Экологический мониторинг

Чтотакое Подлинно многие и почти бесчисленные наблюдения перемен и явлений, навоздухе бывающих,… учинены от испытателей натуры и… сообщены ученому свету,так чтобы нарочитой подлинности в предсказании погод уповать можно было…
М.В. Ломоносов. «Слово о явлениях воздушных, от электрической силыпроисходящих»Общие понятия
В различных видах научной и практической деятельности человека издавнаприменяется метод наблюдения — способ познания, основанный на относительнодлительном целенаправленном и планомерном восприятии предметов и явленийокружающей действительности. Блестящие образцы организации наблюдений заприродной средой описаны еще в первом веке нашей эры в «Естественнойистории» Гая Секунда Плиния (старшего). Тридцать семь томов, содержавшихсведения по астрономии, физике, географии, зоологии, ботанике, сельскомухозяйству, медицине, истории, служили наиболее полной энциклопедией знаний доэпохи средневековья.
Много позднее, уже в XX веке, в науке возник термин мониторинг дляопределения системы повторных целенаправленных наблюдений за одним или болееэлементами окружающей природной среды в пространстве и времени.
В последние десятилетия общество все шире использует в своей деятельностисведения о состоянии природной среды. Эта информация нужна в повседневной жизнилюдей, при ведении хозяйства, в строительстве, при чрезвычайных обстоятельствах— для оповещения о надвигающихся опасных явлениях природы. Но изменения всостоянии окружающей среды происходят и под воздействием биосферных процессов,связанных с деятельностью человека. Определение вклада антропогенных измененийпредставляет собой специфическую задачу.
В соответствии со ставшим уже каноническим определением,экологическиймониторинг —информационная система наблюдений, оценки и прогнозаизменений в состоянии окружающей среды, созданная с целью выделенияантропогенной составляющей этих изменений на фоне природных процессов [1].
/>
Рис.1. Блок-схема системымониторинга [1]
Система экологического мониторинга должна накапливать,систематизировать и анализировать информацию: о состоянии окружающей среды; о причинах наблюдаемых и вероятных изменений состояния (т.e., об источниках и факторах воздействия); о допустимости изменений и нагрузок на среду в целом; о существующих резервах биосферы.
Таким образом, в систему экологического мониторинга входятнаблюдения за состоянием элементов биосферы и наблюдения за источниками ифакторами антропогенного воздействия.
Государственный доклад «О состоянии окружающей природной среды в РФ в1995 г.» [2] определяет экологический мониторинг в РФ как комплексвыполняемых по научно обоснованным программам наблюдений, оценок, прогнозов иразрабатываемых на их основе рекомендаций и вариантов управленческих решений,необходимых и достаточных для обеспечения управления состоянием окружающейприродной среды и экологической безопасностью.
В соответствии с приведенными определениями и возложенными на системуфункциями мониторинг включает три основных направления деятельности: наблюдения за факторами воздействия и состоянием среды; оценку фактического состояния среды; прогноз состояния окружающей природной среды и оценку прогнозируемого состояния.
Следует принять во внимание, что сама система мониторинга невключает деятельность по управлению качеством среды, но является источникомнеобходимой для принятия экологически значимых решений информации. Терминконтроль, нередко употребляющийся в русскоязычной литературе для описанияаналитического определения тех или иных параметров (например, контроль составаатмосферного воздуха, контроль качества воды водоемов), следует использоватьтолько в отношении деятельности, предполагающей принятие активных регулирующихмер.
«Толковый словарь по охране природы» определяет экологическийконтроль следующим образом:
Контроль экологический —деятельность государственных органов,предприятий и граждан по соблюдению экологических норм и правил. Различаютгосударственный, производственный и общественный экологический контроль [3].
Законодательные основы экологического контроля регулируются Законом РФ«Об охране окружающей природной среды» [4]
Статья 68. Задачи экологического контроля.
