Геомониторинг в городском подземном строительстве

На территории России находятся 5 станций комплексного фонового мониторинга, которые расположены в биосферных заповедниках: Воронежском, Приокско-Террасном, Астраханском, Кавказском, Алтайском.

Создание сети станций фонового мониторинга требует решения многих сложных задач. Одна из них – получение представительных данных. Решение этой задачи определяется, во-первых, выбором репрезентативных районов размещения станций и наблюдательных полигонов относительно изучаемого региона и, во-вторых, используемыми методами получения фоновых характеристик, их анализа и обобщения.

В типовую программу наблюдений на станциях комплексного фонового мониторинга входит определение следующих веществ:

1 – в атмосферном воздухе – свинца, ртути, кадмия, мышьяка, сернистого газа, сульфатов, 3,4-бензпирена, озона, окиси и двуокиси азота, ДДТ и его метаболитов, изомеров ГХЦГ, взвешенных частиц;

2 – в атмосферных осадках, поверхностных водах – свинца, ртути, кадмия, мышьяка, 3,4-бензпирена, ЛДТ и его метаболитов, изомеров ГХЦГ, общего содержания азота, общего содержания фосфора, pH, ионов сульфатов, хлоридов, аммония, магния, калия, натрия, кальция;

3 – в донных отложениях, почвенном и растительном покровах – свинца, ртути, кадмия, 3,4-бензпирена, ЛДТ и его метаболитов, изомеров ГХЦГ, общего содержания азота, общего содержания фосфора, калия.

Наблюдения на станциях проводятся регулярно и совмещаются с метеорологическими, гидрологическими и геофизическими наблюдениями.

Комплексные исследования включают:

• проведение постоянных наблюдений (фонового мониторинга) и определение фоновых показателей (параметров), характеризующих современное состояние биосферы и ее техногенные изменения;

• проведение постоянных, периодических и нерегулярных целевых исследований различных экосистем для выбора научно обоснованных параметров контроля состояния окружающей среды и их влияния на здоровье и благосостояние человека;

• сохранение природных экосистем и генофонда растений и животных и разработка научных основ природоохранительных мероприятий (прежде всего для систем природных заповедников);

• проведение научных исследований по различным научным международным проектам (МАБ и другие).

Отбор проб природных вод, донных отложений, почвы и растений, предусматривающий получение характерного для данного района статистически усредненного образца, не представляет большой сложности. Представительность пробы при этом определяется правильностью выбора точек отбора.

Для определения содержания тяжелых металлов в образцах применяют высокочувствительные методы активации и полярографии. Хорошую производительность имеют инструментальные методы анализа: рентгено-флюоресцентный, нейтронно-активационный и эмиссионный. На станциях фонового мониторинга широко используется метод атомной адсорбции. Создание государственной системы фонового мониторинга России является частью плана организации Глобальной системы мониторинга окружающей среды.

Наблюдения за радиационной обстановкой окружающей среды на стационарной сети осуществляются на 1312 пунктах.

Для выявления закономерностей миграции и трансформации загрязняющих веществ, учитывая пространственную и временную изменчивость их состояния и концентрации, выделяют пять основных зон наблюдения:

• зона выброса – источник загрязнения;

• импактная зона – территория непосредственного влияния источника загрязнения;

• фоновая зона – территория за пределами непосредственного влияния источника загрязнения;

• зона контакта загрязняющих веществ с наземными объектами в пределах импактной зоны;

• зона биологической миграции и трансформации загрязняющих веществ в трофических цепях.

Наблюдения проводятся систематически в соответствии с разработанной программой наблюдений, которая предусматривает их проведение в строго установленных местах и в точно определенные сроки. Для унификации методов наблюдений разрабатываются ГОСТы на методы анализа, создаются средства метрологического обеспечения для сети массовых анализов, ведутся планомерная разработка и выпуск приборов для контроля за загрязнением. Для применения наиболее эффективных мер по борьбе с загрязнителями природной среды необходимо использовать информацию об источниках загрязнения и выбросах загрязняющих веществ этими источниками. Для ограничения выбросов загрязняющих веществ в окружающую среду устанавливаются величины предельно допустимых выбросов (ПДВ), которые зависят от технических и экономических возможностей; ПДВ должны ступенчато (поэтапно) снижаться до значений предельно допустимых экологических нагрузок (ПДЭН).

Выполняется несколько видов работ: режимные наблюдения, оперативные работы, специальные работы.

Режимные работы проводятся систематически по ежегодным программам, на специально организованных пунктах наблюдений. В целом подсистема натурных режимных наблюдений включает:

• сеть станций наблюдения, расположенных в районах непосредственного техногенного воздействия (импактной зоне);

• сеть региональных станций в промежуточных районах, куда загрязняющие вещества поступают путем местных миграционных процессов;

• сеть базовых станций в районах, куда загрязнения могут поступать вследствие глобального распространения.

