросы,
касающиеся количественных методов оценки загрязнения атмосферного воздуха в результате
поступления загрязняющих веществ (ЗВ) антропогенного происхождения. ЗВ – это примеси
рассеянных в атмосфере веществ, не содержащихся в ее постоянном составе, которые могут
оказать неблагоприятное влияние на здоровье людей и/или окружающую среду.
Основой регулирования качества атмосферного воздуха населенных мест являются
гигиенические нормативы – ПДК атмосферных загрязнений химических и биологических
веществ. Соблюдение нормативов обеспечивает отсутствие прямого или косвенного влияния на
здоровье населения и условия его проживания. ПДК примеси (ЗВ) в атмосфере – это
максимальная концентрация примеси в атмосфере, отнесенная к определенному времени
осреднения, которая при периодическом воздействии или на протяжении всей жизни человека
не оказывает на него вредного воздействия, включая отдельные последствия, и на окружающую
среду в целом.
Предотвращение появление запахов раздражающего действия и рефлекторных реакций у
населения, а также острого влияния на здоровье в период кратковременных подъемов
концентраций обеспечивается соблюдением максимальных разовых ПДК (ПДК м.р.).
Предотвращение неблагоприятного влияния на здоровье населения при длительном
поступлении
атмосферных
загрязнений
в
организм
обеспечивается
соблюдением
среднесуточных ПДК (ПДК с.с.).
Для
обеспечения
экологической
безопасности
населения
и
природной
среды
необходимо, чтобы количество выбрасываемого в атмосферу вещества в единицу времени
(мощность выброса) источника загрязнения атмосферы не приводило к превышению ПДК
этого соединения. С этой целью для каждого источника загрязнения устанавливается предельно
допустимый выброс вредных веществ в атмосферу (ПДВ), при котором выбросы вредных
веществ от данного источника и от совокупности источников города или другого населенного
пункта с учетом перспективы развития промышленных предприятий и рассеивания ЗВ в
атмосфере не создают приземную концентрацию (т.е. на высоте 1,5-2,5 м от поверхности
земли), превышающую их ПДК для населения, растительного и животного мира. (Показать
техногенный поток в Центральном районе г. Тольятти ул. Мира и т.д.). Поскольку в основе
регламентирования ПДВ лежат санитарно-гигиенические нормативы ПДК, направленные, в
первую очередь, на охрану здоровья человека. В большинстве случаев установленные значения
ПДК не обеспечивают защиту компонентов природной среды, например, растительности.
В настоящее время переход от санитарно-гигиенических принципов нормирования
качества окружающей среды на экологические находится в начальной стадии. Поэтому знание
современных методических и нормативных подходов к количественной оценке загрязнения
атмосферы являются необходимыми для специалистов – экологов.
При этом следует иметь ввиду, что разные ведомства, отвечающие за охрану
окружающей среды и здоровья (Минздрав, Росгидромет, Госкомэкологии России и др.)
разрабатывают собственную нормативно-техническую документацию (НТД), требования
которой иногда дублируют друг друга, а в некоторых случаях «не стыкуются». Во многом эти
трудности обусловлены переходным периодом, в котором мы живем.
1.2. Классификация источников загрязнения
Степень загрязнения атмосферы зависит от количества выбросов вредных веществ и их
химического состава, от высоты, на которой осуществляется выброс, от климатических
условий, определяющих перенос, рассеивание и превращение выбрасываемых веществ. В
выбросах предприятий различных отраслей промышленности и транспорта содержится
большое число различных вредных примесей. Почти из всех источников в атмосферу
поступают: диоксид серы (SO2), пыль СО, СО2, оксиды азота (NО3). При нарушении режима
горения, то есть при сжигании, например, газа в условиях недостаточного количества воздуха
или при охлаждении пламени горелки, в атмосферу выбрасываются углеводороды, в том числе
ароматические и полициклические, относящиеся к канцерогенным веществам.
Источником
загрязнения
атмосферы
называется
объект,
распространяющий
загрязняющие атмосферу вещества. Источники загрязнения можно подразделить на источники
выделения и источники выброса ЗВ. Источник выделения ЗВ – объект, в котором возникают и
из которого выделяются ЗВ, но не поступают на этой стадии в атмосферу. Источник выброса
ЗВ – объект, от которого ЗВ поступают в атмосферу. Как правило, организация выбросов
осуществляется по следующей схеме:
источник
выделения
–
установка очистки, обезвреживания, утилизации
–
источник выброса
В зависимости от высоты (Н, м) устья источника выброса ЗВ над уровнем земной
поверхности выделяют следующие классы (ОНД – 86):
а) высокие источники, Н  50м;
б) источники средней высоты, Н = 10-50м;
в) низкие источники, Н = 2-10м;
г) наземные источники, Н  2м.
В атмосферу ЗВ поступают из разных источников. При обтекании зон промышленных
застроек ветром на объектах (зданиях) возникают плохо проветриваемые циркуляционные зоны
(т.н. ветровые тени), которые ухудшают вынос и эффективность рассеивания ЗВ,
обуславливая их повышенные концентрации в приземном слое. Геометрия здания (узкое,
широкое, длинное, короткое, высокое, низкое) оказывает существенное влияние на
формирование циркуляционных зон. При этом, следует учитывать, что за ширину здания
принимается сторона, перпендикулярная направлению ветра.
Принципиальное аэродинамическое отличие коротких зданий от длинных заключается в
том, что
в процессе проветривания (сквозняка) заветренной циркуляционной зоны
существенную роль играют воздушные потоки с торцов зданий. При большой длине зданий
этими потоками можно пренебречь. Поэтому, чем меньше длина здания, тем эффективнее
проявляется влияние этих потоков и тем меньше размеры заветренной циркуляционной зоны
(ветровой тени). Для каждого здания при заданном направлении ветра различают 3 основных
типа ветровой тени:
-
подветренную;
-
на крыше;
-
наветренную (зону подпора).
К числу наиболее загрязненных районов относятся зоны наибольших максимальных
разовых и среднесуточных концентраций, создаваемых промышленными предприятиями (такие
зоны находятся в 0,5-2км от низких источников выбросов и 2-3км от высоких), а также
магистрали
интенсивного
движения
транспорта.
Поскольку
влияние
автотранспорта
обнаруживается на расстоянии 50-100м от магистрали.
Число стационарных постов определяется в зависимости от численности населения в
городе, площади населенного пункта, рельефа местности, степени индустриализации,
рассредоточенности мест отдыха. В зависимости от численности населения устанавливается
количество постов ( 50 чел. – 1 пост, 50-100 чел. – 2, 100-200 чел. – 2-3;  500 чел. – 5-10; 
1000 чел. – 10-20).
При подфакельных наблюдениях, то есть измерениях концентрации под осью факела
выбросов из труб, места отбора проб выбирают с учетом ожидаемых наибольших концентраций
примесей на расстояниях 0,5; 1; 2; 3; 4; 6; 8; 10; 15 и 30км от границы санитарно-защитной зоны
и конкретного источника загрязнения с подветренной стороны от него.
Различают точечные, линейные и плоские (площадные) источники загрязнений.
Точечным называется источник, выбрасывающий ЗВ в атмосферу из установленного отверстия.
Точечные источники (трубы, шахты, факелы, вентиляторы и т.д.) выделяют ЗВ в точках,
расположенных так, что наложение областей распространения примесей в циркуляционной
зоне за отдельно стоящим зданием или в пределах межкорпусного пространства отсутствует.
Линейным является источник, выбрасывающий ЗВ в атмосферу по установленной
линии.