1. Экологический контроль ставит своими задачами: наблюдение за состояниемокружающей среды и ее изменением под влиянием хозяйственной и инойдеятельности; проверку выполнения планов и мероприятий по охране природы,рациональному использованию природных ресурсов, оздоровлению окружающейприродной среды, соблюдения требований природоохранительного законодательства инормативов качества окружающей природной среды.
2. Система экологического контроля состоит из государственной службынаблюдения за состоянием окружающей природной среды, государственного,производственного, общественного контроля.
Таким образом, в природоохранительном законодательстве государственнаяслужба мониторинга определена фактически как часть общей системы экологическогоконтроля. />Классификация экологического мониторинга
Существуют различные подходы к классификации мониторинга(по характеру решаемых задач, по уровням организации, по природным сре-дам, закоторыми ведутся наблюдения). Отраженная на рис. 2 классификация охватываетвесь блок экологического мониторинга, наблюдения за меняющейся абиотическойсоставляющей биосферы и ответной реакцией экосистем на эти изменения. Такимобразом, экологический мониторинг включает как геофизические, так ибиологические аспекты, что определяет широкий спектр методов и приемовисследований, используемых при его осуществлении.
/>/>
Рис.2. Классификацияэкологического мониторинга [1]/>Глобальная система мониторинга окружающей среды
Сегодня сеть наблюдений за источниками воздействия и за состоянием биосферыохватывает уже весь земной шар. Глобальная система мониторинга окружающей среды(ГСМОС) была создана совместными усилиями мирового сообщества (основныеположения и цели программы были сформулированы в 1974 году на Первоммежправительственном совещании по мониторингу). Первоочередной задачей былапризнана организация мониторинга загрязнения окружающей природной среды ивызывающих его факторов воздействия.
Система мониторинга реализуется на нескольких уровнях, которым соответствуютспециально разработанные программы: импактном (изучение сильных воздействий локальном масштабе в— И); региональном (проявление проблем миграции и трансформации загрязняющих веществ, совместного воздействия различных факторов, характерных для экономики региона — Р); фоновом (на базе биосферных заповедников, где исключена всякая хозяйственная деятельность — Ф).
/>Таблица 1. Классификация загрязняющих веществ по классамприоритетности, принятая в системе ГСМОС [1]
Kласс
Загрязняющее вещество
Среда
Тип программы
(уровень мониторинга) 1 Диоксид серы, взвешенные частицы Воздух И, Р, Ф Радионуклиды Пища И, Р 2
Озон />1 Воздух
И(тропосфера),
Ф (стратосфера) Хлорорганические соединения и диоксины Биота, человек И, Р Кадмий Пища, вода, человек И 3 Нитраты, нитриты Вода, пища И Оксиды азота Воздух И 4 Ртуть Пища, вода И, Р Свинец Воздух, пища И Диоксид углерода Воздух Ф 5 Оксид углерода Воздух И Углеводороды нефти Морская вода Р, Ф 6 Фториды Пресная вода И 7 Асбест Воздух И Мышьяк Питьевая сода И 8 Микробиологические загрязнения Пища И, Р Реакционноспособные загрязнения Воздух И
Программа импактного мониторинга может быть направлена, например, наизучение сбросов или выбросов конкретного предприятия. Предметом региональногомониторинга, как следует из самого его названия, является состояние окружающейсреды в пределах того или иного региона. Наконец, фоновый мониторинг,осуществляемый в рамках международной программы «Человек и биосфера»,имеет целью зафиксировать фоновое состояние окружающей среды, что необходимодля дальнейших оценок уровней антропогенного воздействия.
Программы наблюдений формируются по принципу выбора приоритетных (подлежащихпервоочередному определению) загрязняющих веществ и интегральных (отражающихгруппу явлений, процессов или веществ) характеристик. Классы приоритетностизагрязняющих веществ, установленные экспертным путем и принятые в системеГСМОС, приведены в таблице 1.
