Научные основы экологического мониторинга
Одной из основных задач обеспечения экологической безопасности Российской Федерации является наблюдение, оценка и прогноз состояния окружающей среды – экологический мониторинг.
Экологическая опасность техногенных объектов обусловлена характером и масштабами реального загрязнения окружающей среды.
Наибольшую опасность компонентам природной среды представляют загрязнения химической природы.
Многообразие химических веществ, обращающихся в среде обитания, различие их химической структуры и физико-химических свойств, трудности управления риском химических воздействий превратили химические соединения в реальную угрозу безопасности человека и живой природы.
Интенсивная промышленная, сельскохозяйственная и другая деятельность человека сопровождается значительным, часто неблагоприятным, антропогенным воздействием на окружающую среду. Особую опасность представляет все более возрастающее загрязнение воздуха, почвы и вод разнообразными, в т.ч. и токсичными химическими веществами. I. I. I. Ситуация осложняется не только ростом числа химических загрязнителей, но и тем, что попадая в окружающую среду, эти вещества вступают в сложные химические взаимодействия друг с другом и «природными химикатами». Результатом такого взаимодействия является трансформация химических соединений в компонентах природной среды, их трансгенерация в трофических цепях.
Научно-исследовательский характер имеет идентификация веществ-загрязнителей, (особенно по определению крайне токсичных веществ на уровне сверхмалых концентраций).
Эффективная защита окружающей среды от различного рода загрязнений невозможна без получения достоверной и исчерпывающей информации о степени загрязнения воздуха, почв и вод. Эта задача решается методами экологического мониторинга.
Экологический мониторинг в РФ это комплекс выполняемых по научно обоснованным программам наблюдений, оценок, прогнозов и разрабатываемых на их основе рекомендаций и вариантов управленческих решений, необходимых и достаточных для обеспечения управления состоянием окружающей среды и экологической безопасностью (Государственный доклад «О состоянии окружающей природной среды Российской Федерации в 1995 г.». М.: Центр международных проектов, 1996. 458 с.).
В соответствии с приведенными определениями и возложенными на систему функциями мониторинг включает три основных направления деятельности:
• наблюдения за факторами воздействия и состояния среды;
• оценку фактического состояния среды;
• прогноз состояния окружающей среды и оценку прогнозируемого состояния.
Следует принять во внимание, что сама система мониторинга не включает деятельность по управлению качеством среды, но является источником необходимой для принятия экологически значимых решений.
II. Основными компонентами системы экологического мониторинга окружающей среды являются приборно-аппаратные средства, система организации измерений, средства обработки данных, в частности, компьютеры и их программное обеспечение, комплекс методик анализа результатов наблюдений и т.п.
В настоящее время идет формирование системы экологического мониторинга и, в частности, создание ее подсистемы – системы технических средств экологического мониторинга (ТСЭМ), т.е. измерительной системы.
К настоящему времени формируемая система представляет собой совокупность специализированных лабораторий наземного, воздушного и морского базирования, комплектов дистанционных и носимых средств измерения и контроля за состоянием качества окружающей среды и источниками загрязнений.
В качестве основных направлений разработки и развития технических средств инструментального экологического контроля определены:
• приборно-аппаратныесредства экологического контроля;
• стационарные и подвижные экологические лаборатории;
• дистанционные средства экологического контроля.
Приборно-аппаратные средства обеспечивают получение первичной информации об изменении экологической обстановки по внешним признакам или на основании данных измерений; отбор проб компонентов ОС их временное хранение и доставку для последующего анализа в экологические лаборатории.
Стационарные и подвижные экологические лаборатории получают информацию о состоянии ОС на различных объектах с использованием портативных средств измерения и контроля, а также по результатам исследования проб, отобранных на объектах. Их эксплуатация требует привлечения квалифицированных специалистов и в ряде случаев носит исследовательский характер.
Дистанционные средства экологического контроля обеспечивают увеличение обзорности, масштабности и оперативности получения информации о состоянии ОС на объектах и неразрывно связаны с использованием авиационно-космических средств дистанционного зондирования земли (ДЗЗ).
III. Совершенствование физико-химических методов анализа методик анализа
В процессе экологического мониторинга, как правило, решаются две задачи:
• обеспечение оценки качественного состояния окружающей среды;
• формирование информации для проведения (в случае необходимости) корректирующих воздействий.
Традиционная оценка качества и безопасности окружающей среды проводится по результатам измерения концентрации конкретных веществ, а критерием оценки является соответствие величин измеренных концентраций, нормированных показателей к предельно допустимым концентрациям (ПДК). Такие измерения проводятся с помощью различных физико-химических методов.
При проведении анализа с использованием этих методов возникает серьезная проблема, обусловленная тем, что для большинства химических соединений с установленным ПДК отсутствуют довольно чувствительные и точные методы их определения, а сами ПДК существуют для очень ограниченного числа химических веществ (примерно 1500 веществ). Поскольку в реальных ситуациях приходится сталкиваться с несравненно большим числом потенциальных загрязнителей (за последние 10 лет синтезировано более 4 млн новых химических соединений, ежегодно производится около 30 тыс. видов химических веществ в количестве более 1 т в год каждое) даже полное измерение всех веществ, внесенных в списки опасных токсических веществ, что никогда не выполняется, дает информацию о реальной безопасности окружающей среды близкой к нулю.
Кроме того, в результате спонтанных реакций между исходными веществами возникают новые комплексные соединения, для которых не только не существует ПДК, но и отсутствуют методики определения. Известно также, что зачастую токсичность вновь образуемых соединений может существенно превышать токсичность исходных веществ. Естественно, что в таких условиях мониторинг за каждым из веществ нереален, он может вестись лишь обобщенно за интегральным воздействием на природу.
Любая комбинация традиционных аналитических приборов не в состоянии предусмотреть специфический биологический эффект выявленный в процессе контроля токсичности в качестве интегрального показателя.
Совершенно очевидно, что оценка экологической обстановки в ходе систематического контроля и формирование эффективной подсистемы общегосударственного экологического мониторинга невозможны без выполнения интегрального контроля.
Оценка должна осуществляться на базе обобщенных (интегральных) критериев, характеризующих изменения биологических показателей экосистем в результате воздействия на них различных техногенных загрязнителей.
