Экологический мониторинг. Цели задачи и уровни экологического мониторинга

Министерство образования Российской Федерации
Санкт-Петербургская Академия управления и экономики
Уральский институт экономики
 
 
 
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
 
 
 
 
На тему: «Экологический мониторинг. Цели задачи и уровни экологического мониторинга ».
 
По дисциплине: «Природопользование»
 
Выполнил
студент 
 
Группа
 
Специальность: финансы
 
Зачетная книжка №
 
Проверил (а)
Руководитель
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Екатеринбург
2008
Содержание
 
ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………….стр.3
1. Общие сведения о мониторинге………………………………………...……стр.4
2. Тропосфера, как составная часть биосферы………………………………… стр.7
3. Организация мониторинга атмосферы……………………………….…..…стр.10
3.1 Источники загрязнения атмосферного воздуха………………………..…стр.10
3.2. Критерии санитарно-гигиенической оценки состояния воздуха…...…… стр.11
3.3 Организация наблюдений и контроля загрязнения атмосферного воздуха………………………………………………………………………….стр. 13
3.4  Посты наблюдений за загрязнением атмосферного воздуха……….…… стр.21
3.5 Автоматизированная система наблюдений и контроля окружающей среды……………………………………………………………………………… стр.23
3.6 Отбор проб атмосферного воздуха для анализа…………………………… стр.25
3.7 Сбор и обработка данных о загрязнении атмосферного воздуха………… стр.27
3.8 Математическое моделирование процессов рассеяния вредных веществ в атмосферном воздухе……………………………………………………...……стр.28
3.9 Прогноз загрязнения атмосферы…………………………………………… стр.29
Заключение……………………………………………...………………………стр.33
Библиографический список……………………………………………………стр. 34
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Введение
Интенсивное воздействие человека на природу, негативные, часто необратимые последствия этого воздействия обусловливают необходимость глубокого и всестороннего анализа проблемы взаимодействия общества и природы. Такой анализ в настоящее время осуществляется в рамках природопользования. Главная задача природопользования как научного направления — поиск и разработка путей оптимизации взаимодействия общества с окружающей природной средой.
Рациональное природопользование предполагает управление природными процессами, т.е. запрограммированное воздействие на природные объекты с целью получения определенного хозяйственного эффекта.
Чтобы управление было достаточно эффективным, необходимо иметь данные о динамических свойствах этих объектов, их изменении в результате антропогенного воздействия, предвидеть последствия вмешательства человека в ход естественных процессов.
Управление природными процессами должно опираться на надежную и достоверную информацию о прошлых, настоящих и будущих состояниях природных и природно-антропогенных систем.
За последнее десятилетие накоплен большой материал по изменению природы. Однако он не содержит данных о динамике развития процессов. В связи с этим встал вопрос об организации специальных наблюдений за состоянием окружающей природной среды и ее антропогенными изменениями с целью их оценки, прогнозирования и своевременного предупреждения о возможных неблагоприятных последствиях, т.е. о введении постоянной действующей службы наблюдения мониторинга.
 
 
 
 
 
1. Общие сведения о мониторинге.
Для выявления изменений состояния биосферы под влиянием деятельности человека необходима система наблюдений. Такую систему в настоящее время общепринято называть мониторингом.
Мониторинг включает следующие основные направления деятельности:
— наблюдения за факторами, воздействующими на окружающую природную среду и  за ее состоянием;
— оценку фактического состояния природной среды;
— прогноз развития состояния природной среды и оценку этого развития.
Таким образом, мониторинг — это система наблюдений, оценки и прогноза состояния природной среды, не включающая управление качеством окружающей среды, но дающая необходимую информацию для такого управления и выработки инженерных методов защиты окружающей среды.
Мониторинг может охватывать как локальные районы, так и земной шар в целом (глобальный мониторинг).
Чтобы обеспечить эффективную оценку и прогноз, мониторинг должен включать наблюдения за источниками загрязнения, загрязнением природной среды и следствиями  от этого загрязнения.
Наиболее универсальным подходом к определению структуры системы мониторинга антропогенных изменений является его разделение на блоки: «Наблюдения», «Оценка фактического состояния», «Прогноз состояния», «Оценка прогнозируемого состояния» (существующие геофизические службы строились по такой же схеме).
На рис. 1 показаны отдельные блоки описываемой системы, а также прямые и обратные связи между этими блоками.
Информационная система (мониторинг)
 
