Создание и внедрение в практику экологического контроля и мониторинга судовых природоохранных комплексов

Актуальность темы

Экологическая безопасность — одна из стратегических задач государства. Усиливающееся в последнее десятилетие антропогенное воздействие на окружающую среду различных отраслей промышленности, сельского и коммунального хозяйства ставит вопросы экологической безопасности по их важности в один ряд с вопросами политической стабильности и межгосударственных отношений. Наряду с военной и экономической, экологическая безопасность является основой устойчивого развития страны.

Одной из глобальных экологических проблем является проблема обеспечения экологической безопасности водных объектов — основы жизнедеятельности ныне живущих и будущих поколений.

Как известно, нашу цивилизацию с большим основанием можно назвать прибрежной или морской, поскольку более 50% населения планеты проживает в прибрежной зоне (на расстоянии до 200 км от моря). Средняя плотность населения в прибрежной зоне примерно в 2,5 раза выше, чем плотность населения всей суши (70 чел/км). Выход к морю имеют около 140 государств. Следствием этого является растущее антропогенное загрязнение вод Мирового океана и особенно его прибрежной зоны.

На территории РФ — в пределах российской акватории расположено около 60 морских торговых и военных портов и портовых пунктов, которые являются интенсивными источниками загрязнения прибрежных вод. Строятся новые порты и нефтяные терминалы. Следует отметить наличие 3-х основных постоянных источников загрязнения морских прибрежных вод: загрязненные воды, вы носимые в море с речным стоком, районы нефтеи газодобычи на морском шельфе, а также места скопления судов и проведения погрузо-разгрузочных операций, то есть акватории портов и внешних рейдов.

Водные объекты являются своеобразным аккумулятором загрязняющих веществ (ЗВ), поступающих в акватории в результате деятельности промышленных и сельскохозяйственных предприятий, водного к транспорта и его инфраструктуры, объектов коммунально-бытового назначения, а также за счет неблагоприятных атмосферных воздействий и т. д. В связи с этим, необходимо осуществлять комплексный и оперативный контроль содержания ЗВ в акваториях, чтобы своевременно предпринимать меры по предотвращению неблагоприятного развития экологической обстановки.

Существенный вклад в ухудшение экологической ситуации в местах своего базирования, наряду с гражданскими объектами, вносили и вносят подразделения и предприятия Военно-морского флота.

Это связано с большим количеством передвижных и стационарных объектов, являющихся источниками загрязнения природных вод, которыми располагает флот.

В соответствии с Законом РФ «Об охране окружающей природной среды», 1991 г., ст. 55 [1], экологические требования, предъявляемые к размещению, строительству, вводу в эксплуатацию и эксплуатации предприятий, сооружений и иных объектов, в полной мере относятся как к гражданским объектам и гражданской деятельности, так и к военным и ^ оборонным объектам, военной деятельности, к дислокации войск и военной техники.

Возможности практической реализации усилий, направленных на улучшение экологической ситуации в местах базирования гражданского флота и ВМФ, были ограничены из-за отсутствия до последнего времени в распоряжении природоохранных служб технических средств и соответствующего методического обеспечения для осуществления оперативного инструментального контроля экологического состояния водной среды и донного грунта в прибрежной зоне морей. Экологический контроль в основном ограничивался визуальным наблюдением за загрязнениями поверхности моря нефтью и нефтепродуктами. В то же время перед подразделениями экологических служб стоит проблема организации контроля по всем приоритетным загрязняющим веществам гидросферы.

Как известно, в настоящее время значительная часть гражданских портов и баз ВМФ располагается в городах или вблизи городов с неблагоприятной экологической обстановкой или находится в регионах, отнесенных к зонам повышенной экологической опасности. В частности, работы в рамках Федеральной целевой программы «Экологическая безопасность России», выполненные под научным руководством и непосредственном участии автора [2], а также более поздние публикации [3], подтвердили наличие неблагоприятной экологической обстановки в военно-морских базах Северного флота, расположенных в Мурманской и Архангельской областях.

Одной из причин такого состояния является наличие в базах флота и эксплуатация экологически опасных объектов, в число которых входят склады оружия и ГСМ, заправочные станции, пункты окраски, хранилища загрязненных вод (в том числе вод, загрязненных нефтепродуктами), а также судостроительные и судоремонтные предприятия. Эти объекты являются мощными источниками непосредственных сбросов сточных вод в акватории в местах своего расположения, в то время как эти акватории и без того значительно загрязнены промышленными, сельскохозяйственными и бытовыми стоками гражданских объектов.

