Лекция №14 Экологический мониторинг и нормирование Файл

Экологический мониторинг и экологическое нормирование
1. Нормирование качества окружающей среды
Нормирование качества окружающей среды – деятельность по установлению показателей предельно допустимых воздействий человека на окружающую среду, осуществляется в целях государственного регулирования воздействия хозяйственной и иной деятельности на окружающую среду, гарантирующего сохранение благоприятной окружающей среды и обеспечение экологической безопасности. Принцип нормирования качества окружающей природной
среды означает установление нормативов предельно допустимых воздействий
на среду. Количественные уровни (величины), регулирующие степень антропогенного воздействия на природу и среду обитания, называются экологическими
нормативам. Согласно закону «Об охране окружающей среды» 2002 года природоохранные нормативы – это показатели, при соблюдении которых обеспечивается устойчивое функционирование естественных экологических систем и
сохраняется биологическое разнообразие, они подразделяются на две группы:
1) нормативы качества окружающей среды установлены в соответствии
с физическими, химическими, биологическими и иными показателями для
оценки состояния окружающей среды и при соблюдении которых обеспечивается благоприятная окружающая среда. Цель разработки нормативов качества
окружающей среды (ПДК, ПДУ) – это определение показателей качества окружающей среды применительно к здоровью человека. Они основаны, в основном, на санитарно-гигиенических показателях;
2) нормативы допустимого воздействия на окружающую среду (производственно-хозяйственные и комплексные) установлены в соответствии с показателями хозяйственной и иной деятельности на окружающую среду и при которых соблюдаются нормативы качества окружающей среды.
К нормативам качества относят ПДК – предельно допустимую концентрацию и ПДУ – предельно допустимые уровни воздействия.
ПДК – такое предельное количество вредного вещества в воздухе, воде
или почве, отнесенное к массе или объёму, которое при постоянном или временном воздействии на человека не влияет на его здоровье и не вызывает неблагоприятных последствий у его потомства. При оценке концентрации (С)
вредного вещества в окружающей среде безопасным для человека будет уровень, соответствующий условию С ≤ ПДК.
При содержании в окружающей среде нескольких загрязняющих веществ,
которые при их совместном присутствии усиливают вредный эффект друг друга, говорят об эффекте суммации. Эффектом суммации обладают, например,
диоксиды серы и азота, диоксид азота и формальдегид, диоксид серы и сероводород и т.п. В этом случае безопасные количества каждого из веществ должны
удовлетворять следующему неравенству:
C
 ПДКi  1
i
.
Для атмосферного воздуха различают:
ПДК максимально-разовая – такое количество загрязнителя в воздухе,
при воздействии которого в течение 30 минут у человека не возникают защитные рефлекторные реакции (кашель, слезотечение и т.п.).
ПДК рабочей зоны – такая концентрация загрязняющего вещества в воздухе
рабочей зоны, которая не вызывает у работающих при ежедневном вдыхании в
течение 8 часов и не более 40 часов в неделю за всё время рабочего стажа какихлибо заболеваний или отклонений от нормального состояния здоровья во время
работы или в отдаленные сроки. Рабочая зона – это пространство, высота до 2-х
метров над уровнем пола или площади, на которой расположены работающие.
ПДК среднесуточная – это такая концентрация вредного вещества в воздухе, которая не должна оказывать на человека прямого или косвенного воздействия при неопределенно долгом (годы) воздействии.
ПДК для атмосферного воздуха обычно измеряют в мг/м3.
ПДК для загрязняющих веществ водной среды означает такую концентрацию этих веществ в воде, выше которой она становится непригодной для одного
или нескольких видов водопользования. ПДК загрязняющих веществ устанавливаются для питьевой воды, хозяйственно-бытовых целей и рыбохозяйственных
водоёмов. Требования к качеству воды для рыбохозяйственных водоёмов обычно более жёсткие, чем для объектов хозяйственно-бытового назначения, так как
загрязняющие вещества могут накапливаться в организме рыб. ПДК для водной
среды обычно измеряют в мг/дм3 или мг/л. Например, мутность питьевой воды
должна быть, согласно санитарным нормам, не более 2,0 мг/л.
Под ПДК вредного вещества в почве понимают такую максимальную
концентрацию этого вещества, которая не вызывает прямого или косвенного
влияния на среду, не нарушает способность почвы к самоочищению и не сказывается отрицательно на здоровье человека.
ПДУ – предельно допустимый уровень – верхняя граница воздействующего на человека фактора (шум, вибрация, радиоактивность, напряженность
электромагнитного поля, температура и т.п.), которая допускается при той или
иной человеческой деятельности, не приводящая к травмам или другим повреждениям организма и не вызывающая при ежедневном воздействии отклонений
в здоровье человека как непосредственно, так и у последующих поколений.
Нормативы качества окружающей природной среды по мере подъёма
уровня развития общества имеют тенденцию к ужесточению.
