Контроль і нормування забруднень атмосферного повітря
У рамках керування природокористуванням, особливо з точки зору прогнозування використання природних ресурсів і стану навколишнього середовища, велике значення має моніторинг якості навколишнього середовища.
Сам моніторинг навколишнього середовища являє собою систему спостережень навколишнього середовища з метою розробки заходів щодо її охорони, раціонального використання природних ресурсів і попередження про критичні ситуації, які є шкідливими або небезпечними для здоров'я людей, за існуванням живих організмів, спільнот природних об'єктів і комплексів, прогнозування масштабів неминучих змін.
Першочергова увага в моніторингу приділяється спостереженню за антропогенними змінами в природі. Досить глибоко вивчається природна, малозмінювана природа (як еталон для порівняння при оцінці антропогенних змін). Таким чином, моніторинг - це система спостережень, оцінки фактичного стану і прогнозу майбутнього природного середовища, яка не містить керування її якістю.
У рамках моніторингу якості навколишнього середовища існують:
1. Моніторинг абіотичний - система спостережень за абіотичними чинниками і рівнем забруднення всіх сфер довкілля (повітря і атмосферні осадки, природні води, грунти, а також супутні геофізичні спостереження).
Людина дуже непродумано поступає з таким неоцінимим багатством, яким є кисень. Тільки один сучасний реактивний літак протягом 8 годин польоту з Європи в Америку поглинає 50-75 т кисню, викидаючи в атмосферу десятки тонн вуглекислого газу і різних шкідливих речовин.
2. Моніторинг авіаційний - метод моніторингу дистанційного, який полягає в стеженні за ресурсами природними і явищами (включаючи вивчення антропогенних змін в природі) з використанням авіаційних літальних апаратів.
3. Моніторинг базовий - стеження за загальними біосферними природними процесами і явищами, істотно не зміненими прямим або непрямим втручанням людини. Базовий моніторинг здійснюється на ділянках біосфери, практично незачеплених або слабо модифікованих дією антропогенних чинників, постачаючи вихідний (контрольний) матеріал для порівняння, який є точкою відліку (базою) при аналізі наслідків антропогенного впливу на природу.
4. Моніторинг біологічний – це спостереження за станом біотичної складової біосфери, її реакцією на антропогенні впливи, відхилення від нормального, природного стану на різних рівнях: молекули, клітини, організму, популяції, спільноти.
Задачами біологічного моніторингу є спостереження за станом здоров'я людини, впливом на нього навколишнього середовища (медіко-біологічний моніторинг); за найважливішими популяціями, за популяціями-індикаторами. Особливе місце в моніторингу біологічному займає генетичний моніторинг (спостереження можливих змін спадкових ознак у різних популяцій). Біологічний моніторинг дозволяє істотно підвищити точність екологічних прогнозів. Найважливішим елементом біологічного моніторингу є рослинний світ який дуже чуйно реагує на забрудненість навколишнього середовища, тому рослини розглядаються тут як найбільш чутливі і надійні індикатори забруднення атмосфери і гідросфери.
5. Моніторинг біосферний - система стеження за природними процесами і явищами, включаючи їх зміни під впливом антропогенних чинників на рівні біосфери. Біосферний моніторинг дозволяє визначити глобальні зміни фонових показників в природі: радіації, наявності в атмосфері вуглекислого газу, озону, тепла, ступеня запиленості промисловості, циркуляції газів між океаном і повітряною оболонкою Землі світовою міграцією птахів, ссавців, риб і комах, погодно-кліматичної зміни на планеті. Найважливішим елементом біосферного моніторингу є біосферні заповідники.
6. Моніторинг геофізичний - система спостережень за абіотичною частиною біосфери (реакціями на той або інший вплив у макромасштабі).
Для геофізичного моніторингу необхідні відомості про забруднення, мутність атмосфери і інших метеорологічних характеристик середовища; реєстрація антропогенних впливів на неживі компоненти біосфери.
7. Моніторинг глобальний - стеження за планетарними процесами і явищами в біосфері, в тому числі наслідками антропогенного впливу на природу.
Глобальний моніторинг здійснюється з метою вирішення глобальних проблем охорони довкілля, оволодіння механізмами керування регіональними природними процесами і біосферою загалом. Основна задача глобального моніторингу - раннє попередження про природні або антропогенні зміни стану природного середовища, які можуть призвести до прямих або непрямих збитків здоров'ю або добробуту людей.
8. Моніторинг дистанційний (дистанційне зондування) - стеження за природними процесами і явищами, здійснюване з літальних або космічних апаратів.
