2.3. Мониторинг окружающей среды в Беларуси
В настоящее время употребляют два основных термина, касающихся оценки качества окружающей природной среды: мониторинг и контроль. Определения даны выше (см. гл.1 и раздел 2.1).
Постоянный мониторинг окружающей среды необходимо осуществлять с целью своевременной оценки возможных изменений физических, химических и биологических процессов для предупреждения возникновения чрезвычайных ситуаций, принятия мер по ликвидации вредных последствий, обеспечения заинтересованных организаций и населения информацией о состоянии окружающей среды и техногенном воздействии на нее. На основе научных прогнозов вырабатываются практические рекомендации по совершенствованию охраны природы.
В Беларуси осуществляются следующие виды мониторинга, как по характеру, так и по методам или целям наблюдения.
В соответствии с типами загрязнений:
- глобальный (предусматривает слежение за общемировыми процессами и явлениями в биосфере для составления прогноза возможных изменений);
- региональный (охватывает отдельные регионы, в пределах которых наблюдаются процессы и явления, отличающиеся по природному характеру или по техногенным воздействиям от естественных биологических процессов);
- импактный (предусматривает раннюю диагностику всех видов экологических аномалий и чрезвычайных ситуаций в республике; непрерывный инструментальный контроль экологически опасных объектов и территорий; изучение, оценка, влияние и прогноз выбросов загрязняющих веществ от конкретных источников, обобщение и передача информации заинтересованным органам и ведомствам):
- мониторинг чрезвычайных ситуаций (включает в себя оперативное получение объективных данных о состоянии и динамике развития обстановки и принятия решений при возникновении аварий, катастроф, стихийных бедствий, эпидемий);
- локальный мониторинг (представляет собой наблюдения за конкретными источниками загрязнения в санитарно-защитной зоне, т.е. в зоне непосредственного влияния источников загрязнения);
- базовый (предусматривает слежение за состоянием природных систем, удаленных от промышленных регионов территорий, в том числе биосферных заповедников, на которые практически не накладываются региональные техногенные воздействия).
В соответствии с административным делением страны:
- районный;
- областной;
- национальный (республиканский);
- межнациональный;
По методам проведения:
- дистанционный (авиационный, космический, получение данных через посредника – изучение, например, посредством радиолокации, лазерного зондирования, фото- и видеосъемки и др.);
- контактный (при непосредственном контакте с исследуемой средой, например, взятие проб воды, почв воздуха и т.д.).
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. 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 техногенных 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 такими объектами позволяет выявить экологические нарушения еще при таких уровнях загрязнения, которые не представляют опасности для населения, проживающего на окружающей территории.
Национальная система мониторинга окружающей среды Республики Беларусь (НСМОС)– совокупность систем наблюдения, оценки и прогноза состояния природных сред и явлений, а также биологических откликов на изменение окружающей среды под влиянием естественных и техногенных факторов.
В 1995 г. Кабинетом Министров Республики Беларусь утверждена Программа национальной системы экологического мониторинга окружающей среды, которая была призвана решать следующие задачи:
проводить регулярные наблюдения за состоянием природных экосистем;
осуществлять сбор, обработку, хранение и использование экологической информации;
выявлять критические ситуации и источники экологической опасности;
формировать структуру сети мониторинга;
оповещать о катастрофах, стихийных бедствиях и экологически опасных явлениях;
готовить информацию для органов управления и общественности (обзоры, ежегодники и т.п.).
Общее управление НСМОС осуществляет Министерство природных ресурсов и охраны окружающей среды; управление отдельными структурными группами – соответствующие министерства и ведомства (рис.2.4). Научно-техническое обеспечение реализуется в рамках республиканских и ведомственных программ, а также единой национальной комплексной программы «Экология», реализация которой рассчитана до 2010 г. и далее.
Сбор информации осуществляет государственная сеть мониторинга Республики Беларусь, количество постов которой оговорено в государственном реестре. Мониторинговая информация поступает, накапливается и обрабатывается в ведомственных информационно-аналитических центрах; передается правительственным органам и в головной информационно-аналитический центр. Сбор информации по сетям мониторинга осуществляют структурные группы сети.
Рис. 2.4 Структурная схема НСМОС Республики Беларусь
Комплексный экологический мониторинг.
Осуществляет контроль за состоянием экосистем при естественной и техногенной нагрузке. Цель – получение комплексной экологической информации о состоянии природных сред, регистрация, анализ и прогноз изменений, происходящих в экосистемах под влиянием естественных и техногенных воздействий.
Мониторинг общего содержания атмосферного озона.
Представляет собой систему контроля за состоянием озонового слоя, общим содержанием атмосферного озона. Включает организацию мониторинговой сети, проведение систематических наблюдений, обработку информации и формирование баз данных.
Мониторинг и контроль состояния атмосферного воздуха.
Сеть мониторинга атмосферного воздуха в основном расположена в 14 промышленных центрах, где проживает 65% городского населения республики. В городах установлено 47 стационарных станций, на которых
3-4 раза в сутки проводятся наблюдения за 30 вредными веществами. Ежегодно отбирается и анализируется около 250 тыс. проб атмосферного воздуха.
Цель мониторинга воздушной среды – постоянное наблюдение за состоянием атмосферы, оценка исходного состояния, прогноз и выявление тенденций изменения для предупреждения ситуаций, угрожающих здоровью людей и окружающей среде.
