Тема 9. Методы защиты окружающей среды, контроль за качеством природной среды. Понятие о мониторинге.

Промышленные предприятия и трудовые коллективы экономически не заинтересованы в осуществлении активной природоохранной деятельности, в осуществлении мероприятий по рациональному природопользованию. Оценка эффективности по хозяйственной деятельности осуществляется на основе системы экономических показателей. Важнейшими из них являются объем выпуска продукции, прибыль. Однако, без учета эффективности природоохранных мероприятий не может быть достигнута народнохозяйственная эффективность промышленных предприятий.

Природоохранные мероприятия – все виды хозяйственной деятельности, направленные на снижение отрицательного антропогенного воздействия на окружающую среду, на сохранение, улучшение и рациональное использование природно-ресурсного потенциала страны. Они достаточно разнообразны и по своему назначению объединяются в 3 группы.

Одноцелевые. Их цель – полное исключение или уменьшение промышленного загрязнения окружающей среды.

Природоохранный эффект таких мероприятий обусловлен установкой на предприятиях стандартной природоохранной техники; разработкой и внедрением новых более эффективных методов очистки; внесением определенных изменений в технологию, приводящих к уменьшению загрязнения.

Вторая группа природоохранных мероприятий объединяет одноцелевые ресурсосберегающие исследования, цель которых экономия сырья, топлива и энергии. Это достигается внедрением новых технологий, позволяющих снижать нормы расхода сырья и энергии, уменьшить потери при транспортировке и хранении продуктов труда.

Мероприятия третьей группы – многоцелевые. Природоохранные задачи решаются наряду с проблемами повышения качества продукции; улучшения использования природных ресурсов, технологического оборудования, рабочей силы и других элементов материального производства. Это разработки по созданию систем замкнутого водоснабжения промышленных предприятий; исследования по утилизации отходов вместо их захоронения; разработки по созданию малоотходных, безотходных, ресурсосберегающих технологий.

Российская Федерация при переходе к рыночной экономике в конце XX в. переживала всеобъемлющий кризис. Экономический кризис носил затяжной характер и продолжался много лет. Происходила и серьезная перестройка народного хозяйства для формирования нормальной экономики. Это был трудный период для решения экологических проблем в России. Важнейшей задачей сегодняшнего дня является создание экологически справедливого рынка. Это значит, что при прочих равных условиях, во-первых, не получает преимущество в конкурентной борьбе продукция, имеющая низкие экологические характеристики или производимая по технологиям с относительно более вредным воздействием на окружающую среду, и, во-вторых, изымается из обращения на рынке продукция опасная для здоровья.

В настоящее время в качестве основных задач с целью охраны окружающей среды необходимо реализовать мероприятия, не требующие значительных капитальных вложений и материальных средств.

Основные имеющиеся направления и разработки в отдельных отраслях промышленности. В энергетики необходимо шире использовать новые способы сжигания топлива, например, такие, как сжигание в кипящем слое, которое способствует снижению содержания загрязняющих веществ в отходящих газах, внедрение разработок по очистке от оксидов серы и азота газовых выбросов; добиваться эксплуатации пылеочистного оборудования с максимально возможным КПД, при этом образующуюся золу эффективно использовать в качестве сырья при производстве строительных материалов и в других производствах.

В горной промышленности необходимо внедрять разработанные технологии по полной утилизации отходов как при открытом, так и при подземном способе добычи полезных ископаемых; шире применять геотехнологические методы разработки месторождений полезных ископаемых, стремясь при этом к извлечению на земную поверхность только целевых компонентов; использовать безотходные методы обогащения и переработки природного сырья на месте его добычи.

В черной и цветной металлургии при создании новых предприятий и реконструкции действующих производств необходимо внедрение безотходных и малоотходных технологических процессов, обеспечивающих экономное использование рудного сырья:

вовлечение в переработку газообразных, жидких и твердых отходов производства, снижение выбросов вредных веществ с отходящими газами и сточными водами;

при добыче и переработке руд черных и цветных металлов – широкое внедрение использования многотоннажных твердых отходов горного и обогатительного производства в качестве строительных материалов, закладки выработанного пространства шахт вместо специально добываемых минеральных ресурсов;

переработка в полном объеме всех доменных и ферросплавных шлаков, а также существенное увеличение масштабов переработки шлаков цветной металлургии;

резкое сокращение расходов свежей воды и уменьшение сточных вод путем дальнейшего развития и внедрения безводных технологических процессов и бессточных систем водоснабжения;

повышение эффективности существующих и вновь создаваемых процессов улавливания побочных компонентов из отходящих газов и сточных вод;

широкое внедрение сухих способов очистки газов от пыли для всех видов металлургических производств и изыскания более совершенных способов очистки отходящих газов;

утилизация серосодержащих газов переменного состава путем внедрения на предприятиях эффективного способа – окисления сернистого ангидрида в нестационарном режиме двойного контактирования;

