Еще 20 лет назад ООН сообщала, что далеко не все страны ведут экологический мониторинг, в ряде мегаполисов контроль загрязнения воздуха проводится на низком уровне, мониторинг твердых и опасных отходов ведется слабо, а промышленные выбросы не контролируются должным образом. Все это снижает эффективность введенных властями санкций за избыточные вредные выбросы. Мониторинг трансграничного загрязнения воздуха тоже нуждался в усилении. Также ООН информировала, что во многих странах Европы и Центральной Азии нет единых методологий мониторинга, а системы классификации часто несовместимы с международными.
В 2023 году в отчете Межправительственной группы экспертов по изменению климата отмечалось, что многие страны до сих пор не готовы к глобальному изменению климата, и поэтому экологический мониторинг сегодня важен как никогда. Необходимо выявлять любые риски или негативные последствия антропогенной деятельности на окружающую среду. Ведь определив такие опасности, человечество сможет улучшить качество жизни.
Цели и задачи экомониторинга
- Контроль и минимизация влияния промышленности на окружающую среду для снижения рисков вредного воздействия на природу и здоровье населения.
- Определение тенденций в изменении состояния окружающей среды. Это дает возможность властям и руководству предприятий корректировать свою деятельность, чтобы предотвращать катастрофические сценарии. Например, своевременно снижать уровни выбросов на производствах, контролировать работу очистных сооружений и так далее.
- Помощь в подготовке к стихийным бедствиям. В экологическом мониторинге в том числе используются системы раннего предупреждения, которые помогают регионам подготовиться к чрезвычайным ситуациям природного характера, например, наводнениям и засухам.
- Сохранение и защита биоразнообразия. Экологический мониторинг помогает отслеживать состояние видов и условия их среды обитания.
Виды экологического мониторинга
- Мониторинг воздуха. Из отчета Программы ООН по окружающей среде следует, что мониторинг качества воздуха не является юридическим обязательным в 37% стран мира. При этом, по данным Всемирной организации здравоохранения, 99% людей на Земле дышат грязным воздухом, что является причиной 7 миллионов преждевременных смертей в год. А значит, мониторинг воздуха жизненно необходим населению планеты.
Наблюдая за атмосферным воздухом, специалисты могут определить, как транспорт, промышленность, утилизация отходов, энергетическая инфраструктура и сельское хозяйство влияют на здоровье человека и окружающую среду. С помощью специализированных инструментов наблюдения собираются данные, включая объем и виды выбросов, метеорологические и географические показатели. Эти цифры позволяют построить модель для обнаружения и прогнозирования концентрации загрязнителей воздуха.
Используя эти модели, власти и контролирующие органы могут вносить поправки в экологическую политику, в том числе пересматривать уровни допустимых объемов выбросов в районах и городах, где растет присутствие в воздухе загрязнителей.
Исследования могут быть и целевыми. Например, в Великобритании специалисты оценивали воздействие выбросов фторида вокруг алюминиевого завода на крупный рогатый скот.
- Мониторинг почвы. С помощью отбора проб специалисты оценивают потенциальные и действующие угрозы: подкисление почвы, эрозию, засоление, загрязнение, потерю биоразнообразия. Мониторинг почвы помогает контролировать состояние земель в засушливых и слишком влажных регионах, оценивать нагрузку от сельскохозяйственной деятельности на почвы и корректировать аграрную политику. Также это способствует снижению рисков для сельхозпроизводителей и косвенно помогает контролировать состояние грунтовых вод.
Например, благодаря мониторингу влажности почвы аграрии более экономно и эффективно орошают поля. Для этого в том числе используются проводные датчики, которые позволяют в режиме реального времени получать информацию о влажности почвы.
- Мониторинг водных ресурсов. Он необходим для защиты вод от химического загрязнения в результате антропогенных выбросов и точечных источников. Такой мониторинг важен и для определения эффективности действующих программ контроля загрязнения. Он помогает выявлять тенденции в области обращения с водными ресурсами.
Примеры такого мониторинга - это контроль качества воды в водозаборах и водохранилищах, на водораспределительных сетях, а также в пресноводных водоемах возле крупных предприятий.
В 1978 году была создана Глобальная система мониторинга окружающей среды для пресной воды (GEMS/Water) Программы ООН по окружающей среде. В рамках этого проекта и сегодня идет сбор данных о качестве воды в разных странах для оценки состояния и тенденций глобального качества внутренних вод. Участники программы используют общие стандартизированные методики мониторинга, оценки и контроля. Все данные собираются в онлайн-базе GEMStat.