Таким образом, при определении уровня загрязненности морских вод в местах расположения портов и базирования объектов ВМФ для выявления источников загрязнения необходимо контролировать поступления токсичных примесей с пресноводными стоками от наземных объектов. Эти задачи призваны решать как органы экологического контроля, находящиеся в ведении Государственной службы контроля в сфере природопользования и экологической безопасности Министерства природных ресурсов Российской Федерации (МПР РФ), так и экологические службы ВМФ.

Общность решаемых технических задач при создании средств экологического контроля для гражданских и военных служб экологической безопасности, например, при определении перечня контролируемых параметров, выборе инструментального парка, методик выполнения измерения и т. д., дает возможность осуществлять отработку приборно-методического обеспечения, методик (моделей) использования разрабатываемых средств экологического контроля, набор экспериментального материала и его последующую обработку и анализ как с использованием средств контроля экологического состояния водных объектов ВМФ, так и МПР РФ.

Такое объединение усилий обеспечит совместимость информационных систем и баз данных о состоянии окружающей среды и, в конечном итоге, создаст условия для формирования и защиты государственных информационных ресурсов в этой сфере (Постановление Правительства РФ от 31.03.2003 г. № 177 «Об организации и осуществлении государственного мониторинга окружающей среды (государственного экологического мониторинга)»).

Повышенные антропогенные нагрузки на окружающую среду, особенно в районах крупных промышленных центров, портов и мест базирования кораблей и объектов Вооруженных Сил, привели к тому, что проблемы своевременного выявления загрязнения водных объектов, локализации очагов загрязнений и предотвращения негативных последствий неблагоприятных экологических ситуаций приобрели особую актуальность и первостепенное значение.

Использующиеся традиционные методы и средства, включающие отбор проб, их транспортировку и лабораторный анализ методами «мокрой» химии, не обеспечивают необходимой оперативности, производительности и статистической достоверности результатов в масштабах контролируемых акваторий. Эти методы и средства измерения малопригодны для автоматизации процесса анализа.

Возросшие в последнее время требования к допустимым уровням загрязнения окружающей природной среды, введение новых актов природоохранительного законодательства привели к необходимости разработки и создания новых комплексных средств автоматизированного оперативного контроля экологического состояния водных объектов на основе специально разработанных методов и средств экспрессного гидрофизикохимического анализа, мобильных носителей и современных информационных технологий [4−10].

Выполненные на стадии подготовки данной работы проработки [11]и их натурная апробация [84, 85] показали, что реализация нового подхода к решению проблемы контроля экологического состояния водных объектов и обеспечения их экологической безопасности, который в отличие от традиционных методов позволяет производить комплексное автоматизированное оперативное измерение основных показателей состава и качества воды непосредственно на месте инспектирования, может быть осуществлена путем разработки и создания судовых природоохранных комплексов (СПК) [12−16].

Актуальность создания и развития средств автоматизированного оперативного контроля экологического состояния водных объектов, в том числе развития и совершенствования природоохранного флота России, основу инструментального оснащения которого составляют судовые природоохранные комплексы, отмечена в важнейших документах, направленных на обеспечение экологической безопасности страны, к которым относятся:

• «Морская доктрина Российской Федерации на период до 2020 г.» (утверждена Президентом Российской Федерации 27 июля 2001 г. № Пр-1387);

• «Экологическая доктрина Российской Федерации» (одобрена распоряжением Правительства РФ от 31 августа 2002 г. № 1225-р);

• «Долгосрочная программа действий Министерства природных ресурсов РФ в части разведки и использования природных ресурсов и обеспечения охраны окружающей среды» (утверждена Приказом МПР России от 21 августа 2001 г. № 599).

Комплексное использование и информационное объединение средств оперативного экологического контроля и мониторинга уже позволило внести существенный вклад в обеспечение экологической безопасности страны.

В связи с вышеизложенным тема диссертационной работы является актуальной.

