Мониторинг источника опасности

Лекция7.Мониторинг источника опасности. Мониторинг источника опасности. Организация мониторинга источников загрязнения на объектах. Аэрокосмический мониторинг. Организация мониторинга источников загрязнения на объектах осуществляется с целью получения оперативной и систематической информации о состоянии окружающей среды, а также для обеспечения технологической и экологической безопасности на самих контролируемых объектах. По данным МИ можно оценивать не только собственно параметры окружающей среды, но и косвенно судить по их характеристикам и работоспособности, а также о характере режима функционирования («штатный» или аварийный) технологического оборудования на объекте, являющегося главным источником опасности для его персонала и проживающего вокруг населения. Характерной особенностью мониторинга источников загрязнения на особо опасном объекте является сочетание двух одновременно решаемых задач обеспечение безопасности персонала и окружающей среды. Организация мониторинга источников загрязнения на объектах Последним в иерархии единой системы мониторинга, самым «низким», следующим за локальным уровнем, является мониторинг источника загряз­нения окружающей среды (ОС), представляющий собой постоянное или эпи­зодическое наблюдение за конкретным объектом - источником реального или потенциального загрязнения и фиксирование количественных параметров ОС в точке (зоне) первичного контакта среды с источником. Фактически мони­торинг источника загрязнения вплотную смыкается с производственным (техническим) контролем технологических или других антропогенных про­цессов, «открытых» во внешнюю среду, а также соответствующих объектов наблюдения (объектовый «точечный» контроль). Мониторинг источника загрязнения (МИЗ) может являться составной частью подсистемы локального мониторинга окружающей среды, а может (что бывает намного чаще) включать в себя только элементы объектового производственного контроля, практически полностью замкнутого на техно­логию, её процессы и аппараты. Информационная связь между этими двумя подсистемами в рамках формируемой Государственной системы экологиче­ского мониторинга в настоящее время только устанавливается. Наиболее от­четливо и многообразно эта связь проявляется в случае особо опасных, в том числе в экологическом отношении, техногенных объектов, которые в силу своей опасности должны наиболее жестко и постоянно контролироваться из­нутри и снаружи. Поэтому именно на примере этих объектов целесообразно рассматривать задачи и организацию мониторинга источников загрязнения. Организация экологического мониторинга источников загрязнения на объектах осуществляется с целью получения оперативной и систематической информации о состоянии среды, прежде всего для обеспечения технологиче­ской и экологической безопасности самих контролируемых объектов, с при­оритетом вопросов безопасности и комфортности условий труда работающе­го на них персонала. По данным МИЗ можно оценивать не только собственно параметры окружающей среды, но и косвенно судить по их характеристикам о работоспособности, а также о характере режима функционирования («штатный» или «аварийный») технологического оборудования на объекте, являющегося главным источником опасности для его персонала и прожи­вающего вокруг населения. Организация точечных (объектовых) подсистем МИЗ и решаемых ими задач наиболее наглядно может быть показана на примерах традиционно наиболее хорошо оснащенных в этом отношении особо опасных промышленных объектов (ОПО). К таковым, в первую очередь, могут быть отнесены объекты, связанные с производством, хранением, переработкой и уничтоже­нием сильнодействующих ядовитых веществ (СДЯВ), высокотоксичных промышленных отходов (ВТПО) и, естественно, боевых отравляющих ве­ществ (ОВ). Предприятия 1-й категории опасности относительно малочисленны, но имеют или высокие значения валовых выбросов и/или выбросы загрязняющих веществ 1-го класса опасности. Поэтому они являются самыми высоко опасными («особоопасными») источниками загрязнения ОС и должны находиться под наиболее пристальным контролем. К этой категории относятся типы промышленных предприятий и других объектов, связанных с высокотоксичными отходами или химическим оружием (ХО), именно они в первую оче­редь должны оснащаться самыми совершенными системами и автоматиче­скими приборами экологического мониторинга, подлежать постоянному и оперативному экологическому контролю. Предприятия более многочисленной 2-й категории опасности также нуждаются, хотя и в менее частом и уже эпизодическом, контроле, так как характеризуются несколько меньшими суммарными объемами выбросов или выбросами загрязняющих веществ в основном 2-го класса опасности - по­этому их и ранжируют как «опасные». Предприятия 3-й категории опасности относятся к самой многочисленной группе, однако на их долю, как правило, приходится не более 10% всех выбросов, а выбрасываемые вещества относятся к 3-му классу «малоопас­ных» ЗВ, также как и сами предприятия. Предприятия 4-й категории - это мелкие предприятия без выбросов, или с очень малыми объемами выбросов (обычно ниже типичных ПДВ), или же с выбросами безопасных веществ (для которых ПДК обоснованно не устанавливаются). Устанавливается плановая периодичность эколо­гического контроля предприятий: для 1-й категории - 1 раз в 6 месяцев; для 2-й категории - 1 раз в год; для 3-й категории - 1 раз в 3 года. Контрольная проверка для ранее существовавшей 4-й категории устанавливается с периодичностью 1 раз в 5 лет, причем выборочная, т.