на предприятиях цветной металлургии ускорение внедрения ресурсосберегающих автогенных процессов и в том числе плавки в жидкой ванне, что позволит не только интенсифицировать процесс переработки сырья, уменьшить расход энергоресурсов, но и значительно оздоровить воздушный бассейн в районе действия предприятий за счет резкого сокращения объема отходящих газов и получить высококонцентрированные серосодержащие газы, используемые в производстве серной кислоты и элементарной серы;

разработка и широкое внедрение на металлургических предприятиях высокоэффективного очистного оборудования, а также аппаратов контроля различных параметров загрязненности окружающей среды;

быстрейшая разработка и внедрение новых прогрессивных малоотходных и безотходных процессов, имея в виду бездоменный и бескоксовый процессы получения стали, порошковую металлургию и другие перспективные технологические процессы, направленные на уменьшение выбросов в окружающую среду;

расширение применения микроэлектроники, АСУ, АСУ ТП в металлургии в целях экономии энергии материалов, а также контроля образования отходов и их сокращения.

В химической и нефтеперерабатывающей промышленности в более крупных масштабах необходимо использовать в технологических процессах окисление и восстановление с применением кислорода, азота и воздуха; электрохимические методы, мембранную технологию разделения газовых и жидкостных смесей, а также методы радиационной, ультрафиолетовой и плазменной интенсификации химии.

Сложность экологических проблем в России и необходимость их скорейшего решения заставляет искать новые формы реализации программ по охране природы. В условиях полного прекращения централизованных инвестиций, обеспечивающих проведение природоохранных мероприятий, на ведущее место выдвигается предпринимательская деятельность. В сложившейся ситуации это наиболее мобильный и действенный рычаг, способный ускорить и видоизменить целенаправленность мероприятий в области экологии. Однако возникает вполне обоснованный вопрос для предпринимателя: «Как найти оптимальное сочетание таких понятий, как коммерческая выгода, стратегический экономический интерес и желание улучшить экологическую ситуацию?». Понятно, что решение о вкладывании инвестором средств в экологию помимо благородных целей (что вполне естественно) должно быть связано и с коммерческой выгодой.

Мониторинг – информационная система наблюдений и анализа состояния природной среды, в первую очередь, уровня загрязнения ее и эффектов, вызываемых ими в биосфере, а также прогнозирование последствий загрязнений. В задачи этой системы входит сбор информации о состоянии среды и уровне загрязнений в пространстве и во времени по определенной программе. Как система наблюдения и контроля за состоянием окружающей среды мониторинг состоит из трех ступеней: наблюдение, оценка состояния и прогноз возможных изменений.

Важнейший элемент мониторинга – оценка состояния природной среды. Этапами этой оценки являются выбор показателей и характеристик объектов окружающей среды и их непосредственное изменение. Для оценки состояния среды и прогнозов возможных изменений целесообразно выделить подсистему наблюдений за абиотической (геофизический мониторинг) и биотической (биологический мониторинг) частью биосферы. Круг геофизических наблюдений весьма широк:

от реакций на то или иное воздействие в микромасштабе вплоть до глобальных реакций, сведения о загрязнении атмосферы, о других метрологических и гидрологических характеристиках среды, о переносе загрязняющих веществ из одной среды в другую. Главная задача биологического мониторинга – выявление отклика биосферы на антропогенное воздействие на самых разных уровнях живого: молекулярном, клеточном, организменном, популяционном уровне сообщества. В биологическом мониторинге важная роль отводится наблюдениям за возможными изменениями наследственных признаков у разных популяций, за жизнедеятельностью легко ранимых популяций-индикаторов, например, лишайниками.

В системе мониторинга различают три уровня: санитарно-токсиколо-гический, экологический и биосферный.

Санитарно-токсикологический мониторинг – наблюдение за состоянием окружающей среды, степенью загрязнений природных объектов вредными веществами, за влиянием этих загрязнителей на человека, животный и растительный мир, за наличием в окружающей среде аллергенов, патогенных микроорганизмов, пыли и т.д., за содержанием в атмосфере оксидов азота и серы, CO, тяжелых металлов, за качеством водных объектов, степенью их загрязненности органическими веществами, нефтепродуктами и минеральными солями.

Экологический мониторинг – наблюдение за изменениями в экосистемах (биогеоценозов), природных комплексах, за их продуктивностью, а также за динамикой запасов полезных ископаемых, водных, земельных, растительных ресурсов. Задача экологического мониторинга – обнаружение в экосистемах изменений антропогенного характера (на фоне естественных флуктуаций).

Биосферный мониторинг – наблюдение за глобально-фоновыми изменениями в природе: степенью радиации; наличием в атмосфере CO₂, O₃; ее запыленности; циркуляцией тепла; газовым обменом между океаном и воздушной оболочкой земли;

мировой миграцией птиц, животных, растений и насекомых; погодно-климатическими изменениями на планете.