Необходимость выполнения оперативных работ зависит от случаев аварийного загрязнения природной среды или стихийных бедствий; эти работы выполняются при чрезвычайных ситуациях.

Специальные работы, например мониторинг эвтрофирования, мониторинг пестицидного загрязнения и т. д., выполняются в связи с увеличением значимости различных антропогенных факторов в развитии изменений в природных экосистемах.

Сеть наблюдений Росгидромета считается его оперативно-производственным подразделением. Научно-методическое руководство работами по мониторингу загрязнения природной среды осуществляют научно-исследовательские институты Росгидромета.

Комплексное обследование загрязнения окружающей природной среды – это исследование, включающее согласованные во времени и пространстве наблюдения за уровнем химического загрязнения в различных компонентах природной среды: атмосферном воздухе, почвенном и снежном покровах, поверхностных водах, донных отложениях, биоте в промышленном районе с интенсивной антропогенной нагрузкой – и получение дополнительной информации, связанной с загрязнением.

Целью работ является получение наиболее полной информации о состоянии и причинах загрязнения окружающей среды.

В задачи обследования входит:

• всесторонний анализ состояния и оценка тенденций загрязнения;

• оценка негативного антропогенного воздействия на фоне природных процессов;

• выявление критических источников и факторов воздействия;

• выявление наиболее подверженных негативному воздействию компонентов окружающей среды и приоритетных загрязняющих веществ;

• анализ причин загрязнения.

Основные виды комплексных обследований:

• рекогносцировочное;

• детальное с целью получения наиболее полной информации;

• оперативное с целью получения экстренной информации и принятия срочных мер по защите населения, природных объектов и уменьшению ущерба от загрязнения.

Программа работ определяется в зависимости от целей и задач конкретного обследования, а также от вида обследования. Наряду с химическими методами используются методы биотестирования токсичности, биоиндикации, химико-биологического натурного моделирования. Проводятся расчеты аварийных зон потенциально возможных источников загрязнения сильнодействующими ядовитыми веществами.

Комплексные обследования дополняют информацию, получаемую в ходе режимных наблюдений Росгидромета. Привлекаются также сведения по отдельным медицинским и биологическим показателям, изменяющимся под влиянием загрязнения. Эти сведения получают в органах здравоохранения, учреждениях биологического и сельскохозяйственного профиля. Научно-методическое руководство работами по комплексному обследованию осуществляет Институт глобального климата и экологии (ИГКЭ) Росгидромета.

Одной из серьезнейших проблем создания системы экологического мониторинга является недостаточная разработанность научной базы, поэтому (и в силу ряда объективных причин) мониторинг должен носить адаптивный характер, т. е. система сбора, организации и обработки информации должна по мере наполнения фактическими данными постоянно корректироваться, причем основа такой корректировки – теоретическое осмысление собранной информации. Данные мониторинга нужны как при принятии управленческих решений, так и при разработке теоретических основ экологического мониторинга.

Подход к мониторингу природных экосистем с учетом их свойств должен учитывать следующие обстоятельства.

1) Одно из существенных отличий экологических систем, ядро которых составляют биологические взаимосвязи, от других типов сложных саморегулируемых систем заключается в негладкости ответов экосистем на внешние воздействия, вытекающих из нелинейности взаимосвязей как внутри систем, так и между их компонентами и внешними факторами, а также существенной пространственно-временной дискретности, в том числе и временных запаздываний в реакциях. С одной стороны, данное свойство объективно затрудняет прогноз поведения систем, особенно высших рангов, с другой – именно оно определяет возможность резких изменений отдельных компонентов в ответ на слабые изменения внешних факторов, что служит основанием для выбора индикаторных биологических объектов, обладающих повышенной чувствительностью.

2) Природные комплексы обладают существенной пространственной неоднородностью – их динамика носит пространственно-временной характер. Особенно важно учитывать данное фундаментальное свойство при наблюдении за антропогенными воздействиями, обращая особое внимание на пространственное распределение последних. Пространственная компонента динамики экологических систем определяет перенос вещества, энергии и информации с одних территорий на другие как в результате естественных процессов, так и в качестве реакции на внешнее воздействие. Пространственные связи могут в определенной степени компенсировать нанесенный ущерб природным комплексам более крупного масштаба.

3) Реакции биологических объектов на внешние воздействия носят, как правило, неспецифический характер, что затрудняет определение причин, ведущих к изменению состояния биотической среды.

4) Вследствие огромного разнообразия экосистем и условий их функционирования, каждая конкретная экосистема обладает выраженной уникальностью и поэтому требует индивидуального подхода к оценке ее состояния и прогнозу ее динамики.