К нормативам допустимого воздействия на окружающую среду относят:
1) нормативы допустимой антропогенной нагрузки на окружающую среду – показатели, которые установлены в соответствии с величиной допустимого
совокупного воздействия всех источников на окружающую среду или отдельные компоненты природной среды в пределах конкретной территории или акватории и при соблюдении которых обеспечивается устойчивое функционирование естественных экологических систем и сохраняется биологическое разнообразие. Главным показателем допустимости антропогенной нагрузки является
сохранение устойчивости экосистем. Для оценки устойчивости экосистем используют показатели: запасы органического вещества в экосистеме; скорость
образования биомассы, особенно растительного покрова; видовое и структур-
ное разнообразие. Норматив предельно допустимой антропогенной нагрузки на
природную среду является основным комплексным нормативом качества окружающей среды.
Потенциальная способность природной среды вынести определенную антропогенную нагрузку называется ёмкостью природной среды;
2) предельно допустимые выбросы и сбросы – показатели предельного
содержания химических веществ, в том числе радиоактивных, микроорганизмов, которые устанавливаются для субъектов хозяйственной деятельности исходя из нормативов допустимой антропогенной нагрузки на окружающую среду, с учетом технологических нормативов, и при соблюдении которых обеспечиваются нормативы качества окружающей среды. Для регламентирования антропогенного загрязнения при выбросе газообразных веществ из источника
применяется такой экологический норматив, как ПДВ – предельно допустимый
выброс. Для регламентирования поступления жидких загрязняющих веществ в
водные экосистемы или водные объекты применяют такой экологический норматив, как ПДС – предельно допустимый сброс;
3) нормативы допустимых физических воздействий установлены в соответствии с уровнями допустимого воздействия физических факторов на окружающую среду и при соблюдении которых обеспечиваются нормативы качества окружающей среды. Эти нормативы устанавливают для каждого источника такого воздействия и с учетом влияния других источников физических воздействий, в том числе с учетом фонового уровня всех видов воздействий;
4) при невозможном соблюдении нормативов допустимых выбросов и
сбросов устанавливаются лимиты на выбросы и сбросы (временно согласованные выбросы и сбросы) загрязняющих веществ и микроорганизмов. В целях достижения нормативов в области охраны окружающей среды на период проведения мероприятий по охране окружающей среды, в том числе внедрения новых технологий, ограничивают выбросы и сбросы загрязняющих веществ и
микроорганизмов в окружающую среду. Лимиты на выбросы и сбросы устанавливают с учетом поэтапного достижения установленных нормативов ПДВ и
ПДС, только при наличии планов снижения выбросов и сбросов, согласованных
с органами исполнительной власти, осуществляющими государственное управление в области охраны окружающей среды;
5) нормативы образования отходов производства и потребления и лимиты на их размещение – предельно допустимое количество отходов конкретного
вида, образующихся в определенном месте при указываемых условиях в течение установленного интервала времени. Эти нормативы устанавливаются в целях предотвращения негативного воздействия на окружающую среду;
6) норматив допустимого изъятия компонентов природной среды – показатель, установленный в соответствии с ограничениями объёма изъятия отдельных видов природных ресурсов с целью их сохранения, обеспечения устойчивого функционирования естественных экосистем и предотвращения их деградации.
Предельные объёмы природных ресурсов, выбросов, сбросов загрязняющих веществ и размещения отходов, которые устанавливаются для природопользователей, называют лимитами на природопользование.
При установлении нормативов предельно допустимых воздействий на
окружающую среду учитывается её загрязнение всеми объектами хозяйственной деятельности человека и исходный фоновый уровень данного вида воздействия.
2. Экологический мониторинг объектов окружающей среды
Экологический мониторинг (мониторинг окружающей среды) – система
наблюдений, оценки и прогноза состояния окружающей среды. Основной
принцип мониторинга – непрерывное слежение. Главная задача мониторинга –
наблюдение за состоянием окружающей среды и уровнем её загрязнения. На
основе результатов наблюдения производится оценка состояния окружающей
среды, выясняются последствия антропогенного воздействия на экосистемы и
здоровье человека, определяется эффективность природоохранных мероприятий. Для того чтобы сделать прогноз развития ситуации, необходимо экспериментальное моделирование, которое позволит оценить влияние различных факторов на изменения, происходящие в окружающей среде, и выдать рекомендации по управлению состоянием окружающей среды.
По территориальному охвату различают три ступени мониторинга: локальный (биоэкологический, санитарно-гигиенический), региональный, (геосистемный, природо-хозяйственный) и глобальный (биосферный, фоновый).
На локальном уровне отслеживают содержание наиболее опасных и распространённых загрязняющих веществ, обладающих канцерогенным (вызывающим раковые заболевания), мутагенным (вызывающим мутации) и тератогенным (вызывающим уродства) эффектами в приземном слое атмосферного воздуха, в поверхностных водах, в почве, в живых организмах. Замеряется уровень
радиации, шума, электромагнитных воздействий. Одновременно отслеживается
динамика заболеваний, количество врождённых дефектов в живых организмах.
