Экологический мониторинг

Что такое экологический мониторинг

Подлинно многие и почти бесчисленные наблюдения перемен и явлений, на воздухе 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 силы происходящих»

Общие понятия

В различных видах научной и практической деятельности человека издавна применяется метод наблюдения — способ познания, основанный на относительно длительном целенаправленном и планомерном восприятии предметов и явлений окружающей действительности. Блестящие образцы организации наблюдений за природной средой описаны еще в первом веке нашей эры в "Естественной истории" Гая Секунда Плиния (старшего). Тридцать семь томов, содержавших сведения по астрономии, физике, географии, зоологии, ботанике, сельскому хозяйству, медицине, истории, служили наиболее полной энциклопедией знаний до эпохи средневековья. 

Много позднее, уже в XX веке, в науке возник термин мониторинг для определения системы повторных целенаправленных наблюдений за одним или более элементами окружающей природной среды в пространстве и времени. 

В последние десятилетия общество все шире использует в своей деятельности сведения о состоянии природной среды. Эта информация нужна в повседневной жизни людей, при ведении хозяйства, в строительстве, при чрезвычайных обстоятельствах — для оповещения о надвигающихся опасных явлениях природы. Но изменения в состоянии окружающей среды происходят и под воздействием биосферных процессов, связанных с деятельностью человека. Определение вклада антропогенных изменений представляет собой специфическую задачу. 

В соответствии со ставшим уже каноническим определением, экологический мониторинг — информационная система наблюдений, оценки и прогноза изменений в состоянии окружающей среды, созданная с целью выделения антропогенной составляющей этих изменений на фоне природных процессов [1]. 



Рис.1. Блок-схема системы мониторинга [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 входят наблюдения за состоянием элементов биосферы и наблюдения за источниками и факторами антропогенного воздействия. 

Государственный доклад "О состоянии окружающей природной среды в РФ в 1995 г." [2] определяет экологический мониторинг в РФ как комплекс выполняемых по научно обоснованным программам наблюдений, оценок, прогнозов и разрабатываемых на их основе рекомендаций и вариантов управленческих решений, необходимых и достаточных для обеспечения управления состоянием окружающей природной среды и экологической безопасностью. 

В соответствии с приведенными определениями и возложенными на систему функциями 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 не включает деятельность по управлению качеством среды, но является источником необходимой для принятия экологически значимых решений информации. Термин контроль, нередко употребляющийся в русскоязычной литературе для описания аналитического определения тех или иных параметров (например, контроль состава атмосферного воздуха, контроль качества воды водоемов), следует использовать только в отношении деятельности, предполагающей принятие активных регулирующих мер. 

"Толковый словарь по охране природы" определяет экологический контроль следующим образом: 

Контроль экологический — деятельность государственных органов, предприятий и граждан по соблюдению экологических норм и правил. Различают государственный, 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 состоянием окружающей среды и ее изменением под влиянием хозяйственной и иной деятельности; проверку выполнения планов и мероприятий по охране природы, рациональному использованию природных ресурсов, оздоровлению окружающей природной среды, соблюдения требований природоохранительного законодательства и нормативов качества окружающей природной среды. 

2. Система экологического контроля состоит из государственной службы наблюдения за состоянием окружающей природной среды, государственного, производственного, общественного контроля. 

Таким образом, в природоохранительном законодательстве государственная служба мониторинга определена фактически как часть общей системы экологического контроля. 

Классификация экологического мониторинга

Существуют различные подходы к классификации мониторинга (по характеру решаемых задач, по уровням организации, по природным сре-дам, за которыми ведутся наблюдения). Отраженная на рис. 2 классификация охватывает весь блок экологического мониторинга, наблюдения за меняющейся абиотической составляющей биосферы и ответной реакцией экосистем на эти изменения. Таким образом, экологический мониторинг включает как геофизические, так и биологические аспекты, что определяет широкий спектр методов и приемов исследований, используемых при его осуществлении.