Целью диссертационной работы является разработка методологии оперативного многопараметрического экологического контроля водных объектов с использованием мобильных носителей, создание на этой основе автоматизированных судовых природоохранных комплексов и внедрение их в практику государственного экологического контроля и мониторинга.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие научно-технические задачи:

— систематизировать основные виды техногенных воздействий на водные объекты, проанализировать и оценить эффективность существующих методов экологического контроля;

— обосновать приоритетный перечень контролируемых показателей для мобильных средств оперативного экологического контроля и мониторингаСПКразработать концепцию (методологию) автоматизированного оперативного контроля экологического состояния водных объектов на основе СПК;

— разработать и обосновать идеологию построения, технический облик, структуру и базовый состав и создать на этой основе СПК;

— разработать и обосновать требования, научно-методические и технические решения и создать на их основе средства измерения (СИ) и систему непрерывного пробоотбора (СНП), обеспечивающие в составе СПК реализацию методологии оперативного экологического контроля;

— разработать новые методы и алгоритмы обработки многоканальной информации СПК на основе геоинформационных технологий;

— сформулировать основные направления работ и разработать методы использования СПК при решении природоохранных задач;

— подтвердить обоснованность предложенных научно-технических решений в натурных условиях на основе специально созданного экспериментального образцаоценить эффективность разработанных методов и средств оперативного экологического контроля с использованием СПК, установленных на судах различных проектов, по результатам широкомасштабных экспедиционных работ в различных регионах России.

Совокупность сформулированных выше цели и задач составляет основу решаемой в данной диссертационной работе крупной научно-технической проблемы, имеющей важное народнохозяйственное значение и связанной с экологической безопасностью страны: разработка, обоснование и внедрение в практику методологии оперативного экологического контроля и мониторинга водных объектов на основе автоматизированных СПК.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Впервые разработана и сформулирована концепция автоматизированного оперативного экологического контроля и мониторинга водных объектов на основе мобильных носителей, нацеленная на обеспечение экологической безопасности водных объектов. Основу концепции составляет совокупность предложенных автором принципов построения технических средств автоматизированного оперативного контроля экологического состояния водных объектов, в том числе:

— мобильность, т. е. выполнение экологического контроля в реальном масштабе времени по ходу движения суднамногогоризонтность, т. е. осуществление измерений как одновременно, так и попеременно на разных горизонтах (глубинах) по ходу движения судна;

— непрерывность измерений in situ и на борту судна за счет непрерывной подачи проб воды с разных глубинмногоканальный (многопараметрический) режим измерений основных показателей состава и свойств водной среды;

— анализ, обработка и выдача пользователю в реальном масштабе времени больших массивов многопараметрической экологической информации непосредственно на борту судна-носителя в процессе выполнения им природоохранных задач;

— двухступенчатый режим экологического контроля, включающий на первом этапе — непрерывные автоматизированные экспрессные измерения, получение и обработка информации на борту судна и принятие решения об обнаружении зоны загрязненияна втором этапе — отбор проб по показаниям экспрессных методов и детальный анализ с использованием стандартных аналитических приборов.

Эти принципы направлены на повышение производительности, эффективности и объективности контроля.

2. Впервые на основе предложенной концепции сформулированы требования и разработаны научно-обоснованные предложения по техническому облику и структуре принципиально нового средства автоматизированного оперативного экологического контроля — судового природоохранного комплекса (СПК) как открытой системы в модульном исполнении, состав которой может варьироваться в зависимости от круга решаемых задач и характера водного объекта.

Определен, обоснован и апробирован в натурных условиях базовый состав СПК, обеспечивающий решение основных природоохранных задач в режиме движения судна-носителя.

3. Разработаны и обоснованы требования, предложены научно-методические и технические решения, на основе которых созданы СИ и СИП для СПК, разработаны методики стендовых и натурных испытаний СИ. Указанная совокупность научно-методических решений и разработок направлена на обеспечение приборно-методического единства при формировании государственной информационной базы экологического мониторинга и контроля.

4. Впервые предложен и реализован на практике метод непрерывного многопараметрического горизонтального гидрофизикохимического профилирования акваторий на выбранных глубинах с помощью СПК и геоинформационных технологий.

5. Предложены и реализованы новые методы и технологии экологического мониторинга и контроля водных объектов с использованием СПК, которые позволяют осуществлять:

— построение распределений показателей состава и свойств воды по площади акватории;

— выявление аномальных зон и разграничение вод разного происхожденияопределение корреляционных связей между измеряемыми показателямиклассификацию типа источников техногенных загрязнений: стационарный или подвижный.

