Файл: Лекции по мониторингу.doc

Построенные карты-схемы распределения концентра­ций загрязняющих веществ в природных средах вместе с данными об оценках их накопления и миграции в окру-ющей среде сопоставляют с картами-схемами, полученными в результате экологических исследований. На основании такого сопоставления данных о пространственном распределении вредных примесей с данными об цветении растительности, деградации почвы и изменении качества поверхностных вод по гидробиологическим показателям делают выводы о воздействии загрязнения природные экосистемы обследуемого района.

С учетом хозяйственного использования природной среды и влияния загрязнения на население выявляют средний уровень загрязнения которой является наиболее высоким. Эта среда может считаться приоритетной в отношении первоочередности природоохранных мероприятий и мероприятий по усовершенствованию системы мониторинга.

Оценки, полученные в результате комплексного обследования, служат основанием для разработки рекомендаций по природоохранным мероприятиям.

Основы прогнозирования загрязнения окружающей природной среды

Прогнозирование состояния окружающей природной среды должно основываться на результатах исследований, выявляющих закономерности природных процессов, распространения и миграции загрязняющих веществ, их превращений и влияния на состояние биосферы, реакции различных организмов на изменения ее состояния.

На первом этапе необходимо прогнозировать: изменение интенсивности источников различных воздействий загрязнений, факторы воздействия в природной среде например, общее количество загрязняющих веществ в различных средах), их распределение в пространстве, изменение их свойств и концентраций во времени. Для составления такого прогноза необходимо иметь данные о планах деятельности человека.

Следующий этап — прогноз возможных изменений в биосфере, в ее биотической составляющей под воздейст­вием уже имеющихся в природе загрязнений (и других факторов воздействия), а также вновь поступающих или появляющихся.

Лекция 9 (продолжение) Основные виды прогнозов и методы прогнозирования.

В зависимости от продолжительности упреждаемого периода прогнозы состояния окружающей среды, как и другие виды прогнозов, делят на долгосрочные, средне­срочные и краткосрочные. Особенность прогнозирования состояния окружающей среды состоит в том, что прогноз дают не на конкретный промежуток времени, а на конк­ретную ситуацию, которая может возникнуть в будущем. По масштабу исследования все прогнозы можно подраз­делить на:

- глобальные, охватывающие всю географическую оболочку или крупнейшие ее части, например Северное или Южное полушарие;

- региональные — многочисленная группа прогнозов для отдельных стран — чаще всего это анализ вероятностных последствий воздействия промышленного или иного
объекта на окружающую среду.

Прогнозы состояния окружающей природной среды, как правило, охватывают множество объектов и лишь в некоторых случаях могут быть отнесены к одному объ­екту или нескольким объектам соизмеримых масшта­бов.

На достоверность прогноза существенное влияние оказывает метод прогнозирования. Существует три основ­ных метода прогнозирования: экспертных оценок, экс­траполяции и моделирования.

Метод экспертных оценок относится к числу наиболее разработанных. В основе метода лежит система получения и специализированной обработки прогностических оценок объекта мониторинга путем целенаправленного опроса высококвалифицированных специалистов-экспертов в узких областях науки, техники и производства.

Методы экстраполяции применяют выборочно, в основном для составления краткосрочных прогнозов. Они основаны на изучении количественных и качественных показателей исследуемого природного объекта за ряд предшествующих лет с последующим приложением выявленной тенденции их изменения к прогнозируемому периоду. Данные методы применимы в том случае, когда развитие ситуации в течение длительного времени происходит без значительных скачкообразных изменений.

Методы моделирования пользуются в настоящее время большой популярностью, их применяют для составления самых разнообразных прогнозов. Существуют методы физического и математического моделирования, последние находят гораздо большее применение вследствие более широких возможностей. При создании прогностической модели требуется выполнение трех основных условий:

- выявление факторов, имеющих существенное значение для предсказания будущего состояния окружающей среды;

- определение действительного отношения факторов к прогнозируемому явлению (выявление формы взаимосвязи);

- разработка алгоритма и программы.

Практически все глобальные прогнозы загрязнения воды и воздуха построены с помощью методов математи­ческого моделирования, причем модели все более услож­няются; с увеличением объема информации все шире ис­пользуют компьютеры. Однако какой бы сложной ни бы­ла модель, она всегда упрощает объект, поэтому особенно успешно методы математического моделирования ис­пользуют для прогнозирования состояния отдельных ком­понентов природной среды.