Это позволяет установить причинно-следственную связь между загрязнением и
его последствиями.
На региональном уровне наблюдения ведут за состоянием крупных природных экосистем (бассейнов рек, лесных массивов, агроэкосистем). Изучаются
трофические связи, оценивается степень их нарушения под воздействием антропогенной деятельности. Оценивается возможность использования ресурсов
природных экосистем в народном хозяйстве. Ведется контроль состояния исчезающих видов животных и растений в пределах данного региона.
На глобальном уровне контролируется состояние биосферы в целом. Объектами глобального мониторинга являются атмосфера Земли (состояние озонового слоя), гидросфера (загрязнение Мирового океана), растительный и животный мир в целом. Исследуется проблема парникового эффекта» изменения
климата. В рамках глобального мониторинга проводится фоновый мониторинг.
Это наблюдение за изменениями, происходящими в биогеоценозах, не подверженных антропогенному влиянию, имеющими естественный характер. Сравнение результатов фонового мониторинга с результатами наблюдений в областях
с высокой техногенной нагрузкой позволят определить, какие изменения происходят по естественным причинам, а какие – под влиянием деятельности че-
ловека. Разработка и координация глобального мониторинга окружающей среды осуществляется в рамках ЮНЕП (специальный орган ООН по охране окружающей среды) и Всемирной метеорологической организации (ВМО).
Основными целями глобального мониторинга являются:
1) организация расширенной системы предупреждения об угрозе здоровью человека;
2) оценка влияния глобального загрязнения атмосферы на климат;
3) оценка количества и распределения загрязнений в биологических системах, особенно в пищевых цепях;
4) оценка критических проблем, возникающих в результате сельскохозяйственной деятельности и землепользования;
5) оценка реакции наземных экосистем на воздействие окружающей среды;
6) оценка загрязнения океана и влияния загрязнения на морские экосистемы;
7) создание системы предупреждения о стихийных бедствиях в международном масштабе.
По способам осуществления наблюдений различают:
- наземный мониторинг, который чаще используют на локальном уровне.
В промышленных городах локальный мониторинг осуществляется с помощью
стационарных и подфакельных постов;
- авиационный мониторинг, применимый на региональном уровне;
- космический мониторинг, осуществляемый с помощью космических
спутников и позволяющий получать уникальную информацию о функционировании таких макроэкосистем, как океан, ледники Арктики и Антарктики и т.п.
В зависимости от уровня изменённости окружающей среды под влиянием
антропогенной деятельности выделяют импактный и фоновый мониторинги.
Импактный мониторинг проводится в наиболее опасных зонах и местах, где антропогенная деятельность стала причиной критического состояния экосистем,
где существует высокая опасность для здоровья человека. Фоновый мониторинг, наоборот, проводится в местах, не подверженных антропогенному вмешательству, сохранивших свое естественное состояние.
Для оценки состояния природной среды и прогноза возможных изменений выделяют две подсистемы наблюдений: геофизический (анализирует абиотическую составляющую экосистемы: данные по загрязнению, мутности атмосферы, исследует метеорологические и гидрологические данные среды, изучает
элементы неживой составляющей биосферы) и биологический (исследует состояние биотической составляющей биосферы, реакции живых организмов на антропогенное воздействие).
Один из эффективных методов экологического мониторинга, осуществляемый по оценке реакций живых организмов на различные виды антропогенного воздействия, получил название биоиндикация.
Мониторинг водных ресурсов проводится в рамках государственного
водного кадастра.
Генетический мониторинг направлен на изучение миграции в окружающей среде мутагенов. Экологическую опасность этих веществ трудно переоценить, так как их действие направлено на генетическую программу человека и на
генофонды популяций всех видов животных, растений, микроорганизмов, населяющих биосферу.
В России основной объём наблюдений за окружающей средой выполняют
службы Комитета по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды
(Роскомгидромет России). С 1995 года с целью повышения эффективности работы служб наблюдения в России создана Единая государственная система
экологического мониторинга (ЕГСЭМ). На базе этой службы созданы банки
данных, характеризующих экологическую обстановку на территории России.
Задачи по программированию изменений в окружающей среде и принятию
управляющих решений выполняют с помощью математического моделирования. Используется динамическая постоянно действующая модель (ПДМ), входящая в автоматизированную информационную систему (АИС) мониторинга.
Эта модель работает циклично: по мере поступления новых данных рассчитывается вариант развития моделируемой системы, затем при получении следующих данных расчет повторяется, причем за исходную точку берется результат
предыдущих расчетов. В результате, чем дольше функционирует система мониторинга, тем полнее информация и тем ближе модель к исследуемому объекту,
следовательно, точнее выполненный прогноз.