Рис.2. Классификация экологического мониторинга [1]

Глобальная система мониторинга окружающей среды

Сегодня сеть наблюдений за источниками воздействия и за состоянием биосферы охватывает уже весь земной шар. Глобальная система мониторинга окружающей среды (ГСМОС) была создана совместными усилиями мирового сообщества (основные положения и цели программы были сформулированы в 1974 году на Первом межправительственном совещании по мониторингу). Первоочередной задачей была признана организация мониторинга загрязнения окружающей природной среды и вызывающих его факторов воздействия. 

Система мониторинга реализуется на нескольких уровнях, которым соответствуют специально 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 классам приоритетности, 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, на изучение сбросов или выбросов конкретного предприятия. Предметом регионального мониторинга, как следует из самого его названия, является состояние окружающей среды 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 необходимо для дальнейших оценок уровней антропогенного воздействия. 

Программы наблюдений формируются по принципу выбора приоритетных (подлежащих первоочередному определению) загрязняющих веществ и интегральных (отражающих группу явлений, процессов или веществ) характеристик. Классы приоритетности загрязняющих веществ, установленные экспертным путем и принятые в системе ГСМОС, приведены в таблице 1. 

Определение приоритетов при организации систем мониторинга зависит от цели и задач конкретных программ: так, в территориальном масштабе приоритет государственных систем мониторинга отдан городам, источникам питьевой воды и местам нерестилищ рыб; в отношении сред наблюдений первоочередного внимания заслуживают атмосферный воздух и вода пресных водоемов. Приоритетность ингредиентов определяется с учетом критериев, отражающих токсические свойства загрязняющих веществ, объемы их поступления в окружающую среду, особенности их трансформации, частоту и величину воздействия на человека и биоту, возможность организации измерений и другие факторы. В Приложении 1 приведены сведения об источниках и характерных факторах возможных воздействий. 

Отметим, что приоритеты, выбранные общественными организациями2 при разработке программ мониторинга, могут быть сформулированы иным образом, не повторяющим ранжирование, принятое в ГСМОС. Это решение вполне оправданно, так как региональные и локальные приоритеты тесно связаны с экономикой региона, с местными источниками воздействия. Наконец, программа общественного мониторинга может быть связана с совершенно конкретной проблемой, которая и будет определять приоритеты в данном случае. Свойства наиболее часто встречающихся загрязняющих веществ описаны в Приложениях 4 и 5. Список литературы содержит ссылки на несколько десятков источников, посвященных этим вопросам. 

Государственный экологический мониторинг

Структура государственного экологического мониторинга, распределение ответственности

ГСМОС основывается на системах национального мониторинга, которые функционируют в различных государствах согласно как международным требованиям, так и специфическим подходам, сложившимся исторически или обусловленным характером наиболее остро стоящих экологических проблем. Международные требования, которым должны удовлетворять национальные системы-участники ГСМОС, включают единые принципы разработки программ (с учетом приоритетных 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 была организована Общегосударственная служба наблюдений и контроля состояния окружающей среды (ОГСНК), построенная по иерархическому принципу. 



Рис.3. Поток информации в иерархической системе ОГСНК

В обработанном и систематизированном виде полученная информация представлена в кадастровых изданиях, таких как "Ежегодные данные о составе и качестве поверхностных вод суши" (по гидрохимическим и гидробиологическим показателям), "Ежегодник состояния атмосферы в городах и промышленных центрах" и др. До конца 80-х годов все кадастровые издания имели гриф "Для служебного пользования", затем в течение 3-5 лет были открытыми и доступными в центральных библиотеках. К настоящему времени массивные сборники типа "Ежегодных данных..." в библиотеки практически не поступают. Некоторые материалы можно получить (приобрести) в региональных подразделениях Росгидромета. 

Помимо ОГСНК, входящей в систему Росгидромета (Федеральной службы России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды), экологический мониторинг осуществляется целым рядом служб, министерств и ведомств(Табл. 2). 

Таблица 2. Наличие сведений о состоянии окружающей среды и 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 связанным между собой, приводит к дублированию усилий, снижает эффективность всей системы мониторинга и затрудняет доступ к необходимой информации как для граждан, так и для государственных организаций. Поэтому в 1993 году было принято решение о создании Единой государственной сис-темы экологического мониторинга (ЕГСЭМ), которая должна объединить возможности и усилия многочисленных служб для решения задач комплексного наблюдения, оценки и прогноза состояния среды в Российской Федерации [5]. В настоящее время работы по созданию EГСЭМ находятся на стадии пилотных проектов регионального масштаба. 