Рис. 1. Блок-схема системы мониторинга
Блоки «Наблюдения» и «Прогноз состояния» тесно связаны между собой, так  как прогноз состояния окружающей среды возможен лишь при наличии достаточно репрезентативной информации о фактическом состоянии (прямая связь). Построение прогноза, с одной стороны, подразумевает знание закономерностей изменений состояния природной среды, наличие схемы и возможностей численного расчета этого состояния, с другой — направленность прогноза в значительной степени должна определять структуру и состав наблюдательной сети (обратная связь).
Данные, характеризующие состояние природной среды, полученные в результате наблюдений или прогноза, должны оцениваться в зависимости от того, в какой области человеческой деятельности они используются (с помощью специально выбранных или выработанных критериев). Оценка подразумевает, с одной стороны, определение ущерба от воздействия, с другой — выбор оптимальных условий для человеческой деятельности, определение существующих экологических резервов. При такого рода оценках  рассчитываются возможные значения допустимых нагрузок на окружающую природную среду.
Информационные геофизические системы, так же как и информационная система мониторинга антропогенных изменений, являются составной частью системы управления, взаимодействия человека с окружающей средой (системы управления состоянием окружающей среды), поскольку информация о существующем состоянии природной среды и тенденциях ее изменения должна быть положена в основу разработки мер по охране природы и учитываться при планировании развития экономики. Результаты оценки существующего и прогнозируемого состояния биосферы в свою очередь дают возможность уточнить требования к подсистеме наблюдений (это и составляет научное обоснование мониторинга, обоснование состава, структуры сети и методов наблюдений).
На рисунке 2 показано место мониторинга в системе управления (регулирования) состоянием окружающей природной среды. На схеме условно совмещены энергетические и информационные потоки.
/>
Рис. 2. Место мониторинга в системе управления состоянием природной среды
Элемент биосферы с уровнем состояния Б, подвергаясь воздействию (А), меняет свое состояние (Б ’ Б').
С помощью системы мониторинга (М) получается «фотография» этого измененного, а по возможности и первоначального состояния, производится обобщение данных, анализ и оценка фактического и прогнозируемого состояния. Эта информация передается в блок управления (У) принятия решения (см. рис. 1). На основании этой информации в зависимости от уровня научно- технических разработок (Н) и экономических возможностей (Э), с учетом эколого-экономических оценок; принимаются меры по ограничению или прекращению антропогенных воздействий, по профилактическому укреплению или последующему «лечению» элемента биосферы. Также возможна комбинация перечисленных подходов. Совершенствуется и система мониторинга (указанные действия показаны на схеме штриховыми линиями).
Следует отметить, что, поскольку оценка фактического и прогнозируемого состояния природной среды является составной частью мониторинга (см. рис. 1), то некоторые авторы идентифицируют эту часть мониторинга с элементом управления состоянием природной среды.
Наблюдения за состоянием окружающей природной среды должны включать наблюдения за источниками и факторами воздействия (в том числе источниками загрязнений, излучений и т.п.). За состоянием элементов биосферы (в том числе за откликами живых организмов на воздействие (см. рис. 3), за изменением их структурных и функциональных показателей). На рисунке также показана классификация мониторинга.
/>
Рис. 3. Схема и классификация мониторинга
 
 
2. Тропосфера, как составная часть биосферы.
 