Линейные
источники
имеют
значительную
протяженность
в
направлении,
перпендикулярном ветру (аэрационные фонари, открытые оконные проемы, технологические
линии и т.д.) и расположены, как правило, в наветренной циркуляционной зоне. Точечные
источники, области распространения примесей которых налагаются друг на друга в пределах
примыкающей к зданию половины заветренной циркуляционной зоны, также относят к
линейным источникам.
Плоским или площадным называется источник, выбрасывающий ЗВ в атмосферу с
установленной поверхности.
По времени действия источники выбросов подразделяются на непрерывные и
периодические. Непрерывным называется источник, выбрасывающий в атмосферу ЗВ
непрерывно в течение длительного периода времени. Именно источники непрерывного выброса
ЗВ поднимаются над их устьем на некоторую высоту, вследствие чего фактическое место
изгиба факела распространения ЗВ вносят основной вклад в загрязнение промплощадок и
прилегающих территорий. При нормальном функционировании объектов.
При подъемной силе источники ЗВ поднимаются над их устьем на определенную
высоту, вследствие чего аэродинамический эффект превалирует. Следовательно, и зона
распространения будет превалированной.
По степени подвижности различают стационарные и подвижные источники выбросов.
Стационарные – это источники, которые в процессе образования, выделения и выброса
ЗВ не изменяют своих координат в пространстве. Подвижные источники меняют свое
местонахождение с течением времени, например, автотранспорт.
По степени оснащенности средствами защиты атмосферы источники выбросов делятся
на оснащенные и неоснащенные. Первые имеют средства защиты атмосферы от выбросов ЗВ в
виде установок и аппаратов газоочистки и пылеулавливания. Вторые – выбрасывают ЗВ в
атмосферу без очистки.
Целью санитарной очистки отходящих газов является очистка газа от остаточного
содержания в газе ЗВ, при котором обеспечивается соблюдение установленных для этих
веществ ПДК в воздухе населенных мест или производственных помещений. При
промышленной очистке газа целью является утилизация или возврат в производство
отделенного от газа или превращенного в безвредное состояние продукта.
По характеру действия различают организованные и неорганизованные промышленные
выбросы. Организованный – это промышленный выброс, поступающий в атмосферу через
специально
сооруженные
газоотходы,
воздухопроводы,
трубы.
Неорганизованные
промышленные выбросы поступают в атмосферу в виде направленных потоков газа в
результате нарушения герметичности оборудования, отсутствия или неудовлетворительной
работы оборудования по отсосу газа в местах загрузки, выгрузки или хранения продукта.
1.3. Организация наблюдений за уровнем загрязнения атмосферы
Для наблюдения за уровнем загрязнения атмосферы организуются ПОСТЫ. Это точка
местности,
на
которой
размещают
павильон
или
автомобиль,
оборудованный
соответствующими приборами. Устанавливаются ТРИ категории постов наблюдений за
состоянием атмосферы:
-
стационарный;
-
маршрутный;
-
передвижной (подфакельный).
Стационарный
пост
предназначен
для
обеспечения
непрерывной
регистрации
содержания ЗВ или регулярного отбора проб воздуха для последующего анализа. Из числа
стационарных постов выделяются опорные стационарные посты, предназначенные для
выявления долговременных изменений основных (пыль, SO2, NO, NO2, CO2) и наиболее
распространенных ЗВ. Маршрутный пост предназначен для регулярного отбора проб в
фиксированной точке местности при наблюдениях, которые проводятся с помощью
передвижного оборудования. Передвижной (подфакельный) пост предназначен для отбора проб
под дымовым (газовым) факелом с целью выявления зоны влияния данного источника.
Репрезентативность наблюдений за состоянием загрязнения атмосферы в городе зависит
от правильности расположения поста на обследуемой территории. Стационарный и
маршрутный
посты
размещаются
в
местах,
выбранных
на
основе
обязательного
предварительного исследования загрязнения воздушной среды города промышленными
выбросами, выбросами автотранспорта, бытовыми и другими источниками и изучения
метеоусловий рассеивания примесей. При этом, следует учитывать повторяемость направлений
ветра над территорией города. (Пример по г.Тольятти. Роза ветров и т.д.)
Данные наблюдений на близких расстояниях от источника (0,5км) характеризуют
загрязнения атмосферы низкими источниками и неорганизованными выбросами, а на дальних –
суммой от неорганизованных низких и высоких выбросов. Более часто следует проводить
наблюдения на расстоянии 10-40 средних высот труб от источника, где особенно велика
вероятность появления максимума концентраций. При выполнении подфакельных наблюдений
существенной частью работы является установление направления факела и выбор точек отбора
проб. Направление факела определяется визуальным наблюдением за очертаниями дыма. Если
дымовое облако отсутствует, то направление факела определяется по направлению ветра на
высоте выброса (поданным шаропилотных наблюдений), по запаху специфических веществ, по
видимым факелам близлежащих источников.
Отбор проб на постах осуществляется на высоте 1,5-3,5м от поверхности земли по
соответствующей программе наблюдений.
Полная программа наблюдений предназначена для получения информации о разовых и
среднесуточных концентрациях. Наблюдения по полной программе выполняются ежедневно
путем непрерывной регистрации с помощью автоматических устройств или дискретно при
обязательном отборе в 1; 7; 13 и 19 часов по местному декретному времени.
При неполной программе наблюдения ведутся с целью получения информации о разовых
концентрациях ежедневно в 7; 13 и 19 часов по местному декретному времени.
По сокращенной программе наблюдения проводятся ежедневно в 7 и 13 часов местного
декретного времени.
Программа суточного отбора проб предназначена для получения информации о
среднесуточной концентрации путем непрерывного суточного отбора проб.
Все программы наблюдений позволяют получать концентрации среднемесячные,
среднегодовые и средние за более длительный период.
С учетом вышеизложенного по данным наблюдений о загрязнении атмосферы
определяют (РД 52.04.186-89).
Разовая концентрация примеси (qi), измеренная путем отбора проб за 20-30 минутный
период.
Среднесуточная
концентрация
примеси
(qc),
за
которую
принимают
среднее
арифметическое значений разовых концентраций, полученных через равные промежутки
времени, включая обязательные сроки 1; 7; 13; 19 часов, а также по данным непрерывной
регистрации в течение суток.
n
qc
=
1/n ∑ qi , где n – число разовых концентраций за 1 сутки
i=1
Среднемесячная концентрация примесей (qмес), за которую принимают среднее
арифметическое разовых (qi) или среднесуточных (qc) концентраций, измеренных в течение
месяца.
n
qмес = 1/n ∑ qi , где n – число разовых или среднесуточных концентраций
i =1
Среднегодовая
концентрация
примесей
(qг),
за
которую
принимают
среднее
арифметическое разовых или среднесуточных концентраций, измеренных в течение года.
Тема 5. Мониторинг почв
На уровне школьного мониторинга биоиндикация по растениям является доступным
методом и используется для выбора контрольного и опытного участков, сходных по почвам и
фитоценозам и имеющих единственное различие – степень антропогенного воздействия.
Для характеристики почв ключевых участков можно использовать индикаторные виды
растений, которые могут свидетельствовать о водном режиме почв, их кислотности,
обеспеченности элементами минерального питания, состояния плодородия.
Ежегодные наблюдения за состоянием растительности исследуемых ключевых участков
позволяет определить антропогенную нагрузку на опытном участке, выявить виды,
чувствительные к антропогенному воздействию. Для сравнения флор контрольного и опытного
участков можно использовать следующие критерии: видовое разнообразие флор, состав видов доминантов, встречаемость видов, морфологические изменения растений, степень поражения
растений вредителями и болезнями.
