Промислова екологія - Апостолюк C.O. - 8.1. Структура, завдання та місце моніторингу в системі керування якістю природного середовища

8.1. Структура, завдання та місце моніторингу в системі керування якістю природного середовища

Моніторинг — це система спостережень за змінами стану середовища, спричиненими антропогенними факторами, яка дозволяє прогнозувати розвиток цих змін. Термін "моніторинг" походить з латинської мови, що в перекладі означає "спостережливий" або "запобігливий".

Об'єктами моніторингу можуть бути природні, антропогенні або природно-антропогенні екосистеми.

Мета моніторингу — це не тільки пасивна констатація фактів, але й проведення експериментів, моделювання процесів, їх прогнозування.

Основними завданнями моніторингу є:

— спостереження за фактичним станом біосфери та її змінами;

— визначення змін, спричинених діяльністю людини та узагальнення результатів спостережень;

— оцінка змін біосфери та їх тенденцій;

— виявлення тенденцій, зумовлених антропогенною діяльністю;

— прогнозування тенденцій у зміні стану біосфери.

Ці завдання формують системи моніторингу, блок-схема якої наведена на рис. 8.1. На схемі зображені прямі та зворотні зв'язки між основними системоутворювальними блоками.

Рис. 8.1. Блок-схема моніторингу

Блоки "Спостереження" і "Прогнозування стану" тісно взаємопов'язані, оскільки прогнозування стану навколишнього середовища можливе лише за наявності достатньої інформації про фактичний стан середовища (прямий зв'язок). Прогнозування, з одного боку, передбачає володіння інформацією щодо закономірності змін стану природного середовища, наявність схеми і можливостей числового розрахунку, з іншого — спрямованість прогнозування, яка значною мірою повинна визначати структуру і склад мережі спостереження (зворотний зв'язок).

Дані, що характеризують стан природного середовища, отримані в результаті спостережень або прогнозування, повинні оцінюватися залежно від того, в якій сфері людської діяльності вони використовуються.

Під оцінкою фактичного стану природного середовища розуміють, з одного боку, визначення збитків від дії шкідливих параметрів, а з іншого боку — вибір оптимальних умов діяльності людини, встановлення існуючих екологічних резервів. Йдеться про визначення допустимих навантажень на навколишнє природне середовище.

Інформаційна система моніторингу антропогенних змін є складовою системи управління, взаємодії людини з навколишнім середовищем, оскільки інформація про існуючий стан природного середовища і тенденції його зміни повинна бути основою розроблення заходів з охорони природи і враховується при плануванні розвитку економіки. На рис. 8.2 наведена схема управління станом навколишнього природного середовища. На схемі умовно об'єднані енергетичні та інформаційні потоки.

Рис. 8.2. Схема управління станом навколишнього природного середовища: А — антропогенна дія; Б — стан середовища до антропогенної дії; Б' — стан середовища після антропогенної дії; М — моніторинг; Н — рівень науково-технічних розробок; Е — економічні можливості; У — блок керування

Елемент біосфери з рівнем стану Б під антропогенним впливом А змінює свій стан (Б—Б'). За допомогою моніторингу М формується фотографія зміненого стану, проводиться узагальнення даних, аналіз й оцінювання фактичного і прогнозованого станів. Отримана інформація передається в блок управління У для прийняття відповідних рішень.

На основі цієї інформації залежно від рівня науково-технічних розробок Н та економічних можливостей Е вживаються заходи щодо обмеження або призупинення антропогенної дії на біосферу. Безумовно, можливі інші комбінації перелічених підходів, удосконалюються системи моніторингу.

Спостереження за станом навколишнього природного середовища повинні включати відстеження джерел і факторів антропогенної дії (в тому числі за джерелами забруднення, випромінювання та ін.), стану елементів біосфери, змін її структурних і функціональних показників. При цьому йдеться про отримання даних про початковий (фоновий) стан елементів біосфери.