Предполагается, что ЕГСЭМ как центр единой научно-технической политики в области 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 в Росгидромете. 

Регламентация государственных наблюдений в сети Росгидромета 

Система государственного экологического мониторинга строится на наблюдениях, регламентированных самым строгим образом. Список параметров состояния окружающей среды, определяемых государственными службами, четко установлен, так же как требования к используемым средствам и методам измерений, частоте отбора проб 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 пунктов ведутся наблюдения со стационарных, маршрутных и передвижных (подфакельных) постов. На стационарных постах устанавливаются павильоны типа "Пост-1", "Пост-2", "Воздух", оснащенные аппаратурой для отбора проб и приборами для определения метеорологических параметров. Для постов наблюдений ГОСТ 17.2.3.07-86 Правила контроля воздуха населенных пунктов [6] устанавливает четыре программы наблюдений: полную (ежедневные наблюдения в 1, 7, 13 и 19 часов с получением информации о среднесуточных и разовых концентрациях вредных веществ), неполную (ежедневные наблюдения в 7, 13 и 19 часов с получением информации о разовых концентрациях вредных веществ), сокращенную (наблюдения в 7 и 13 часов при температуре воздуха ниже —45° С в местах, где содержание примесей низкое) и суточную (непрерывный отбор проб для определения среднесуточных концентраций вредных веществ). Методы пробоотбора и анализа детально описаны и регламентированы соответствующим руководством [7]. Выбор исследуемых примесей осуществляется в зависимости от количества выбросов этих веществ, их класса опасности, характерного размера города, рассеивающей способности атмосферы конкретного района. Считается, что при незначительных объемах выбросов, когда приземные концентрации близки к фоновым, наблюдения нецелесообразны. 

Порядок организации и проведения наблюдений за состоянием поверхностных вод определен ГОСТом 17.1.3.07-82 Охрана природы. Гидросфера. Правила контроля качества воды, водоемов и водотоков [8] и соответствующими методическими указаниями. Разработанная система предусматривает согласованную программу работ по гидрологии, гидрохимии и гидробиологии. Пункты наблюдений устанавливают в зависимости от хозяйственного значения водных объектов, их размеров и экологического состояния. Периодичность наблюдений определяется категорией пункта. 

Пункты наблюдений первой и второй категорий устанавливают в крупных городах, в районах повторяющихся аварийных сбросов и высокой загрязненности — от 10 до 100 ПДКв или ПДКвр и более (в соответствии с типом водного объекта; определение указанных параметров см. в разделе "Нормирование качества воды"). Пункты третьей категории устанавливаются в районах расположения городов с населением менее 0,5 млн. человек (большая часть населения России проживает в малых городах), в замыкающих створах больших и средних рек и водоемов, в районах организованного сброса сточных вод, где систематическая загрязненность воды по одному или нескольким загрязняющим веществам достигает 10 ПДКв или ПДКвр (в соответствии с типом водного объекта). 

Наблюдения за уровнем загрязнения почв носят, как правило, экспедиционный характер и выполняются в соответствии с требованиями ГОСТа 17.4.4.02-84 Охрана природы. Почвы. Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического, гельминтологического анализа [9] на определенных площадях по регулярной сети опробования, на ключевых участках, характеризующих типичные сочетания природных условий и антропогенного воздействия, на отдельных почвенно-геохимических профилях. 

Унифицированная и строго регламентированная система определяет сопоставимость всех получаемых в сети мониторинга сведений. Однако, в ряде случаев это приводит к тому, что автоматически выполняются анализы, не имеющие особой практической ценности, в то время как реальные проблемы могут остаться вне 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 государственного экологического мониторинга 

Как уже было отмечено, осуществление экологического мониторинга в Российской Федерации входит в обязанности различных государственных служб. Это приводит к некоторой неопределенности (по крайней мере, для общественности) в отношении распределения обязанностей госслужб и доступности сведений об источниках воздействия, о состоянии окружающей среды и природных ресурсов. Ситуацию усугубляют периодические перестройки министерств и ведомств, их слияния и разделения. 

