Мониторинг загрязнения снежного покрова

Состояние окружающей среды крупных городов обычно оценивается по состоянию отдельных ее составляющих: атмосферного воздуха, поверхностных и подземных вод, почв и растительного покрова, здоровья горожан. Наиболее динамичной и поэтому наиболее сложной для анализа является атмосфера, которая оказывает существенное влияние на состояние всех компонентов экосистемы. Для мониторинга атмосферы можно использовать различные объекты и методы анализа, каждый из которых имеет свои ограничения и достоинства. Наиболее активно используемый метод контроля официальными органами — непосредственный анализ воздуха приземной атмосферы, который проводится либо на стационарных станциях контроля (обычно автоматический контроль), либо с использованием разового или периодического отбора проб воздуха в наиболее подверженных загрязнению районах города. Данный метод, особенно в автоматическом режиме, при достаточно большом количестве станций имеет несомненные преимущества. К наиболее важным из них можно отнести оперативность оценки состояния атмосферы и, соответственно, возможность быстрого реагирования при аварийных ситуациях, а также возможность автоматической компьютерной обработки и обобщения получаемой информации. Однако это дорогостоящий метод мониторинга, так как требует полного охвата исследуемой территории такими станциями. Кроме того, затруднено получение интегральных показателей загрязненности, которые позволили бы говорить об экологическом состоянии того или иного микрорайона города и суммарном воздействии загрязняющих показателей на состояние окружающей среды, в том числе и человека. В этом случае рациональнее использовать другие объекты анализа, которые позволяют проводить сезонный (снег, листья, лишайники), многогодовой (по кольцам деревьев) и многовековой мониторинг (но верховым торфяникам, донным отложениям). Такое разнообразие объектов анализа позволяет решать различные задачи мониторинга с разной степенью интеграции результатов, их относительной независимостью.

Снежный покров, обладающий высокой сорбционной способностью, представляется наиболее информативным объектом при выявлении техногенного загрязнения не только атмосферных осадков, но и атмосферного воздуха, а также последующего загрязнения вод и почв.

Среди основных причин, обусловливающих возможность успешного применения методов мониторинга загрязнения снежного покрова и, как следствие, природных сред, можно выделить следующие:

• • отбор проб снежного покрова чрезвычайно прост и не требует сложного оборудования по сравнению с отбором проб воздуха;
• • снежный покров позволяет решить проблему количественного определения суммарных параметров загрязнения (сухих и влажных выпадений);
• • при образовании и выпадении снега концентрация загрязняющих веществ в нем оказывается обычно на 2—3 порядка величины выше, чем в атмосферном воздухе, поэтому измерения содержания этих веществ могут производиться достаточно простыми методами и с высокой степенью надежности;
• • снежный покров как естественный планшет-накопитель дает достаточно объективную величину сухих и влажных выпадений в холодный сезон.

Обычно анализ снега проводится на наличие в нем нитратов, хлоридов, сульфатов, а также тяжелых металлов, таких как железо, медь, цинк по стандартным методикам. Также в ходе исследования определяют pH и количество сухого остатка.

Мониторинг снежного покрова включает снегомерную съемку и последующий гидрохимический анализ снеговых проб для получения данных по наличию приоритетных и специфических загрязняющих веществ в городах и промышленных центрах, а также данных, но фоновым концентрациям для природных сред.

Задачи мониторинга снежного покрова и разработка программы наблюдений учитывают особенности объектов исследования: зона влияния промышленных предприятий, территории городов, транспортных магистралей, окрестности населенных пунктов, а также посты отбора проб атмосферного воздуха и снегомерные маршруты метеостанций. По результатам снегомерной съемки посредством методики автоматизированного эколого-географического картографирования создаются компьютерные карты, которые наглядно показывают загрязнение территории определенными веществами. Основной задачей мониторинга является получение характеристик выпадения загрязняющих веществ по территории страны в целом и по отдельно взятым регионам. По данным сети мониторинга определяются также дальний и трансграничный переносы загрязняющих веществ. Создание в нашей стране системы мониторинга загрязнения снежного покрова позволило впервые в мировой практике получить детальную картину пространственного загрязнения обширных территорий и ее характерных изменений.

