Розробка та впровадження системи регіонального комплексного екологічного моніторингу навколишнього природного середовища

Размещено на http://www.allbest.ru/

Розробка та впровадження системи регіонального комплексного екологічного моніторингу навколишнього природного середовища

1. Мета та завдання реалізації елементу стратегії

Мета реалізації елементу стратегії: дослідження реальних змін якісного стану навколишнього середовища для корегування управлінських рішень щодо забезпечення переходу регіону до сталого розвитку з використанням наземного і космічного моніторингу джерел антропогенного впливу на довкілля, моніторингу забруднення абіотичної та біотичної компоненти навколишнього середовища, соціально-гігієнічного моніторингу.

Автоматизована система екологічного моніторингу створюється для реалізації наступних цілей [52]:

інтеграція екологічної інформації, що виникає і циркулює у відомчих системах екологічного моніторингу Міністерства екології і природних ресурсів України, Міністерства охорони здоров'я України та інших відомств і організацій, в системах екологічного моніторингу міст регіону та екологічних полігонів;

забезпечення необхідною інформацією органів місцевого самоуправління про стан і прогноз розвитку екологічної ситуації в регіоні для вироблення ефективних управлінських рішень по її нормалізації та забезпеченню оптимальних умов мешкання населення у відповідності з показниками сталого розвитку території;

забезпечення інформацією про стан екологічної ситуації наукових, проектних, громадських організацій, засобів масової інформації та інших користувачів;

забезпечення передачі інформації у необхідному обсязі в національний центр екологічного моніторингу.

Чітка структурна і функціональна організація системи екологічного моніторингу (СЕМ), можливість оперативного управління якістю навколишнього середовища на різних рівнях адміністративного устрою країни дозволяє забезпечити екологічну складову сталого розвитку.

Досягнення вказаних цілей здійснюється шляхом організації автоматизованих процесів:

збору і обробки інформації про стан елементів навколишнього середовища, що отримують із блоків відомчого екологічного моніторингу;

створення й ведення регіонального банку даних, що містить комплекси баз даних, відповідних наступним предметним областям моніторингу: техногенних і природних об'єктів; атмосферного повітря; поверхневих і підземних вод; почво-ґрунтів; біоти (рослинності, тваринного світу); стану здоров'я людини;

аналізу і прогнозування стану елементів навколишнього природного середовища, прогнозування розвитку екологічної ситуації в регіоні;

інформаційної підтримки управлінських рішень і підготовки варіантів планів заходів (управлінських рішень) у природокористувальній і природоохоронній діяльності.

Система екологічного моніторингу будується на принципах:

об'єктивності і достовірності;

систематичності спостережень за станом навколишнього середовища та об'єктами впливу на нього;

узгодженості нормативного, методичного, технічного та програмного забезпечення;

комплексності в оцінці екологічної інформації;

оперативності проходження інформації між окремими ланками системи та вчасного інформування органів державної та місцевої виконавчої ради;

відкритості екологічної інформації для населення.

Принципи і засоби реалізації елементу стратегії:

визначення полігонів (у тому числі фонового) спостережень за показниками компонентів навколишнього середовища та відгуками біоти на техногенні впливи;

організація центру комплексного екологічного моніторингу навколишнього середовища регіону;

оперативний контроль за станом середовища;

визначення факторів, що визначають екологічні проблеми в регіоні, у тому числі джерел негативного впливу на навколишнє середовище та здоров'я людей;

формування об'єктивної характеристики поточного стану довкілля, здоров'я населення;

оцінка можливого екологічного ризику;

підготовка інформації для прийняття управлінських рішень щодо покращення екологічного стану в регіоні.

екологічний навколишний середовище ризик

2. Визначення полігонів спостережень за показниками компонентів навколишнього середовища та відгуками біоти

Державна система моніторингу розробляється на декількох рівнях (див. розділ 3). Регіональний моніторинг - це система спеціальних полігонів, що вибрані на території регіону та включають ряд природних екосистем і ландшафтів із специфічним комплексом антропогенного та техногенного впливу [53].

