Разработка программы мониторинга

Эффективность экологического мониторинга решающим образом зави­сит от правильной его организации. Можно годами вести мониторинг в регионе — и не получить значимых результатов. Анализ таких ситуаций приводит к выводу, что очень важной стадией мониторинга является правильная постановка работы, включающая предварительное изучение ситуации, разработку программы, анализ полученных данных, интер­претацию информации и подготовку соответствующих выводов.

Общая последовательность разработки и осуществления схемы мони­торинга представлена на рис. 6.

Цели и задачи

Перед тем, как предпринимать какие-либо действия, следует сформули­ровать цели и конкретные задачи работы. При этом необходимо, чтобы

Рис. 6. Основные компоненты системы мониторинга

поставленные вами цели были конкретными, достижимыми и поддава­лись проверке, — это существенно для контроля выполнения програм­мы мониторинга и внесения в нее корректив. Формулируя их, следует учитывать специфические черты производственного или общественного экологического мониторинга, обсужденные в предыдущем разделе.

Основная цель всякой программы мониторинга — информационная. Это получение новой информации, устранение той или иной неопреде­ленности или, напротив, выявление недостатка информации. Однако при обсуждении особенностей общественного мониторинга уже отмеча­лось, что он: (а) ориентирован на конкретные местные проблемы и (б) тесно связан с контролем — принятием мер на основе полученной информации. Поэтому естественным образом цель программы обще­ственного мониторинга может быть направлена на:

1. получение информации, связанной с конкретной проблемой;

2. представление информации для различных типов аудитории (заин­тересованной общественности, администрации и сотрудников пред­приятия, государственных органов) и ее распространение;

3.

К области «мониторинга вообще» относятся первая из этих целей и (частично) вторая, в то же время в рамках производственных и обще­ственных программ экологический мониторинг и экологический конт­роль тесно связаны.

Под задачами мы понимаем конкретные действия или этапы на пути достижения цели. В рамках грамотно составленной программы не может быть задач, выходящих за пределы цели, не имеющих к ней отношения и т.п. Примеры различных конкретных задач приводятся в главе Модель­ные проекты.

Выбор приоритетов: объекты наблюдения и определяемые

параметры

Инстинктивно возникающее желание измерять «как можно больше» является ошибочным, отвлекающим время и ресурсы. Даже если у вас большие возможности, следует всегда задаваться вопросом: какова дол­жна быть достаточная программа исследований? В большинстве же слу­чаев ограниченные ресурсы жестко диктуют необходимость сократить программу измерений, сохранив, по возможности, качество получаемо­го материала.

Поэтому на основе поставленной цели следует определить приоритеты — объекты мониторинга и определяемые параметры. Объекты могут быть как антропогенными, так и природными. Например, если цель програм­мы связана с совершенствованием экологической результативности пред­приятия, то выбор объектов может осуществляться с учетом особенно­стей технологических процессов, сложившейся схемы работы с сырьем и материалами, принятых управленческих решений.

Если же цель состоит в уточнении картины и причин загрязнения реки, то выбор объекта может выглядеть как определение предприятия или конкретного места выпуска сточных вод, на котором будут сконцентри­рованы усилия по мониторингу.

Если проблему представляет состояние окружающей среды в загряз­ненном городском районе, определение приоритетов может начаться с выбора природной среды для мониторинга — атмосферы, воды, почвы, снежного покрова. Выбор объекта в некоторых случаях однозначно вы­текает из поставленной проблемы, а иногда представляет собой содер­жательную и нетривиальную задачу.

Сначала на основе поставленных целей выбираются объекты монито­ринга, а затем определяемые параметры. Однако возможен и обратный порядок, например, когда заранее известно, что проблема связана с определенным веществом (например, с ртутным загрязнением). Следует продумать, какой общий объем измерений вы можете себе позволить, исходя из ваших возможностей.

Не стоит думать, что скромные ресурсы небольшой организации мо­гут стать непреодолимым препятствием для разработки и воплощения полноценной программы мониторинга без дополнительных крупных финансовых вливаний, грантов, спонсорских средств. Опыт уже много­численных проектов, осуществленных в России и зарубежом, доказыва­ет, что тщательный выбор приоритетов и простых методов мониторинга позволяет выполнять прекрасные программы и реально решать локаль­ные проблемы охраны окружающей среды. Регулярность наблюдений, энтузиазм исполнителей и правильность выбора приоритетов в боль­шинстве случаев значат гораздо больше, чем стоимость аппаратуры, используемой для исследований.