При прогнозировании экологических последствий антропогенного загрязнения природной среды модели удобно подразделять на:

- модели переноса и превращения загрязняющих ве­ществ в окружающей среде (географические модели);

- модели изменения состояния экосистемы под влия­нием загрязнения (экологические модели).

Глобальные и региональные модели загрязнения при­родных сред позволяют прогнозировать изменение со­стояния природных геофизических сред с учетом процес­сов переноса, перехода загрязняющих веществ из одной среды в другую, их накопления, а также физической, химической и биологической трансформации и деструк­ции.

Прогнозирование сдерживается целым рядом обсто­ятельств. Прежде всего нужно учитывать, что в любых ре­альных природных процессах присутствуют три состав­ляющие:

- детерминированная, которая поддается точному расчету на период, достаточный для целей прогнозирова­ния;

- вероятностная, которая выявляется в процессе изучения прогнозируемого объекта или явления, причем точность предсказания во многом зависит от успешного выявления закономерностей развития процесса;

- случайная, которая при современном уровне разви­тия науки практически не поддается предсказанию.

Специфика прогнозирования состояния окружающей среды заключается в том, что в подавляющем большинст­ве случаев приходится сталкиваться с вероятностными и случайными составляющими процесса развития, что при­ближает качество прогнозов к уровню гипотез (в наиболь­шей степени это относится к глобальным прогнозам). Кроме того, при составлении прогнозов приходится сталкиваться как с естественными, так и с социально-экономическими процессами. Их точный совместный учет, а не более прогнозирование представляют чрезвычайно ножную методологическую задачу.

Из сказанного следует, что необходимо совершенствовать существующие методы прогнозирования, усложнять модели, а также уточнять прогнозы.

Прогноз загрязнения атмосферы.

В связи с высокой насыщенностью городов источниками загрязнения уровень загрязнения атмосферного воздуха в них, как правило, существенно выше, чем в пригородах и тем более в сельской местности. В отдельные периоды, неблагоприятные для рассеивания выбросов, концентрации вредных веществ могут резко возрасти относительно среднего или фонового городского значения, частота и продолжительность периодов повышенного заг-рязнения атмосферного воздуха зависят от режима выбросов вредных веществ (разовых, аварийных и др.), а также от характера и продолжительности метеоусловий, способствующих повышению концентрации примесей в приземном слое воздуха.

Во избежание повышения уровня загрязнения атмос­ферного воздуха при неблагоприятных для рассеивания вредных веществ метеорологических условиях необходимо прогнозировать и учитывать эти условия. Помимо метеопараметров на распространение примесей в атмосфере оказывают влияние характеристики источников выбросов, в частности их высота, а также температура отходящих газов. Обычно выделяют три типа источников выбросов загрязняющих веществ: высокие с горячими (теплыми) выбросами, высокие с холодными выбросами и низкие.

Также при прогнозировании загрязнения воздуха в городах необходимо учитывать наличие и плотность застройки. При переносе примесей в районы плотной застройки или в условиях сложного рельефа их концент­рации могут повышаться в несколько раз.

Для характеристики загрязнения атмосферного возду­ха по городу в целом в качестве обобщенного показателя используют параметр Р:

N'

где N — количество наблюдений примеси в городе в тече­ние одного дня на всех стационарных постах; М — коли­чество наблюдений в течение того же дня с повышенной концентрацией примеси, превышающей среднее сезонное значение более чем в 1,5 раза.

Параметр Р рассчитывают для каждого дня как по отдельным примесям, так и по всем загрязнителям вмес­те. Этот параметр является относительной характеристи­кой, и его значение определяется главным образом метео­рологическими факторами, оказывающими влияние на состояние атмосферного воздуха на всей территории го­рода.

Методика предсказания вероятного роста концентра­ций вредных веществ в воздухе города предусматривает использование прогностической схемы загрязнения, ко­торую разрабатывают для каждого города на основании опыта многолетних наблюдений за состоянием атмосфе­ры. Общие принципы построения прогностических схем следует рассмотреть несколько подробнее.

Оперативное прогнозирование загрязнения атмосфер­ного воздуха проводят с целью кратковременного сокра­щения выбросов вредных веществ в периоды неблагопри­ятных метеорологических условий. Обычно составляют два вида прогноза загрязнения атмосферного воздуха по городу: предварительный (на сутки вперед) и уточненный (на 6—8 ч вперед, в том числе на текущий день, днем — на вечер и ночь).