Научные положения и результаты, выносимые на защиту:

1. Методология автоматизированного оперативного контроля и мониторинга экологического состояния водных объектов на основе мобильных носителей и непрерывных многогоризонтных измерений.

2. Концепция построения и создание на основе предложенных схемных и аппаратурных решений СПК — принципиально нового мобильного средства автоматизированного оперативного экологического контроля гидросферы.

3. Выбор и обоснование новых средств аппаратурного обеспечения и системы непрерывного пробоотбора в составе СПК.

4. Методы обработки информации, связанные с качественно новыми возможностями СПК при проведении экологического контроля и мониторинга.

5. Методология использования созданных средств при решении различных природоохранных задач и результаты широкомасштабных экспериментальных исследований, выполненных с использованием СПК в различных регионах страны.

Практическая значимость и реализация результатов работы состоит в том, что разработанный и апробированный в диссертационной работе новый научно-методический подход к решению задач комплексного автоматизированного оперативного контроля экологического состояния водных объектов использовался как для решения актуальных научно-технических задач изучения экологического состояния водных объектов, динамики этого состояния и обеспечения экологической безопасности, так и для решения прикладных задач, имеющих в настоящее время важное практическое значение для народного хозяйства, в том числе:

• впервые разработаны, изготовлены и введены в эксплуатацию уникальные комплексы оперативного экологического контроля водной среды «Акватория-50», «Волга», «Акватория-502», «Акватория-2М», «Акватория-2С», «Акватория-Д», «Акватория-Байкал», включающие < специально разработанные функционирующие при движении судна в реальном масштабе времени погружные измерители гидрофизикохимических показателей (ГФХП), многокомпонентные приборы непрерывного проточного анализа проб воды, дистанционные средства контроля, а также другие специализированные системы и устройства контроля и наблюдения. Комплексы обеспечивают получение информации в реальном масштабе времени с привязкой к географическим координатам.

Созданные судовые природоохранные комплексы составили основу приборно-методического оснащения судов природоохранного флота России [17−28];

• впервые для Вооруженных Сил Российской Федерации разработаны и изготовлены специализированный комплекс оперативного экологического контроля водной среды «Гвоздь-К» и судовой комплекс средств для обеспечения экологической безопасности «Златица» [16, 29];

• впервые в практике природоохранных органов страны с помощью СПК на основе единой аппаратурно-методической базы в режиме непрерывных многопараметрических измерений сформированы базы экологических данных по основным показателям качества воды для Волги, Северного Каспия, Невско-Ладожской водной системы, оз. Байкал и других водных объектов;

• разработаны рекомендации и методические указания по использованию СПК на судах-носителях различного типа. Показаны новые возможности СПК в сравнении с традиционными методами экологического контроля при решении задач экологическими службами ВС, природоохранными и контрольно-инспекционными органами РФ;

• утверждены в качестве типа средств измерения и зарегистрированы Госстандартом РФ в Государственном реестре специально разработанные средства измерения, в том числе погружная аппаратура для контроля удельной радиоактивности воды, проточные анализаторы с различными типами детекторов для измерения концентрации загрязняющих веществ [711,30−35];

• разработаны, изготовлены и используются в СПК специализированные комплексы средств, обеспечивающие буксировку с кормы и в миделе природоохранного судна-катамарана заглубляемого буксируемого комплекса с измерителями, включая аппаратуру для контроля удельной радиоактивности воды, гидрофизикохимических показателей, и системой непрерывного пробоотбора — новым разработанным средством автоматизированного отбора проб, сертифицированным Госстандартом РФ [36−38];

• в ходе создания мобильных комплексов оперативного экологического контроля были разработаны программы и методики и успешно проведены Государственные испытания этих комплексов и их опытная эксплуатация. Осуществлена передача комплексов территориальным комитетам и инспекциям МПР РФ, где с начала девяностых годов они успешно используются в работе соответствующих подразделений [39−49]. Судовой комплекс оперативного экологического контроля водной среды «Гвоздь-К» и судовой комплекс средств для обеспечения экологической безопасности «Златица» переданы Управлению Начальника экологической безопасности Вооруженных Сил РФ. Комплекс «Гвоздь-К» эксплуатируется органами экологической безопасности Ленинградской военно-морской базы. В Севастополе — военно-морской базе Черноморского Флота России проведены натурные испытания комплекса «Златица» ;

• созданы учебные пособия и методики подготовки инспекторских кадров, созданы необходимые методические и регламентирующие документы для эксплуатации мобильных комплексов оперативного экологического контроля. Разработаны, созданы и внедрены в практику специализированные стенды и тренажеры, поведено обучение операторов территориальных комитетов МПР РФ и органов ВС РФ, использующих созданные технические средства [32, 50];

• в период освоения и эксплуатации территориальными инспекционными органами МПР РФ и ВС РФ судовых природоохранных комплексов были осуществлены и внедрены в практику комплексные экспедиции по изучению экологической обстановки в акваториях, наиболее подверженных техногенному воздействию, в частности, бассейна Средней и.