Подробнее этот вопрос рассмотрен в разделе Выбор оборудования и методов анализа. А материал, собранный в Приложениях 1 и 4, поможет вам рационализировать выбор приоритетов.

Предварительный анализ ситуации

Перед формированием долгосрочной программы мониторинга целесо­образно провести рекогносцировочные (предварительные) исследования. Следует найти и проанализировать материалы (данные о состоянии объекта в прошлом и настоящем, отчеты, публикации), имеющие отно­шение к вашей проблеме, включая и те, которые можно использовать в ее решении, например, правовое регулирование проблем такого рода, экономические интересы, и т.п. Любые уже имеющиеся сведения следу­ет использовать эффективно, даже если в них и есть какие-то очевидные неточности или «белые пятна».

Одним из эффективных приемов предварительной оценки ситуации и выбора приоритетов является картирование источников воздействия (см.

Для водных объектов удобно устанавливать так называемые маркерные характеристики (см. модельный проект «Качество воды в вашей реке»), позволяющие составить представление об общем характере загрязнения, не осуществляя полной программы измерений. Следует искать такие маркерные показатели, которые определяются сравнительно просто и недорого, например, электропроводность, рН, органолептические пара­метры: цветность запах и пр.). Информацию о том, какие параметры можно было бы отнести к маркерным, можно найти в Приложении 5. Некоторые полезные сведения содержит таблица 13. Жирным шрифтом выделены маркерные характеристики, установление которых может быть проведено непосредственно на месте и не требует ни значительных зат­рат времени, ни сложной приборной базы.

Как видно, многие характеристики, в том числе и маркерные, повто­ряются в различных графах таблицы. Чтобы определить вероятный ис­точник изменения маркерных показателей состояния исследуемой сре­ды, следует иметь карту или схему расположения вероятных источников загрязнения. Например, избыточное содержание ионов аммония в боль­шинстве случаев служит маркерным показателем бытового и сельскохо­зяйственного загрязнения. Проверкой может стать определение содер­жания общего фосфора (см. таблицу 13), что типично для хозяйственно­бытовых и сельскохозяйственных источников.

Заметное повышение минерализации поверхностных вод является показателем притока вод с высоким содержанием растворенных веществ.

Если вы исследуете влияние загрязнения на состояние водных экоси­стем, важным является учет температурного режима, его изменения за счет естественных и антропогенных факторов (например, сброс нагре­тых вод электростанций в водные объекты). При повышении температу­ры у рыб возрастает потребность в пище, утрачивается способность к воспроизводству, снижается активность; возрастает токсичность неко­торых веществ для водной биоты, ускоряется синтез и накопление ме­тилртути [56], снижается содержание растворенного кислорода.

Важной характеристикой водных экосистем являются также донные отложения. Аккумулируя тяжелые металлы, радионуклиды и высокоток­сичные органические вещества, донные отложения, с одной стороны, способствуют самоочищению водных сред, а с другой — представляют собой постоянный источник вторичного загрязнения водоемов. Донные отложения — перспективный объект анализа, отражающий многолет­нюю картину загрязнения (особенно в малопроточных водоемах).

В последние годы получил развитие метод наблюдения за уровнем загрязнения природной среды на основе наблюдений за атмосферными осадками и снежным покровом. Атмосферные выпадения всегда содер­жат присутствующие в воздухе примеси, поэтому концентрация приме­сей в осадках является естественным показателем загрязнения атмосфе­ры (см. также модельный проект «Каким воздухом мы дышим?») Этим способом переносятся пыль, оксиды азота и серы, тяжелые металлы и другие токсиканты. Анализ осадков, особенно снега, позволяет избе­жать отбора проб больших объемов воздуха [55].

Большую роль в рекогносцировочных исследованиях и последующих наблюдениях могут сыграть качественные и полуколичественные мето­ды с применением полевых или экспрессных, иногда даже бытовых приборов или простых инструментов и приспособлений. Такие методы оценки состояния природных объектов подробно описаны в литературе [46-49, 57-59] и обзорно рассмотрены в разделе Качественные и полуко­личественные методы.

Результатом предварительного анализа должен быть перечень выбран­ных объектов исследования и определяемых параметров — приоритетов программы мониторинга. Возможно также, что данных, полученных в ходе предварительного анализа, работы с литературой, окажется доста­точно для того, чтобы, минуя этап «полномасштабных» измерений, пе­рейти к следующим этапам программы. Такими этапами являются ин­терпретация данных, их представление и распространение, привлечение внимания к проблеме, работа с предприятием-загрязнителем или госу­дарственными органами.

