Классификация экологического мониторинга

Существуют различные подходы к классификации мониторинга (по характеру решаемых задач, по уровням организации, по природным средам, за которыми ведутся наблюдения). Представленная на рис. 4.3 классификация охватывает весь блок экологического мониторинга, наблюдения за меняющейся абиотической составляющей биосферы и ответной реакцией экосистем на эти изменения. Таким образом, экологический мониторинг включает как геофизические, так и биологические аспекты, что определяет широкий спектр методов и приемов исследований, используемых при его осуществлении.

Рис. 4.3. Классификация экологического мониторинга

Глобальная система мониторинга окружающей среды

В настоящее время сеть наблюдений за источниками воздействия и состоянием биосферы охватывает практически весь земной шар. Глобальная система мониторинга окружающей среды (ГСМОС) была создана совместными усилиями мирового сообщества (основные положения и цели программы были сформулированы в 1974 г. на Первом межправительственном совещании по мониторингу). Первоочередной задачей была признана организация мониторинга загрязнения окружающей природной среды и вызывающих его факторов воздействия.

Система мониторинга реализуется на нескольких уровнях:

• • импактном (изучение сильных воздействий в локальном масштабе) — И;
• • региональном (проявление проблем миграции и трансформации загрязняющих веществ, совместного воздействия различных факторов, характерных для экономики региона) — Р;
• • фоновом (на базе биосферных заповедников, где исключена всякая хозяйственная деятельность) — Ф.

Этим уровням соответствуют специально разработанные программы. Программа импактного мониторинга может быть направлена, например, на изучение сбросов или выбросов конкретного предприятия. Предметом регионального мониторинга, как следует из самого его названия, является состояние окружающей среды в пределах того или иного региона. Наконец, фоновый мониторинг имеет целью зафиксировать фоновое состояние окружающей среды, что необходимо для дальнейших оценок уровней антропогенного воздействия. Программы наблюдений формируются по принципу выбора приоритетных (подлежащих первоочередному определению) загрязняющих веществ и интегральных (отражающих группу явлений, процессов или веществ) характеристик. Классы приоритетности загрязняющих веществ, установленные экспертным путем и принятые в системе ГСМОС, приведены в табл. 4.1.

Таблица 4.1

Классификация загрязняющих веществ по классам приоритетности, принятая в системе ГСМОС.

Определение приоритетов при организации систем мониторинга зависит от цели и задач конкретных программ: так, в территориальном масштабе приоритет государственных систем мониторинга отдан городам, источникам питьевой воды и местам нерестилищ рыб; в отношении среды наблюдений первоочередного внимания заслуживают атмосферный воздух и вода пресных водоемов. Приоритетность ингредиентов определяется с учетом критериев, отражающих токсические свойства загрязняющих веществ: объемы их поступления в окружающую среду, особенности их трансформации, частоту и величину воздействия на человека и биоту, возможность организации измерений и другие факторы. Отметим, что приоритеты, выбранные общественными организациями при разработке программ мониторинга, могут быть сформулированы иным образом, не повторяющим ранжирование, принятое в ГСМОС. Это решение вполне оправданно, так как региональные и локальные приоритеты тесно связаны с экономикой региона, с местными источниками воздействия. Наконец, программа общественного мониторинга может быть связана с совершенно конкретной проблемой, которая и будет определять приоритеты в данном случае.

В Российской Федерации функционирует Единая государственная система экологического мониторинга (ЕГСЭМ), которая объединяет возможности и усилия многочисленных служб для решения задач комплексного наблюдения, оценки и прогноза состояния среды.

ЕГСЭМ включает следующие основные компоненты:

• • мониторинг:
  • — источников антропогенного воздействия на окружающую среду,
  • — загрязнения абиотического компонента окружающей природной среды,
  • — биотической компоненты окружающей природной среды,
  • — социально-гигиенический;
• • а также обеспечение создания и функционирования экологических и н форма ц и о н н ы х с и стем.

В рамках данной системы в Российской Федерации регулярный контроль состояния атмосферного воздуха осуществляется более чем в 260 городах с помощью станции Государственной сети мониторинга окружающей среды и станций Росгидромета. Кроме того, сведения о состоянии атмосферного воздуха получают с помощью станций различных ведомств. Результаты контроля показывают, что примерно в 70—90% городов наблюдаются разовые концентрации взвешенных веществ, оксида углерода, диоксида азота, сероводорода, фенола, сажи, формальдегида, фторида водорода и некоторых других веществ, превышающие ПДК.