Наметившийся в последние годы значительный прогресс в использовании снежного покрова в качестве показателя загрязнения природной среды послужил основой для перехода к качественно новому виду работ — мониторингу загрязнения снежного покрова на базе ранее существовавшей снегомерной сети, используемой для определения физических параметров снежного покрова. Результаты мониторинга находят широкое применение не только для определения уровней загрязнения компонентов окружающей среды, но и для решения более сложных геофизических задач — определения вещественного состава и мощности выбросов предприятий.

Для оценки уровня загрязнения снежного покрова соединениями серы и суммарным азотом использовались уровни критических нагрузок, которые разработаны Европейской экономической комиссией Организации Объединенных Наций (ЕЭК ООН)^[1].

Уровень критической нагрузки определяет максимальное годовое выпадение загрязняющего вещества, при котором не оказывается негативного влияния на растительный мир и почву.

Для остальных загрязняющих веществ, присутствующих в снежном покрове, уровни критической нагрузки в настоящее время не разработаны, поэтому для оценки состояния загрязнения снежного покрова используются предельно допустимые концентрации вредных веществ для поверхностных вод.

Средства анализа снежного покрова — спектрофотометр ЮНИКО-1201, pH-метр, георадар, космическая съемка, средства аналитической химии для измерения концентраций загрязняющих веществ в воде.

В основу расчетов нормативов предельно допустимого сброса (ПДС) сточных вод положены процессы их разбавления и самоочищения в водном объекте.

Кратность разбавления исходя из уравнения баланса вещества определяется, но выражению.

где С_ст — концентрация вещества в сточных водах; С_шах — концентрация вещества в загрязненной струе при разбавлении сточных вод; С_р — концентрация в водном объекте до места сброса сточных вод.

Процесс разбавления сточных вод происходит в два этапа: начальное и основное разбавление. Общая кратность разбавления представляется в виде произведения п = п_н— п₀. Начальное снижение концентрации загрязняющих веществ связано с эжекцией сточной жидкости в приточную струю водотока. Начальное разбавление рассчитывается обычно по методике Н. Н. Лаптева или по методике Ф. Г. Майрановского. Последняя позволяет учесть влияние различной плотности сточной воды и вод водных объектов, а также различия скорости обоих потоков.

Исходная информация определяется требованиями принятой методики для расчета нормативов ПДС и лимитов сброса загрязняющих веществ. В обязательный состав исходной информации входят:

• • материалы схемы комплексного использования и охраны водных ресурсов данного водного объекта:
  • — существующее положение использования водных ресурсов (схема расположения водозаборов и выпусков сточных вод в водный объект, современный водохозяйственный баланс, другие виды использования водного объекта);
  • — перспективы использования водных ресурсов (сценарии развития экономики в бассейне водного объекта, прогноз водопотребления и водоотведения по бассейну в привязке к водохозяйственным участкам, прогноз развития водоохранных мероприятий);
• • гидрохимические, гидрологические, гидробиологические материалы (отчеты, бюллетени) за последние пять лет в фоновых и контрольных створах водного объекта;
• • сведения о водопользователях (вид и объем производимой продукции (услуг), применяемые реагенты, препараты, вещества, данные о расходах и объемах водопогребления и водоотведения, сведения об очистных сооружениях, методе и степени очистки, техническое состояние, планы реконструкции);
• • информация о допустимости использования веществ и препаратов, применяемых водопользователем;
• • данные о составе и свойствах сточных вод, сбрасываемых в водный объект;
• • нормативы предельно допустимых выбросов (ПДВ) на водный объект.

• [1] Декларация министров по вопросам окружающей среды регионаЕвропейской экономической комиссии Организации ОбъединенныхНаций (ЕЭК ООН). [Электронный ресурс]. URL: http://www.conventions.ru/view_base.php?id=417.