Определение приоритетов при организации систем мониторинга зависит от цели изадач конкретных программ: так, в территориальном масштабе приоритетгосударственных систем мониторинга отдан городам, источникам питьевой воды иместам нерестилищ рыб; в отношении сред наблюдений первоочередного вниманиязаслуживают атмосферный воздух и вода пресных водоемов. Приоритетностьингредиентов определяется с учетом критериев, отражающих токсические свойствазагрязняющих веществ, объемы их поступления в окружающую среду, особенности ихтрансформации, частоту и величину воздействия на человека и биоту, возможностьорганизации измерений и другие факторы. В Приложении 1 приведены сведения обисточниках и характерных факторах возможных воздействий.
Отметим, что приоритеты, выбранные общественными организациями/>2 при разработке программ мониторинга,могут быть сформулированы иным образом, не повторяющим ранжирование, принятое вГСМОС. Это решение вполне оправданно, так как региональные и локальныеприоритеты тесно связаны с экономикой региона, с местными источниками воздействия.Наконец, программа общественного мониторинга может быть связана с совершенноконкретной проблемой, которая и будет определять приоритеты в данном случае.Свойства наиболее часто встречающихся загрязняющих веществ описаны вПриложениях 4 и 5. Список литературы содержит ссылки на несколько десятковисточников, посвященных этим вопросам. />Государственный экологический мониторинг/>Структура государственного экологическогомониторинга, распределение ответственности
ГСМОС основывается на системах национального мониторинга,которые функционируют в различных государствах согласно как международнымтребованиям, так и специфическим подходам, сложившимся исторически илиобусловленным характером наиболее остро стоящих экологических проблем.Международные требования, которым должны удовлетворять национальныесистемы-участники ГСМОС, включают единые принципы разработки программ (с учетомприоритетных факторов воздействия), обязательность наблюдений за объектами,имеющими глобальную значимость, передачу информации в Центр ГСМОС.
На территории СССР в 70-е годы на базе станций гидрометeослужбы былаорганизована Общегосударственная служба наблюдений и контроля состоянияокружающей среды (ОГСНК), построенная по иерархическому принципу.
/>
Рис.3. Поток информации виерархической системе ОГСНК
В обработанном и систематизированном виде полученная информация представленав кадастровых изданиях, таких как «Ежегодные данные о составе и качествеповерхностных вод суши» (по гидрохимическим и гидробиологическимпоказателям), «Ежегодник состояния атмосферы в городах и промышленныхцентрах» и др. До конца 80-х годов все кадастровые издания имели гриф«Для служебного пользования», затем в течение 3-5 лет были открытымии доступными в центральных библиотеках. К настоящему времени массивные сборникитипа «Ежегодных данных…» в библиотеки практически не поступают.Некоторые материалы можно получить (приобрести) в региональных подразделенияхРосгидромета.
Помимо ОГСНК, входящей в систему Росгидромета (Федеральной службы России погидрометеорологии и мониторингу окружающей среды), экологический мониторингосуществляется целым рядом служб, министерств и ведомств(Табл. 2).
/>Таблица 2. Наличие сведений о состоянии окружающей средыи источниках воздействия в федеральных министерствах и ведомствах. КЭ ГМ СЭ ПР Зем Лес Сель Стр Стат
Состояние/загрязнение Воздух w w w Вода w w w w w w Почвы w w w v w w Растительность w w w w Животный мир w w w
Использование Вода w w w w Земли v w w w w Минералы w w Растительность v w w w w Животный мир v w w
Выбросы/отходы Возд. выбросы w w w w w Сбросы сточ. вод w w w w w Твердые отходы w w w w Опасные отходы w w v w Радиоакт. отходы w w w v w
Защита и востановление Воздух w w w Вода w w w w
v
Почвы w w w w w Минералы w Растительность w w w w
w-существенный объём информации
v-ограниченная информация/отдельные вопросы
Сокращения: КЭ — Государственный комитет РФ по экологии; ГМ —Росгидромет, СЭ — Госсанэпиднадзор, ПР — Министерство природных ресурсов РФ,Зем — Роскомзем, Лес — Рослесхоз, Сель — Минсельхозпрод, Стр — Госстрой, Стат —Госкомстат.
