Современная экологическая обстановка в отдельных странах и регионах оставляет желать лучшего. Миссия нашего сайте — обеспечить русскоязычных жителей планеты Земля актуальной информацией о защите окружающей среды, экологической безопасности и экологии в целом.

Полезные ресурсы и публикации:
-

А.Н. Петин, М.Г. Лебедева, О.В. Крымская
Анализ и оценка качества поверхностных вод

Учебное пособие. – Белгород: Изд-во БелГУ, 2006. – 252 с.

Предыдущая

3. Организация мониторинга водных объектов

3.3. Общественный экологический мониторинг

Общественный экологический мониторинг – мониторинг, проводимый научными организациями вне рамок ГСНК. Эффективность общественного экологического мониторинга решающим образом зависит от правильной его организации. Можно годами вести мониторинг в регионе – и не получить значимых результатов. В то же время, предварительное изучение ситуации, анализ возможных воздействий позволяют с помощью нескольких измерений выявить проблему, на которую не обращают внимания официально уполномоченные организации. Общая последовательность разработки и осуществления схемы мониторинга представлена на рис. 4.

Цели и задачи. Перед тем, как предпринимать какие-либо шаги, следует сформулировать долгосрочные цели и промежуточные задачи. При этом необходимо, чтобы поставленные вами цели были конкретными, достижимыми и поддавались проверке – это существенно для контроля выполнения программы мониторинга и внесения в нее коррективов. Основная цель всякой программы мониторинга – информационная. Результатом ее должно быть получение информации, устранение той или иной неопределенности или, напротив, выявление недостатка информации. Общественный мониторинг ориентирован, как правило, на конкретные проблемы местного населения и тесно связан с контролем – принятием мер на основе полученной информации.

Рис. 4. Основные компоненты системы мониторинга

Таким образом, цель программы общественного мониторинга может быть направлена:

– на получение информации, связанной с конкретной проблемой;

– предоставление информации для различных типов аудиторий (заинтересованной общественности, администрации предприятия, государственных органов) и ее распространение;

– принятие мер, ориентированных на улучшение ситуации, или подготовка соответствующих решений.

Под задачами мы понимаем конкретные действия или этапы на пути достижения цели. В любом случае, задачи подчинены целям. В рамках грамотно составленной программы не может быть задач, выходящих за пределы цели, не имеющих к ней отношения.

Выбор приоритетов: объекты наблюдения и определяемые параметры. Инстинктивно возникающее желание измерить все и во всем может привести любое исследование в тупик. Поэтому на основе поставленной цели следует определить приоритеты – объекты мониторинга и определяемые параметры. Например, если цель программы  связана с состоянием реки, то выбор объекта может выглядеть как определение предприятия или конкретного стока, на котором будут сконцентрированы усилия по мониторингу. Как правило, сначала на основе поставленных целей и задач выбираются объекты мониторинга, а затем – определяемые параметры. Однако возможен и обратный порядок, особенно если заранее известно, что проблема связана с определенным веществом (например, загрязнение нефтепродуктами).

Для того, чтобы ваша работа была эффективной, внимательно проанализируйте ситуацию до того как, вы приступите к измерениям и определите приоритетные объекты и параметры, которые необходимо исследовать. Нет необходимости постоянно изучать содержание в воде компонентов, которые не принадлежат к локальным или региональным антропогенным (вызванных деятельностью человека) или природным (например, связанным с аномалиями типов фторных или иодных) приоритетным загрязняющим веществам, а также продуктам их трансформации в окружающей среде.

Предварительный анализ ситуации. Перед формированием долгосрочной программы мониторинга целесообразно провести рекогносцировочные (предварительные) исследования. На этом этапе важным является сбор всей уже имеющейся информации по проблеме (включая и ту, которую можно использовать, и ее решение – например, правовое регулирование проблем такого рода, экономические интересы и т.п.) и ее анализ. Одним из эффективных приемов выбора приоритетов является картирование источников воздействия и составление их предварительного описания по литературным сведениям. Эта информация послужит основой для интерпретации результатов измерений. Отсутствие какой-либо связи между типом загрязнения и характером возможных источников может служить признаком регионального переноса, специфических свойств подземного водного горизонта или, что особенно важно, наличие неустановленных источников загрязнения.

