Тема 14. Экологический контроль

В настоящее время употребляют два основных термина, касающихся оценки качества окружающей природной среды: мониторинг и контроль. Мониторинг – система наблюдения, оценки и прогноза изменений состояния окружающей среды под влиянием антропогенного воздействия. Мониторинг исключает задачи управления качеством окружающей среды, тогда как контроль подразумевает не только наблюдение и получение, но и управление состоянием среды. Контроль – деятельность государственных органов, предприятий и граждан по соблюдению экологических норм и правил. Контроль: 1) государственный, 2) производственный, 3) общественный.

Система экологического мониторинга должна накапливать, систематизировать и анализировать информацию:

- о состоянии окружающей среды;

- о причинах наблюдаемых и вероятный изменений состояния (об источниках и факторах воздействия);

- о допустимости изменений и нагрузок на среду в целом;

- о существующих резервах биосферы.

Таким образом, в систему экологического мониторинга входят наблюдения за состоянием элементов биосферы и наблюдения за источниками и факторами антропогенного воздействия. Сама система мониторинга не включает деятельность по управлению качеством среды, но является источником необходимой информации для принятия экологически значимых решений.

Классификацию мониторинга проводят по различным признакам: по масштабам загрязнений; по объектам наблюдений; по методам наблюдений.

По масштабам загрязнений: глобальный, региональный, импактный, базовый (фоновый).

Глобальный мониторинг предусматривает слежение за общемировыми процессами и явлениями в биосфере и осуществление прогноза возможных изменений.

Региональный мониторинг охватывает отдельные регионы, в пределах которых наблюдаются процессы и явления, отличающиеся по природному характеру или по антропогенным воздействиям от естественных биологических процессов.

 Импактный мониторинг обеспечивает наблюдения в особо опасных зонах и местах, непосредственно примыкающих к источникам загрязняющих веществ.

Базовый мониторинг — слежение за состоянием природных систем, на которые практически не накладываются региональные антропогенные воздействия. Для осуществления базового мониторинга используют удаленные от промышленных регионов территории, в том числе биосферные заповедники.

По объектам наблюдения: мониторинг антропогенных изменений в атмосфере, гидросфере, почве, мониторинг источников загрязнения.

При мониторинге качественно и количественно характеризуется состояние воздуха, поверхностных вод, климатические изменения, свойства почвенного покрова, состояние растительного и животного мира. К каждому из перечисленных компонентов биосферы предъявляются особые требования и разрабатываются специфические методы анализа.

По методам наблюдения различают: авиационный, спутниковый (дистанционный), геофизический, мониторинг по физическим, химическим и биологическим показателям.

Организация контроля в РФ обеспечивается Единой государственной системой экологического мониторинга (ЕГСЭМ), в которую входят различные министерства и ведомства, осуществляющие управление в области охраны окружающей среды. В эту систему входят Федеральная служба России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет), Министерство природных ресурсов РФ (Минприроды России), санэпидслужба, а также отраслевые специально уполномоченные органы по охране окружающей среды.

Министерство природы осуществляет общее руководство и координацию деятельности министерств и ведомств, предприятий и организаций в области экологического мониторинга.

Росгидромет организует мониторинг состояния атмосферы, поверхностных вод суши, морской среды, почв, околоземного пространства. Росгидромет обладает наиболее солидной базой и осуществляет наблюдение за состоянием атмосферы в 234 городах России на 664 станционных постах. На таких постах проводится как региональный мониторинг, так и наблюдение за выбросами промышленных предприятий, т.е. импактный мониторинг. В Росгидромете создана система оперативного выявления и расследования экологически опасных ситуаций, связанных с аварийным загрязнением окружающей среды.

Санэпидслужба ведет наблюдение за состоянием водных объектов и за порядком размещения твердых отходов. Наблюдениями за загрязнением поверхностных вод по гидрохимическим показателям охвачены 1175 водотоков и 151 водоемов.

Промышленные предприятия осуществляют мониторинг выбросов загрязняющих веществ в атмосферу и сбросов сточных вод, а также информационное взаимодействие с территориальными службами Росгидромета и другими органами.

Россия участвует в международной программе «Человек и биосфера», одним из направлений которой является организация фонового мониторинга. На территории России в биосферных заповедниках расположены шесть станций фонового мониторинга. Информация, полученная службами мониторинга, используется для ведения кадастров природных ресурсов, при планировании хозяйственной деятельности, при установлении нормативов сбросов и выбросов промышленных предприятий.

Методы химического и физико-химического анализа позволяют определить качественный и количественный состав загрязняющих веществ в окружающей среде (в воздухе, в почве, в воде). Оценка устойчивости природных экосистем к различным видам загрязнений проводится методом биоиндикации. Биоиндикация – это обнаружение и определение антропогенных нагрузок по реакциям на них живых организмов и их сообществ. Объектами биоиндикационных исследований могут быть отдельные виды флоры или фауны, а также экосистемы.