Распределение функций мониторинга по различным ведомствам, не связанныммежду собой, приводит к дублированию усилий, снижает эффективность всей системымониторинга и затрудняет доступ к необходимой информации как для граждан, так идля государственных организаций. Поэтому в 1993 году было принято решение осоздании Единой государственной сис-темы экологического мониторинга (ЕГСЭМ),которая должна объединить возможности и усилия многочисленных служб для решениязадач комплексного наблюдения, оценки и прогноза состояния среды в РоссийскойФедерации [5]. В настоящее время работы по созданию EГСЭМ находятся на стадиипилотных проектов регионального масштаба.
Предполагается, что ЕГСЭМ как центр единой научно-технической политики вобласти экологического мониторинга будет обеспечивать: координацию разработки и выполнения программ наблюдений за состоянием окружающей среды; регламентацию и контроль сбора и обработки достоверных и сопоставимых данных; хранение информации, ведение специальных банков данных и их гармонизацию (согласование, телекоммуникационную связь) с международными эколого-информационными системами; деятельность по оценке и прогнозу состояния объектов окружающей природной среды, природных ресурсов, откликов экосистем и здоровья населения на антропогенное воздействие; доступность интегрированной экологической информации широкому кругу потребителей.
ЕГСЭМ должна сохранить иерархическую структуру системы ОГСНК, принятую вРосгидромете. />Регламентация государственных наблюдений в сети Росгидромета
Система государственного экологического мониторинга строится на наблюдениях,регламентированных самым строгим образом. Список параметров состоянияокружающей среды, определяемых государственными службами, четко установлен, также как требования к используемым средствам и методам измерений, частоте отборапроб и др. В городе с миллионным населением, где расположено производство, использующее большие количества ртути, программа поста Росгидромета не включала наблюдений за этим вредным веществом. По всей вероятности, программа была сформирована с учетом декларированного еще в 60-е годы рассеяния ртути исключительно в пределах промплощадки предприятия, и сегодня использующего ртуть в технологическом процессе. В то же время соединения ртути являлись и являются типичными для городской среды и особо опасными загрязняющими веществами.
В системе Росгидромета за качеством атмосферного воздуха населенных пунктовведутся наблюдения со стационарных, маршрутных и передвижных (подфакельных)постов. На стационарных постах устанавливаются павильоны типа«Пост-1», «Пост-2», «Воздух», оснащенныеаппаратурой для отбора проб и приборами для определения метеорологическихпараметров. Для постов наблюденийГОСТ 17.2.3.07-86 Правила контроля воздуханаселенных пунктов [6] устанавливает четыре программы наблюдений: полную(ежедневные наблюдения в 1, 7, 13 и 19 часов с получением информации осреднесуточных и разовых концентрациях вредных веществ), неполную (ежедневныенаблюдения в 7, 13 и 19 часов с получением информации о разовых концентрацияхвредных веществ), сокращенную (наблюдения в 7 и 13 часов при температуревоздуха ниже —45° С в местах, где содержание примесей низкое) и суточную(непрерывный отбор проб для определения среднесуточных концентраций вредныхвеществ). Методы пробоотбора и анализа детально описаны и регламентированысоответствующим руководством [7]. Выбор исследуемых примесей осуществляется взависимости от количества выбросов этих веществ, их класса опасности,характерного размера города, рассеивающей способности атмосферы конкретногорайона. Считается, что при незначительных объемах выбросов, когда приземныеконцентрации близки к фоновым, наблюдения нецелесообразны.
Порядок организации и проведения наблюдений за состоянием поверхностных водопределен ГОСТом 17.1.3.07-82 Охрана природы. Гидросфера. Правила контролякачества воды, водоемов и водотоков [8] и соответствующими методическимиуказаниями. Разработанная система предусматривает согласованную программу работпо гидрологии, гидрохимии и гидробиологии. Пункты наблюдений устанавливают взависимости от хозяйственного значения водных объектов, их размеров иэкологического состояния. Периодичность наблюдений определяется категориейпункта.
