Геомониторинг в городском подземном строительстве

• обзор и изучение влияния изменений окружающей среды, в частности, на здоровье человека, природные ресурсы и человеческую деятельность;

• изучение воздействия конкретных видов деятельности на окружающую среду с целью принятия решения о необходимости замены некоторых видов этой деятельности.

Позже Глобальная система наблюдения стала называться Глобальной системой мониторинга окружающей среды (ГС МОС). Первое межправительственное совещание по мониторингу состоялось в Найроби в 1974 г. На совещании были сформулированы семь основных целей:

• организация расширенной системы информации об угрозе здоровью человека; оценка глобального загрязнения атмосферы и его влияния на климат; оценка количества и распределения загрязнений в биологических системах, особенно в пищевых цепочках;

• оценка критических проблем, возникающих в результате сельскохозяйственной деятельности и землепользования;

• оценка реакции наземных экосистем на воздействие окружающей среды;

• оценка загрязнений океана и влияния загрязнений на морские экосистемы;

• создание усовершенствованной системы предупреждения стихийных бедствий в международном масштабе и выработка списка приоритетных поллютантов для систем.

Под мониторингом окружающей природной среды понимается система контроля, наблюдения, оценки и прогноза изменений природной среды, вызванных хозяйственной деятельностью человека, осуществляемая в пространстве и времени с определенными целями в соответствии с заранее подготовленной программой.

Рис. 1.3. Глобальная система мониторинга окружающей среды

Общая структура ГС МОС показана на рис. 1.3. Работа ГС МОС в рамках ЮНЕП ведется по пяти основным направлениям:

• мониторинг климата;

• мониторинг крупномасштабного переноса и осаждения загрязняющих веществ;

• мониторинг для целей здравоохранения;

• мониторинг возобновляемых природных ресурсов;

• мониторинг океана.

Мониторинг климата осуществляется ГС МОС совместно со Всемирной метеорологической организацией (ВМО/ ООН). Он состоит из станций фонового загрязнения атмосферы Всемирной службы погоды (ВСП/ВМО) и Всемирного каталога ледников. С помощью ЮНЕП было создано 100 региональных и 10 базовых станций в разных частях земного шара. Программа наблюдений расширена за счет проведения систематического определения отражающей способности Земли (альбедо) и наблюдения за распространением и изменчивостью глобального снежного покрова и морских льдов. Составление Всемирного каталога ледников осуществляется ЮНЕСКО и Шведским Федеральным технологическим институтом на базе информации, поступающей с 750 ледниковых станций. Результаты измерений фонового загрязнения воздуха направляются в Климатический центр (ВМО) в Ашвилле (США), где ежегодно с 1971 г. они публикуются в специальных выпусках. В выпусках содержатся сведения о спектральных характеристиках солнечной радиации для целей оценки мутности атмосферы и сведения о химическом составе осадков по 15 показателям. Данные наблюдений за мутностью атмосферы поступают с 86 станций из 19 стран, о химическом составе атмосферных осадков – с 34 станций из 11 стран.

Мониторинг крупномасштабного переноса и осаждения загрязняющих веществ реализует Европейская программа по мониторингу окружающей среды в рамках Европейской экономической комиссии (ЕЭК/ООН). Наблюдательная сеть имеет 86 станций, расположенных в 22 европейских странах. Информация: содержание серы в аэрозолях, сульфатов и основных ионов в атмосферных осадках, серного ангидрида в газообразном состоянии, а также кислотности в атмосферных осадков – поступает в Норвежский институт атмосферных исследований и метеорологические центры в Осло для стран Западной Европы, в Москву для стран Восточной Европы.

Мониторинг для целей здравоохранения осуществляется под руководством Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) и координируется ЮНЕП. Он состоит из трех взаимосвязанных частей. ВМО проводит контроль за загрязнением воздуха в городах на 180 станциях в 60 странах. ВМО совместно с ЮНЕСКО (организация ООН по вопросам образования, науки и культуры) контролирует качество воды на 300 станциях. ФАО (Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН) осуществляет контроль продуктов питания. Первый ее проект предусматривает наблюдения за содержанием свинца в овощах и рыбных продуктах и хлорсодержащих углеродов в молочных продуктах.

Деятельность по мониторингу возобновляемых природных ресурсов осуществляется ФАО и ЮНЕСКО. В программу «Человек и биосфера» (МАБ/ЮНЕСКО) включены исследования по следующим проблемам: опустынивание – проект № 4, истощение и ухудшение тропических лесов – проект № 1, тропические лесопастбищные угодья – проект № 3.

