Экология. Часть II

вместо природного гипса, в производстве гипсовых вяжущих средств. Фосфогипс перерабатывают на цемент, серную кислоту и мел.

Отход производства серной кислоты – пиритный огарок – содержит железо, медь, сульфат кальция, небольшие количества серебра и золота. Пиритный огарок может использоваться в цементной и стекольной промышленности, а также в производстве строительных материалов.

При производстве кальцинированной соды на каждую тонну готовой продукции образуется 8 т раствора, содержащего хлориды натрия и кальция. Разработаны методы утилизации этого раствора с получением известковой муки, извести, товарных хлоридов кальция и натрия.

Для обезвреживания твердых токсичных отходов применяют различные технические приемы, в частности метод капсулирования отходов, заключающийся в обволакивании токсичного отхода инертной пленкой, метод остекловывания.

К числу наиболее перспективных технологий обезвреживания и переработки отходов относится биотехнология. Бактерии, обитающие в природе, и микроорганизмы, созданные методами генной инженерии, приспосабливаются учеными для выполнения новых функций. Например, микроорганизм Thiobacillus ferroxydans выщелачивает железо, медь, цинк и другие металлы, окисляя их серной кислотой, которая образуется этой бактерией из сульфида металла. Другие микроорганизмы извлекают медь, кадмий, могут концентрировать из растворов свинец, ртуть, никель, кобальт, серебро. Это открывает возможности для биотехнологической очистки от тяжелых металлов. Из отвалов окисленных медных руд и хвостов обогащения методом бактериального выщелачивания получают до 20 % меди. Разрабатываются методы для очистки поверхностей морей при разливах нефти путем внесения бактерий. Биотехнология широко используется для производства белковых продуктов из древесины, нефтяных парафинов, метилового и этилового технических спиртов, природного газа. Используя отходы сельского хозяйства: солому, отходы выращивания винограда, переработки пищевой промышленности и др., методами биотехнологии увеличивают содержание в них белка до 25 % и получают корм для животных и птиц. Большую перспек-

121

тиву имеет переработка ТБО в биогаз. Переработка тонны органического остатка ТБО может дать до 500 м3 биогаза. Получаемый газ состоит на 60-70 % из метана. Образующиеся твердые отходы могут быть использованы как органическое удобрение. Предварительно их подвергают компостированию и получают гумифицированный продукт, готовый для внесения в почву.

Вопросы для самоконтроля

1.На какие группы разделяют методы очистки промышленных выбросов? Назовите методы очистки газов. На каких принципах они основаны? Какие Вы знаете аппаратурные устройства для очистки газов?

2.Назовите методы очистки сточных вод. Назовите аппаратуру для очистки сточных вод и объясните принципы ее действия.

3.Дайте понятие отходов. Приведите классификацию отхо-

дов.

4.Назовите пути утилизации бытовых отходов. Какие из них наиболее безопасны и перспективны?

5.Назовите способы утилизации отходов из полимеров, резиновых и химических отходов, отходов горной промышленности. Сделайте выводы об их перспективности.

ГЛАВА IV. ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ

4.1.Глобальный экологический мониторинг

Вконце 60-х гг. многие страны осознали, что необходима координация усилий по сбору, хранению и переработке данных о состоянии окружающей среды. В 1972 г. в Стокгольме прошла конференция по охране окружающей среды под эгидой ООН, где впервые возникла необходимость договориться об определении понятия žмониторинг¤. Решено было под мониторингом окружающей среды понимать комплексную систему наблюдений, оценки и прогноза изменений состояния окружающей среды под влиянием антропогенных факторов (рис. 14).

122

–биологический;

–здоровья населения и др.

На практике цели глобального мониторинга определяются в ходе международного сотрудничества в рамках различных международных организаций, соглашений (конвенций) и деклараций.

Идея создания Глобальной системы мониторинга окружающей среды (ГСМОС) была высказана на Стокгольмской конференции ООН по окружающей среде в 1972 г. Реальные основы ГСМОС были заложены на специальной встрече в Найроби (Кения) в 1974 г., где была уточнена роль агентств и государств – членов ООН.

В настоящее время создана мировая сеть станций фонового мониторинга, на которых осуществляется слежение за определенными параметрами состояния окружающей природной среды. Наблюдения охватывают все типы экосистем: водные (морские и пресноводные) и наземные (лесные, степные, пустынные, высокогорные). Эта работа проводится под эгидой ЮНЕП.

Задача изучения Земли как целостной природной системы поставлена Международной геосферно-биосферной программой (МГБП) и решается на основе широкого применения космических средств наблюдений. МГБП, осуществление которой началось с 1990 г., предусматривает семь ключевых направлений разработок.

1.Закономерности химических процессов в глобальной атмосфере и роль биологических процессов в круговоротах малых газовых компонентов.

Проекты, выполняемые по этим направлениям, ставят целью, в частности, анализ влияния изменений содержания озона в стратосфере на проникновение к земной поверхности биологически опасного ультрафиолетового излучения, оценку влияния аэрозолей на климат и др.

2.Влияние биогеохимических процессов в океане на климат

иобратные влияния.