Пункты наблюдений первой и второй категорий устанавливают в крупных городах,в районах повторяющихся аварийных сбросов и высокой загрязненности — от 10 до100 ПДКв или ПДКвр и более (в соответствии с типомводного объекта; определение указанных параметров см. в разделе«Нормирование качества воды»). Пункты третьей категорииустанавливаются в районах расположения городов с населением менее 0,5 млн.человек (большая часть населения России проживает в малых городах), взамыкающих створах больших и средних рек и водоемов, в районах организованногосброса сточных вод, где систематическая загрязненность воды по одному илинескольким загрязняющим веществам достигает 10 ПДКв или ПДКвр(в соответствии с типом водного объекта).
Наблюдения за уровнем загрязнения почв носят, как правило, экспедиционныйхарактер и выполняются в соответствии с требованиями ГОСТа 17.4.4.02-84 Охранаприроды. Почвы. Методы отбора и подготовки проб для химического,бактериологического, гельминтологического анализа [9] на определенныхплощадях по регулярной сети опробования, на ключевых участках, характеризующихтипичные сочетания природных условий и антропогенного воздействия, на отдельныхпочвенно-геохимических профилях.
Унифицированная и строго регламентированная система определяетсопоставимость всех получаемых в сети мониторинга сведений. Однако, в рядеслучаев это приводит к тому, что автоматически выполняются анализы, не имеющиеособой практической ценности, в то время как реальные проблемы могут остатьсявне поля зрения службы мониторинга. Невозможность использования других методик,кроме стандартизованных, также порождает ряд проблем.
Исследование загрязненности территории области А. хлорорганическими суперэкотоксикантами было осуществлено общественной организацией в сотрудничестве с областной СЭС. К моменту проведения работ СЭС получила уникальный хроматограф для экспресс-анализа хлорсодержащих соединений. Однако воспользоваться этим прибором она не могла, поскольку на тот момент отсутствовали аттестованные методики отбора проб для анализов на хлорорганические экотоксиканты как в системе Госстандарта (государственная аттестация), так и в системе Госсанэпиднадзора (ведомственная аттестация). Проведение работ без аттестованных методик противоречило должностным инструкциям сотрудников СЭС.
В этом смысле положение общественной организации оказалось более выигрышным: для проведения исследований она смогла привлечь научную лабораторию, использовавшую признанные на международном уровне методики. На основе полученных результатов были приняты административные решения. />«Белые пятна» на карте государственногоэкологического мониторинга
Как уже было отмечено, осуществление экологического мониторинга в РоссийскойФедерации входит в обязанности различных государственных служб. Это приводит кнекоторой неопределенности (по крайней мере, для общественности) в отношениираспределения обязанностей госслужб и доступности сведений об источникахвоздействия, о состоянии окружающей среды и природных ресурсов. Ситуациюусугубляют периодические перестройки министерств и ведомств, их слияния иразделения.
На региональном уровне экологический мониторинг и/или контроль обычновменяется в обязанность: Комитету по экологии (наблюдения и контроль за выбросами и сбросами действующих предприятий). Комитету по гидрометеорологии и мониторингу (импактный, региональный и отчасти фоновый мониторинг). Санитарно-эпидемиологической службе Минздрава (состояние рабочих, селитебных и рекреационных зон, качество питьевой воды и продуктов питания). Министерству природных ресурсов (прежде всего, геологические и гидрогеологические наблюдения). Предприятиям, осуществляющим выбросы и сбросы в окружающую среду (наблюдение и контроль за собственными выбросами и сбросами). Различным ведомственным структурам (подразделениям Минсельхозпрода, МинЧС, Минтопэнерго, предприятиям водно-канализационного хозяйства и проч.)
Для того, чтобы эффективно использовать сведения, уже полученные государственнымислужбами, важно точно знать функции каждого из них в области экологическогомониторинга (табл. 2).