е. для кон­кретного предприятия вовсе не обязательная. Мониторинг источника загрязнения окружающей среды представляет собой постоянное или эпизодическое наблюдение за конкретным объектом – источником реального или потенциального загрязнения и фиксирования количественных параметров окружающей среды в точке первичного контакта среды с источником. Фактически мониторинг источника загрязнения вплотную смыкается с производным контролем технологических или других антропогенных процессов «открытых» во внешнюю среду, а так же соответствующих объектов наблюдения (объектовый «точечный» контроль). Мониторинг источника загрязнения может включать в себя только элементы объектового производственного контроля, практически полностью замкнутого на технологию, ее процессы и аппараты. Организации экологического мониторинга источников загрязнения на объектах осуществляется с целью получения оперативной и системной информации о состоянии среды, прежде всего для обеспечения технологической и экологической безопасности самих контролируемых объектов с приоритетом вопросов безопасности и комфортности условий труда, работающего на них персонала.  По данным мониторинга источника загрязнения можно оценивать не только параметры окружающей среды, но и косвенно судить по их характерам о работоспособности, а так же о характере режима функционирования ( штатный или аварийный) технологического оборудования на объекте являющимся главным источником опасности для его персонала и проживающего вокруг населения. Организация точечных подсистем мониторинга загрязнения и решаемых ими задач наиболее наглядно может быть показано на примерах традиционно наиболее оснащенных в этом отношении особоопасных промышленных объектов, и таковым в первую очередь могут быть отнесены объекты связанные с производством, хранением, переработкой и уничтожением сильнодействующих ядовитых веществ, высокотоксичных промышленных отходов и боевых отравляющих веществ. Прежде чем характеризовать системы мониторинга источников загрязнений особо опасных объектов необходимо уяснить критерии их категорирования и иметь представление о нормативно-правовых документах, на основании которых осуществляется и как связана с этим периодичность контроля. В настоящее время статус решений, принимаемых по этому поводу и нормативных документов соответствует ведомственному уровню, что означает ограниченное применение разработанных критериев, категорирования, опасных. Промышленных объектов рамками соотв. Министерства или ведомства. 1. федеральный горный и промышленный надзор (ГОСКОРТЕХ Надзор России) в первую очередь ведущую разработку мероприятий о обеспечивающий надзор за безопасностью ведения работ а промышленности, а так же за предупреждением и устранением их вредного воздействия на людей и прежде всего на работающий персонал. Однако к мониторингу источников загрязнения окружающей среды ГОСКОРТЕХ надзор РФ имеет лишь косвенное отношение и занимается не количественными объективными измерениями параметров среды на объектах, а скорее только визуальным наблюдением (надзором) за наличием и работоспособностью технических средств очистки и средств контроля. Исключения составляют горные выработки, горно-обогатительные и горно-перерабатывающие производства, на которых несколькими аналитическими подразделениями ГОСКОРТЕХ Надзора проводится контроль проверки и количественные измерения параметров окружающей среды в местах возможного выделения вредных и опасных примесей (рудничный газ, рудная и угольная пыль.) 2. министерство РФ по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий (МЧС России) Занимается категорией объектов по степени их опасности в случае аварий, в том числе при военных действиях. С точки зрения задач МЧС в области мониторинга оно специализируется на оперативном контроле предаварийных объектов, о риске источников и границ опасного аварийного загрязнения окружающей среды, а так же для контроля полноты ликвидации последствий аварий и катастроф. 