Проекты включают комплексные исследования глобального газообмена между океаном и атмосферой, морским дном и границами континентов, разработку методик прогнозирования реакции биогеохимических процессов в океане на антропогенные возмущения в глобальном масштабе.

124

3.Изучение прибрежных экосистем и влияния изменений землепользования.

4.Взаимодействие растительного покрова с физическими процессами, ответственными за формирование глобального круговорота воды.

В рамках этого направления проводятся исследования по программе глобального эксперимента с целью изучения круговорота энергии и воды в дополнение к исследованиям по Всемирной программе исследований климата.

5.Влияние глобальных изменений на континентальные экосистемы.

Разрабатываются методики прогноза воздействий изменений климата, концентрации углекислого газа и землепользования на экосистемы, а также обратных связей; исследоваться глобальные изменения экологического разнообразия.

6.Палеоэкология и палеоклиматические изменения и их последствия.

Проводятся исследования с целью реконструкции истории изменений климата и окружающей среды за период с 2000 г. до н.

э.с временным разрешением не более 10 лет.

7.Моделирование земной системы с целью прогноза ее эво-

люции.

Создаются численные модели в глобальном масштабе, делаются количественные оценки взаимодействия глобальных, физических, химических и биологических интерактивных процессов в земной системе на протяжении последних 100 тысяч лет.

В рамках МГБП изучаются биогеофизические круговороты углерода, азота, фосфора и серы, которые сейчас определяются как природными, так и антропогенными факторами.

Экологический мониторинг включает звенья разного уровня: глобальный (биосферный); национальный, осуществляемый в пределах государства; региональный (геосистемный) – в пределах отдельных крупных районов; локальный, действующий в пределах населенных пунктов, промышленных центров, предприятий.

Глобальный мониторинг осуществляется на основе международного сотрудничества. Это система наблюдений за общепланетарными изменениями атмосферы, гидросферы, растительного

125

и почвенного покрова, животного мира. Характеризуемые показатели – радиационный баланс, тепловой перегрев, глобальные балансы СО2 и О2 загрязнение атмосферы, больших рек и водоемов, глобальное распространение загрязнения почв.

Национальный мониторинг – слежение за взаимодействием природы и человека в зональных биосферных заповедниках (станциях) на территории государства для получения информации об изменениях качества среды. Необходимы постоянные исследования фоновых характеристик состояния природной среды, наблюдения за экосистемами для определения предельно допустимого воздействия деятельности человека на них. Территорий, отвечающих требованиям, предъявляемым к созданию фоновых биостанций или заповедников, мало: Приокско-Террасный, Цен- трально-Черноземный, Сихотэ-алинский, Тихоокеанский морской.

Региональный мониторинг – система наблюдений на региональном уровне за изменениями окружающей среды в процессе природопользования, особенно в интенсивно осваиваемых районах (его часто называют хозяйственным). Региональный мониторинг осуществляют работники гидрометеорологической, гидрохимической, агрохимической, лесоустроительной, сейсмологической и других служб. Объектами мониторинга служат исчезающие виды растений и животных, агро- и природные экосистемы. Характеризуемые показатели – функциональная структура природных экосистем и ее нарушения, популяционное состояние растений и животных, урожайность сельскохозяйственных культур.

Локальный (биоэкологический), вернее, санитарногигиенический мониторинг предполагает контроль за уровнем содержания в природных средах токсичных для человека загрязняющих веществ. Он включает наблюдения за отдельными изменениями компонентов природной среды в результате воздействия конкретных загрязнителей (загрязнение воздуха, воды, почв под влиянием предприятий, строек, воздействие мелиоративных систем на почвы, растительность).

Таким образом, система мониторингов, необходимая для учета, анализа, оценки и прогноза изменения состояния природной среды на различных уровнях, позволяет принимать меры по

126

достижению и сохранению стабильно равновесного состояния жизненной среды.

Целесообразна и эффективна методология экологического мониторинга, включающая использование данных, собранных на земле (сбор образцов, анализ химическими, спектральными, хроматографическими и другими методами), с воздуха (систематические разведывательные полеты на легких самолетах) и из космоса (передача визуальных, цифровых материалов спутниковыми системами). Для контроля за состоянием природной среды используют оптическую и радиолокационную аппаратуру, с помощью которой можно определить содержание в атмосфере на разных высотах СО, СО2 , СН4 и др. Для исследования содержания аэрозолей в воздухе используют и лазерные устройства дифференцированного сканирования.

4.2. Система мониторинга в России

На территории СССР еще в 70-е годы на базе станций гидрометеослужбы была организована Общегосударственная служба наблюдений и контроля состояния окружающей среды (ОГСНК), построенная по иерархическому принципу.

В обработанном и систематизированном виде полученная информация представлена в кадастровых изданиях, таких как žЕжегодные данные о составе и качестве поверхностных вод суши¤ (по гидрохимическим и гидробиологическим показателям), žЕжегодник состояния атмосферы в городах и промышленных центрах¤ и др. До конца 80-х годов все кадастровые издания имели гриф žДля служебного пользования¤, затем в течение 3-5 лет были открытыми и доступными в центральных библиотеках. К настоящему времени массивные сборники типа žЕжегодных данных...¤ в библиотеки практически не поступают. Некоторые материалы можно получить (приобрести) в региональных подразделениях Росгидромета.