Растения – индикаторы почв.
Почва – один из главных объектов окружающей среды, центральное связующее звено
между биотическим и абиотическим компонентами биосферы. Полный анализ почвы требует
много времени и труда. Однако, многие особенности почвы, в том числе и плодородие, можно
определить по населяющим ее растениям – индикаторам.
Так, например, о высоком плодородии свидетельствуют следующие растения: малина,
крапива, иван-чай, таволга, сныть, чистотел, копытень, кислица, валериана, чина луговая,
костер безостый.
Индикаторы умеренного (среднего) плодородия: майник двулистный, медуница, дудник,
грушанка, гравилат речной, овсяница луговая, купальница, вероника длиннолистная.
О низком плодородии свидетельствуют сфагновые (торфяные) мхи, наземные
лишайники, кошачья лапка, брусника, клюква, белоус, ситник нитевидный, душистый колосок.
Безразличны к почвенному плодородию: лютик едкий, пастушья сумка, мятлик луговой,
черноголовка,
ежа
сборная.
Малотребовательна
к
почвенному
плодородию
сосна
обыкновенная.
Кроме общего понятия «плодородие почвы», можно выяснить обеспеченность почвы
определенными элементами.
Например, о высоком содержании азота свидетельствуют растения – нитрофилы: иванчай, малина, крапива; на лугах и пашне – разрастания пырея, гусиной лапчатки, спорыша (горца
птичьего). При хорошем обеспечении азотом растения имеют интенсивно-зеленую окраску.
Наоборот,
недостаток
азота
проявляется
бледно-зеленой
окраской
растений,
уменьшением ветвистости и числа листьев.
Высокую обеспеченность кальцием показывают кальциефилы: многие бобовые
(например, люцерна серповидная), лиственница сибирская.
При недостатке кальция господствуют кальциефобы – растения кислых почв: белоус,
щучка (луговик дернистый), щавелек, сфагнум и др. Эти растения устойчивы к вредному
действию ионов железа, марганца, алюминия.
Растения – индикаторы водного режима почв. Индикаторами разного водного режима
почв являются растения – гигрофиты, мезофиты, ксерофиты.
Влаголюбивые растения (гигрофиты) – обитатели влажных, иногда заболоченных почв:
голубика, багульник, морошка, селезеночник очереднолистный, белозор, калужница, герань
луговая, камыш лесной, сабельник болотный, таволга вязолистная, горец змеиный, мята
полевая, чистец болотный.
Растения достаточно обеспеченных влагой мест, но не сырых и не заболоченных –
мезофиты. Это большая часть луговых трав: тимофеевка, лисохвост луговой, пырей ползучий,
ежа сборная, клевер луговой, горошек мышиный, чина луговая, василек фригийский. В лесу –
это брусника, костяника, копытень, золотая розга, плауны.
Растения сухих местообитаний (ксерофиты): кошачья лапка, ястребинка волосистая,
очитки (едкий, пурпурный, большой), ковыль перистый, толокнянка, полевица белая, наземные
лишайники.
Растения – индикаторы глубины залегания грунтовых вод.
Установление показателей глубины залегания грунтовых вод имеет значение для
уточнения свойств почв и для выработки рекомендаций по их мелиорации. Для индикации
глубины залегания грунтовых вод можно использовать группы видов травянистых растений
(индикаторные группы). Для луговых почв выделяется 5 групп индикаторных видов (табл.).
Помимо названных групп растений, есть переходные виды, которые могут выполнять
индикаторные функции, например, мятлик луговой может быть включен как в первую, так и во
вторую группы. Он указывает залегание воды на глубине от 100 до более 150см. Хвощ
болотный – от 10 до 100см и калужница болотная – от 0 до 50см.
В качестве биоиндикатора может быть использован и один вид, если тот вид имеет
массовое развитие в конкретном местообитании. Глубину почвенно-грунтовых вод в лесных
экосистемах и характер увлажнения почв можно определить по таблице.
Индикаторные группы растений – указатели глубины грунтовых вод на лугах (по Г.Л.
Ремезовой, 1976)
Индикаторная группа
Глубина грунтовых вод
1. Костер безостый, клевер луговой, подорожник большой, пырей ползучий
Более 150см
2. Полевица белая, овсяница луговая, горошек мышиный, чина луговая
100 – 150см
3. Таволга вязолистная, канареечник
50 – 100см
4. Осока острая, осока лисья, вейник Лангсдорфа
10 – 50см
5. Осока дернистая, осока пузырчатая
0 – 10см
Растения – индикаторы глубины залегания грунтовых вод и характера увлажнения почв
(по С.В. Викторову и др., 1988)
Индикаторы
Глубина грунтовых вод (м)
Тип леса
Группы растений
1. Ельник-кисличник
Кислица заячья, седмичник европейский, майник двулистный
3–5
2. Ельник-черничник
Черника, кислица заячья, зеленые мхи
1–3
3. Ельники-долгомошники
Черника, багульник, мох политрихум
До 1м
4. Ельники сфагновые
Багульник, андромеда, кассандра, сфагновые мхи
0 – 0,5
5. Сосново-ельник-кисличник
Кислица заячья, папоротники, зеленые мхи
3–5
6. Сосново-ельник-черничник
Черника, брусника, кислица, папоротники, зеленые мхи
3–5
7. Сосняк лишайниковый
Кошачья лапка, ястребинка волосистая, кладонии
Более 10
8. Сосняк брусничный
Брусника, зеленые мхи
3–5
9. Сосняк-черничник
Черника, кислица, зеленые мхи
До 2
10. Сосняк орляковый
Орляк, кислица, майник двулистный
1–3
11. Сосняк долгомошный
Голубика, черника, мох политрихум
0,5 – 1
12. Сосняк сфагновый
Багульник, кассандра, сфагнум
0 – 0,2
Растения – индикаторы кислотности почв
Кислотность – одно из характерных свойств почвы лесной зоны. Повышенная
кислотность отрицательно сказывается на росте и развитии ряда видов растений. Это
происходит из-за появления в кислых почвах вредных для растений веществ, например,
растворимого алюминия или избытка марганца. Они нарушают углеводный и белковый обмен в
растениях, задерживают образование генеративных органов и приводят к нарушению
семенного размножения, а иногда вызывают гибель растений. Повышенная кислотность почв
подавляет жизнедеятельность почвенных бактерий, участвующих в разложении органики и
высвобождении питательных веществ, необходимых растениям.
В лабораторных условиях кислотность почв можно определить универсальной
индикаторной бумагой, набором Алямовского, рН - метром, а в полевых условиях – при
помощи растений – индикаторов. В процессе эволюции сформировались три группы растений:
ацидофилы – растения кислых почв, нейтрофилы – обитатели нейтральных почв, базифилы –
растут на щелочных почвах. Зная растения каждой группы, в полевых условиях можно
приблизительно определить кислотность почвы (табл.).
Данные о растениях – индикаторах на ключевых участках вносятся в экопаспорт.