У системі моніторингу виконуються три специфічні функції: спостереження, оцінка й прогноз. Об'єктами спостережень можуть бути окремі точки й зони різних розмірів. Розглядають три види моніторингу: локальний, імпактний і регіональний. Якщо зони спостережень не перевищують десятки кілометрів, то цей моніторинг вважається локальним. Якщо об'єктами спостережень є локальні джерела, але підвищеної небезпеки (місця захоронення радіоактивних відходів, хімічні заводи та ін.), то такий моніторинг називається імпактним. Збільшення масштабів спостереження до тисяч квадратних кілометрів — це регіональний моніторинг.

Серед завдань промислової екології найбільше значення має локальний моніторинг як система, що дозволяє оперативно відслідковувати якість середовища і приймати адекватні рішення.

За компонентами біосфери можна виділити окремі види моніторингу різних середовищ: моніторинг атмосфери, моніторинг гідросфери, моніторинг літосфери тощо, за факторами дії — інгредієнтний моніторинг, до якого належить контроль за забруднювальними речовинами та агентами (токсичними речовинами, тепловим, шумовим забрудненням тощо).

Моніторинг джерел забруднення включає стеження за ними: точковими стаціонарними (заводські труби, зосереджені викиди промислових підприємств тощо), точковими рухомими (транспорт), лінійними або площинними (стоки з сільськогосподарських полів, лісових галявин, випадіння дощів, розсіювання добрив, їхнє змивання тощо).

За методами спостережень моніторинг поділяється на: супутниковий геофізичний (спостереження за помутнінням атмосфери, метеорологічними і гідрологічними характеристиками середовища тощо), кліматичний (спостереження за станом кліматичної системи), біологічний (спостереження за станом біоти, реакції на антропогенну дію), санітарно-гігієнічний (визначення стану здоров'я людини під впливом навколишнього середовища), генетичний (відстеження можливих змін спадкових ознак у різних популяцій), екологічний (визначення стану абіотичної складової біосфери та антропогенних змін в екосистемах, пов'язаних із забрудненням середовища).

Основною базою для формування блоку "Спостереження" у блок-схемі системи моніторингу є дані замірів тих або інших екологічно важливих параметрів: температури, рівня радіації, концентрації токсичних речовин у середовищі (повітрі, воді, ґрунті). Для визначення концентрації хімічних речовин у цих середовищах найчастіше використовують традиційні хімічні та фізико-хімічні методи: гравіметрію, атомно-абсорбційну спектроскопію, газову хроматографію, спектрофлуорометрію, рентгенофлуоросцентну спектрометрію та ін.

Основою організації мережі спостережень є принцип системності та комплексності. Всі спостереження проводять уніфікованими методами й формами.

Пункти спостережень організовуються в першу чергу в містах, селищах, де розміщені промислові підприємства, на водних об'єктах і в сільськогосподарських районах, де постійно наявне антропогенне забруднення середовища.

У великих містах у наш час розробляється централізована система автоматичного контролю стану атмосфери і збирання інформації. Вона включає реєстрацію концентрацій ряду домішок і необхідних метеорологічних параметрів одночасно в різних пунктах міста, а також передачу інформації каналами телефонного зв'язку на центральний пункт, де відбувається автоматична обробка й видача інформації.

При організації систем моніторингу звичайно виходять із визначення пріоритетів на основі сукупності критеріїв. Так, для моніторингу забруднень рекомендують такий перелік критеріїв:

— обсяг фактичного або потенційно можливого впливу шкідливих речовин на здоров'я людини, клімат або екосистему;

— схильність до деградації у навколишньому природному середовищі та накопичення шкідливих речовин в організмі людини і харчових ланцюгах;

— можливість хімічної трансформації у фізичних і біологічних системах, унаслідок чого вторинні речовини можуть виявитися більш токсичними;

— мобільність (рухомість) шкідливих речовин;

— фактичні або можливі тренди (тенденції) концентрації шкідливих речовин у навколишньому середовищі та організмі людини;

— частота і обсяг впливу шкідливих речовин;

— можливість замірів концентрацій шкідливих речовин у різних середовищах;

— місцезнаходження шкідливих речовин у навколишньому середовищі.