Помимо ОГСНК, входящей в систему Росгидромета (Федеральной службы России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды), экологический мониторинг осуществляется целым рядом служб, министерств и ведомств

Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу

127

природной среды (Росгидромет) имеет наиболее апробированную и разветвленную сеть наблюдений за состоянием природной среды. Действующая в рамках Росгидромета государственная сеть мониторинга загрязнения природной среды – Государственная служба наблюдений (ГСН) активно функционирует с 1977 г. (рис. 15). В 1996 г. принято Постановление Правительства РФ о Федеральной службе России по гидрометеорологии и мониторингу природной среды. В сферу ее деятельности входят наблюдения за состоянием загрязнения атмосферного воздуха, почв, водных объектов (морских и пресноводных), за трансграничным переносом веществ, загрязняющих атмосферу, а также специальные работы по мониторингу радиоактивного загрязнения, закисления; фоновый мониторинг, комплексные обследования загрязненности природных сред промышленных районов с интенсивной антропогенной нагрузкой.

Главный центр сбора и анализа информации

Региональные пункты наблюдений

Первичные пункты наблюдений

Рис. 15. Поток информации в иерархической системе мониторинга

ГСН проводит следующие основные виды наблюдений:

–за состоянием загрязнения воздуха в городах и промышленных районах;

–за состоянием загрязнения почв;

–за состоянием загрязнения пресных и морских вод;

–за трансграничным переносом веществ, загрязняющих атмосферу;

–комплексные наблюдения за загрязнением природной сре-

128

ды и состоянием растительности;

–за химическим и радионуклидным составом и кислотностью атмосферных осадков и загрязнением снежного покрова;

–за фоновым загрязнением атмосферы.

Выполняется несколько видов работ: режимные наблюдения, оперативные работы, специальные работы.

Режимные работы, проводятся систематически по ежегодным программам, на специально организованных пунктах наблюдений.

Необходимость выполнения оперативных работ зависит от случаев аварийного загрязнения природной среды или стихийных бедствий; эти работы выполняются при чрезвычайных ситуациях.

Специальные работы, например мониторинг пестицидного загрязнения, выполняются в связи с увеличением значимости различных антропогенных факторов в развитии изменений в природных экосистемах.

Сеть наблюдений Росгидромета считается его оперативнопроизводственным подразделением; работы осуществляются в соответствии с ГОСТами и нормативно-методическими документами (руководящими документами, методическими рекомендациями). Научно-методическое руководство работами по мониторингу загрязнения природной среды осуществляют научноисследовательские институты Росгидромета.

Государственный мониторинг окружающей среды (государственный экологический мониторинг) осуществляется в соответствии с законодательством РФ и законодательством субъектов РФ в целях наблюдения за состоянием окружающей среды в районах расположения источников антропогенного воздействия и воздействием этих источников на окружающую среду, а также в целях обеспечения потребностей государства, юридических и физических лиц в достоверной информации, необходимой для предотвращения или уменьшения неблагоприятных последствий изменения состояния окружающей среды.

Порядок организации и осуществления государственного мониторинга окружающей среды устанавливается Правительством РФ.

Информация о состоянии окружающей среды, ее изменений, полученная при осуществлении государственного мониторинга

129

окружающей среды, используется органами государственной власти РФ, органами государственной власти субъектов РФ, органами местного самоуправления для разработки прогнозов со- циально-экономического развития и принятия соответствующих решений, разработки федеральных программ в области экологического развития РФ, целевых программ в области охраны окружающей среды субъектов РФ и мероприятий по охране окружающей среды.

Распределение функций мониторинга по различным ведомствам, не связанным между собой, приводит к дублированию усилий, снижает эффективность всей системы мониторинга и затрудняет доступ к необходимой информации как для граждан, так и для государственных организаций. Поэтому в 1993 г. было принято решение о создании Единой государственной системы экологического мониторинга (ЕГСЭМ), которая должна объединить возможности и усилия многочисленных служб для решения задач комплексного наблюдения, оценки и прогноза состояния среды в Российской Федерации. В настоящее время работы по созданию EГСЭМ находятся на стадии пилотных проектов регионального масштаба.

В идеальном случае система импактного мониторинга должна накапливать и анализировать детальную информацию о конкретных источниках загрязнения и их воздействии на окружающую среду. Но в сложившейся в РФ системе сведения о деятельности предприятий и о состоянии среды в зоне их воздействия по большей части усреднены или основаны на заявлениях самих предприятий. Большая часть доступных материалов отражает характер рассеяния загрязняющих веществ в воздухе и в воде, установленный с помощью модельных расчетов, и результаты замеров (ежеквартальных – по воде, ежегодных или более редких

– по воздуху). Состояние окружающей среды достаточно полно описывается лишь в крупных городах и промышленных зонах.

130