Растения индикаторы кислотности почв (по Л.Г. Раменскому, 1956)
Группа
Биоиндикатор
рН почвы
Ацидофилы
Крайние ацидофилы
Сфагнум, зеленые мхи: гилокомиум, дикранум, плаун булавовидный, плаун годичный, плаун
сплюснутый, ожика волосистая, пушица влагалищная, подбел многолистный, кошачья лапка,
кассандра, цетрария, белоус, щучка дернистая, хвощ полевой, щавелек малый
3,0 – 4,5
Умеренные ацидофилы
Черника, брусника, багульник, калужница болотная, сушеница, лютик ядовитый, толокнянка,
седмичник европейский, белозор болотный, фиалка собачья, сердечник луговой, вейник
наземный
4,5 – 6,0
Слабые ацидофилы
Папоротник мужской, ветреница лютиковая, медуница неясная, зеленчук, колокольчик
крапиволистный, колокольчик широколистный, бор развесистый, осока волосистая, осока
ранняя, малина, смородина черная, вероника длиннолистная, горец змеиный, орляк, иван-дамарья, кисличка заячья
5,0 – 6,7
Ацидофильно-нейтральные
Зеленые мхи: гилокомиум, плеврозиум, ива козья
4,5 – 7,0
Нейтрофильные
Окололинейные
Сныть европейская, клубника зеленая, лисохвост луговой, клевер горный, клевер луговой,
мыльнянка лекарственная, аистник цикутный, борщевик сибирский, цикорий, мятник луговой
6,0 – 7,3
Нейтрально-базифильные
Мать-и-мачеха, пупавка красильная, люцерна серповидная, келерия, осока мохнатая, лядвенец
рогатый, гусиная лапка
6,7 – 7,8
Базифильные
Бузина сибирская, вяз шершавый
7,8 – 8,0
Тема 6. Мониторинг лесных пожаров
В последние годы леса России сильно пострадали от лесных пожаров. В частности, лета
1998 и 1999 годов были засушливыми, что в значительной мере способствовало повсеместному
возникновению пожаров. Для России с ее огромной площадью, занятой лесными массивами,
особенно актуально использование космической информации для мониторинга лесных пожаров
и
прогнозирования
опасности
их
возникновения.
Космический
мониторинг
имеет
преимущества, например, перед авиаразведкой в части более высокой оперативности и
площади охвата земной поверхности, а также более низких операционных расходов, что
особенно важно, если учесть экономические трудности, переживаемые Россией.
В МЧС России проблеме мониторинга и оценки последствий лесных пожаров с
помощью космических средств придается исключительно важное значение, так как это
позволяет, в конечном счете, свести к минимуму людские и материальные потери. С 1997 года в
системе МЧС России, во Всероссийском научно-исследовательском институте по проблемам
гражданской обороны и чрезвычайным ситуациям (ВНИИ ГОЧС), проводят работы с целью
оценки возможности использования космической информации для решения ряда задач,
возложенных на министерство. Результаты работ показали, что информация, получаемая от
средств дистанционного зондирования земли (ДЗЗ) космического базирования может с успехом
использоваться при выявлении и контроле природных и техногенных чрезвычайных ситуаций
(ЧС). Кроме этого, с учетом полученных результатов в составе Агентства МЧС России по
мониторингу и прогнозированию ЧС (далее «Агентства») был создан специализированный
Центр приема и анализа авиационно-космической информации (в дальнейшем изложении
«Центр»). С 1998 года создана и функционирует лаборатория приема и обработки космической
информации в г. Красноярске, также являющаяся составной частью ВНИИ ГОЧС. В 1999 году
заканчивается развертывание аналогичной лаборатории в г. Владивостоке. Центр и лаборатория
соединены каналами приема-передачи информации, включая и оптоволоконные каналы.
Таким образом, в Агентстве создана территориально – распределенная система приема и
анализа
авиационно-космической
информации,
способная
в
оперативном
режиме
контролировать возникновение ЧС и проводить мониторинг потенциально опасных объектов и
территорий, а также обеспечивать органы управления федерального и территориального
уровней информацией для принятия управленческих решений.
Одной из функций указанной системы является оперативный контроль возникновения,
динамики и развития лесных (торфяных, степных) пожаров на территории Российской
Федерации. Для решения данной задачи Агентством используются, во-первых, программноаппаратные комплексы приема и предварительной обработки информации от ИСЗ NОАА,
разработанные Информационно-технологическим центром (ИТЦ) «СканЭкс» и установленные
в гг. Москве и Владивостоке, а также станция приема космической информации Института леса
СО РАН им. Сукачева в г. Красноярске. Во-вторых, имеется оперативный доступ к информации
от ИСЗ «Ресурс-О1» №3. Для выделения очагов пожаров и подготовки данных для
представления их в органы территориального управления используются пакеты программ
ERDAS Imagine и ArcView, а также специальное программное обеспечение, разработанное ИТЦ
«СканЭкс» и ВНИИ ГОЧС применительно к компьютерам типа Pentium.
В соответствии с имеющимися силами и средствами система позволяет:
 осуществлять контроль лесопожарной обстановки, практически, на всей территории
Российской Федерации;
 оценивать и предоставлять информацию о параметрах лесных пожаров, координатах и
площади очагов горения, удаленность очагов от объектов инфраструктуры, направление
распространения пожаров;
 выявлять зоны и площади задымления от лесных (торфяных) пожаров с указанием
населенных пунктов, оказавшихся в зонах задымления;
 обнаруживать не только действующие лесные (торфяные) пожары, но и пожары в
стадии начала их развития (без образования дымовых шлейфов).
Система обладает следующими характеристиками:
- период обновления информации о лесных пожарах составляет 3-4 раза в сутки;
- время, затрачиваемое на выявление очагов пожаров и подготовку данных для передачи
их в органы управления, составляет не более часа;
- минимально обнаруживаемая площадь очага горения составляет около 0,1-0,3га;
- передача информации в органы управления осуществляется в сети Internet со
скоростью до 2Мбит/с.
Информация о лесопожарной обстановке передается в Центр управления в кризисных
ситуациях (ЦУКС) МЧС России, региональные центры МЧС России и, кроме того,
дополнительно может предоставляться в органы власти, а также в городские и областные
управления ГОЧС. Кроме этого, информация о лесных пожарах, получаемая от средств ДЗЗ
космического базирования, используется в МЧС России для подготовки данных и целеуказаний
для наведения авиационных средств при организации тушения лесных пожаров, а также для
контроля за их подавлением.
В программном обеспечении, разработанном во ВНИИ ГОЧС, для выявления очагов
лесных пожаров используются «пороговый» и «контекстуальный» алгоритмы, хорошо
известные и довольно подробно описанные в литературе 1, 2.
Предпочтение отдается контекстуальному алгоритму, так как он более приспособлен к
оперативной работе. В настоящее время в институте проводятся работы по доработке
указанных алгоритмов в плане уменьшения вероятности помех и повышения достоверности
выявления очагов пожаров. В этих направлениях сделано следующее:
 основные помехи дает, в основном, различного вида облачность. Нами предложены
дополнительные условия для улучшения селекции помех от нее;
 выявление «горячих» точек происходит в так называемом скользящем окне, в котором
помехи
уже отселектированы. Это позволяет
проводить
сравнение с температурой
подстилающей поверхности не по всему снимку, где температура значительно меняется, а по
заданной окрестности, размеры которой могут быть заданы оператором.
Оперативный
мониторинг
лесопожарной
обстановки
в
Агентстве
организован
следующим образом:
 получение космических изображений с KA NOAA, калибровка по радиометрической
температуре и преобразование их в формат системы ERDAS Imagine;
 выделение очагов пожаров посредством выбранного алгоритма;
 подготовка данных мониторинга для представления их в органы управления.