На тестових (ключових) дільницях в зонах інтенсивного забруднення, а також в зонах із фоновими умовами забруднення створюються полігони.

Основні принципи вибору території полігонів наступні:

1) територія повинна охоплювати різні функціональні зони: селітебні, промислові, сільськогосподарські і рекреаційні, які включають дільниці з різним рівнем забруднення ґрунтів, підземних, поверхневих вод і атмосфери;

2) наявність сукупності джерел забруднення, що знаходяться в промисловій і аграрній зонах і надають різний характер техногенного впливу на компоненти навколишнього середовища;

3) враховуючи взаємозв'язок між всіма компонентами навколишнього середовища, можна обмежитися вибором території полігонів, наприклад, за одним геоекологічним принципом, тому що стан ґрунтів досить точно відображає стан усіх компонентів навколишнього середовища;

4) полігони повинні створюватися на дільницях із різною гідрогеологічною стратифікацією;

5) контур полігона повинен охоплювати територію, яка включає лінії міграції забруднюючих речовин у ґрунтовому шарі і підземних водах: “вододіл-схил-тераси-заплава-місцевий базис ерозії”;

6) майданна структура території геоекологічного полігона ланцюга: “ґрунт - породи аерації - ґрунтові води - малі ріки” може бути надана у вигляді серії смуг детального обстеження;

7) ширина смуг визначається характером розташування джерел забруднення компонентів навколишнього середовища, розмірами ореолів забруднення почво-ґрунтів, атмосфери та ін.; орієнтація смуг може бути різною, з урахуванням характеру і напряму вітрів, спрямованості підземного та поверхневого стоків;

8) сільськогосподарська зона повинна мати поля богарного і зрошуваного землеробства.

Порядок і етапи вибору території полігонів:

перший етап - створення початкової картографічної основи, яка включає наступні карти: загального призначення, ґрунтового покриву, порід аерації, ґрунтових, субнапірних вод, поширення забруднень в атмосфері;

другий етап - вибір пунктів спостережень для ведення моніторингу на полігоні, частоти спостережень і відбору проб за компонентами навколишнього середовища.

Критерії еталонної цінності дільниць полігонів, що обираються, наступні:

на дільниці в найбільшій мірі збереглися непорушені, природні співтовариства;

найбільш істотна відмінність конкретних співтовариств, біоценозів і їх сукупностей на даній території і в заповіднику.

Полігони мають свою мережу тест-станцій, на яких кожного сезону відбираються проби за всіма основними компонентами екосистем (повітря, грунти, підземні і поверхневі води, флора, фауна).

Фізико-хімічний і біологічний аналіз цих проб дозволяє визначити стан компонентів екосистем (у тому числі їх забруднення ксенобіотиками), динаміку і прогноз їх зміни, виробити рекомендації по запобіганню небажаних змін.

3. Організація центру комплексного екологічного моніторингу навколишнього середовища регіону

Регіональний центр екологічного моніторингу створюється з метою інтеграції на територіальній основі баз даних і знань про природне середовище та екологічну ситуацію в регіоні. Базою для створення центру є ряд законодавчих актів України [41,42].

Виходячи з інтересів споживачів (суб'єктів господарської діяльності), а також інтересів державних галузевих і муніципальних управлінь ( промислових міністерств, Міністерства екології і природних ресурсів, Міністерства охорони здоров'я, місцевих органів самоврядування) центр повинен забезпечувати рішення наступних задач:

формування архіву природно-ресурсної і екологічної інформації;

інформаційне забезпечення господарської діяльності в регіоні на основі нових інформаційних технологій, ретроспективних і прогнозних моделей, експертних систем;

верифікація достовірності інформації, що надходить;

забезпечення взаємодії державної і галузевих систем екологічного моніторингу на регіональному рівні;

рішення комплексних міждисциплінарних екологічних і природно-ресурсних задач.