В системе официального экологического мониторинга задействованы мощныепрофессиональные силы. Нужен ли еще общественный экологический мониторинг? Естьли для него место в общей системе мониторинга, существующей в РоссийскойФедерации?
Для того, чтобы ответить на эти вопросы, рассмотрим уровни экологическогомониторинга, принятые в России (рис. 4).
/>
Рис.4. Уровни экологическогомониторинга и распределение
ответственности между государственными органами в РФ
В идеальном случае системаимпактного мониторинга должнанакапливать и анализировать детальную информацию о конкретных источникахзагрязнения и их воздействии на окружающую среду. Но в сложившейся в РФ системесведения о деятельности предприятий и о состоянии среды в зоне их воздействияпо большей части усреднены или основаны на заявлениях самих предприятий. Большаячасть доступных материалов отражает характер рассеяния загрязняющих веществ ввоздухе и в воде, установленный с помощью модельных расчетов, и результатызамеров (ежеквартальных — по воде, ежегодных или более редких — по воздуху).Состояние окружающей среды достаточно полно описывается лишь в крупных городахи промышленных зонах.
В областирегионального мониторинга наблюдения ведутся восновном Росгидрометом, имеющим разветвленную сеть, а также некоторымиведомствами (агрохимслужба Минсельхозпрода, водно-канализационная служба и др.)И, наконец, существует сетьфонового мониторинга, осуществляемогов рамках программы MAB (Man and Biosphere/>3).
Практически не охваченными сетью наблюдений остаются малые города имногочисленные населенные пункты, подавляющее большинство диффузных/>4источников загрязнения. Мониторингсостояния водной среды, организованный, прежде всего, Росгидрометом и, донекоторой степени, санитарно-эпидемиологическими (СЭС) и коммунальными(Водоканал) службами, не охватывает подавляющее большинство малых рек. В то жевремя известно, что загрязнение больших рек в значительной части обусловленовкладом разветвленной сети их притоков и хозяйственной деятельностью вводосборе. В условиях сокращения общего числа постов наблюдений очевидно, чтогосударство в настоящее время не располагает ресурсами для организациисколько-нибудь эффективной системы мониторинга состояния малых рек.
Таким образом, на экологической карте ясно обозначены «белыепятна», где систематические наблюдения не проводятся. Более того, в рамкахсети государственного экологического мониторинга отсутствуют предпосылки к ихорганизации в этих местах. Именно эти «белые пятна» могут (а часто идолжны) стать объектами общественного экологического мониторинга. Практическаяориентация мониторинга, концентрация усилий на местных проблемах в сочетании спродуманной схемой и корректной интерпретацией полученных данных позволяютэффективно использовать имеющиеся у общественности ресурсы. Кроме того, этиособенности общественного мониторинга создают серьезные предпосылки дляорганизации конструктивного диалога, направленного на консолидацию усилий всехучастников. Примечания
/>1  Чрезвычайно важный естественный компонентстратосферы — озон — выступает как загрязняющее вещество (сильный окислитель,участвующий в образовании фотохимического смога) в тропосфере (приземном слоевоздуха).
/>2  Государственные службы, входящие в национальныесистемы мониторинга, должны ориентироваться на систему приоритетов ГСМОС. В тоже время, они могут вводить и иные, дополнительные приоритеты, определяемыерегиональной или местной спецификой.
/>3  Человек и биосфера (англ.).
/>4  Источник воздействия на окружающую средурассредоточенный, площадный (диффузный) — неорганизованный источниквоздействия, линейные размеры которого влияют на оценку изменения качестваокружающей среды в рассматриваемых расчетных точках, например местанеорганизованного размещения и захоронения отходов, производственные корпуса иплощадки в целом, промышленные районы [3].Источник воздействия наокружающую среду точечный — источник воздействия, линейные размеры которогоне оказывают влияния на оценку качества окружающей среды в рассматриваемыхрасчетных точках, например выбросные трубы с круглым или прямоугольным устьем,организованные выпуски сточных вод [3].