- •Глобальные методы наблюдения и экологическое прогНоЗирование: учебное пособие
- •«Глобальные методы наблюдения и экологическое прогнозирование»
- •020801 (013100) «Экология» и 280101 «Безопасность жизнедеятельности в техносфере»
- •Введение.
- •Часть 1. Глобальные проблемы человечества в 21 веке.
- •1.1. Глобальные демографические проблемы населения нашей планеты.
- •1. 1.1. Динамика численности населения Земли.
- •1. 1. 2. Демографический взрыв хх века
- •1. 1. 3. Изобилие или голод
- •Проблемы экологии и безопасности ближнего космоса.
- •1.2.1. Техногенный мусор – происхождение и классификация.
- •1. 2. 2. Плотность загрязнения ближнего космоса и вероятность столкновения космических объектов с техногенным мусором.
- •1. 2. 3. Повреждения и разрушения космических аппаратов.
- •1. 2. 4. Перспективы решения проблемы засорения ближнего космоса в настоящее время.
- •Проблемы изменения климата Земли.
- •1. 3. 1. Парниковый эффект.
- •1. 3. 2. Киотский протокол.
- •1.4. Проблемы истощения озонового слоя.
- •1. 4. 1. Роль озонового слоя.
- •1. 4. 2. Естественные процессы образования и разрушения озона в стратосфере.
- •1. 4. 3. Техногенные изменения озонового слоя.
- •1. 4. 4. Открытие озоновых дыр в стратосфере.
- •1. 4. 5. Механизм возникновения озоновых дыр в стратосфере.
- •1. 4. 6. Международная защита озонового слоя Земли.
- •1. 4. 7. Озоновый щит над Россией.
- •Часть 2. Объекты экологии и задачи экодиагностики
- •2. 1. Терминология.
- •2. 2. Основные термины и определения.
- •2. 3. Дополнительные специальные термины для экодиагностики.
- •2. 4. Задачи экодиагностики.
- •2. 4. 1. Стандарты и нормативные документы.
- •1. К охране атмосферы относятся:
- •2. 5. Основные задачи.
- •2. 6. Технологии диагностирования.
- •Часть 3. Радиационный экологический мониторинг
- •3. 1. Физические основы
- •3. 2. Диагностика радиоактивного загрязнения атмосферы.
- •3. 3. Диагностика радиоактивного загрязнения воды.
- •3. 4. Диагностика радиоактивного загрязнения территорий.
- •Часть 4. Радиоволновой экологический мониторинг.
- •4. 1. Радиоволновые методы экодиагностики.
- •4. 2. Мониторинг земного покрова.
- •4. 3. Мониторинг водных систем.
- •4. 4. Мониторинг атмосферы.
- •Часть 5. Оптический экологический мониторинг.
- •5. 1. Оптический контроль атмосферы.
- •5. 1.1. Физические основы и классификация оптических методов диагностики.
- •5. 1. 2. Лидарные методы.
- •5. 1. 3. Нефелометрические и трассовые методы диагностик аэрозолей.
- •5. 1. 4. Оптические счетчики аэрозолей.
- •5. 1. 5. Методы диагностики газообразных соединений.
- •5. 2. Диагностирование поверхности Земли.
- •5. 2. 1. Задачи и диагностическая модель.
- •5. 2.2. Аппаратура.
- •Диагностирование водной среды.
- •5. 3. 1. Задачи и физическая модель.
- •Часть 6. Тепловая экологическая диагностика.
- •6. 1. Задачи тепловой диагностики.
- •6. 2. Физические основы и элементная база тепловой диагностики.
- •6. 3. Средства контроля температуры.
- •6. 4. Технология проведения тепловой диагностики.
- •6. 5. Применение тепловой экодиагностики.
- •6.5. 1. Тепловая диагностика атмосферы.
- •6. 5. 2. Тепловая диагностика гидросферы.
- •Часть 7. Химико-аналитический экологический мониторинг.
- •7. 1. Влияние химических продуктов на окружающую среду.
- •7. 2. Химико – аналитическая экологическая диагностика (хаэд).
- •7. 3. Универсальные комплексы хаэд.
- •Часть 8. Экологическое прогнозирование.
- •8. 1. Экологическое моделирование.
- •Экологическое моделирование глобального типа.