Вопросы мониторинга загрязнения океана являются предметом изучения ряда национальных и международных программ в рамках ЮНЕП, ВМО и МОК. Межправительственной океанографической комиссией (МОК/ЮНЕСКО) были разработаны план Глобальных исследований загрязнения морской среды (ГИЗМС) и Объединенная глобальная система океанографических станций (ОГСОС). Работы по региональному исследованию Средиземного моря осуществляют 83 морских научных института от 16 стран и ЕЭК под руководством ФАО, МАГАТЭ, МОК, ВМО и ВОЗ. С 1979 г. в программу исследований включен мониторинг поступления загрязняющих веществ, переносимых по рекам и воздуху в Средиземное море. Оценка нагрузки от загрязнителей, вносимых большими реками, была начата в рамках проекта ЮНЕСКО по всемирной регистрации речных сбросов в океан.

В 1974 г. в Челси-колледже был создан Центр по изучению различных аспектов мониторинга окружающей среды. Работы проводятся Научным комитетом по проблемам окружающей среды (СКОПЕ/МСНС – Международный совет научных союзов) при поддержке ЮНЕП. Деятельность центра имеет четыре основных направления: изучение требований к мониторингу и оценке; изучение значения и возможностей регионального мониторинга; обоснование мониторинга через динамику процессов окружающей среды; исследование возможных будущих изменений окружающей среды.

Даже самый общий анализ основных целей программы ГС МОС и основных направлений ее реализации показывает, что мониторинг является сложной иерархической многоуровневой системой.

Как показано на рис. 1.3, функциональная часть ГС МОС включает две подсистемы: систему натурных наблюдений и автоматизированную информационную систему. Кратко остановимся на содержании и основных функциональных задачах перечисленных подсистем.

Система натурных наблюдений организована для получения информации о современном состоянии загрязнения окружающей среды, путях и скорости распространения этого загрязнения и слежения за изменением качества окружающей среды. Получение этой информации может осуществляться различными способами (методами). Экспедиционные наблюдения – это комплексные исследования изменений природной среды, выполняемые, как правило, с определенной периодичностью, а иногда носящие одноразовый характер. Стационарные наблюдения – это постоянное во времени изучение одного или нескольких изменяющихся компонентов природной среды, осуществляемое в различных масштабах, чаще всего в локальном, по определенной заранее методике и с помощью конкретно для этого разработанного технического средства. Комплексные фоновые наблюдения – это стационарные наблюдения, проводимые на территории биосферных заповедников с целью выявления естественной природной изменчивости окружающей среды. Сопоставление результатов стационарных и фоновых наблюдений позволяет выявлять техногенную составляющую изменений природной обстановки, т. е. определить количественные показатели изменяющегося компонента биосферы, вызванные процессами техногенеза. Особое место в системе натурных наблюдений занимают дистанционные наблюдения, основанные на широком использовании аэрофото- и космических снимков. В настоящее время на базе использования дистанционных методов создается аэрокосмический мониторинг, имеющий огромное значение для определения мест, степени и видов загрязнения среды в процессе освоения территории.

Автоматизированная информационная система предназначена для выяснения закономерностей протекания физико-химических, биологических, инженерно-геологических и других процессов, моделирования и прогнозирования загрязнений природной среды и расширения знаний относительно особенностей воздействия загрязнителей на экологические системы, что необходимо при разработке мероприятий по охране здоровья людей и для благополучия нынешнего и будущих поколений, а также для эффективного руководства и управления окружающей средой и рационального использования природных ресурсов.

Автоматизированная справочно-информационная система (АСИС) представляет собой совокупность баз данных, содержащих информацию, получаемую в процессе функционирования системы натурных наблюдений. Ведение АСИС осуществляется на ЭВМ с помощью системы управления базами данных (СУБД). Функционирование АСИС накладывает жесткие требования на представление информации натурных наблюдений для ввода ее в ЭВМ, т. е. требует высокого уровня стандартизации и унификации материалов.

Система обработки данных (АСОД) реализована в виде специализированных комплексов программ обработки материалов, которые либо подобраны из существующих стандартных программ, либо составлены исходя из задач, поставленных перед АСОД. Таким образом, АСОД представляет собой программный комплекс, необходимый для обработки материалов о загрязнении природной среды и позволяющий выявлять закономерности и тенденции развития этих загрязнений.