Центр є структурою колективного користування, яка містить: службовий модуль у вигляді апаратно-програмних засобів для управління і підтримки загального банку даних (СУБД, сервер, адміністрація БДЛ, архіви моделей і баз даних); автоматизовані робочі місця (АРМ) користувачів із необхідним програмно-апаратним оснащенням, які орієнтовані на рішення призначених задач і складають зі службовим модулем локальну обчислювальну мережу.

Таким чином, службовий модуль і АРМ конкретного користувача забезпечують виконання функцій відповідного відомчого, наукового або муніципального складових регіонального моніторингу. Наприклад, службовий модуль і АРМ Міністерства екології і природних ресурсів України будуть забезпечувати рішення задач регіонального центра в СЕМ «Україна», а службовий модуль і АРМ Міністерства промислової політики України - інформаційного центра регіонального моніторингу в регіонально-галузевій інформаційній системі цього міністерства.

4. Оперативний контроль за станом середовища

Оперативний (кризовий) моніторинг навколишнього природного середовища - це спостереження за спеціальними показниками на цільовій мережі пунктів в реальному масштабі часу за окремими об'єктами, джерелами підвищеного екологічного ризику в окремих регіонах, які визначені як зони надзвичайної екологічної ситуації, а також у районах аварій із шкідливими екологічними наслідками з метою забезпечення оперативного реагування на кризові ситуації та прийняття рішень щодо їх ліквідації.

Основні задачі системи оперативного контролю наступні: збір даних і введення їх у систему на основі вимірювань; експрес-обробка екоінформації з використанням довідкових даних і нормативів гранично допустимих концентрацій тощо; дисплейний діалог за запитами споживачів.

5. Визначення факторів екологічних проблем регіону, у тому числі джерел негативного впливу на навколишнє середовище та здоров'я населення

Проведені дослідження з охорони навколишнього середовища [54] дозволяють виділити екологічні проблеми, які відрізняються відносно високим ризиком для здоров'я людини і стійкості екологічних систем: виснаження озонового шару; різка зміна клімату; забруднення річок і водоймищ відходами виробництва; забруднення підземних і поверхневих вод пестицидами; аварійні викиди токсичних речовин; безпека споживчих товарів; забруднення виробничого середовища; забруднення повітря приміщень радоном і іншими шкідливими речовинами; діючі і покинені звалища небезпечних відходів, підземних сховищ відходів і міських сміттєвих звалищ.

До числа чинників, що характеризують стан навколишнього середовища і показники здоров'я населення, можна віднести:

характер зміни ситуації у часі;

масштаб вияву змін у стані компонентів навколишнього природного середовища;

види джерел екологічної небезпеки, що визначають ситуацію;

напрями господарської та іншої діяльності, що несприятливо впливають на навколишнє середовище;

характер об'єктів, що випробовують вплив екологічних небезпек.

Різне поєднання цих чинників визначає тип екологічної ситуації і формує вимоги до вироблення управлінських рішень. Усі ці чинники узагальнено можуть бути об'єднані в групи: природні; техногенні; соціально-економічні.

Група природних чинників характеризує прояви багатьох несприятливих природних умов: землетруси, селі, повені та ін.

Техногенні чинники характеризують негативний вплив у зоні перебування людини внаслідок виробничої аварії, пожежі, вибуху, транспортної аварії.

Соціально-економічні чинники визначають можливість виникнення несприятливих екологічних ситуацій у разі прийняття рішень про будівництво тих або інших небезпечних об'єктів у зв'язку із соціальною та економічною необхідністю такого будівництва. Часто - це будівництво АЕС, небезпечних хімічних виробництв, транспортних систем.

Вибір управлінських рішень у процесі вироблення стратегії сталого розвитку регіону у великій мірі залежить від екологічної ситуації, що прогнозується або склалася.