За лесопожарный сезон 1999 года Агентством зарегистрировано около 10200 очагов
лесных (торфяных) пожаров на территории России. Наиболее сильно пострадали Московская,
Тверская, Владимирская, Вологодская, Читинская области, а также Красноярский, Хабаровский
и Приморский края. Кроме того, проводилась подготовка исходных данных по Московской
области для организации облета очагов пожаров представителями администрации области. С
этой целью были подготовлены карты с нанесенными действующими очагами пожаров
(координаты очагов были получены по снимкам с KA NOAA). По результатам облета
установлено, что ошибки координатной привязки для большинства из обследованных очагов
пожаров составляла не более 1км.
С 1999 года в Агентстве проводятся работы по изучению возможности использования
информации от средств ДЗЗ космического базирования для оценки ущерба от ЧС, в частности
от лесных пожаров. В настоящее время оценка ущерба от лесных пожаров проводится в
соответствии с «Инструкцией по оценке ущерба от лесных пожаров», введенной в действие
приказом Федеральной службы лесного хозяйства России от 3.04.98 №53. Данные для оценки
ущерба, включая координаты и площади гарей, собираются лесничествами на основании
визуального наземного или воздушного осмотра гарей. Оценки площадей гарей, полученные
таким способом, содержат значительные ошибки. Кроме того, для сбора всех необходимых
данных для оценки ущерба на федеральном уровне требуется довольно продолжительное
время.
Тема 7. Экологическое воспитание и образование. Экологическая ответственность.
Интегральными результатами деятельности человечества, передаваемыми от одного
поколения к другому, являются демографический, культурный и научно-технический
потенциалы, бытовое (личное и коллективное) обеспечение, состояние среды существования.
Ухудшение любого из этих результатов, по сравнению с его состоянием, при получении от
предшествующего поколения означает ухудшение условий существования человечества и при
долговременной тенденции его ликвидацию. Особо выделим состояние среды, ясно понимая,
что все эти результаты взаимосвязаны и в определенной степени противоречивы.
Большинство экологических проблем имеет интернациональный характер. К ним
относятся:
-
загрязнение международных вод нефтью;
-
использование гидроресурсов приграничных районов;
-
сброс загрязненных вод в реки, проходящие через территории других государств;
-
трансграничный перенос выбросов в атмосфере;
-
разрушение озонового слоя атмосферы;
-
исчезновение редких животных и растений;
-
тепловое и радиационное загрязнение атмосферы и т.д.
Состояние среды существования характеризуется параметрами состояния атмосферы,
воды, земли, растительного и животного мира, запасами в недрах. Существование человечества
пока невозможно без изменения состояния среды, поэтому при реализации своей деятельности
человек постоянно должен оценивать масштаб совершаемых изменений, их целесообразность,
достигаемое улучшение культурного, научно-технического и демографического потенциалов, а
также бытового обеспечения. Если интегральная оценка (F) от деятельности в целом или от
частного мероприятия улучшается, то они целесообразны для реализации:
F(Y1, Y2, Y3, Y4)  0,
где Yi - изменение i-го интегрального результата.
Проблема сопоставления изменения результатов является сложнейшей для решения, так
как в ее основе сопоставление разнородных и разновременных показателей. Попробуйте
ответить на вопрос: «Целесообразно ли проведение работ по созданию новых термоядерных
источников энергии?» и вы почувствуете всю трудность подобных проблем, когда необходимо
принимать к сведению отвлечение истощаемых природных ресурсов, неясность итогов
исследований, дефицит энергии в будущем.
Современное состояние среды существования требует различных подходов к оценке ее
элементов. Для атмосферы, воды и земли необходимым условием является сохранение (а в ряде
регионов уже обязательное улучшение) их характеристик, для животного и растительного мира
– поддержание условий самовозобновления. Запасы в недрах не могут возобновляться при
существующих темпах их добычи и использования, поэтому, настоящее поколение потребляет
ограниченные ресурсы и тем самым уменьшает возможность по их потреблению для
следующего поколения.
Таким образом, воздействие на окружающую среду – это неизбежное следствие
существования и деятельности человека. Проблема экологического загрязнения состоит не в
том, чтобы исключить это воздействие, а в том, чтобы экологическое последствие учитывалось
при оценке действий человека. Плата за воздействие на окружающую среду – это, в конечном
счете, перекладываемые на людей дополнительные затраты. Если вы вынуждены каждое утро
мыть свой автомобиль от пыли, осевшей за ночь из выбросов ближайшего завода, то ваши
затраты времени и усилий – это плата, переложенная на вас заводом. Проблема состоит в том,
чтобы в полной мере оценить весь комплекс затрат, связанных с воздействием на окружающую
среду и вложить их в издержки предприятия.
Какие меры необходимы для уменьшения экологического давления на окружающую
среду со стороны человечества?
1. Экологическое воспитание каждого, пронизанное взаимопониманием, терпимостью,
уважением прав другого, вежливостью и самоконтролем.
2. Система законов, регламентирующая действия собственников по экологическому
давлению.
3. Государственная система контроля за взаимодействием на окружающую среду.
4. Экономическая поддержка экологически чистых конструкторских и технологических
решений и экономическое давление на предприятия, ухудшающие окружающую среду.
Экологическое образование
Первейшей обязанностью экологического образования является достижение осознания
долга человека перед природой. Эта задача не решается ни одной из всех других
существующих наук. Но если существующий у человека разрыв между действиями, мотивами и
воздействием последствий не ликвидировать, то человечество погибнет. Плутоний, зарытый в
землю, сохраняет 50% своей высокотоксичной массы через 24000 лет. Врожденные механизмы
сохранения, выработанные во времена «жизни в лесу», безнадежно отстают в эпоху
современной техники.
Проблема сохранения окружающей среды в значительной степени состоит в
преодолении ряда сложившихся стереотипов поведения. Если вы рубите дерево и оно падает на
ваш дом, то вы сразу понимаете, что сделали что-то не так. Если вы принимаете решение о
строительстве предприятия без системы очистки сбрасываемой воды, то о последствиях своего
решения вы, может быть, и не узнаете вообще. Во многих случаях мы не знаем того, что
творим, а если нам и сообщают о последствиях, то система стимулов уже не работает.
Моральные инстинкты человека во многих ситуациях оказываются даже под давлением.
Ежегодно разрабатываются новые материалы, для которых нет оценок побочного воздействия.
Ученые активно спорят о перспективах: безопасна ли ядерная энергия, вредно ли курение,
перебрасывать ли воды рек и т.п. Подобная двойственность парализует решительность
человека. Парниковый эффект предсказан в конце прошлого века (С. Арренис 1859-1927), но
еще 70 лет после этого он, практически, игнорировался.
Принятие решения в условиях личной заинтересованности ведет к ухудшению
окружающей среды. Стремление к экономии средств, сокращению строительства, удобству
территории обычно решается не в пользу сохранения природы. Только незаинтересованный
специалист, склонный к обобщению, способен в полной мере оценить и доказать значимость
ущерба, наносимого природе.
В настоящее время в сознании человечества отсутствует единство экологических знаний.
Все, с разной степенью вероятности, предвидят экологическую катастрофу, но одни считают,
что ничего делать не надо, а другие активно требуют принятия решительных мер. Для многих
регионов бездеятельность уже становится, фактически, помощью в гибели природы.
После ряда крупных катастроф (аварии на атомных станциях, взрывы на химических
заводах, крушения танкеров) произошел подрыв доверия к ученым, а тем самым к разуму.
Науке необходимо достичь единства при оценке последствий развития техники, повысить
точность прогнозов, сосредоточить силы на предотвращение нежелательных событий.
Необходимо не просто научно-технический прогресс, а развитие в условиях единой культуры
человечества. Каждое новое решение оценивается, прежде всего, не с точки зрения
дополнительно получаемых благ, а с точки зрения последствий для будущих поколений.