Для водных объектов удобно устанавливать так называемые маркерные характеристики, позволяющие составить представление об общем характере загрязнения, не осуществляя полной программы измерений, которые представлены в табл. 31. Как видно, многие характеристики, в том числе и маркерные,  повторяются в различных графах таблицы, эта неопределенность может быть устранена с помощью картирования, к которому полезно прибегать в любой ситуации. Однако, например, то утверждение, что избыточное содержание ионов аммония служит показателем бытового и сельскохозяйственного загрязнения, справедливо в подавляющем числе случаев. Проверкой может стать определение содержания общего фосфора и других типичных для хозяйственно-бытовых и сельскохозяйственных источников воздействия.

Заметное повышение минерализации поверхностных вод является признаком притока чуждого раствора. Хотя таковым может быть и сброс более минерализованных, но не требующих очистки подземных вод, использованных, например, в системе охлаждения.

Таблица 31

Маркерные характеристики для различных типов загрязнения

 

Воздействие

Параметры

Сельское хозяйство (коллекторно-дренажные воды

Коли-титр, БПК5, растворенный кислород, взвешенные вещества, мутность, цветность, рН, минерализация, жесткость, сульфаты, хлориды, аммоний, нитраты, нитриты, фосфаты, сумма органических соединений по ХПК, в случае применения металлсодержащих пестицидов – тяжелые металлы

Сельское хозяйство (животноводство)

Температура, коли-титр, БПК5, растворенный кислород, взвешенные вещества, мутность, цветность, рН, минерализация, хлориды, формы азота (прежде всего аммоний), общий фосфор, сумма органических соединений по ХПК

Коммунальное хозяйство

Температура, коли-титр, БПК5, растворенный кислород, взвешенные вещества, мутность, цветность, рН, минерализация, хлориды, аммоний, общий фосфор и полифосфаты, сумма органических соединений по ХПК

Транспортные предприятия и транспорт

Взвешенные вещества, растворенный кислород, мутность, рН, минерализация, жесткость, нефтепродукты (пленка), сумма органических соединений по ХПК, тяжелые  металлы

Предприятия целлюлозно-бумажной промышленности

рН, минерализация, сумма органических соединений по ХПК, хлорорганические соединения (в некоторых случаях – остаточный хлор, который может быть использован в качестве маркера), фенолы, лигнины

Предприятия, имеющие гальванические производства

рН, минерализация, тяжелые металлы, нефтепродукты

Если вы исследуете влияние загрязнения на состояние водных экосистем, важным является учет температурного режима, его изменение как за счет естественных, так и за счет 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 пестицидов для рыб, ускоряется накопление метил-ртути, в воде снижается содержание растворенного кислорода. Нагрев вод ускоряет процесс эвтрофикации водоемов.

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.

Расположение постов наблюдений. Когда выбраны контролируемые параметры, необходимо определить число и расположение мест проб отбора (наблюдения) и временного режима отбора проб (проведения наблюдений). При этом необходимо избегать поспешных выводов, которые могут оказаться ошибочными. Например, если вы хотите проверить, насколько сточные воды предприятия загрязняют реку, необходимо выбрать точки отбора проб выше и ниже по течению места их сброса. Может оказаться, что вода в реке уже сильно загрязнена интересующим вас веществом, а вклад предприятия весьма незначителен.

Следует отметить, что при планировании мониторинга сбросов из известных или потенциальных источников важно учесть флуктуации во времени поступления загрязняющих веществ. Необходимо удостовериться, что система наблюдения зафиксирует эти флуктуации.

После определения мест отбора (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 измерения / наблюдения (измерение концентраций загрязняющих веществ, использование биотестов в лабораторных условиях и т.д.). Лабораторные анализы и полевые измерения должны проводиться по стандартным методикам и рекомендациям. Контроль качества данных может осуществляться с применением статистических методов, выполнением анализа шифрованных проб и т.д.