3. Государственный комитет РФ по охране окружающей среды (ГосКом Экология РФ) Главный координатор и инициатор разработки критериев именно экологической опасности промышленных и других объектов, а так же организатор и исполнитель государственного экологического контроля и мониторинга их безопасности. Говоря о деятельности ГосКомЭкологии РФ, следует отметить роль и значимость ГосКомСанЭпидНадзора РФ. Именно в недрах этого ведомства зарождались использованные сегодня принципы нормирования и категорирования технологических объектов по степени их опасности для здоровья человека. Органами природной охраны в 1990 году (отдел контроля атмосферы) в НИИ природоголовного ведомственного исследовательского центра ГосКомЭкологии РФ были разработаны рекомендации по выявлению источников опасного загрязнения атмосферного воздуха. В этом документе дается вариант регулирования предприятий по категории экологической опасности на основе санитарно-гигиенической концепции нормирования выбросов. Метод регулирования предприятий по величинам критерия опасности выбрасываемого вещества (КОВ) зависит от величины годового выброса, среднесуточная величина ПДК и класса опасности вещества. С точки зрения мониторинга это самый интересный вариант регулирования экологически опасных объектов, так как в этом случае предприятия делятся на категории и по индексам приоритетности контроля с возможным учетом медицинской статистики. Загрязнении атмосферного воздуха КосКомЭкологии России принимается экстремально высоким, если содержание 1 или нескольких веществ превышает ПДК: 1) в 20-29 раз при сохранение этого уровня более 2-х суток 2) в 30-49 раз при сохранение этого уровня не менее 8 часов 3) в 50 и более раз без учета времени сохранения экстремально высокого загрязнения. Фиксируемыми органы чувств признаками экстремально высокого загрязнения служат: А)появление устойчивого, несвойственного данной местности или сезону запаха. Б)обнаружения влияние воздуха на органы чувств человека (резь в глазах, слезотечение, привкус во рту, затрудненное дыхание, покраснение, рвота и т.д. одновременно у десятков человек) В) выпадение окрашенных дождей и других атмосферных осадков Г) появление у осадков специфических запахов или несвойственного привкуса. Если на предприятии возможна, или когда-нибудь отмечалось создание такого экстремально высокого загрязнения, то оно попадает под категорию «экологически опасное». Также делались попытки определить экологическую опасность проектируемых народно-хозяйственных объектов и комплексов при возможных авариях в связи с наличием на них больших количеств опасных веществ. Оценка опасности осуществлялась по критериям ГосКом ТехНадзора при наличии у них 4-х групп веществ: - пожароопасных - пожаровзрывоопасных - взрывоопасных - токсичных Каждая группа подразделялась на классы в зависимости от агрегатного состояния веществ (жидкость, пар. Газ и т.д.), а так же условий их хранения переработки и транспортировки (всего 11 классов). Вещества каждого класса еще подразделялись по степени опасности (7 степеней опасности, от 1 – (очень низкой) до 7- (чрезвычайно высокой), характеризующей интенсивность развития опасного процесса и силу воздействия поражающих факторов. 4) Федеральная служба России по Гидрометеорологии и мониторингу окр. Среды. (ГосГидроМет). ГосКомГидроМет определил, что контролю подлежат опасные предприятия для выбросов в атмосферу, которых выполняется неравенство M / ПДКм.р. *Hср >0.01 (при Нср>10м) (1) М / ПДКм.р. * Нср > 0.1 (при Нср<10м) (2) Где М (г/с) суммарная величина выбросов вредного вещества от всех источников предприятия. ПДКм.р. (мг/м³) Максимальный разовый ПДК Нср (м) средняя по предприятию высота источников выброса, которая определяется как отношение суммы производственных суммарных выбросов в интервале с высотой 0-10,11-20,21-30 и т.д. и средняя высота выброса к полному выбросу: Нср= М0-10 + 15М11-20 + 25М21-30+….. / M (3) В соответствии с подходом РосГидроМета периодичность контроля зависит от категории опасности предприятия (КОП), которая в зависимости от массы и видового состава выбрасываемых в атмосферу загрязняющих веществ оценивается по формуле: КОП=n∑ ( М/ПДК ) ͣ (4) где М масса выброса вещества (тонна / год) ПДК Средняя суточная единица вещества . (мг/м³) в воздухе населенных местн. N количество загрязняющих веществ, выбрасываемых предприятиями А – коэфф. Учитывающий класс опасности в-ва (1 класс опасности – 1.7, 2-1.3, 4-0.9) При отсутствии официально принятой среднесуточной ПДК населенных мест для расчетов берут максим. Размер ПДК населенных мест или соответствующей ориентировочной безопасности уровень вредности (ОБУВ) или уменьшенное в 10 раз ПДК воздуха рабочей зоны. При М/ПДК <1 знач. категорий опасности предприятия не рассчитывают, а предприятие вообще не учитывают, как опасное. При таком подходе категорий опасности предприятия является суммой категорий опасности загрязняющих веществ. Предприятии при этом делят на 4 категории: 1) особо опасные при КОП > 1 млн 2)опасные 1млн> КОП > 10 тыс 3) малоопасные 10 тыс >КОП>1тыс 4) практически безопасны. 