Выброс вредных веществ в атмосферу — процесс динамичный. Например, по некоторым загрязняющим веществам в Российской Федерации в последние годы наблюдается снижение среднегодовой концентрации в атмосферном воздухе (диоксида серы и формальдегида — на 11—13%; бензапирена — на 39%), а по некоторым (сероводород, оксид углерода, оксид и диоксид азота) — увеличение концентрации (на 3—8%).

При активном воздействии антропогенных источников на окружающую среду происходят процессы физико-химического превращения, оседания и вымывания загрязняющих веществ. Большое влияние на протекание этих процессов оказывает трансграничный массоперенос, в результате которого меняются не только климатические (метеорологические) характеристики (температура, влажность, давление) атмосферного воздуха, но и состав и концентрация его загрязняющих вещест. Учитывая направление трансграничных массопереносов, можно провести экспертную оценку данных по выбросам с учетом предварительного моделирования (прогнозирования) развития процесса загрязнения атмосферного воздуха.

Таким образом, результаты моделирования трансграничного переноса свинца и кадмия, входящих в состав многих видов отходов, показали, что территория Российской Федерации подвержена загрязнению этими веществами со стороны других стран значительно сильнее.

При анализе загрязнения вредными веществами определенной территории необходимо учитывать не только трансграничный массоперенос, но и собственный «вклад» в процесс загрязнения среды. При анализе данных мониторинга о загрязнении среды свинцом и кадмием следует учитывать, что от источников, расположенных на территории Российской Федерации, выпадает около 70% этих веществ, а 30% приходится на долю источников других стран.

Следовательно, при разработке системы мониторинга любого уровня (глобального, регионального или локального) необходимо предусматривать функциональные возможности проведения контроля и прогнозирования развития ситуации с учетом как трансграничных загрязнений взвешенными, газообразными или аэрозольными соединениями и веществами, так и загрязнения от собственных источников.

Для обеспечения корректности проведения работ по анализу и прогнозированию экологической ситуации в окружающей среде особую роль играет базовый (фоновый) мониторинг. С этой целью на территории России работает семь станций комплексного фонового мониторинга (СКФМ), которые расположены в биосферных заповедниках: Баргузинском, ЦентральноЛесном, Воронежском, Приокско-Террасном, Астраханском, Кавказском и Алтайском. С помощью этих станций получают фоновые значения концентраций различных веществ в атмосфере, гидросфере и литосфере. Эти данные позволяют оценить негативное воздействие антропогенных загрязняющих веществ на окружающую среду.

Результаты базового (фонового) мониторинга взвешенных частиц в атмосферном воздухе показывают, что во многих районах серьезную проблему для окружающей среды составляют повышенные концентрации взвешенных частиц (пыль), которые на протяжении ряда лет остаются неизменными (на Европейской территории России (ЕТР) — 20—40 мкг/м³). Максимальные уровни пыли имеют место в засушливых районах России. Так, в юго-восточных районах ЕТР в конце лета (августе) среднемесячная концентрация достигает 70—80 мкг/м³, т. е. в 2 раза больше, чем в центральных районах ЕТР. Минимальные фоновые концентрации пыли отмечаются в зимнее время года. Например, на азиатской территории России в зимние месяцы этот показатель составляет 2 мкг/м³ в среднем за месяц. Процессы, происходящие в окружающей среде под действием загрязняющих веществ, например в атмосфере, вызывают изменения электрических параметров. Количественную оценку этих изменений можно проводить также при наличии данных о составе воздуха, полученных с помощью базового (фонового) мониторинга.

Таким образом, при создании системы мониторинга необходимо учитывать современный комплексный подход к охране окружающей среды и решению проблем обеспечения экологической безопасности жизнедеятельности человека.

Мониторинг источников водоиотребления и водопользования показывает, что речной сток является основой водных ресурсов России. В среднем по водности он составляет 4262 км³, из которых около 90% приходится на бассейны Северного Ледовитого и Тихого океанов. Однако более 80% населения России и ее основной промышленный и сельскохозяйственный потенциал сосредоточены в бассейнах Каспийского и Азовского морей, на долю которых приходится менее 8% годового объема речного стока России.