В настоящее время более или менее развита система санитарно-токсикологического мониторинга. Важнейшей экотоксикологической характеристикой вещества, его экологической предельно допустимой концентрацией (ПДК) является пороговая концентрация загрязняющего вещества в окружающей среде, которая при повседневном влиянии в течение длительного времени не вызывает негативных последствий на организм человека или другого рецептора и его потомства.

Известны ПДК для воды – 1345 веществ, для воздуха – 500 веществ, для почвы ≅ 30 веществ ПДВ (предельно допустимый выброс) определяется при наиболее неблагоприятных условиях, кг/сут. Это количество загрязняющего вещества за единицу времени, превышение которого ведет к неблагоприятным последствиям в окружающей природной среде или опасно для здоровья человека. ПДС (предельно допустимый сброс) – масса вещества в сточных водах, максимально допустимая к отведению с установленным режимом в данном пункте водного объекта в единицу времени с целью обеспечения норм качества воды в контрольном пункте.

Токсичность воздуха определяется суммой концентраций вредных веществ, выраженных в единицах ПДК. Для чистого воздуха эта величина меньше единицы. Согласно ГОСТ 12.1007-76 при одновременном содержании в воздухе нескольких

загрязнителей, сумма отношений концентрации каждого из них к ПДК не должна превышать 1:

С₁ / ПДК₁ + С₂ / ПДК₂ + … < 1.

ОВС – оценка воздействия на среду или экологическая экспертиза – экологическое обоснование проектов в соответствии с определенными требованиями и государственный контроль за качеством проработки природоохранных мероприятий, т.е. объект (промышленный, сельскохозяйственный и др.) должен быть экологически безопасным.

Статья 1 Экологическая экспертиза (утверждена 15 ноября 1995 г.)

Экологическая экспертиза – установление соответствия намечаемой хозяйственной и иной деятельности экологическим требованиям и определение допустимости реализации объекта экологической экспертизы в целях предупреждения

возможных неблагоприятных воздействий этой деятельности на окружающую природную среду и связанных с ними социальных, экономических и иных последствий реализации объекта экологической экспертизы.

Ассимиляционная емкость объекта окружающей среды – это максимальное количество загрязняющих веществ, которое может быть за единицу времени накоплено, разрушено, трансформировано или выведено за пределы экосистемы в результате совокупности процессов самоочищения без нарушения ее нормального функционирования. Ассимиляционная

емкость экосистемы определяет допустимый уровень антропогенного воздействия на фоне естественной изменчивости в интервале допустимых колебаний параметров состояния систем.

Экологическое нормирование призвано ограничить антропогенные воздействия рамками экологических возможностей и нацелено на оптимизацию воздействия человека с природой, на оптимизацию использования возобновимых природных ресурсов. В общем виде экологическое нормирование предусматривает учет при оценке последствий антропогенного воздействия множественности путей загрязнения и самоочищения элементов биосферы;

поиск «критических» звеньев биосферы и факторов воздействия;

развитие подходов к нормированию воздействий с учетом их влияния на природные экосистемы.

Основным критерием при определении допустимой экологической нагрузки является отсутствие снижения продуктивности, стабильности и разнообразия экосистемы. При нормировании антропогенных воздействий большое значение имеют приоритетные факторы и эффекты воздействия. При оценке адаптационных возможностей биосферы необходимо опираться на понятия устойчивости экосистемы, ее экологического резерва. Экологический резерв определяет возможную долю возобновимых природных ресурсов, которые могут быть изъяты из биосферы (либо ее элемента) без нарушения основных свойств среды. Оценка пределов допустимой нагрузки на экосистему является важнейшей задачей мониторинга. При этом проблема регулирования и управления качеством природной среды опирается на экологическое прогнозирование и требует построения соответствующих математических моделей. При построении математической модели изучаемые природные процессы разбивают на три группы:

относящиеся к выбранному масштабу времени;

находящиеся в динамическом равновесии к выбранному масштабу времени (быстро протекающие процессы);

изменяющиеся к выбранному масштабу времени (медленно протекающие процессы).

Международные критерии по ЮНЕСКО рекомендуют следующий набор для системы экологического контроля:

определение пространственной сетки для набора данных климатических изменений с поведением экосистем; построение моделей с выделением неоднородностей вертикальных структур таких обобщенных переменных, как растительность и почва;

изучение взаимоотношений климатических событий в прошлом и настоящем и выяснение закономерностей их взаимосвязей для отдельных территорий;

создание моделей для описания динамики долго- и короткоживущих газов в атмосфере;

организация экспериментальных исследований для получения данных, обеспечивающих понимание эффектов воздействия атмосферных газов на растительные сообщества;

численное описание динамики прибрежных вод мирового океана в условиях поступления данных от источников наземного базирования и со спутников.

Математически модель может успешно выполнять свои функции при наличии доступа к банкам данных. Поэтому один из центральных блоков глобальной мониторинговой системы – это система сбора, сортировки и накопления измерений и моделирование.