Коллективизм – это один из факторов, способных определить взаимодействие человека и
природы. Достаточно сказать: «Все так делают», - и на месте лужайки появляется огромная
свалка, на месте озера – загнивающее болото. Воздействие на окружающую среду складывается
из небольших (и даже очень малых) действий отдельных людей. Чрезвычайная сложность
связей в природе еще не до конца понята человеком. Если в одних странах активно потребляют
энергию, способствуя парниковому эффекту, то в других из-за этого происходят мощные
наводнения. Потребительское поведение в одном регионе приводит к экономическому кризису
в другом. Тот, кто хочет сделать мир лучше, должен начинать с себя.
Человек обязан отказаться от многих своих потребностей, сложившихся за последние
100 лет, так как они будут губительными для окружающей среды, если станут всеобщими. В
желании иметь все больше и больше, подобно древним, следует научиться видеть
отрицательность поведения. Необходимы аскетические идеалы, необходима мудрость для
осознания гармонии человека и природы, благоразумие в оценке последствий своих действий,
справедливость по отношению ко всем ныне живущим и будущим поколениям, храбрость для
отказа от ставших сомнительными ценностей.
Сегодня почти все согласны, что необходимо сохранить планету ради будущих
поколений. Трудность состоит в достижении консенсуса при оценке ценности природных
ресурсов и создания мотивации для экологически разумного поведения людей.
Первый этап становления практической экономики природопользования происходил в
виде
полицейско-правовой
штрафной
системы.
Всякий
предприниматель,
организуя
производство, перекладывал экологические последствия своей деятельности на государство,
граждан, следующие поколения. Государство вводило штрафы для тех, кто нарушал
допустимые нормы выброса загрязнений. Эффективность этих мер была крайне низкой.
Введение платы за используемые природные ресурсы принципиально поменяло
отношение предпринимателей к окружающей среде. Если за выбросы в атмосферу, отчуждение
земли, складирование отходов следует платить, то цена экологически чистой технологии
оказывается ниже других вариантов. Если за воду устанавливается высокая плата, то
предприятие готово использовать для технических целей специальный внутренний замкнутый
цикл. Переход от штрафных санкций к платности, фактически, означал переход от экономики
природопользования к экономике природосбережения.
Список литературы
1. Аксимова Т.А. Экология: Природа – Человек – Техника: Учебник для студентов
технических направлений и специальных вузов. – М.: ЮНИТИ, 2001 г.
2. Бобылев С.Н., Ходжаев А.Ш. Экономика природопользования: Учебное пособие. – М.:
ТЕИС, 1997 г.
3. Демина Т.А. Экология, природопользование, охрана окружающей среды: Пособие для
учащихся старших классов общеобразовательных учреждений. – М.: Аспект Пресс, 1998 г.
4. Орлова Д.С. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении: Учебное
пособие для вузов – 2-е издание переработанное и дополненное. – М.: Высшая школа, 2002 г.
Тема 8. Социально-экологический мониторинг как индикатор экологического сознания
Усложнение экологической ситуации делает получение достоверной информации о
состоянии окружающей среды и ориентации населения необходимым условием выработки и
реализации эффективной экологической политики. Эффективное функционирование модели
устойчивого развития во многом будет зависеть от того, насколько она будет связана с
различными категориями населения, поэтому, должна эффективно использоваться информация
не только о био- и геосферных процессах. Система социально-экологического мониторинга
должна обеспечить получение соответствующей социологической информации, отвечающей
потребностям концепции устойчивого развития в части:
- детализации изучения социально-экологических процессов и явлений;
- оперативности в выявлении динамики и общих тенденций изменения данных
процессов и явлений;
- одновременного изучения всех социальных субъектов соответственно их роли в
развитии социально-экологических процессов;
- способности к изменению номенклатуры и периодичности измерения социологических
параметров в ходе развития конкретных социально-экологических ситуаций;
- обеспечения применения новых методов экологических и социальных экспертиз и
обоснований и т.д.
Специфика социально-экологических процессов заключается в том, что методы
получения информации о них весьма ограничены и отражают, как правило, лишь
поверхностную,
видимую
сторону
явлений.
Поверхностная
информация
приводит,
соответственно, к поверхностным решениям. Решения же, принимаемые при отсутствии
достаточной информации или игнорированием ее, неадекватны ситуации. В данном случае,
реальное управление социальным процессом отсутствует, существует лишь его иллюзия.
Субъект и объект управления все более и более отдаляются друг от друга.
Чтобы этого не случилось, управляемый переход к новой модели общественного
развития должен опираться на глубинную информацию о процессах, протекающих в обществе.
Ее и дает социально-экологический мониторинг.
Тема 9. Экологическая экспертиза
Понятие общественная экологическая экспертиза возникло в конце 80-х годов и быстро
получило широкое распространение.
Первоначальная трактовка этого термина была весьма широкой. Под независимой
экологической экспертизой подразумевали разнообразные способы получения и анализа
информации (экологический мониторинг, оценка воздействия на окружающую среду,
независимые исследования и т.д.). В настоящее время понятие общественная экологическая
экспертиза определено законодательно.
Экологическая экспертиза – установление соответствия намечаемой хозяйственной и
иной деятельности экологическим требованиям и допустимости реализации объекта экспертизы
в целях предупреждения возможных неблагоприятных воздействий этой деятельности на
окружающую природную среду и связанных с ними социальных, экономических и иных
последствий реализации объекта экологической экспертизы.
Экологическая экспертиза может быть государственной и общественной.
Общественная экологическая экспертиза проводится по инициативе граждан и
общественных организаций (объединений), а также по инициативе органов местного
самоуправления общественными организациями (объединениями).
Объектами государственной экологической экспертизы являются:
 проекты генеральных планов развития территорий;
 все виды градостроительной документации (например, генеральный план, проект
застройки;
 проекты схем развития отраслей народного хозяйства;
 проекты межгосударственных инвестиционных программ;
 проекты комплексных схем охраны природы, схем охраны и использования природных
ресурсов (в т.ч. проекты землепользования и лесоустройства, материалы, обосновывающие
перевод лесных земель в нелесные);
 проекты международных договоров;
 материалы обоснования лицензий на осуществление деятельности, способной оказать
воздействие на окружающую среду;
 технико-экономические обоснования и проекты строительства, реконструкции,
расширения, технического перевооружения, консервации и ликвидации организаций и иных
объектов хозяйственной деятельности, независимо от их сметной стоимости, ведомственной
принадлежности и форм собственности;
 проекты технической документации на новую технику, технологию, материалы,
вещества, сертифицируемые товары и услуги.
Общественная экологическая экспертиза может проводиться в отношении тех же
объектов, что и государственная экологическая экспертиза, за исключением объектов, сведения
о которых составляют государственную, коммерческую и (или) иную охраняемую законом
тайну.
Целью
экологической
экспертизы
является
предупреждение
возможных
неблагоприятных воздействий намечаемой деятельности на окружающую среду и связанных с
ними социально-экономических и иных последствий.
Согласно Закону, экологическая экспертиза основывается на принципе презумпции
потенциальной экологической опасности любой намечаемой хозяйственной или иной
деятельности. Это означает, что обязанностью заказчика («хозяина» намечаемой деятельности)
является прогноз воздействия намечаемой деятельности на окружающую среду и обоснование
допустимости этого воздействия. Заказчик также обязан предусмотреть необходимые меры
по защите окружающей среды и именно на нем лежит бремя доказательства экологической
безопасности намечаемой деятельности.