Велика кількість забруднень оцінюється в балах (від 0 до 3) за кожним із критеріїв. За найбільшими сумами балів визначають пріоритети (чим вища сума, тим вищий пріоритет). Знайдені таким чином пріоритети поділяють на класи, вказують середовище і тип програми вимірювань. Оцінка, виконана в системах моніторингу, порівнюється з нормативними показниками. На етапі оцінки важливо визначити можливість спільного впливу декількох різних факторів, їхню адитивність, посилення або послаблення в результаті спільної дії.

При визначенні дії різних факторів на окремі елементи біосфери важливо виявити, чи володіє фактор певним порогом дії, вище від якого виникає ефект, а нижче — він рівний нулю. Прикладом першого випадку є використання значень гранично допустимих концентрацій (ГДК) і гранично допустимих рівнів (ГДР) як нормативних критеріїв оцінки. Прикладом другого випадку є безпорогова концепція дії іонізаційного випромінювання.

Важливою для моніторингу є прогностична функція. При складанні прогнозів необхідно пам'ятати про те, що всі прогнози мають ймовірнісний характер.

У процесі прогнозування слід дотримуватися принципів необхідності і безперервності. Принцип необхідності включає обов'язкове вивчення всіх умов існування об'єкта (явища) у минулому, виявлення закономірностей розвитку цього феномену донині, визначення ймовірного стану такого явища (об'єкта, феномену) у майбутньому. Принцип безперервності вимагає постійних систематичних спостережень за прогнозованим явищем, об'єктом та ін. Усе це повною мірою може реалізуватися в системі моніторингу.

Основу прогнозування формують три взаємодоповнювані джерела інформації про майбутній стан середовища чи явища:

— оцінка перспектив розвитку майбутнього стану прогнозованого явища на основі досвіду, частіше за допомогою аналогії з достатньо відомими вхідними явищами й процесами;

— умовне продовження в майбутньому тенденцій, закономірності розвитку яких у минулому та у теперішній час добре відомі;

— модуль майбутнього стану того чи іншого явища, процесу, побудованого відповідно до очікуваних змін ряду умов, перспективи розвитку яких достатньо відомі.

Відповідно до цього існують три способи розроблення прогнозів, які доповнюють один одного: анкетування, екстраполювання і моделювання.

Для проведення моніторингу найчастіше використовують формалізовані методи, які реалізують за допомогою сучасної комп'ютерної техніки.

Для проведення режимних спостережень за станом навколишнього природного середовища на промислових підприємствах залучаються фахівці з Міністерства охорони навколишнього природного середовища (Мінприроди) України, Міністерства охорони здоров'я України, Міністерства лісового господарства У країни, Державного комітету України з водного господарства, Державного комітету України із земельних ресурсів, Державного комітету України з житлово-комунального господарства. До цієї роботи залучаються також фахівці Національного космічного агентства України.

Мінприроди здійснює спостереження за: джерелами промислових викидів в атмосферу та дотриманням норм гранично допустимих викидів; джерелами скидів стічних вод і дотриманням гранично допустимих викидів; станом поверхневих вод суші; станом і складом звалищ промислових і побутових відходів. Мінлісгосп України проводить спостереження за: станом лісів, ґрунтів у лісах, станом мисливської фауни у лісах.

МОЗ України здійснює спостереження за: рівнем забруднення атмосферного повітря у місцях проживання населення; станом поверхневих вод суші у місцях їх використання населенням; станом хімічного та біологічного забруднення ґрунтів на території населених пунктів, де розміщені промислові підприємства, інтенсивністю фізичних та енергетичних факторів (шум, вібрації, електромагнітні поля та ін.); впливом шкідливих факторів на здоров'я мешканців цих населених пунктів.

Важливим для проведення моніторингу є нормування шкідливих викидів у навколишнє природне середовище, розрахунок їх кількості, максимально можливих і гранично допустимих концентрацій шкідливих речовин в атмосфері, ступеня очищення атмосферного повітря та виробничих стічних вод.