Например, хвойные породы деревьев чувствительны к радиоактивному загрязнению, а многие представители почвенной фауны - к промышленному загрязнению. Хвойные леса используются для наблюдений в качестве критических экосистем.

Анализ наблюдений за объектами позволяет выявить экологические нарушения еще при таких уровнях загрязнения, которые не представляют опасности для населения, проживающего на окружающей территории.

Почвенный покров накапливает информацию о происходящих процессах и изменениях, т.е. почва не только является своеобразным индикатором сиюминутного состояния среды, но и отражает прошлые процессы. Поэтому почвенный (агро-экологический) мониторинг имеет более общий характер и открывает большие возможности для решения прогностических задач. Основными показателями, которые оцениваются в процессе эгроэкологического мониторинга, являются следующие: кислотность, потеря гумуса, засоление, загрязнение нефтепродуктами.

Кислотность почв оценивается по значению водородного показателя (рН) в водных вытяжках почвы. Значение рН измеряют с помощью рН-метра, иономера или потенциомера. Оптимальные диапазоны рН для растений от 5,0 до 7,5. Если кислотность рН меньше 5, то прибегают к известкованию почв, при рН более 7,5-8 используют химические средства для снижения рН.

Содержание гумуса определяют по окисляемости органического вещества. К навеске почвы добавляют окислитель (чаще всего хромпик) и кипятят. При этом органическое вещество, входящее в состав гумуса, окисляется до СО₂ и Н₂О. Количество израсходованного окислителя определяют либо титрометрическим методом, либо спектрофотометрическим. Зная количество окислителя, определяют количество органического вещества.

В последнее время применяют анализаторы углерода, в которых происходит сухое сжигание органического вещества в токе кислорода с последующим определение выделившегося СО₂.

Антропогенное засоление почв проявляется при недостаточно научно обоснованном орошении, строительстве каналов и водохранилищ. Химически оно проявляется в увеличении содержания в почвах и почвенных растворах легкорастворимых солей – это КаСl, Ма₂SО₄, МgCl₂, MgSO₄.

Наиболее простой метод обнаружения засоления основан на измерении электрической проводимости. Применяют определение электрической проводимости почвенных суспензий, водных вытяжек, почвенных растворов и непосредственно почв. Этот процесс контролируется путем определения удельной электрической проводимости водных суспензий с помощью специальных солемеров. При контроле за загрязнение почв нефтепродуктами решаются обычно три основные задачи: определяются масштабы (площади) загрязнения, оценивается степень загрязнения, выявляется наличие токсичных и канцерогенных загрязнений.

Первые две задачи решаются дистанционными методами, к которым относится аэрокосмическое измерение спектральной отражательной способности почв. По изменению окраски или плотности почернения на аэрофотоснимках можно определить размеры загрязненной территории, конфигурацию площади загрязнения, а по снижению коэффициента отражения оценить степень загрязнения. Степень загрязненности почв можно определить по количеству содержащихся в почве углеводородов, которое определяется методами хроматографии.

Основными стандартными методами контроля за состоянием загрязнения вод является определение химического потребления кислорода (ХПК) и биохимического потребления кислорода (БПК). ХПК – это величина, характеризующая общее содержание в загрязненной воде органических и неорганических восстановителей, реагирующих с сильными окислителями. Значение ХПК обычно выражают в единицах количества кислорода, расходуемого на окисление. БПК – это количество кислорода, требуемое для окисления находящихся в воде органических веществ в аэробных условиях в результате происходящих в загрязненной воде биологических процессов. При относительной простоте и доступности этих методов невозможно достичь высокой точности определения концентраций загрязнения. Такие соединения, как пиридин, бензол, толуол, не окисляются, и определить их наличие в пробе этими методами невозможно.

При анализе состава сточных вод все чаще применяют «многокомпонентные» методы анализа, которые позволяют определить широкий спектр химических веществ. К ним относятся атомно-эмиссионный, рентгеновский и хроматографический методы. Для этого выпускают С-, Н-, К-анализаторы и другие приборы-автоматы.

Для анализа примесей, содержащихся в атмосфере, применяют приборы, называемые газоанализаторами. Газоанализаторы позволяют получить непрерывные по времени характеристики загрязнения воздуха и выявлять максимальные концентрации примесей, которые могут быть не зафиксированы при периодическом отборе проб воздуха по нескольку раз в сутки.

Газоанализаторы различают по типам определяемых примесей (СО₂, NO₂), принципам действия, диапазону измеряемых концентраций. В этих приборах примеси, содержащиеся в воздухе, взаимодействуют со специальными реагентами. Концентрации примесей определяют по характеру или показателям интенсивности реакций.

Региональный инструментальные методы анализа основаны на автоматизированной системе контроля за загрязнением воздуха в промышленном регионе или на нескольких предприятиях. Такая автоматизированная система контроля позволяет получить по каналам связи (телефонным линиям) непрерывную информацию о концентрации примесей. Информация поступает от автоматических газоанализаторов, установленных в различных местах региона или вокруг крупных промышленных объектов.