Управління в надзвичайних ситуаціях, що характеризуються одним або декількома з вище перерахованих чинників, передбачає дію як по запобіганню або зменшенню імовірності таких ситуацій, так і безпосередні дії в умовах екстремальної ситуації. У цьому випадку задача оперативного визначення джерел забруднення навколишнього середовища з метою запобігання наслідкам критичної екологічної ситуації повинна вирішуватися шляхом ведення оперативного екологічного моніторингу.

6. Формування об'єктивної картини поточного стану довкілля, здоров'я населення

Поточний стан навколишнього середовища і здоров'я населення в системі екологічного моніторингу формується на основі даних, отриманих системою.

Інформаційне забезпечення моніторингу, що створює в кінцевому результаті інформаційне забезпечення комплексного екологічного моніторингу повинно містити:

нормативно-правові документи по організації екологічної діяльності;

звітні і оперативні документи про стан навколишнього природного середовища, стан здоров'я населення, природокористування та природоохоронної діяльності;

бази даних, що містять інформацію про стан окремих елементів навколишнього природного середовища і здоров'я населення.

Формування і ведення цих баз даних в екологічному моніторингу повинно здійснюватися з урахуванням фактичних даних стану навколишнього середовища і здоров'я населення, отриманих унаслідок поточного контролю забруднення навколишнього середовища регіону. Чим повніше охоплені контролем всі компоненти навколишнього середовища і можливі джерела впливу, тим об'єктивнішою буде характеристика поточного стану навколишнього середовища і здоров'я населення регіону, що контролюється.

З цією метою необхідно виконати контроль:

1) забруднення повітря (атмосферне повітря населених пунктів; викиди підприємств в атмосферу; викиди автотранспорту); 2) забруднення питної води; 3) забруднення поверхневих вод (забруднення на встановлених створах; об'єм і склад стічних вод на скидах підприємств); 4) підземних вод; 5) забруднення ґрунтів; 6) водоспоживання і водовідведення; 7) утворення та утилізації побутових і промислових відходів; 8) метеорологічних умов; 9) захворюваності по вікових групах населення.

Заходи, за допомогою яких маємо оцінити поточний стан довкілля, вже були розглянуті у попередніх розділах 10.2 і 10.3.

7 Оцінка можливого екологічного ризику

Метою оцінки екологічного ризику є визначення імовірності і масштабу впливу несприятливих явищ таких, як викиди і скиди забруднюючих речовин підприємствами, транспортними засобами та іншими техногенними об'єктами, на людей і інші складові екосистеми [55-69].

Основні елементи оцінки ризику повинні включати наступні процедури.

1. Виявлення небезпеки - встановлення джерел і факторів ризику, а також зон і об'єктів їх потенційного впливу, основні форми такого впливу.

2. Виявлення об'єктів і зон потенційного негативного впливу, насамперед, на населення.

3. Визначення виду впливу факторів ризику на об'єкти і міру його небезпеки, наприклад, міра токсичності хімічної речовини. На цьому етапі роблять висновок про те, може, чи ні, тимчасова або постійна присутність певної речовини викликати захворювання.

4. Аналіз впливу факторів ризику на населення і навколишнє середовище, зокрема, встановлення стандарту (нормативу). Це має на увазі визначення безпечного для людини і екосистеми рівня впливу певних дестабілізуючих факторів або їх комбінацій.

5. Оцінка реального впливу факторів ризику на людину і навколишнє середовище. На цьому етапі проводять визначення масштабів (рівня) впливу, його частоти і тривалості.

6. Повна (сукупна) характеристика ризику з використанням якісних і кількісних параметрів, встановлених на попередніх етапах, стосовно до кожного фактора ризику.

Оцінюючи екологічний ризик, необхідно враховувати, що він пов'язаний з наступними групами факторів: техногенними, природними, військовими, соціально-економічними, політичними, тероризмом [60].