О возможном формировании высокого уровня загрязнения атмосферы от одиночных (групповых) источников по городу в целом составляют два вида предупреждений, которые передаются местными органами Росгидромета контролирующим органам и организациям, предприятиям, оказывающим влияние на формирование загрязнения. Предупреждения составляют не ранее чем за 4 ч до ожидаемого роста концентраций загрязняющих веществ с учетом возможного наступления неблагоприятных метеоусловий. В тексте передаваемого потребителям предупреждения о загрязнении необходимо указывать названия объектов, которым дается предупреждение, и период времени, когда ожидается возрастание уровня загрязнения.

В период действия предупреждения контролирующим органами осуществляется оперативное наблюдение за метеопараметрами, состоянием загрязнения атмосферного воздуха, источниками выбросов. Оперативно контролируются до исчезновения опасной ситуации такие метеопараметры, как скорость ветра и его направление у земли и в нижнем слое атмосферы до высоты 500 м, вертикальное распределение температуры воздуха на различных уровнях, характер развития слоя инверсии.

Состояние загрязнения атмосферного воздуха контролируют на стационарных постах не реже, чем через 3 ч при отборе разовых проб, а при использовании автоматических газоанализаторов показания снимают не реже чем через 1 ч.

Контроль источников загрязнения осуществляют:

- путем проведения непрерывных измерений в источиках выбросов;

- путем проведения подфакельных исследований каждые 2 ч в течение периода сохранения опасных метеоусловий;

- путем отбора разовых проб или непрерывного контроля с использованием газоанализаторов на стационарных постах, находящихся в зоне влияния факела (факе­лов) источников выбросов.

Результаты сопоставляют с расчетными данными для реальной синоптической ситуации.

Прогноз загрязнения водных ресурсов.

Используя систему ПДК загрязняющих веществ, на реке ниже сброса сточных вод можно выделить участок с существенным влиянием и участок с несущественным влиянием сточных вод на качество речной воды. Послед­ний характеризуется невысокой концентрацией вредных примесей, режим колебаний которых близок к естествен­ному, т. е. очень мало зависит от режима сброса сточных вод. Концентрация любого загрязняющего вещества на участке с незначительным загрязнением в 80% случаев не должна превышать ПДК.

Подавляющая часть информации о загрязнении реч­ной воды, накопленной гидрологическими службами, от­носится к участкам рек с существенным влиянием сточ­ных вод. В связи с этим при прогнозировании загрязне­ния в первую очередь рассматривают створы наблюдений и створы водопользования, расположенные на участках с существенным влиянием сточных вод на качество воды.

Изменение концентрации загрязняющих веществ в во­дотоках прямо или косвенно зависит от изменения расхо­да и температуры воды. Снижение (а в отдельных случаях и повышение) расхода и температуры воды до некоторых неблагоприятных для данного водного объекта значений может привести к опасным явлениям, поэтому прогнози­рование степени загрязнения речной воды следует вести, ориентируясь в первую очередь на изменения этих пара­метров.

Результаты оперативного прогнозирования загряз­нения речной воды зависят от заблаговременного прогнозирования гидрометеорологических данных. Исходя из существенных возможностей прогнозирования этих пара­метров и учитывая, что для принятия мер по предотвра­щению или уменьшению возможных последствий опасных явлений необходим некоторый резерв времени, прогнозы ухудшения качества воды рек следует давать заблаговре­менно (на месяц вперед) с последующим уточнением даты начала наступления неблагоприятных условий.

Из других возможных неблагоприятных условий на­ибольшую опасность для речных вод представляют аварий­ные сбросы сточных вод. Они могут произойти в результа­те эксплуатации на грани аварии различных накопителей сточных вод, эксплуатации очистных сооружений с превы­шением их проектной мощности, загрязнения водосбросов отходами промышленных предприятий.

Оперативное прогнозирование при этом заключается:

- при явной угрозе аварийного сброса сточных вод -в прогнозе возможного ухудшения качества речной воды, которое может произойти в результате аварийного сброса сточных вод в условиях спрогнозированного мини­мального расхода воды в очередном месяце года (без ука­зания конкретной даты наступления неблагоприятных условий);