По данным мониторинга, в целом по России суммарный забор свежей воды из водоисточников в средний по водности год составляет около 3% общих водных ресурсов. Однако по ряду регионов величина водозабора из речных бассейнов достигает 50% и более. Это объясняется прежде всего тем, что поверхностные воды наиболее доступны для потребителей (рис. 4.4). Мониторинг использования подземных источников воды на производственно-технические, коммунально-бытовые и сельскохозяйственные нужды позволил выявить около 1800 очагов загрязнения подземных вод, из которых 78% расположено на Европейской части России.

Рис. 4.4. Примерная структура состава использования пресной воды отраслями экономиики, %:

• 1 — промышленность; 2 — сельское хозяйство;
• 3 — жилищно-коммунальное хозяйство; 4 — другие потребители

Хотя загрязнение подземных вод носит в основном локальный характер, тем не менее около 6% от общего количества подземных мод, используемых для хозяйственно-питьевого водоснабжения, составляют воды, загрязненные соединениями азота, железа, марганца; сульфатами; хлоридами; фенолами; стронцием; нефтепродуктами; свинцом; алюминием и др.

В настоящее время мониторингом загрязнения поверхностных вод Российской Федерации по гидробиологическим показателям охвачено более 190 водных объектов с помощью 280 постов контроля. Гидрохимические показатели загрязнения поверхностных вод контролируются более чем на 1200 водных объектах. Отбор проб производится на 2360 створах для анализа (контроля) физических и химических показателей.

Однако мониторингом охвачена только часть водных объектов. Важность работ по развитию и усовершенствованию системы мониторинга водных объектов в целях повышения уровня экологической безопасности человека и окружающей среды трудно переоценить, так как антропогенное загрязнение водных объектов вызывает увеличение донных отложений и накапливание долгоживущих химических и биологических соединений и веществ, влияющих не только на флору и фауну, но и на физико-химический состав воды.

В настоящее время Единая система экомониторинга в Российской Федерации не обеспечивает требуемый уровень информации, и это в значительной степени затрудняет деятельность различных органов управления, ответственных за обеспечение экологической безопасности. Согласно данным ежегодных докладов «О состоянии окружающей природной среды Российской Федерации», за последние годы продолжается процесс деградации почв вследствие загрязнения их вредными веществами, выбрасываемыми в окружающую среду промышленными предприятиями и автотранспортом. Кроме того, несмотря на спад производства и уменьшение объема промышленных выбросов, сохраняется тенденция аккумулирования токсичных веществ в почвах.

Данные, полученные в результате мониторинга в некоторых регионах, позволили составить картограммы, установить источники загрязнения и выработать необходимые рекомендации, направленные на улучшение ситуации.

Согласно экспертным данным института Геоэкологии РАН, крайне высокой и высокой степенями техногенного загрязнения отличаются крупные многофункциональные города с приоритетом химического, нефтехимического, металлургического производств в Кемеровской, Мурманской, Новгородской, Тверской, Белгородской, Челябинской, Новосибирской и ряде других областей. Ухудшение экологической ситуации наблюдается не только внутри границ городов, но и далеко за их пределами. Техногенные выбросы от промышленных источников и транспорта распространяются на прилегающие территории, являясь причиной загрязнениями сельскохозяйственной продукции, ухудшения состояния древостоя и снижения его фитоцидной роли. При этом зоны влияния городов простираются на десятки километров, а крупных промышленных агломераций — на сотни километров (например, Московской — на 200 км, Тульской — на 120 км, Среднеуральской — на 300 км, Кемеровской — на 200 км и т. д.).

Во многих городах и регионах основным загрязнителем окружающей среды является автотранспорт. В результате сжигания органического топлива в двигателях транспортных средств в окружающую среду выбрасывается большое количество тяжелых металлов, сажи и др. Так, поступление свинца в окружающую среду от автотранспорта составляет примерно 4000 т в год. Наибольшее загрязнение свинцом наблюдается в Московской, Самарской, Калужской, Нижегородской и Владимирской областях.

Мониторинг экологического состояния урбанизированных территорий развивается медленными темпами. Наиболее развитыми в этом отношении являются некоторые крупные города и промышленные зоны, в которых, по оценкам специалистов, сложилась сложная экологическая ситуация.