Прогнозно-диагностическая система (АПДС) – это комплекс проблемно-ориентированных программ, базирующихся на глубокой фундаментальной методологической проработке вопросов моделирования и прогнозирования загрязнений природной среды и выяснении особенностей воздействия загрязнений на различные типы экологических систем. Примером АПДС может служить разработанная и успешно функционирующая в ВЦ РАН концептуальная модель биосферы, которая состоит из трех групп моделей. Первая группа моделей описывает естественную циркуляцию веществ – геохимические циклы; вторая – климат; третья – человеческую активность.

И, наконец, система управления (АСУ) предполагает, исходя из наличия информации о современном состоянии биосферы и прогнозах ее изменения в результате освоения территорий, разработку комплекса природоохранных мероприятий, направленных на минимизацию ущерба, наносимого природе в процессе хозяйственной деятельности человека.

Естественные (природные) изменения климата, погоды, температуры происходят сравнительно медленно, за большие отрезки времени. Антропогенные изменения развиваются гораздо быстрее, и последствия их опасны, поскольку могут стать необратимыми. Поэтому для их установления необходимо иметь информацию о первоначальном состоянии окружающей среды, т. е. до начала антропогенного воздействия (либо статистическую, либо реконструированную по результатам наблюдений за донными отложениями в видных объектах, составом ледников и т. п.). Это логично приводит к другому определению глобального мониторинга – фоновому (или фонового загрязнения). Во всем мире на сегодня действует сеть станций фонового мониторинга, охватывающая все типы экосистем: водные (морские и пресноводные) и наземные (лесные, степные, пустынные и высокогорные). В России также имеются станции комплексного фонового мониторинга, расположенные в биосферных заповедниках и являющиеся частью глобальных международных наблюдательных сетей.

Основными направлениями глобального мониторинга в России являются:

• изучение глобального изменения климата вследствие загрязнения;

• изучение антропогенных воздействий на окружающую среду при распространении загрязняющих веществ на большие расстояния (например, закисления среды под влиянием выбросов серы в атмосферу);

• изучение воздействий загрязнителей, обладающих большой инерционностью, например, кумулятивного эффекта хлорорганических пестицидов.

1.4. Национальный мониторинг России: принципы, цели, задачи и функции

Основными задачами национальной системы мониторинга природной среды являются:

• получение объективной информации, позволяющей оценить уровень загрязнения объектов внешней среды во времени и пространстве на территории страны;

• обеспечение ведомств, ответственных за принятие защитных мероприятий, экстренной информацией о резком изменении уровня загрязнения, а также передача всей полученной информации заинтересованным организациям; составление прогнозов и предупреждений о возможности резкого увеличения уровней загрязнений в воздухе, водах суши, морей.

Данные наблюдений о качестве природных сред предназначены также для оценки эффективности проводимых мероприятий по охране среды и служат основой для долгосрочных прогнозов состояния окружающей среды в стране.

В 1993 г. было принято Постановление Правительства РФ «О создании единой государственной системы экологического мониторинга (ЕГСЭМ)». Цель ЕГСЭМ – создать источник объективной комплексной информации о состоянии окружающей среды в РФ. Согласно «Положению о ЕГСЭМ», она осуществляет:

• мониторинг источников антропогенного воздействия на окружающую среду;

• мониторинг загрязнения абиотической компоненты;

• мониторинг биотической компоненты;

• обеспечение создания и функционирования экологических информационных систем.

Таким образом, ЕГСЭМ создается на основе действующих в настоящее время в РФ систем мониторинга, осуществляемого различными методами.

Сравнительно новой структурой являются отраслевые системы производственного экологического мониторинга (ПЭМ). Примером может быть создание в 1997 г. в ОАО «Газпром» (тогда РАО «Газпром») отраслевой системы мониторинга за выбросами вредных веществ и сбросами сточных вод, состоянием воздуха, водной среды и почв в районах расположения объектов ОАО «Газпром». Разработана и внедрена также I очередь системы ПЭМ в нефтяной промышленности.

Единая государственная система экологического мониторинга представляет собой открытую иерархически построенную информационно-измерительно-аналитическую макросистему, которая формируется путем организации системы получения данных и системы управления данными (сбор, хранение, обработка, передача и представление данных), опираясь на следующие основные принципы:

• ориентация на систему управления состоянием окружающей среды;

• сотовый принцип организации макросистемы;