До методів дистанційного моніторингу відносять також аналогічні спостереження, що здійснюються за допомогою встановленої в різних точках Землі апаратури, яка автоматично реєструє, і засобами телекомунікацій, що передають інформацію в центри її збору і систематизації.
9. Моніторинг імпактний - стеження за природними процесами і явищами, а також їх змінами під впливом антропогенних чинників в особливо небезпечних для стану природного середовища зонах і точках.
За розміром території, охопленої спостереженнями, імпактний моніторинг може мати характер місцевого, крапкового, локального або регіонального.
10. Моніторинг історичний - визначення фонового стану середовища до початку впливу людини, який відновлюється за даними аналізу кілець старих або загиблих дерев, проб газових шарів льодовиків, даного відкладення.
11. Моніторинг кліматичної системи - спостереження і вимірювання ряду параметрів за деякий період часу в глобальному масштабі, які в сукупності характеризують стан кліматичної системи “атмосфера - океан - суша – болота”.
Отримані певні дані дають можливість відтворити історію зміни клімату у часі, вивчити загальні тенденції в його розвитку.
12. Моніторинг космічний - вид дистанційного моніторингу, здійсненого з космічних літальних апаратів, оснащених приладами, дія яких заснована на вибірковому поглинанні і відображенні радіації природними утвореннями і біологічного спектра, конструктивно оформленими в лазерні або радарні скануючі системи.
Космічний моніторинг є найбільш масштабним, оперативним і достовірним способом отримання об'єктивної інформації про стан природних процесів і явищ.
13. Моніторинг льодовикових асциляцій - реєстрація місцезнаходження відомих льодовиків, спостереження за положенням і балансом льоду деяких з них.
Пересування льодовиків і баланс їх льоду є хорошими індикаторами зміни клімату, хоч і такими, що важко інтерпретуються. Після завершення складання "Світового перепису льодовиків" буде здійснюватися моніторинг стану окремих показних льодовиків світу, що дозволить отримати впорядковані тенденцією показники кліматичних змін.
14. Моніторинг міжнародний - національні (державні) системи стеження за станом і зміною навколишнього природного середовища в межах території, що знаходяться під національною юрисдикцією держави.
Національний моніторинг передбачає створення організаційно-технічних основ не тільки місцевого моніторингу, але і моніторингу регіонального. Одночасно він може збирати інформацію і для моніторингу глобального. Основна задача національного моніторингу полягає в отриманні інформації і оцінці стану навколишнього середовища в національних інтересах.
15. Моніторинг регіональний - система стеження за природними процесами і явищами в межах певної географічної зони, області або іншого регіону, де ці процеси і явища можуть відрізнятися за природним характером або антропогенним впливом від базового фону, характерного для всієї біосфери.
Специфіка регіонального моніторингу залежить від місцевих природно-географічних, екологічних, економічних і інших умов, від регіональних задач і проблем охорони природного середовища, які вказуються з цілями і методами моніторингу локального. Разом з тим дані моніторингу регіонального можуть широко використовуватися і входити в систему глобального моніторингу. Основними напрямами регіонального моніторингу є санітарно-токсикологічний, біосферний (фізичний), екологічний.
·Санітарно-токсикологічний моніторинг забезпечує спостереження за станом якості природного середовища, головним чином мірою забруднення ресурсів природних шкідливими речовинами і його впливом на людину, тваринний і рослинний світ.
·Екологічний моніторинг включає спостереження, оцінку і прогноз антропогенних змін стану абіотичних складових біосфери, реакцій екосистем у відповідь на вплив забруднень; встановлення екологічної ефективності сільськогосподарського використання земель, наслідків рубок лісу, урбанізації тощо. Кінцевим результатом екологічного моніторингу є оцінка і прогноз такого стану екосистем яке забезпечує їх екологічну рівновагу.
·Фізичний моніторинг являє собою спостереження за фізичними параметрами біосфери і загальну оцінку стану середовища. До фізичного моніторингу відносяться: реєстрація газоподібних, рідких і твердих викидів до довкілля; визначення параметрів забудови і господарського використання території; збір даних про природні ресурси, що не відновлюються, і що відновлюються; інформація щодо стану грунтового покриву земель, ступеня урбанізації території тощо.
16. Моніторинг фоновий – це моніторинг, основною задачею якого є фіксація і встановлення показників, що характеризують природний фон, а також його глобальні і регіональні відмінності, зміни в процесі розвитку біосфери.
17. Моніторинг хімічний - оцінка масштабів геохімічного впливу на біосферу і характеру хімічного забруднення навколишнього середовища. Метою хімічного моніторингу є виявлення джерел надходження різних хімічних елементів, встановлення швидкості їх поглинання і нейтралізації, зміни в хімічних циклах колообігу основних органічних елементів, надходження до біосфери отруйних сполук.