Атмосфера является составной частью биосферы и представляет собой газообразную оболочку Земли, вращающуюся вместе с ней как единое целое. Эта оболочка слоиста. Каждый слой имеет свое название и характерные физико-химические особенности. Условно принято атмосферу делить на две большие составные части: верхнюю и нижнюю. Наибольший интерес представляет для нас нижняя часть атмосферы, главным образом тропосфера, поскольку в ней происходят основные метеорологические явления, влияющие на загрязнение атмосферного воздуха.
В тропосфере находится большая часть космической и антропогенной пыли, водяного пара, азота, кислорода и инертных газов. Она практически прозрачна для проходящей через нее коротковолновой солнечной радиации. Вместе с тем содержащиеся в ней водяной пар, углекислота и озон (коротковолновые излучения) довольно сильно поглощают тепловое (длинноволновое) излучение нашей планеты, в результате чего тропосфера нагревается. Это нагревание является причиной вертикального перемещения потоков воздуха, конденсации водяного пара, образования облаков и выпадения осадков. Установлено, что в тропосфере температура падает на (0,5 — 0,6) °С на каждые 100 м высоты. Распределение температур в приземном слое атмосферы является важнейшей причиной формирования климата и его характеристик.
Состав газов нижней части атмосферы неизменный: смесь, образуемая газами, называется воздухом. Состав сухого атмосферного воздуха приведен в таблице 1.1.
 
Таблица 1.1
Состав атмосферного воздуха
Наименование основных газов
Содержание, % объемные
Относительная молекулярная масса, кг/моль
Азот
78,09
28
Кислород
20,95
32
Аргон
0,93
39
Углекислый газ
0,03
44
Неон
1,8·10-3
20
Гелий
5,2·10-4
4
Криптон
1,0·10-4
83
Ксенон
8,0·10-6
131
Водород
5,0·10-5
2
Озон
1,0·10-6
48
ПРИМЕЧАНИЕ: Средняя относительная молекулярная масса сухого воздуха составляет 28,966 кг/моль.
В табл. 1.2. приведено массовое выделение в атмосферу некоторых газообразных веществ антропогенными и природными источниками.
Таблица 1.2
Выделение (106 т/сут) некоторых газообразных веществ

Вещество
Источник
 
природный
антропогенный
 
Диоксид серы
-
0,4
 
Сероводород
0,3
0,01
 
Оксиды азота
2
0,2
 
Аммиак
3
0,01
 
Углеводороды
2
0,2
 
Оксид углерода
10
1
 
Диоксид углерода
3000
50
 
 
Согласно приведенной таблице, природные источники выделяют больше вредных веществ, тем не менее, самым опасным является антропогенное поступление. Это связано с тем, что вредные вещества антропогенного происхождения накапливаются в зоне обитания человека. Кроме того, специфические вредные вещества, не существовавшие ранее в природных условиях. в настоящее время становятся составной частью атмосферного воздуха, его микроэлементами.
Воздух считается чистым, если ни один из микрокомпонентов не присутствует в концентрациях, способных нанести ущерб здоровью человека, животным, растительности или вызвать ухудшение эстетического восприятия окружающей среды (например, при наличии пыли, грязи, неприятных запахов или при недостатке солнечного освещения в результате задымленности воздуха). Так как все живое очень медленно адаптируется к этим новым микрокомпонентам, химические вещества служат объективным фактором неблагоприятных воздействий на природную среду и здоровье человека.
 