Нижней Волги, Северного Каспия, Азовского моря, Северо-Западного # региона, а также в особо охраняемых водных объектах (озеро Байкал) [39, 40,.

43, 47, 48, 49, 24]. Это позволило, основываясь на получаемых в реальном масштабе времени результатах измерений, непосредственно на борту судна оценивать качество природных поверхностных вод в этих регионах, включая акватории в промышленных зонах крупных городов, порты, места базирования кораблей ВМФ, объекты повышенной экологической опасности (Ленинградская АЭС, нефтяные терминалы и т. д.), и оперативно выявлять зоны и источники наиболее опасных техногенных загрязнений, а также сформировать уникальные базы данных, регулярно пополняемые результатами ежегодных исследований и позволяющие контролировать динамику экологической обстановки в указанных акваториях;

• суда, оснащенные природоохранными комплексами оперативного экологического контроля, широко используются для выполнения экологических разделов и определения воздействия на окружающую среду (ОВОС) при разработке технико-экономических обоснований строительства новых портов, сложных гидротехнических сооружений, в том числе, строительства портов в Усть-JIyre, Приморске [44];

• территориальными инспекционными органами МПР РФ и экологическими службами ВС РФ суда, оснащенные СПК, активно используются для оперативного контроля экологической обстановки в режиме аварийных и чрезвычайных ситуаций, в частности, при подъеме и удалении из акватории Ладожского озера полузатопленного судна «Кит» с жидкими радиоактивными отходами (1991 г.), при ликвидации последствий аварии в акватории Невы танкера «Нефтерудовоз-7» с грузом нефтепродуктов (1999 г.), при ликвидации аварийной экологической ситуации в акватории Невской губы, связанной с загрязнением внешнего рейда Кронштадта в результате столкновения рефрижератора «Нордландия» и сухогруза (2000 г.);

• впервые в практике государственных контролирующих служб при ликвидации аварийной ситуации, связанной с посадкой на мель в акватории Невы танкера «Нефтерудовоз-7» с грузом нефтепродуктов и утечкой нефтепродуктов в Неву, был реализован авиационно-корабельный комплекс экологического контроля в составе патрульного катера «Экопатруль-1», оснащенного СПК «Акватория», и самолета-лаборатории ИЛ-103 ЭКП, что обеспечило успешное выполнение операции и внедрение в практику принципа комплексного использования средств экологического контроля разной поисковой производительности с передачей и обменом экологической информацией в реальном масштабе времени (1999 г.);

• в ходе эксплуатации СПК проведена верификация методик выполнения измерений показателей состава и свойств воды, реализованных в мобильных комплексах оперативного экологического контроля, и методик, использующихся в стационарных аналитических лабораториях контроля качества поверхностных вод. Получено хорошее совпадение результатов измерений [43].

Разработанный в представленной диссертации методологический подход, научно-методические и практические рекомендации, предложения и методики, результаты широкомасштабных натурных исследований были реализованы при выполнении научно-технических программ по созданию и освоению судовых природоохранных комплексов и оснащению ими природоохранного флота России в ЗАО «Ассоциация предприятий морского приборостроения», ЗАО «Научно-производственное объединение „Гранит-НЭМП“, ЗАО Транит-7», ОАО «Морской завод «Алмаз», ФГУП «ВостСибНИИГГиМС» МПР РФ, спецморинспекциях МПР РФ.

Результаты работы используются также в ходе производственной практики, при выполнении курсовых проектов и дипломных работ и в учебных процессах в Российском государственном гидрометеорологическом университете, СПб государственном электротехническом университете.

ЛЭТИ), СПб государственном техническом университете, СПб государственном технологическом институте (техническом университете), Военно-космической академии им. А. Ф. Можайского (кафедра военной экологии).