Для анализа состава примесей, содержащихся в атмосфере, применяют химические, физические, физико-химические методы. Химические методы довольно трудоемки и применяются в основном в научно-исследовательских и наладочных целях. При физическом методе применяют методы дистанционные (оптическое, радиолокационное, лазерное зондирование) и контактные, или инструментальные (с помощью газоанализаторов, пылемеров, фотометров). Физико-химический метод основан на разделении газовых смесей на составляющие компоненты (газовая хронометрия).
Газоанализаторы позволяют получать непрерывные по времени характеристики загрязнения воздуха и выявлять максимальные концентрации примесей, которые могут быть не зафиксированы при периодическом отборе проб воздуха. В этих приборах примеси, содержащиеся в воздухе, взаимодействуют со специальными реагентами. Концентрации примесей определяют по характеру или показателям интенсивности реакции. Газоанализаторы различают по типам определяемых примесей (СО2, NO2), принципам действия, диапазону измеряемых концентраций.
Региональные инструментальные методы анализа основаны на автоматизированной системе контроля загрязнения воздуха в промышленном регионе или на нескольких предприятиях. Такая автоматизированная система контроля позволяет получить по каналам связи непрерывную информацию о концентрации примесей. Информация, поступающая от автоматических газоанализаторов, установленных в различных местах региона или вокруг крупных промышленных объектов, иногда на конкретных технологических установках, поступает по каналам сети в центр сбора данных. Если в отдельных пунктах отмечается повышение концентрации примесей, то по данным о метеорологических параметрах (в частности о силе ветра) можно судить, чем это вызвано и от какого источника поступают примеси. Затем передать указания о необходимости сокращения выбросов данному источнику. Особое значение такие системы имеют для территориально-производственных комплексов, включающих многие предприятия различных типов, связанных единым технологическим циклом, сырьевыми, энергетическими и другими транспортными потоками.
Глобальный мониторинг осуществляется в основном дистанционным зондированием атмосферы с помощью оптической, лазерной, радиолокационной аппаратуры, которая позволяет определить на разных высотах атмосферы наличие и концентрацию СО, СО2, СН4, NOх . Приборы, представляющие собой сочетание лазера и локатора, называются лидарами. С их помощью изучают пространственное распределение примесей в воздухе. Лазерные аэрозольные спектрометры предназначены для исследования в автоматизированном режиме содержание аэрозолей (дымы, туманы) в воздухе как в городах, так и за их пределами. Лазерные устройства дифференциального сканирования успешно используется для измерения на уровне десятитысячных долей процента SO2 в движущихся за ветром потоках (хвостах) из труб промышленных предприятий и электростанций.
Мониторинг и контроль состояния гидросферы.
Целью мониторинга гидросферы является обеспечение достоверной экологической информацией для определения стратегии водопользования и принятия оперативных решений для предупреждения негативных ситуаций. Мониторинг гидросферы включает: организацию сети наблюдений; обеспечение оптимального выбора показателей и ингредиентов, в том числе формирование приоритетного перечня контролируемых загрязняющих веществ; сбор и обработку данных, оценку и прогноз состояния гидросферы.
Основными стандартными методами контроля за состоянием загрязнения вод являются определение химического потребления кислорода (ХПК) и биохимического потребления кислорода (БПК). При анализе состава сточных вод также 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-, N-анализаторы и другие приборы-автоматы.
Мониторинг почв
Цель почвенного мониторинга – накопление и обобщение информации о состоянии земельного фонда, почв и почвенного покрова для современного выявления их изменений, а также оценки, предупреждения и устранения последствий негативных воздействий, разработки экологически обоснованных рекомендаций и нормативов по их использованию и охране. Мониторинг почв подразделяется на:
мониторинг земельного фонда;
агропочвенный мониторинг;
мониторинг агротехногенно загрязненных земель.
Подразделы почвенного мониторинга включают оценку структуры использования земельного фонда по видам землепользования (собственность, владение, пользование); контроль изменения свойств почв под влиянием антропогенного воздействия (агрохимическое, гидромелиоративное, техногенное); оценку санитарно-токсикологического состояния земель, устойчивости различных типов земель к антропогенному воздействию и др.
Почва накапливает информацию о происходивших и происходящих в ней процессах, поэтому по ее составу можно проследить динамику изменения состояния среды. Следовательно, почвенный (агроэкологический) мониторинг имеет более общий характер и открывает большие возможности для решения прогностических задач. Основными показателями, которые оцениваются в процессе агроэкологического 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, ионометра или потенциометра. Оптимальные диапазоны рН для растений от 5,0 до 7,5. Если кислотность, т.е. рН меньше 5, то прибегают к известкованию почв, при рН более 7,5-8 используют химические средства для снижения рН.
В настоящее время контроль содержания гумуса входит в число первоочередных задач. Изменение количества органического вещества в почве не только связано с изменением почвенных свойств и их плодородия, но и отражает влияние внешних негативных процессов, вызывающих деградацию почв.
Техногенное засоление почв является следствием научно не обоснованного орошения, строительства каналов и водохранилищ, стока вод с разрабатываемых месторождений соли (г. Солигорск). Химически оно проявляется в увеличении содержания в почвах и почвенных растворах легкорастворимых солей – NaCl, Na2SO4, MgCl2, MgSO4. Наиболее простой метод обнаружения засоления основан на измерении электрической проводимости. Применяют замеры электрической проводимости почвенных суспензий, водных вытяжек, почвенных растворов и непосредственно почв. При контроле загрязнения почв нефтепродуктами определяют масштабы (площади) загрязнения, степень загрязнения, наличие токсичных и канцерогенных загрязнений.