Атмосферне повітря – головний компонент біосфери. Загальна кількість повітря в атмосфері складає 5,15 ´ 1015 тонн, а вміст кисню в ньому – у п'ять разів менше. Це дуже багато. Але серйозною проблемою нині є не нестача повітря, а його прогресуюче забруднення.
Під забрудненням атмосфери розуміють присутність у ній одного чи більше інгредієнтів або їх комбінацій упродовж певного часу в такій кількості, що вони можуть вплинути на життя людини та її здоров'я.
Розрізняють природні та антропогенні (зумовлені діяльність людини) джерела забруднення атмосфери.
До природних джерел слід віднести такі явища, як викиди вулканів, лісові пожежі, пильні бурі тощо. Географія, періодичність, масштаби цих явищ природи достатньо стабільні, а в атмосфері відбуваються процеси самоочищення, що забезпечують стале середовище проживання.
Обсяги антропогенного забруднення з кожним роком зростають. Це пов'язано передусім зі зростанням енергозабезпеченості людства, недосконалими технологічними процесами.Тільки за рік в атмосферу потрапляє 5 млрд. тонн вуглекислого газу під час спалювання горючих копалин.
Інша особливість антропогенних забруднень пов'язана з їх переважною локалізацією у порівняно невеликих географічних районах – містах та промислових центрах. Швидкість накопичення шкідливих речовин в атмосфері сучасних міст дуже часто перевищує можливості самоочищення атмосфери.
По друге, обсяги викидів у атмосферу шкідливих речовин, що визвано господарчою діяльністю людей, постійно зростають і можуть порушити екологічну рівновагу в масштабах усієї планети. Також, кисневі дощі гублять ліси і водоймища, впливають на врожай.
Наприклад, в Україні відбувається приблизно 352 тисячі організованих викидів шкідливих речовин в атмосферу.
Загострюється проблема трансграничного забруднення атмосфери. У багатьох країнах Центральної Європи на кожному квадратному метрі грунту щорічно осідає 1 грам сірки, що приблизно у 5 разів перевищує природний показник.
Система статистичних показників з охорони атмосферного повітря враховує лише антропогенний вплив. При цьому облік ведеться за джерелами забруднювачів атмосфери – стаціонарними і пересувними (транспорт).
Для того, щоб більш точно поділити потенційний і реальний вплив на атмосферу, статистика розглядає дві групи стаціонарних джерел забруднення:
· джерела, що виділяють шкідливі речовини у повітря;
· джерела, що викидають шкідливі речовини у повітря.
Джерела, що виділяють шкідливі речовини - це технічний агрегат (обладнання, поточна лінія тощо) чи об'єкт (відвали породи, що горять; терикони шахт), який у процесі експлуатації виділяє шкідливі речовини.
Джерела, що викидають шкідливі речовини – спеціальне обладнання (труба, вентиляційна шахта та інше), за допомогою якого здійснюється відведення шкідливих речовин в атмосферу. Так, обсяг шкідливих речовин, що відходять від стаціонарних джерел забруднення у 2008 році в Україні склав 17265,0 млн. тонн.
До статистичних показників, за допомогою яких аналізують стан охорони атмосферного повітря, за стаціонарними джерелами відносять:
1. Загальна кількість викидів та виділень шкідливих речовин з усіх джерел, що виділяють і викидають шкідливі речовини. До цієї величини відносять весь сумарний обсяг шкідливих речовин, тобто суму шкідливих речовин у рідкому, газоподібному і твердому виді. Наприклад, в Україні викиди шкідливих речовин у 2008 році склали 6094,4 млн. т, при цьому 114 хімічних підприємств викидають в атмосферу 10 млн. т на рік різних хімікатів.
До останнього часу до цього складу не додавався двоокис вуглецю (СО2), хоча саме він є причиною парникового ефекту, призводить до підвищення температури і поступово змінює клімат.
У цілому ситуація з викидами в Україні за останні роки не покращується. Про це свідчить динаміка викидів, що наведена на рис. 2.1.
Аналіз викидів шкідливих речовин в атмосферне повітря по регіонах у розрахунку на 1 км2 свідчить, що найбільша маса викидів має в місті м. Київ – 226 тис. т/км2, Донецькій області – 67,6 тис. т/км2, Дніпропетровський – 32,9 тис. т/км2, Луганський – 20,4 тис. т/км2. При цьому в Донбасі та Придніпров'ї концентрація шкідливих речовин в атмосфері перевищує гранично допустимі норми у 5 – 10, а з окремих інгредієнтів – навіть у 15 – 20 разів.