1. К охране атмосферы относятся:
классификация выбросов по составу (ГОСТ 17.2.1.01-76);
правила контроля и отбора проб воздуха населенных пунктов (ГОСТ 17.2.3.01-86 и 17.2.6.01-86);
источники и метеорологические факторы загрязнений, промышленные выбросы (ГОСТ 17.2.1.04-77).
Установлены нормы и методы измерения содержания оксида углерода и углеводородов в отработавших газах (ГОСТ 17.2.2.03-87 и 17.2.2.05-86). Большое внимание уделяется определению выбросов двигателей автомобилей, тракторов, самоходных сельскохозяйственных и строительно-дорожных машин (ГОСТ 17.2.1.02-76), а также дизелей различных типов (ГОСТ 17.2.2.02-98). Рассмотрены также общие требования к методам определения загрязняющих веществ (ГОСТ 17.2.4.02-81) для судов внутреннего и прибрежного плавания.
Регламентируются нормы внешних шумовых характеристик (ГОСТ 17.2.4.04-82).
К охране почв относятся стандарты, определяющие номенклатуру показателей санитарного состояния, паспорт почв, требования к сточным водам и их осадкам для орошения и удобрения и метод определения потенциальной опасности эрозии под воздействием дождей. Более существенными для разработки методов диагностирования являются ГОСТ 17.4.2.02.-83 "Классификация химических веществ для контроля загрязнений"; ГОСТ 17.4.3.05-86 "Общие требования к классификации почв по влиянию на них химических загрязняющих веществ"; ГОСТ 17.4.4.01-84 "Метод определения емкости катионного обмена" и ГОСТ 17.4.4.02-84 "Метод отбора проб".
К диагностике состояния земли относятся ГОСТ 17.5.4.01-84 "Метод определения рН водной вытяжки вскрышных и вмещающих пород", ГОСТ 17.5.4.02-84 "Метод измерения и расчета суммы токсичных солей во вскрышных и вмещающих породах", а также ряд стандартов, посвященных охране лесов.
Международные стандарты ИСО, разработанные за последние десятилетия. Большая часть экологических стандартов ИСО может быть разбита на три группы: по контролю качества и диагностированию воды (наибольшее число стандартов), воздуха и почвы. За последние годы разработаны международные стандарты ИСО в области экологического управления, включая диагностику и аудит (ИСО 14001-96; ИСО 14004-96; ИСО 14010-96; ИСО 14011-96; ИСО 14012-96) и руководство по включению экологических аспектов в стандарты на продукции (ИСО 64-97).
Технические условия и методы испытания (ИСО 3696-87) уточняют методы для обнаружения в воде широкого круга веществ (табл. 2. 1).
Таблица 2. 1.
Международные стандарты по контролю за содержанием в воде некоторых веществ
Вещество |
ИСО |
Вещество |
ИСО |
Азот |
5663-84 |
Мышьяк (общий) |
6595-82 |
Аммоний |
5664-84 |
Цианид |
6703-1-3-84;6703-4-85 |
Ртуть (общая) |
5666-1-2-83; 5666-3-84 |
Нитрид |
6777-84 |
Кадмий |
5961-94 |
Фосфор |
6878-1-86 |
Кальций |
6089-84 |
Хлор (свободный) |
7393-1-2-85;7393-3-90 |
Кальций и магний (суммарное количество) |
6059-84 |
Хром (общий) |
9174-90 |
Сульфат |
9280-90 | ||
Хлорид |
9294-89 | ||
Железо |
6332-88 |
Борат |
9390-90 |
Марганец |
6333-86 |
Тритий (активность) |
9698-89 |
Фенольный индекс |
6439-90 |
Щелочь |
9963-1-2-94 |
Хлорсодержащи и или полихлориро- ванный инсектицид, полихлориро ванный бифенил или хлор- бензол |
6468-96 |
Натрий и калий |
9964-1-3-93 |
Селен |
9965-93 | ||
Высоколетучий га- логенизированный углеводород |
10301-97 |
Большая группа стандартов ИСО устанавливает методы обнаружения в воде органических поверхностно-активных веществ, кислорода, сальмонеллы, микроорганизмов микробиологических колоний, стрептококков, макробезпозвоночных, а также влияние токсичных веществ на пресноводных рыб, морских водорослей, биодеградацию малорастворимых органических веществ и соединений, определение ингибитирующего действия компонентов воды на бактерии. Многие из стандартизованных методов используются в экологии для диагностирования.