Оцінка ризику визначається на базі розрахунків експертом і залежить від його досвіду, кваліфікації, інформації, що є в його розпорядженні, вибраних математичних моделей та ін. Оцінка ризику завершується його характеристикою, а при багатофакторній оцінці - ранжируванням ризиків по мірі ризику, по порівняльному тягарю можливих несприятливих ефектів і по чисельності популяцій, що піддаються ризику. Ці результати є передумовою до розробки і рекомендації заходів управління ризиками, тобто системи політичних і нормативних рішень, направлених на ліквідацію або істотне зменшення ризику для здоров'я населення. Прийняття таких рішень, природно, залежить не тільки від оцінки ризику, але також від чинників політики, економіки і суспільної свідомості.

8. Підготовка інформації для прийняття управлінських рішень для покращення екологічного стану регіону

Підготовка інформації для прийняття управлінських рішень повинна включати стадії відбору необхідної інформації, обробки відібраної інформації логіко-математичними і експертними методами, інтерпретацію відповідно до цілей управління екологічною ситуацією і наявних технічних і програмно-комп'ютерних засобів. При підготовці інформації необхідно, передусім, керуватися принципами комплексності, повноти і достовірності.

Реалізація першого з принципів досягається застосуванням різноманітних джерел і методів збору інформації [61-65]. У ці інформаційні потоки повинні бути включені як дані офіційних статистичних джерел, що отримують як апаратними засобами регіонального екологічного моніторингу (датчиками забруднення атмосфери, води, електромагнітних і теплових полів випромінювань, за допомогою аналізу проб ґрунтів), так і альтернативні ним (наприклад, дані громадських організацій екологічної спрямованості, дані з глобальної комп'ютерної мережі Internet).

Прийняття управлінських рішень потрібно здійснювати не тільки за допомогою оцінювання наявної інформації, а й безпосереднім моделюванням у прогнозному блоці моніторингу з використанням систем математичних моделей, вказаних у розділі 6.

Структура прогнозного комплексу моделей системи моніторингу повинна вміщувати [65-68]:

медико-екологічні моделі, що показують вплив на здоров'я населення метеоумов, забруднень атмосфери, води, ґрунтів і інших екологічних чинників ризику;

метеорологічні моделі для регіону, що дозволяють визначити температуру, вогкість, осадки, напрям і швидкість вітру та інші метеорологічні параметри на всій території регіону;

моделі атмосферного розподілу забруднень, які дають їх концентрацію в будь-якій точці території регіону в залежності від наявності викидів і метеорологічної обстановки;

еколого-економічні моделі, що дозволяють оцінити шкоду від порушень екологічного стану і витрати на його поліпшення;

вироблення рекомендацій по поліпшенню екологічного стану і контролю управлінських рішень.

Серед початкових даних, необхідних для формування управлінських рішень в економічній, соціальній та екологічній сферах регіону і проведення прогнозних модельних розрахунків, потрібно виділити створення комп'ютерних таблиць баз даних загальної множини параметрів прогнозної моделі з виділенням таблиць керуючих параметрів, які створюють найбільший вплив на зазначені сфери.

Внаслідок проведеного пошуку, збору інформації та проведення прогнозних модельних розрахунків повинна бути створена електронна інформаційна база даних або набір баз даних, які повинні забезпечувати завантаження, зберігання і редагування даних для рішення задач оптимального управління екологічною ситуацією. До цієї бази даних потрібно додати отриману вищевказаними засобами картографічну, довідкову, графічну інформацію, яку також потрібно мати у електронному вигляді.

Доцільно кожний параметр моделі представляти у вигляді таблиці бази даних, структурованою в залежності від індексів параметра. З метою формування на основі скомпонованої інформації сценаріїв розвитку екологічної ситуації у регіоні необхідно один з індексів параметрів відводити під номер сценарію. Варіанти значень даних або заздалегідь плануються і заносяться в базу даних, або готуються в ході розрахунків у діалоговому режимі.