В работе использован комплексный подход к решению рассматриваемой проблемы, базирующийся на широком применении методов гидрофизики, гидрохимии, гидрооптики, ядерной гидрофизики, ультразвуковой техники в сочетании с современными вычислительными средствами и ПМО, обеспечивающими обработку и анализ большого объема многоканальной многопараметрической информации, представление ее в виде, удобном для пользователя, архивирование и картирование результатов экологического контроля акватории, формирование и пополнение базы данных экологической информации, ведение геоинформационной системы (ГИС) эколога. Решение поставленных задач обеспечивалось широкомасштабными натурными исследованиями как в ограниченных районах интенсивных антропогенных воздействий, так и в акваториях, расположенных на территории нескольких субъектов Российской Федерации, при проведении длительных экспедиционных работ.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались, обсуждались и получили одобрение на Научно-технических Советах Государственного Комитета по экологии и защите окружающей среды РФ, Министерства охраны окружающей среды и природных ресурсов РФ, Управления Начальника экологической безопасности Вооруженных Сил РФ, а также на международных и российских научных конференциях и совещаниях:

— Научно-техническая конференция «Техника и технология защиты окружающей среды» (Ленинград, 1990);

— I Всероссийский семинар — совещание по вопросам охраны, регулирования и контроля за использованием морской среды и природных ресурсов территориальных вод, континентального шельфа и экономической зоны Российской Федерации (Новороссийск, 1991);

— II Всероссийский семинар — совещание по вопросам охраны, регулирования и контроля за использованием морской среды и природных ресурсов территориальных вод, континентального шельфа и экономической зоны Российской Федерации (Санкт-Петербург, 1992);

— IX Международное совещание «Автоматизация процессов управления техническими средствами исследования и использования Мирового океана» (Санкт-Петербург, 1994);

— V Санкт-Петербургская Международная конференция «Региональная информатика — 96» (Санкт-Петербург, 1996);

— Научно-техническая конференция «Катера России» (Санкт-Петербург, 1996);

— Всероссийская научно-техническая конференция «Экологический мониторинг. Проблемы создания и развития Единой государственной системы экологического мониторинга (ЕГСЭМ)» (Москва, 1996);

Первая Санкт-Петербургская международная конференция «Международные и национальные аспекты экологического мониторинга» (Санкт-Петербург, 1997);

— IV Международная конференция «Освоение шельфа арктических морей России (RAO-99)» (Санкт-Петербург, 1999);

— VIII (Юбилейная) Санкт-Петербургская Международная конференция «Региональная информатика -2002» (Санкт-Петербург, 2002);

— Межвузовская научная конференция «Проблемы эксплуатации вооружения, военной техники и подготовки инженерных кадров ВМФ» (Санкт-Петербург, 2003).

О признании научной общественностью достоверности, научной и практической значимости полученных автором результатов свидетельствует присвоение автору званий лауреата премии Правительства Российской Федерации в области науки и техники (1995 г.) и лауреата Государственной премии Российской Федерации в области науки и техники (2002 г.).

Публикации. Основные результаты диссертационной работы отражены в 50 научных публикациях, в том числе, одной монографии, одном сборнике, 16 патентах и авторских свидетельствах, 11 статьях в рецензируемых научно-технических журналах (в т.ч. «Экологические системы и приборы», «Мониторинг. Безопасность жизнедеятельности», «Экологическая химия»), 12 информационных картах на отчетные материалы, включенные в Государственный банк данных (Национальный библиотечно-информационный фонд Российской Федерации при Всероссийском научно-техническом информационном центре Минпромнауки РФ).

Личный вклад автора. Основные научные результаты, изложенные в диссертации, получены либо непосредственно автором, либо под его руководством (соруководством) и являются итогом двадцатилетней деятельности автора в указанных направлениях. Методология разработанного подхода к решению проблемы оперативного экологического контроля водных объектов, концептуальные аспекты работы, в том числе, основные направления разработки СПК, а также наиболее важные комплексные решения при проектировании технических средств СПК, методики лабораторных и натурных испытаний специально разработанных средств измерения и СПК в целом, программы и методики выполнения широкомасштабных экспедиционных работ, осуществленных в разных регионах России, проведение обработки и теоретического анализа полученных данных, позволившие обосновать основные принципы, заложенные в основу СПК, и подтвердить правильность принятых научно-технических решений, предложены, разработаны и выполнены либо лично автором, либо при его непосредственном участии.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы, включающего 221.