Зарубежный
опыт
свидетельствует
о
высокой
экономической
эффективности
экологической экспертизы. Агентство по охране среды США осуществило выборочный анализ
заключений о воздействии на среду. В половине исследованных случаев отмечено снижение
общей стоимости проектов за счет осуществления конструктивных природоохранных
мероприятий. По данным Международного банка реконструкции и развития, возможно
повышение стоимости проектов, связанное с проведением оценки воздействия на среду и
последующим учетом в рабочих проектах экологических ограничений, окупается, в среднем,
за 5-7 лет. По оценкам западных специалистов, включение экологических факторов в процесс
принятия решений еще на стадии проектирования оказывается в 3-4 раза дешевле последующей
доустановки очистного оборудования.
Список литературы
1. Арустамов Э.А. и др. Природопользование: Учебник. – 5-е изд., перераб. и доп. – М.:
Издательско-торговая корпорация «Дашков и К», 2003
2. Протасов В.Ф., Молчанов А.В. Экология, здоровье и природопользование в России/
Под редакцией В.Ф. Протасова М.: Финансы и статистика, 1995
3. Фомичева Е.В. Экономика природопользования: Учебник. – М.: Издательско-торговая
корпорация «Дашков и К», 2004
4. Экологическая экспертиза: Учебное пособие для студентов высших учебных
заведений/ В.К. Донченко, В.М. Питулько, В.В. Растоскуев и др.: Под редакцией В.М.
Питулько. – М.: Издательский центр «Академия», 2004
5. Приложение к журналу Безопасность жизнедеятельности. Издательство «Новые
технологии», февраль №2/2004
Глава 10. Программа дисциплины «Экологический мониторинг»
Научные
основы
экологического
мониторинга.
Определение
экологического
мониторинга и его задачи. Общая характеристика состояния окружающей природной среды и
экологических систем. Критерии оценки состояния здоровья населения, животного и
растительного мира, геоморфологического состояния территории. Загрязнение окружающей
среды. Основные контролируемые параметры и нормирование загрязнения окружающей среды
– предельно-допустимые концентрации (ПДК), предельно-допустимые выбросы (ПДВ),
предельно-допустимые уровни (ПДУ), предельно-допустимые сбросы (ПДС) в воздухе, воде,
почве, растительности, продуктах питания, биосубстратах.
Приоритетные контролируемые параметры природной среды и рекомендуемые
методы. Прозрачность атмосферы. Двуокись серы. Озон. Окислы азота. Аммиак. Взвешенные в
атмосферном воздухе частицы. Аэрозоли. Углекислый газ. Тяжелые металлы и другие
элементы
(свинец,
кадмий,
мышьяк,
ртуть).
Полихлордифенилы,
пестициды
и
галлоидоуглероды. Концентрация водородных ионов. Сульфаты. Хлориды. Нитраты. Нитриты.
Кальций, калий, натрий, магний и другие металлы. Электропроводность. Кислотность.
Электрические и магнитные поля. Радиоактивные загрязнения. Микроорганизмы.
Виды мониторинга и пути его реализации. Организация и структура мониторинга
состояния окружающей среды. Виды мониторинга: глобальный, региональный, национальный,
локальный, медико-экологический, биологический, радиационный. Мониторинг природных
сред: воздушной, водной, почв. Фоновый мониторинг. Мониторинг загрязнения и источников
загрязнения. Средства реализации мониторинга: стационарные станции, передвижные посты,
аэрокосмические системы, автоматизированные системы.
Фоновый мониторинг за содержанием загрязняющих веществ в природных средах.
Фоновое загрязнение окружающей среды. Типовая программа наблюдений. Рекомендации по
выбору места размещения станций комплексного фонового мониторинга. Технические
требования к станциям комплексного фонового мониторинга.
Отбор проб природных объектов, предварительная подготовка, консервация и хранение.
Отбор проб воздуха для определения химического состава атмосферных аэрозолей. Отбор проб
атмосферных осадков. Отбор месячных проб атмосферных выпадений тяжелых металлов.
Отбор проб снежного покрова. Отбор проб поверхностных и подземных вод. Отбор проб
донных отложений. Отбор проб почвы. Отбор проб растительного материала. Отбор проб
тканей животных.
Оценка сопоставимости результатов наблюдений на сети фоновых станций. Оценка
сопоставимости результатов наблюдений за загрязнением объектов природной среды. Формы
представления данных. Банки данных.
Всемирная
загрязнения
метеорологическая
биосферы.
организация
Всемирная
и
международный
метеорологическая
организация
мониторинг
(ВМО)
как
специализированное агентство Организации объединенных наций. Назначение сети станций
ВМО для наблюдения за фоновым загрязнением атмосферы. Виды станций, критерии места
расположения и программы наблюдений. Базовые станции. Региональные станции и
региональные станции с расширенной программой наблюдения. Наблюдение за состоянием
других сред. Совместимость данных. Контроль качества наблюдений. Документация.
Регистрация и архивизация. Единицы измерения.
Национальный мониторинг Российской Федерации. Единая государственная система
экологического мониторинга России (ЕГСЭМ). Концепция и системный проект ЕГСЭМ, их
основные положения (нормативно-правовая база, единые требования к средствам измерения и
их метрологическому контролю, единая система нормируемых и контролируемых параметров,
система сбора и передачи данных, типовые проекты службы экологического мониторинга для
области, города, принципы финансового и организационного обеспечения ЕГСЭМ). Принципы
организации
регионального
экологического
мониторинга.
Типовые
проекты
службы
экологического мониторинга края, области, города. Типовые проекты экологического
мониторинга промышленных зон.
Региональный
мониторинг.
Задачи
и
организация.
Примеры
организации
региональных систем мониторинга. Мониторинг Московского региона. Мониторинг бассейна
Черного моря. Мониторинг бассейна Балтийского моря.
Медико-экологический мониторинг. Принципы получения и обработки информации о
состоянии здоровья населения. Анализ существующего медико-экологического состояния
территории с составлением комплекса карт, отражающих заболеваемость групп населения по
отношению к антропогенно измененной окружающей среде.
Основы биологического мониторинга. Понятие о биоиндикаторах. Классификация
биоиндикаторов, в том числе, биохимических анализаторов запахов, анализаторов различных
физических полей. Различные анализаторы биологических объектов, обитающих в воздухе, на
суше и в воде. Позвоночные и беспозвоночные животные, растения – биоиндикаторы состояния
водной среды обитания организмов. Ультразвуковая и электрическая локация водных объектов.
Работы русских ученых Н.К. Кольцова и А.Г. Гурвича по проблеме существования
морфологических полей. Биоиндикаторы, обеспечивающие экологическое равновесие в
окружающей среде, осуществляющие биологический контроль за состоянием загрязнения
биосферы. Перспективные методы биологического тестирования уровня токсического
загрязнения природных вод, основанные на регистрации биолюминесценции бактерий;
ростовой
реакции
бактерий;
общей
и
замедленной
флуоресценции
водорослей;
биоэлектрической реакции клеток харовой водоросли; выживаемости, двигательной активности
и темпа роста инфузорий; выживаемости и плодовитости рачка дафния магна; реакции
регенерации у гидр; фототаксиса коловраток; активности холинэстеразы. Мембранносвязанные ферментные комплексы как тест-системы для биологического мониторинга.
Локальный мониторинг. Организация локального мониторинга и его задачи.
Мониторинг промышленного предприятия, теплоэлектростанции, атомной электростанции.
Автоматизированная система мониторинга воздушной среды города. Структура
системы мониторингового наблюдения за состоянием воздушной среды крупного города.