При разработке стандартов учитывается высокая стоимость комплексных методов анализа проб. Так, стандарт ИСО 5667-2, регламентирующий методы отбора проб, необходимых для контроля качества и идентификации источников загрязнения воды, включая ионные отложения, для ряда случаев разрешает смешение проб или выбор для пробоотбора участков бурного течения. Однако для химического и биологического анализов стандарт рекомендует использование раздельных проб.
Стандартизованы также общие требования к консервации и хранению проб воды. Причинами изменения состава проб перед их анализом могут быть физико-химические, химические и биологические реакции, обусловленные наличием бактерий, водорослей и других организмов, растворенного кислорода или кислорода воздуха, освещением, температурой хранения, условиями транспортировки. Для консервации проб широко применяют охлаждение и замораживание, хранение в темном месте.
Большое значение для качества постановки анализа имеют способы отбора, хранения проб воды из природных и искусственных озер, рек и водоемов, питьевой и технической воды, осадков, морской, сточных и грунтовых вод. Этим вопросом посвящены стандарты ИСО 5667.
Стандарты ИСО по контролю качества и диагностированию воздуха также устанавливают методы определения в воздухе различных веществ (табл. 2. 2)
Ряд стандартов устанавливает условия отбора проб и посвящен методическим вопросам исследования воздушных потоков и выбросов.
Стандарты ИСО по контролю качества и диагностированию почвы устанавливают методы определения в почве загрязняющих веществ: ртути (ИСО 10390-94), минерального масла (ИСО 11046-94), влияние на качество почвы удобрений, влажности. Устанавливаются также методы определения воздействий
Таблица 2. 2.
Международные стандарты по контролю за содержанием некоторых веществ в воздухе
Вещество |
ИСО |
Вещество |
ИСО |
Газообразное |
4219-79 |
Летучий хлорвини- |
9486-91 |
сернистое |
|
ловый углеводород |
|
соединение |
|
|
|
Газообразная |
4220-83 |
Летучий ароматический |
9487-91 |
кислота |
|
углеводород |
|
Диоксид серы |
4221-94 |
Черный дым |
9835-93 |
|
|
(индекс) |
|
Диоксид азота |
6768-85 |
|
|
|
|
Свинец |
9855-93 |
Оксид азота |
7996-85 |
|
|
|
|
Асбестовое волокно |
10312-95 |
Оксид свинца |
8518-90 |
|
|
|
|
Озон |
10313-93 |
Неорганическое |
8672-93 |
|
|
волокно |
|
Мышьяк |
11041-96 |
Оксид углерода |
8760-90 |
Кадмий |
11174-96 |
|
|
или его |
|
Винил хлорид |
8762-88 |
соединение |
|
Ряд стандартов устанавливает условия отбора проб и посвящен методическим вопросам исследования воздушных потоков и выбросов.
Стандарты ИСО по контролю качества и диагностированию почвы устанавливают методы определения в почве загрязняющих веществ: ртути (ИСО 10390-94), минерального масла (ИСО 11046-94), влияние на качество почвы удобрений, влажности. Устанавливаются также методы определения воздействий загрязнений на флору почвы (ИСО 11269-93, 11269-2-95), методы определения микробиологической биомассы (ИСО 14240-1-2-97). Определяются условия отбора, обращения и хранения образцов почвы (ИСО 10381-6-93).
Стандарты ИСО непрерывно пополняются, что способствует охвату более широкого круга загрязняющих веществ, более точному диагностированию экологических изменений природной среды, упрощению и автоматизации методов диагностирования и мониторинга (ИСО 10155-95).
Предусматривается совместное применение стандартов по определению качества и диагностированию воды, воздуха и почв в системах экологического управления (ИСО 14001-96). Увеличение числа стандартов свидетельствует о том, что все большее внимание уделяется влиянию природных и техногенных факторов на экосистемы, а также изучению условий парирования последствий техногенных процессов в природной среде. Наличие нескольких стандартов по одному и тому же разделу предусматривает применение более современных методов и аппаратуры, разработанных за последние годы. Возможности еще далеко не исчерпаны, так как в связи с трудоемкостью комплексных методов испытаний и диагностирования и их дороговизной актуальна разработка методов, приспособленных к автоматизации испытаний. В стандартах ИСО еще не употребляется термин диагностирование. В них ставится задача определения качества, выявление загрязнений и определение влияния их и других параметров природной среды на экосистему.