Основные результаты диссертационной работы заключаются в следующем:

1. Рассмотрены, проанализированы и систематизированы основные виды техногенных воздействий на водные объектыоценена эффективность существующих методов экологического контроля, базирующихся на дискретном пробоотборе и последующем лабораторном анализе, отмечена невозможность решения задач оперативного экологического контроля на их основе.

2. Определен и обоснован приоритетный перечень параметров, контролируемых мобильными средствами оперативного экологического контроля и мониторинга — судовыми природоохранными комплексами.

3. Разработана концепция (методология) оперативного экологического контроля и мониторинга водных объектов, базирующаяся на принципах мобильности, многогоризонтности и непрерывности измерений, многопараметрическом режиме, анализе и обработке информации в реальном масштабе времени по ходу движения судна-носителя, двухступенчатом экологическом контроле. Сформулированные принципы направлены на повышение производительности, эффективности и достоверности экологического контроля.

4. Разработана методология использования мобильных средств оперативного экологического контроля в системе природоохранных органов и экологических служб ВМФ, включающая экологический контроль (режим «экологической полиции»), экологический мониторинг, работы в режиме чрезвычайных ситуаций, подготовку данных для экологических экспертиз и экологическое сопровождение строительных работ в акваториях, исследовательские работы, связанные с изучением пространственных и временных изменений концентрации ЗВ, работы в рамках международных соглашений, контроль за выполнением требований нормативных природоохранных документов ВС РФ, обеспечение экологической безопасности деятельности ВС РФ в местах базирования, учений, испытаний новой техники.

5. Разработаны и обоснованы концепция построения, технический облик, структура и базовый состав автоматизированного комплекса оперативного экологического контроля и мониторинга, послужившие основой для создания СПК — принципиально нового средства автоматизированного оперативного экологического контроля, обеспечивающего получение экологической информации непрерывно по ходу движения судна-носителя одновременно на разных глубинах (горизонтах) в реальном масштабе времени по основным классам ЗВ, а также обработку и представление этой информации с помощью ГИС-технологий.

6. Разработаны и обоснованы требования, научно-методические и технические решения, на основе которых созданы новые средства измерения и непрерывного пробоотбора, обеспечивающие в составе СПК реализацию методологии оперативного экологического контроля.

7. Разработаны методы и алгоритмы автоматической обработки многоканальной информации СПК на основе ГИС технологий, обеспечивающие определение по ходу движения судна характеристик водной среды (горизонтальное профилирование), выделение областей аномалий, оценку объема сброса ЗВ, автоматическое построение распределения показателей качества воды по площади акватории, разграничение вод разного происхождения, трассировку факелов сброса и выявление источников загрязнений и т. д.

8. Разработаны и внедрены в практику методы (модели) использования СПК и судна-носителя при решении природоохранных задач.

9. Подтверждена в натурных условиях обоснованность предложенных научно-технических решений, представительность и достоверность результатов измерений СПК путем их интеркалибрации с результатами, получаемыми традиционными методами и средствами измерений.

10. Осуществлены широкомасштабные экспедиционные работы в различных регионах России, в том числе, в Северо-Западном регионе, на Волге, в Северном Каспии, Московском регионе, озере Байкал и т. д., обеспечившие формирование и ведение на единой аппаратурно-методической основе обширных баз данных по экологическому состоянию водных объектов.

11. Показана практическая значимость и эффективность созданных СПК, позволяющих осуществлять:

— контроль экологического состояния акваторий значительной площади и протяженности, в том числе расположенных на территории нескольких субъектов Российской Федерации;

— оперативное выявление зон с повышенной антропогенной нагрузкой и источников загрязнения водной среды, а также фактов ухудшения экологической обстановки в результате аварийных ситуаций;

— оперативное определение характера и масштабов изменений экологической обстановки, а также прогнозирование ее развития.

12. Накопленный опыт применения СПК позволил государственным контролирующим органам определить использование автоматизированных комплексов оперативного экологического контроля водной среды типа «Акватория» на различных носителях перспективным и необходимым при осуществлении государственного экологического контроля водных объектов, в том числе, в местах базирования и эксплуатации объектов ВС РФ.

Автор выражает свою глубокую признательность коллегам по поддержку и практическую помощь при выполнении диссертации.