Отриманий набір баз даних може використовуватися в системі державних органів управління для прийняття рішень по соціо-еколого-економічному розвитку регіону, в науково-дослідних і освітніх цілях.

9. Вироблення управлінських впливів, що направлені на покращення стану довкілля

Метою вироблення управлінських рішень є поліпшення екологічної ситуації. Основні принципи екологічного управління можна сформулювати наступним чином [61-64].

1. Екологічне управління здійснюється на базі цільових функцій з урахуванням попередніх і поточних показників екосистеми, модельних прогнозних параметрів з урахуванням планування організаційно-технічних заходів.

2. Екологічне управління стає практично здійсненним при обмеженому оптимальному наборі інтегральних кількісних і якісних показників екосистеми.

3. Оптимальне екологічне управління вимагає постійного накопичення та декомпозиції бази даних і баз екологічних знань.

4. Повнота екологічного управління буде визначатися мірою обліку обміну речовиною, енергією і інформацією в екосистемі.

При виробленні управлінських рішень, насамперед, треба керуватись і діяти за встановленими метою, пріоритетами та нормативами розвитку регіону (див. розділ 1).

Для приймання рішень на регіональному рівні необхідна загальна агрегована картина процесів, що протікають у регіоні, оскільки надто деталізований опис на цьому рівні зв'язаний з великими складностями збору інформації і технічними труднощами рішення задач великої розмірності.

Для ефективного прийняття рішень по поліпшенню екологічної ситуації в регіоні необхідне створення автоматизованої системи соціо-еколого-економічного моделювання на базовій основі системи екологічного моніторингу. У процесі прийняття рішень особа, що приймає рішення (ОПР), при необхідності, повинна мати можливість скористатися будь-яким зрізом із повного масиву даних.

Така система повинна виконувати наступні характерні задачі:

інформаційно-довідковий пошук у базах даних;

моделювання конкретних ситуацій, що дозволяє отримати прогноз соціо-еколого-економічних параметрів регіону;

верифікація соціо-еколого-економічної моделі на реальних даних;

ідентифікація параметрів моделі за експериментальним даними;

впорядкування, зберігання і накопичення інформації про соціо-еколого-економічні параметри регіону.

У зв'язку з цим необхідний аналіз і пошук на основі наявної інформації технічних, економічних і соціальних механізмів, які можуть бути керуючими чинниками. Після того, як керуючі чинники будуть виділені, потрібно оцінити міру впливу кожного з них на екологічну ситуацію. Таким чином, формується оптимальна структура керуючих параметрів як по кількості, так і по ступеню впливу на екологічну ситуацію.

Для прийняття управлінських рішень ОПР повинно мати у своєму розпорядженні необхідну інформацію. Ця інформація може бути отримана у результаті розрахунків по математичних соціо-еколого-економічних моделях. ОПР повинна вказати, яка послідовність моделей може бути прорахована і на яких початкових даних.

Для прийняття рішення по поліпшенню екологічної ситуації до сукупності вхідних даних моделі, викладених у підрозділах 6.2 та 10.8, додається множина вихідних динамічних параметрів і критеріальних показників, що повинні бути репрезентованими у чисельному, табличному та графічному вигляді.

На основі кожної моделі здійснюються прогнозні розрахунки. У цьому випадку ОПР вибирає з множини накопичених у базах даних сценаріїв (варіантів значень параметрів) той, який його цікавить. Далі вирішується система рівнянь на заданому відрізку часу з вибраним управлінням. ОПР аналізує результати розрахунків і вибирає сценарій переважний з точки зору поліпшення екологічної ситуації, що містить конкретні значення керуючих параметрів, необхідних для здійснення впливу на екологічний стан. Результати процесу вироблення керуючих впливів представляються у вигляді числової і графічної інформації, що відображає траєкторії динаміки керуючих параметрів, і можє бути використана органами державної влади різних рівнів у системі планування різних рівнів і різних форм навчання.

Размещено на Allbest.ru