На региональном уровне экологический мониторинг и/или контроль обычно вменяется 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 государственными службами, важно точно знать функции каждого из них в области экологического мониторинга (табл. 2). 

В системе официального экологического мониторинга задействованы мощные профессиональные силы. Нужен ли еще общественный экологический мониторинг? Есть ли для него место в общей системе мониторинга, существующей в Российской Федерации? 

Для того, чтобы ответить на эти вопросы, рассмотрим уровни экологического мониторинга, принятые в России (рис. 4). 



Рис.4. Уровни экологического мониторинга и распределение 
ответственности между государственными органами в РФ

В идеальном случае система импактного мониторинга должна накапливать и анализировать детальную информацию о конкретных источниках загрязнения и их воздействии на окружающую среду. Но в сложившейся в РФ системе сведения о деятельности предприятий и о состоянии среды в зоне их воздействия по большей части усреднены или основаны на заявлениях самих предприятий. Большая часть доступных материалов отражает характер рассеяния загрязняющих веществ в воздухе и в воде, установленный с помощью модельных расчетов, и результаты замеров (ежеквартальных — по воде, ежегодных или более редких — по воздуху). Состояние окружающей среды достаточно полно описывается лишь в крупных городах и промышленных зонах. 

В области регионального мониторинга наблюдения ведутся в основном Росгидрометом, имеющим разветвленную сеть, а также некоторыми ведомствами (агрохимслужба Минсельхозпрода, водно-канализационная служба и др.) И, наконец, существует сеть фонового мониторинга, осуществляемого в рамках программы MAB (Man and Biosphere3). 

Практически не охваченными сетью наблюдений остаются малые города и многочисленные населенные пункты, подавляющее большинство диффузных4источников загрязнения. Мониторинг состояния водной среды, организованный, прежде всего, Росгидрометом и, до некоторой степени, санитарно-эпидемиологическими (СЭС) и коммунальными (Водоканал) службами, не охватывает подавляющее большинство малых рек. В то же время известно, что загрязнение больших рек в значительной части обусловлено вкладом разветвленной сети их притоков и хозяйственной деятельностью в водосборе. В условиях сокращения общего числа постов наблюдений очевидно, что государство в настоящее время не располагает ресурсами для организации сколько-нибудь эффективной системы мониторинга состояния малых рек. 

Таким образом, на экологической карте ясно обозначены "белые пятна", где систематические наблюдения не проводятся. Более того, в рамках сети государственного экологического мониторинга отсутствуют предпосылки к их организации в этих местах. Именно эти "белые пятна" могут (а часто и должны) стать объектами общественного экологического мониторинга. Практическая ориентация мониторинга, концентрация усилий на местных проблемах в сочетании с продуманной схемой и корректной интерпретацией полученных данных позволяют эффективно использовать имеющиеся у общественности ресурсы. Кроме того, эти особенности общественного мониторинга создают серьезные предпосылки для организации конструктивного диалога, направленного на консолидацию усилий всех участников. 

Примечания

1  Чрезвычайно важный естественный компонент стратосферы — озон — выступает как загрязняющее вещество (сильный окислитель, участвующий в образовании фотохимического смога) в тропосфере (приземном слое воздуха). 

2  Государственные службы, входящие в национальные системы мониторинга, должны ориентироваться на систему приоритетов ГСМОС. В то же время, они могут вводить и иные, дополнительные приоритеты, определяемые региональной или местной спецификой. 

3  Человек и биосфера (англ.). 

4  Источник воздействия на окружающую среду рассредоточенный, площадный (диффузный) — неорганизованный источник воздействия, линейные размеры которого влияют на оценку изменения качества окружающей среды в рассматриваемых расчетных точках, например места неорганизованного размещения и захоронения отходов, производственные корпуса и площадки в целом, промышленные районы [3]. Источник воздействия на окружающую среду точечный — источник воздействия, линейные размеры которого не оказывают влияния на оценку качества окружающей среды в рассматриваемых расчетных точках, например выбросные трубы с круглым или прямоугольным устьем, организованные выпуски сточных вод [3].