10 тыс> КОП> 1 тыс Категории опасности предприятия в трактовке РосГидроМета имеют первостепенные значения для организации мониторинга источников загрязнения и во многом определяют его задачи. Предприятия 1-ой категории опасности малочисленны , но имеют высокие значения валовых выбросов и выбросы загрязняющих вещ-в 1-го класса опасности. Аэрокосмический мониторинг. Для мониторинга протяженных объектов (так называемых линейных объектов, у которых размеры по одной координате значительно больше чем по другой, - трассы железных и шоссейных дорог, нефте-, газопроводы) и объектов, занимающих большие площади, применение методов наземного мониторинга требует слишком большого числа участников и аппаратуры, усложняет систему временной синхронизации измерений и требует значительно материальных затрат. Поэтому для проведения мониторинга таких объектов используют систему комплексов дистанционного зондирования. К ним относятся: искусственные спутники земли; высотные самолеты-лаборатории; низколетающие самолеты-лаборатории, вертолетные лаборатории. Задачи космической системы наблюдения Земли. Сейчас обостряются проблемы общемирового масштаба: сокращение запасов критически важных ресурсов, нарастание загрязнения и деградация среды обитания, увеличение количества природных и техногенных катастроф, глобальное потепление климата, рост терроризма и наркоторговли. Информационное обеспечение этих проблем – на основе оперативного сбора, обработки и представления пользователям необходимой информации – предоставляется космической системой глобального мониторинга Земли. Современные задачи, решаемые космической системой наблюдения земли: - метеонаблюдения и анализ изменения климата на планете; - поиск полезных ископаемых, нефтяных и газовых месторождений; - анализ крупномасштабной динамики растительного покрова; - мониторинг водных биологических ресурсов, наблюдения и контроль за деятельностью промышленных судов; - анализ ледовой обстановки; - контроль технического состояния промышленных комплексов; - учет и мониторинг застройки города (контроль над земельными ресурсами и недвижимостью); - оперативный прогноз и контроль чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера (мониторинг предвестников землетрясений, экологической обстановки, лесных пожаров). Система наблюдения Земли представляет собой сложную многофункциональную техническую систему – совокупность большого числа разнотипных элементов и разнородных связей между ними, объединенных для выполнения комплексных задач. Система имеет цель, взаимосвязанные составные части образуют многоуровневую структуру и выполняют функции, направленные на достижение цели, имеет управление, благодаря которому все компоненты функционируют согласованно и целенаправленно. Понятие мониторинг вошло в научную литературу сравнительно недавно – в начале 70-х гг. современное значение этого слова можно определить, как наблюдение и контроль за изменениями состояния биосферы под влиянием человеческой деятельности, предупреждение о неблагоприятных для жизни, здоровья и производственной деятельности людей последствий, вызванных этими изменениями. Система контроля за окружающей средой включает три основных вида деятельности: 1) слежение и контроль – систематические наблюдения за состоянием окружающей среды; 2) прогноз – определение возможных изменений природы под влиянием естественных антропогенных факторов; 3) управление – мероприятия по регулированию состояния окружающей среды. Любой объект излучает и отражает электромагнитную энергию в соответствии с особенностями его природы. Различая в длинах волн и интенсивности излучения могут быть использованы для познания свойств удаленного объекта без непосредственного контакта с ним. Иногда регистрируемое в определенном спектральном диапазоне излучение несет информацию о единственном свойстве объекта и позволяет выделить этот объект из общего фона. Современная техника дистанционных съемок позволяет регистрировать интенсивность излучения как в узких, так и в широких спектральных диапазонах. Разрабатываются технические средства и методы автоматической обработки получаемой информации. Картины Земли из космоса – это прежде всего интегральные изображения природных и хозяйственных систем. Именно они в силу своей физиономичности легче всего выделяются и характеризуются в процессе аэрокосмического мониторинга. Интегральному направлению мониторинга должно соответствовать комплексирование средств сбора и обработка информации. Исследователь оперирует изображениями или цифровыми данными о земной поверхности как в широкой зоне видимого спектра, так и в ультрафиолетовом, инфракрасном и радиолокационном диапазоне. Пространственные масштабы объектов космического мониторинга: топологический, региональный, глобальный. Временные масштабы мониторинга: суточный, сезонный, по годам, многолетний. Многозональная съемка в оптическом диапазоне. Важнейшими физическими характеристиками природных объектов, оказывающими влияние на изображение, являются оптические свойства компонентов ландшафтов, поскольку при прочих равных условиях характер изображения определяется значением спектрального коэффициента яркости (СКЯ) объекта. Существующие технические средства получения многоспектрального изображения и методы обработки информации позволяют опознавать, классифицировать и картографировать отдельные компоненты природо-хозяйственных