Выбор количества и оптимизация размещения постов наблюдения. Контролируемые
параметры. Частота опроса датчиков. Обработка результатов. Алгоритмы функционирования
системы.
Алгоритмы
обработки
данных.
Репрезентативность
результатов
измерений.
Определение координат источников загрязнения.
Автоматизированный контроль качества природных и сточных вод. Общие
принципы организации и пути автоматизации природных и сточных вод. Автоматический
контроль качества природных и сточных вод. Устройство станции контроля. Оптимизация
размещения станций контроля. Контролируемые параметры. Частота опроса датчиков.
Обработка результатов и представление данных.
Мониторинг
радиационного
радиационного
загрязнения
загрязнения
природной
среды.
природной
Естественные
и
среды.
Источники
техногенные
уровни
радиационного фона. Радиационно-дозиметрическая аппаратура. Определение гамма- и бета излучения. Определение радионуклидного состава загрязнения. Единицы измерения. Системы
радиационного мониторинга.
Автоматизированные системы контроля окружающей среды (АСКОС). Основные
функции и виды АСКОС. Информационные характеристики АСКОС. Анализ погрешностей
аналитических
измерений.
Методы
обработки
результатов
аналитических
измерений.
Техническая база построения АСКОС.
Аэрокосмический мониторинг. Дистанционный мониторинг. Задачи аэрокосмического
мониторинга (АКМ). Продолжительность функционирования систем АКМ (базовый, текущий).
Способы выявления изменений при АКМ. Требования к материалам аэрокосмических съемок
для целей АКМ. Примеры АКМ разных уровней (состояния растительности, состояния почв,
животного мира, структуры, ритмики и динамики экосистем биосферных станций).
Технические средства. Геоинформационные системы, экологическое картографирование.
Экологическое моделирование и прогнозирование. Математические модели переноса
вещества
и
прогнозирование
локальной
экологической
обстановки.
Химические
и
биохимические цепочки превращений. Использование результатов мониторинга и его
перспективы.
Глава 11. Перечень лабораторных работ.
1. Изучение аппаратуры (психрометров, анемометров и т.п.) для исследования
метеорологических условий (с навыками работы 4 ч.)
2. Солнечная инсоляция и приборы для исследования параметров освещенности (с
навыками работы с люксметрами, яркомерами 4 ч.)
3. Мониторинг воздушной среды (2 ч.)
4. Гидрологический мониторинг (2 ч.)
5. Радиационный мониторинг (2 ч.)
6. Изучение работы стационарных постов и метеостанции (4 ч.)
7. Очистка сточных вод и контроль загрязнений в условно-очищенных водах (4 ч.)
8. Биологические методы наблюдения за загрязнениями (с посещением очистных
сооружений воды АО «АвтоВАЗ) (4 ч.)
9. Измерение шума и вибрации (2 ч.)
10. Контроль уровня загрязнения атмосферного воздуха автотранспортом (2 ч.)
11. Изучение фотометрических методов определения загрязнений в почвенных растворах
(4 ч.)
Самостоятельная работа
В рамках самостоятельной работы студенты дневного отделения осуществляют
периодическую планомерную подготовку по начитанному лекционному материалу, готовятся к
лабораторным работам и их защите, изучают дополнительную литературу по дисциплине.
Осуществляют подготовку к выполнению и выполняют курсовую работу по заданной
преподавателем тематике. Экзамен, как форма отчетности, так же требует самостоятельной
проработки лекционного и дополнительного материала.
Студенты заочного отделения в рамках самостоятельной работы изучают основную и
дополнительную литературу, лекционные материалы, осуществляют подготовку к экзамену
(зачету).
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКАЯ ЛИТЕРАТУРА
Основная
1. Афанасьев Ю.А., Фомин С.А. Мониторинг и методы контроля окружающей среды:
Учебное пособие. М.: Изд-во МНЭПУ, 1998.Ч.1. 208 с.
2. Почвенно-экологический мониторинг и охрана почв: Учебное пособие / Под ред. Д.С.
Орлова, В.Д. Василевской. М.: Изд-во Московского университета, 1994. 272 с.
3. Бузинов Б.И., Макарова М.Г., Скарятин В.Д. Основы дистанционных методов
исследования окружающей среды. М.: Изд-во РУДН, 1996.
4. Оценка и регулирование качества окружающей природной среды: Учебное пособие
для инженера-эколога/ Седлецкий В.И. и др. Под ред. А.Ф. Порядина, А.Д. Хованского. М.:
Прибой, 1996. 348 с.
5. Касьяненко А.А. Контроль качества окружающей среды. М.: Изд-во РУДН, 1992.
Дополнительная
1. Измалков В.И., Измалков А.В. Техногенная и экологическая безопасность и
управление риском. СПб.: НИЦЭБ РАН, 1998. 482 с.
2. Комплексная эколого-геохимическая оценка техногенного загрязнения окружающей
природной среды/ Э.К. Буренков, Л.Н. Гинзбург, Н.К. Грибанова и др. М.: Прима-Экспресс,
1997. 73 с.
3. Коростовенко В.В., Степанов А.Г. Мониторинг и контроль качества окружающей
среды: Учебное пособие по экологии для студентов вузов. Красноярск, 1998. 143 с.
4. Экологический мониторинг. Методы биомониторинга: Учебное пособие, В 2 ч.
Нижний Новгород: Изд-во ННГУ, 1995.
5. Ашихмина Т.Я., Сюткин В.М. Комплексный экологический мониторинг региона.
Киров, 1997. 286 с.
6. Горелик Д.О. и др. Экологический мониторинг. Оптико-электронные приборы и
системы: Учебное пособие для студентов вузов: В 2 т. СПб., 1998.
7. Горчакова Н.К., Ефименко Л.И. Экологический мониторинг: Учебное пособие.
Владивосток, 1997. 32 с.
8. Емельянов А.Г. Комплексный геоэкологический мониторинг. Тверь, 1994. 88 с.
9. Методы и приборы экологического мониторинга/ Б.И. Герасимов, И.В. Коробейников
и др. Тамбов: Изд-во ТГТУ, 1996. 111 с.
10. Трифонова Т.А. и др. Аэрокосмический мониторинг окружающей среды и лазерное
дистанционное зондирование: Учебное пособие. Владимир, 1995. 115 с.
11. Горелик Д.О., Конопелько Н.И. Мониторинг загрязнения атмосферы и источников
выбросов. Аэроаналитические измерения. М.: Изд-во стандартов, 1992.
12. Унифицированные методы мониторинга фонового загрязнения природной среды/
Под ред. Ф.Я. Ровинского. М.: Гидрометеоиздат, 1986.
13. Родзин В.И., Семенцов Г.В. Основы экологического мониторинга: Учебник/ Под ред.
Н.Г. Малышева. Таганрог: Изд-во ТРГУ, 1988. 260 с.
14. Назаров И.М., Николаев А.Н., Фридман Ш.Д. Основы дистанционных методов
мониторинга загрязнения окружающей среды. М., 1983.
15.
Израэль
Ю.А.
Экология
и
контроль
состояния
природной
среды.
Л.:
Гидрометеоиздат, 1984.
16. Пожаров А.В. Методы и аппаратура для контроля биоцидных загрязнений
окружающей среды: Учебное пособие. Л.: ЛЭТИ, 1984.
17. Захаров М.С. Автоматический контроль качества природных и сточных вод: Учебное
пособие. Тюмень: Изд-во ТГИ, 1986.
18. Руководство по измерениям фоновых загрязнений/ Перевод с англ. 87/20198.