В любом случае, серьезный предварительный анализ ситуации и раз­работка программы мониторинга с учетом приоритетов значительно повысят эффективность вашей работы и позволят с минимальными зат­ратами достичь поставленной цели.

Расположение постов наблюдения

Когда выбраны объекты и параметры мониторинга, необходимо опреде­лить число и расположение мест наблюдения (пробоотбора), а также режим проведения наблюдений (отбора проб). При этом необходимо по возможности учесть все факторы, которые влияют на результаты мони­торинга. Например, если вы хотите оценить, насколько сточные воды предприятия загрязняют реку (и они ли загрязняют), необходимо выб­рать точки отбора проб ниже и выше по течению места их сброса: может оказаться, что вода в реке уже сильно загрязнена интересующим вас веществом, а вклад предприятия весьма незначителен.

При исследовании атмосферного загрязнения интерес представляют не только уровни загрязнения по городу в целом (для этого используют­ся стационарные и маршрутные посты наблюдений, и такую информа­цию, как правило, можно получить у государственных структур, занятых в системе мониторинга окружающей среды). Если большой вклад в заг­рязнение воздуха города вносит какое-то предприятие, целесообразно сконцентрировать внимание на так называемых подфакельных наблю­дениях. При этом существенной частью работы является установление преимущественного направления движения факела, определяемое визу­ально, и расположение пунктов отбора проб. Следует также учесть, что наличие трубы относит факел выброса на значительное расстояние. Если дымовой факел не виден, то направление его движения определяется по направлению ветра на высоте выброса, запаху характерного ингредиен­та, поступающего из исследуемого источника, и по видимым факелам близлежащих источников. Кроме видимого выброса из трубы, выбросы могут осуществляться из других источников.

При организации сети наблюдения за уровнем загрязнения воздуха в городах (и особенно сети мониторинга источников загрязнения) необ­ходимо иметь в виду, что некоторые низко расположенные (автотранс­порт) и даже мелкие (печные трубы жилых домов) источники могут повлиять на локальный уровень загрязнения более существенно, чем высоко расположенные источники (выброс из высоких труб) [56].

Следует особо подчеркнуть, что при планировании пробоотбора (на­блюдений) следует учитывать флуктуации мощности выбросов или сбро­сов во времени. Необходимо удостовериться, что система наблюдения зафиксирует эти флуктуации (это особенно важно при мониторинге заг­рязнения атмосферного воздуха, поскольку концентрации загрязняю­щих веществ в этой среде меняются очень быстро).

После определения мест пробоотбора/наблюдений наступает стадия проведения измерений и наблюдений, включающая полевые операции (измерения, проводимые на месте, пробоотбор, обработка и консервиро­вание проб, идентификация и доставка в лабораторию) и лабораторные исследования (измерение концентраций загрязняющих веществ, исполь­зование биотестов в лабораторных условиях и пр.). Лабораторные анали­зы и полевые измерения должны проводиться со ссылкой на использу­емые методики и рекомендации. Контроль качества данных может осу­ществляться с применением статистических методов, выполнением ана­лиза шифрованных проб и т.д. Описание методов анализа и их примене­ния для наблюдения за объектами окружающей среды и источниками воздействия можно найти в литературе [26-28, 46-49, 53-54, 57, 57а].

Обратная связь

При организации мониторинга должен быть обязательно реализован механизм обратной связи, который позволит скорректировать програм­му, выявить ее слабые места. Так, с учетом конкретных методов и обору­дования, интерпретации результатов первых измерений могут быть пе­ресмотрены приоритеты программы. По истечении некоторого времени накапливается материал, позволяющий уточнить цели программы, ре­шаемые задачи, а также имеющиеся ресурсы.

В ходе работы необходимы контроль качества данных и их корректная и грамотная интерпретация. В случае возникновения трудностей в реа­лизации программы или интерпретации данных полезно привлечь экс­пертов со стороны. Следует уделять пристальное внимание методам об­работки и хранения первичной информации. Необходимо вести днев­ник исследований, где следует записывать все действия с указанием времени, места проведения наблюдений, помещать вспомогательные схемы, рисунки, фотографии и пр.

Завершающей стадией является подготовка отчета и сообщений с ис­пользованием полученной информации и их распространение, выработка рекомендаций для всех заинтересованных групп и организаций [60, 61].

В целом программа должна:

• быть научно обоснованной;

• быть достаточно гибкой, допускать пересмотр задач и подходов на основе получаемых результатов;

• давать значимые результаты, т.е. результаты, несущие осмысленную информацию, которую можно интерпретировать;

• быть экономичной, полностью управляемой и контролируемой с точки зрения материальных и временных ограничений.