систем по их СКЯ. Многозональная съемка выполняется на основе фотографических и фотоэлектронных методов. К первым относятся методы, известные по названием многоспектральной (многозональной) фотосъемки, ко второй – методы многоканальной спектрометрической съемки. Новые возможности открывает метод электронном спектрометрической съемки. Его главные достоинства: большой динамический диапазон, высокая чувствительность, линейное преобразование светового сигнала в электрический, форма регистрации, удобная для ввода в компьютер для автоматической обработки. Идея выделения компонентов природы по их СКЯ высказывалась давно, однако ее реализация затруднялась несовершенством методики визуального сопоставления множества исходных изображений, сделанных в узких зонах спектра. Новые возможности открывает техника оптического и электронного преобразования многозональных изображений. По желанию оператора на экране появляется черно-белое или цветное монохроматическое изображение или сложное цветное изображение. Можно получить естественный цвет или самые разнообразные варианты изображения в псевдоцветах. Новые перспективы открывает техника съемки в коротковолновой и длинноволновой зонах спектра. К их числу относятся методы ультрафиолетовой, флуоресцентной, инфракрасной и радиолокационной съемки. Среди них выделяют пассивные методы, использующие отраженную солнечную радиацию или собственное излучение объектов, и активные методы, основанные на зондировании местности в определенном диапазоне электромагнитного спектра. Активные методы особенно эффективны, так как они частично или полностью снимает ограничения, связанные со съемкой в ночное время и в плохих погодных условиях. Совместное применение изображений, полученных с помощью различных дистанционных приемником, существенно повышает информативность дешифрирования. Ультрафиолетовая и флуоресцентная съемка. Ультрафиолетовый участок электромагнитного спектра делится на два интервала: дальний (0,01-0,3 мкм) и ближний (0,3-0,4 мкм). Ближнее ультрафиолетовое излучение может быть использовано для одного из перспективных видов дистанционных исследований – флуоресцентной съемки, основанной на способности углеводородов (нефти) и газов, разнообразных синтетических материалов, загрязняющих окружающую среду, светится при облучении их ультрафиолетом. Инфракрасная (ИК) съемка. Инфракрасное излучение передается через атмосферу в виде электромагнитных волн, локализованных между красным светом и микроволновой областью. Эксперименты показали большую перспективность ИК-съемки при решении ряда геоэкологических задач. Сюда относится картографирование и изучение структуры орошаемых земель, выявление лесных пожаров, температурных аномалий, связанных с крупными промышленными объектами, и т. п. Важной сферой применения ИК-съемки является контроль за промышленными стоками и загрязнением прибрежных акваторий. ИК-съемка с успехом используется и для обнаружения пятен нефти на поверхности моря. Радиолокационная (РЛ) съемка. Важное преимущество РЛ-съемки – ее всепогодность. Качество РЛ-изображения не зависит от освещения солнцем, прозрачности атмосферы или наличия облачного покрова (за исключением мощных низвергающих дождем туч и грозовых облаков). РЛ-съемка может проводиться круглосуточно в слабоосвещенных полярных районах, а также в районах, часто закрытых облачностью. Систематическая РЛ-съемка – быстрый и надежный метод составления фотокарт для изучения динамики рельефа. Радиолокация весьма эффективна для съемки морских льдов. Радиолокационные изображения позволяют определять основные характеристики ледового покрова, необходимые для составления ледовых карт и обеспечения проводки судов. Космический мониторинг. Отмечаются следующие особенности и достоинства космического мониторинга: - наблюдаются и регистрируются сведения об обширных пространствах, вплоть до всей видимой в момент съемки части Земного шара; благодаря большой обзорности можно прослеживать глобальные и крупные региональные особенности природы Земли; - мгновенность изображения обширных площадей сводит к минимуму влияния переменных факторов; возможность регулярного проведения повторных съемок позволяет выбрать лучшие изображения; по материалам повторных съемок изучается динамика природных процессов; - комплексный характер информации, содержащейся на космоснимках, обусловливает использование их для изучения сложных процессов взаимодействия компонентов природы: атмосферы и океана, гидрологических процессов с литогенной основой, животных и растений со всем многообразием условий их обитания; благодаря естественной генерализации изображения на космических снимках отображаются наиболее крупные и существенные элементы ландшафтной структуры географической оболочки и следы антропогенного воздействия.   Подводя итог сказанному, отметим, что главной особенностью современного этапа развития дистанционного мониторинга является разработка и использование новых технических средств сбора и обработки информации.