- Мониторинг шума. Шумовое загрязнение негативно влияет и на людей, и на животных. Например, киты и дельфины используют звуки для общения и координации в водной среде, и излишнее шумовое загрязнение может вредить им, нарушая жизненные циклы. Так, на Чукотке ученые в течение последних лет исследуют влияние шумов от катеров и барж на поведение китообразных в проливе Сенявина. На суше мониторинг шума важен для защиты здоровья людей, которые живут вблизи промышленных объектов и аэропортов.
Методы мониторинга окружающей среды
Среди методов мониторинга окружающей среды выделяют фильтрацию, электростатические пробы, использование импинжеров (устройств для сбора вредных веществ из воздуха), абсорбцию, седиментацию (осаждение частиц в водной или воздушной среде), конденсацию, самосборные пробы и смешанные пробы. Рассмотрим, какие методы используются для разных видов экологического мониторинга.
Состояние воздуха можно контролировать с помощью датчиков:
- Температуры
- Влажности
- Углекислого газа
- Кислорода
Датчиков для обнаружения конкретных загрязнителей - например, частиц PM2,5, PM10, диоксида азота, приземного озона, диоксида серы.
Также специалисты используют лазеры для сканирования плотности твердых частиц в воздухе и спутниковые снимки. Индекс качества воздуха (AQI) определяется плотностью загрязняющих веществ в нем. Значения AQI на уровне 100 или ниже считаются удовлетворительными. По информации Программы ООН по окружающей среде, в 2021 году только 38 стран и регионов имели средние показатели AQI.
Данные по уровню загрязнения воздуха можно отслеживать в режиме реального времени благодаря первой онлайн-карте. Ее разработали специалисты Программы ООН совместно с IQAir. Она объединяет глобальные показания датчиков качества воздуха в 6475 точках по всему миру. По информации ресурса на начало февраля 2024 года, 85,2% населения мира, а это 6,4 миллиарда человек, дышат воздухом, качество которого не соответствует рекомендациям ВОЗ по уровню содержания частиц PM2,5.
Экологический мониторинг почвы проводится с помощью следующих методов:
- Измерение pH. С его помощью можно выявить загрязнение земель, оценить степень влияния климата.
- Дистанционное зондирование и электромагнитная индукция для мониторинга засоления почв. Превышение этого показателя укажет на риски для качества воды и урожайности сельхозкультур.
- Спектрометрия используется для измерения уровня загрязнения почвы токсинами: угольной золой, микропластиком, ядерными отходами, продуктами нефтехимии.
- Мониторинг и моделирование эрозии почвы. Это позволяет прогнозировать потери земель. Эрозия может быть вызвана сильными осадками, разливом рек и ручьев, наводнениями, поверхностным стоком, изменением климата и состава почвы, избыточным аграрным влиянием.
Качество воды проверяют в лабораториях на наличие нитратов, химического загрязнения и биоиндикаторов. Также при помощи ряда датчиков оценивают отдельные показатели:
- Температуру
- Растворенный кислород
- pH
- Мутность
- Проводимость
Шумовое загрязнение можно измерять как в море, так и на суше с помощью шумомера и дозиметра шума, которые подключены к программному обеспечению. Так определяются показатели загрязнения в реальном времени. Пороговые значения уровня шума установлены Всемирной организацией здравоохранения. Мониторинг позволяет ВОЗ и властям стран при необходимости корректировать эти значения.
Часто используются комплексные датчики экологического мониторинга, работающие в режиме реального времени. Обычно они применяются в промышленных условиях, чтобы обеспечивать соблюдение нормативных требований по выбросам, уровню загрязнения и прочим параметрам.
Прогноз
С развитием промышленности и урбанизации все больше стран и частных предприятий внедряют разные методы экологического мониторинга. Его результаты активизируют действия властей и компаний для приближения к нормативным показателям воздуха, обеспечения людей чистой водой и их защиты от опасных и радиоактивных отходов.
Глобальный рынок мониторинга окружающей среды в 2021 году оценивался в 14,5 миллиарда долларов. Как ожидается, к 2029 году он достигнет 21,42 миллиарда долларов, а среднегодовой темп прироста в ближайшие пять лет составит 5%.