3. Организация мониторинга атмосферы.
3.1. Источники загрязнения атмосферного воздуха
Сброс загрязняющих веществ может осуществляться в различные среды: атмосферу, воду, почву. Выбросы в атмосферу являются основными источниками последующего загрязнения вод и почв в региональном масштабе, а в ряде случаев и в глобальном.
Промышленные источники загрязнения атмосферного воздуха подразделяются на источники выделения и источники выбросов. К первым относятся технологические устройства (аппараты установки и т.п.), в процессе эксплуатации которых выделяются примеси. Ко вторым — трубы, вентиляционные шахты, аэрационные фонари и другие устройства, с помощью которых примесь поступает в атмосферу.
Промышленные выбросы подразделяются на организованные и неорганизованные. Организованный промышленный выброс поступает в атмосферу через специально сооруженные газоходы, воздуховоды и трубы, что позволяет применять для очистки от загрязняющих веществ соответствующие установки. Неорганизованный промышленный выброс поступает в атмосферу в виде ненаправленных потоков газа в результате нарушений герметичности оборудования, отсутствия или неудовлетворительной работы оборудования по отсосу газа в местах загрузки, выгрузки или хранения продукта. Неорганизованные выбросы характерны для очистных сооружений, хвостохранилищ, золоотвалов, участков погрузочно-разгрузочных работ, сливно-наливных эстакад, резервуаров и других объектов.
К основным источникам промышленного загрязнения атмосферного воздуха относятся предприятия энергетики, металлургии, стройматериалов, химической и нефтеперерабатывающей промышленности, производства удобрений.
3.2. Критерии санитарно-гигиенической оценки состояния воздуха.
Вещества, находящиеся в атмосферном воздухе, попадают в организм человека главным образом через органы дыхания. Вдыхаемый загрязненный воздух через трахею и бронхи попадает в альвеолы легких, откуда примеси поступают в кровь и лимфу.
В нашей стране проводятся работы по гигиенической регламентации (нормированию) допустимого уровня содержания примесей в атмосферном воздухе. Обоснованию гигиенических нормативов предшествуют многоплановые комплексные исследования на лабораторных животных, а в случае оценки ольфакторных реакций организма на действия загрязняющих веществ и на добровольцах. При таких исследованиях используются самые современные методы, разработанные в биологии и медицине.
В настоящее время определены предельно допустимые концентрации в атмосферном воздухе более чем 500 веществ.
Предельно допустимая концентрация (ПДК) — это максимальная концентрация примеси в атмосферном воздухе, отнесенная к определенному времени осреднения, которая при периодическом воздействии или на протяжении всей жизни человека не оказывает и не окажет на него вредного влияния (включая отдаленные последствия) и на окружающую среду в целом.
Гигиенические нормативы должны обеспечивать физиологический оптимум для жизни человека, и, в связи с этим, к качеству атмосферного воздуха у нас в стране предъявляются высокие требования. В связи с тем, что кратковременные воздействия не обнаруживаемых по запаху вредных веществ могут вызвать функциональные изменения в коре головного мозга и в зрительном анализаторе, были введены значения максимальных разовых предельно допустимых концентраций (ПДКмр.) С учетом вероятности длительного воздействия вредных веществ на организм человека были введены значения среднесуточных предельно допустимых концентраций (ПДКсс).
Таким образом, для каждого вещества установлено два норматива: Максимально разовая предельно допустимая концентрация (ПДКмр) (осредненная за 20-30 мин) с целью предупреждения рефлекторных реакций у человека и среднесуточная предельно допустимая концентрация  (ПДКсс) с целью предупреждения общетоксического, мутагенного, канцерогенного и другого действия при неограниченно длительном дыхании.
Значения ПДКмр и ПДКсс для наиболее часто встречающихся в атмосферном воздухе примесей приведены в таблице 2.1. В правой крайней графе таблицы приведены классы опасности веществ: 1-чрезвычайноопасные, 2-высокоопасные, 3- умеренноопасные и 4 — малоопасные. Эти классы разработаны для условий непрерывного вдыхания веществ без изменения их концентрации во времени. В реальных условиях возможны значительные увеличения концентраций примесей, которые могут привести в короткий интервал времени к резкому ухудшению состояния человека.
Таблица 2.1
Предельно допустимые концентрации (ПДК) в атмосферном воздухе населенных мест
Вещество
ПДК, мг/м3
Класс опасности вещества
максимальная разовая
средняя суточная
Азота диоксид
0,085
0,04
2
Серы диоксид
0,5
0,05
3
Углерода оксид
5,0
3,0
4
Пыль (взвешенные вещества)
0,5
0,15
3
Аммиак
0,2
0,04
4
Кислота серная
0,3
0,1
2
Фенол
0,01
0,003
2
Ртуть металлическая
-
0,0003
1
В местах, где расположены курорты, на территориях санаториев, домов отдыха и в зонах отдыха городов с населением более 200 тыс. человек. концентрации примесей, загрязняющих атмосферный воздух, не должны превышать 0,8 ПДК.