Обратная связь. В ходе 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 и для повторной оценки целей программы. При этом обязательным условием эффективной работы механизма обратной связи является контроль качества данных и их корректная и грамотная интерпретация. Для конкретных целей или выявления значимости наблюдаемых изменений может оказаться полезным привлечение экспертов со стороны. На этой же стадии большое внимание следует уделить способам обработки и хранения первичной информации.

Завершающей стадией является распространение информации, полученной на основе выполненной программы контроля, и выработка рекомендаций для всех заинтересованных групп и организаций.

В целом программа должна быть научно обоснованной, достаточно гибкой, допускать пересмотр задач и подходов на основе получаемых результатов, давать значимые результаты, несущие осмысленную информацию, которую можно интерпретировать, быть экономичной, полностью управляемой и контролируемой с точки зрения материальных и временных ограничений.

Выбор оборудования и методов анализа. Выбор методов и средств измерений параметров источников воздействия и факторов окружающей среды зависит не только от того, за каким компонентом или параметром вы намерены вести наблюдение, но и от задач вашей программы в целом. Например, не всегда необходимо привлечение инструментальных методов определения загрязняющих веществ – существуют достаточно простые и информативные приемы, не требующие сложного оборудования и высокой профессиональной подготовки: визуальные методы, некоторые способы биоиндикации и т.п. Если вы твердо уверены в том, что для решения поставленной задачи необходимы именно инструментальные методы, следует иметь в виду, что их выбор определяется многими соображениями, включая пригодность методики, доступность необходимого оборудования, стоимость анализа, чувствительность и необходимую продолжительность измерений и отбора и мешающее влияние возможных факторов на ход анализа. Если вы намерены обсуждать ожидаемые результаты с официальными лицами и приводить их в отчетах в сравнении с материалами государственных служб, применяемые вами средства и методы должны быть аттестованы и введены в действие нормативными документами. Методики измерений должны быть утверждены и допущены к применению Госстандартом РФ, а также министерствами и ведомствами (Госсанэпидемслужбой, Росгидрометом) [41, 43, 46].

При использовании других ведомственных методик следует уточнить, являются ли рекомендованные способы проведения измерений пригодными для технологического контроля (например, в химической или пищевой промышленности) или для оценки качества природных средств. Выполнение аналитических измерений по неаттестованным методикам может поставить под сомнение полученные вами измерения.

Точность измерений – характеристика качества измерений, отражающая близость к нулю погрешностей их результатов. Высокая точность измерений соответствует малым составляющим погрешностей всех видов как случайных, так и систематических.

Погрешность измерения – характеристика результата измерения, представляющая собой отклонение найденного значения величины от ее истинного значения. Различают абсолютную погрешность измерений, выраженную в единицах измеряемой величины и относительную погрешность измерений, представляющую собой отношение абсолютной погрешности к истинному значению измеряемой величины – в долях единицы, процентах и т.д.

Важно четко разграничивать значения терминов предел обнаружения и чувствительность. Предел обнаружения – это наименьшее содержание исследуемого компонента, при котором при данной методике можно обнаружить его присутствие с заданной погрешностью. Термин чувствительность характеризует минимальное изменение в содержании вещества, которое прибор или методика способны уловить. При измерении концентраций, близких к пределу обнаружения метода, получают очень большие погрешности определения содержания загрязняющих веществ. Рекомендуемое оборудование для проведения рекогносцировочных исследований качества поверхностных вод представлено в табл. 32.

Таблица 32

Оборудование, пригодное для рекогносцировочных исследований

Тип прибора

Возможные области применения

Кондуктомер или прибор для измерения сопротивления водных растворов

Оценка минерализации воды, локализация источников сбросов электролитов (солей, щелочей, кислот)

рН-метр, иономер

Определение водородного показателя рН при использовании ионоселективных электродов, определение присутствия нитратов, хлоридов и других ионов

Фотоэлектроколориметр

Измерения многих параметров, основанные на применении цветных реакций. При соответствующей подготовке проб используется для анализа состава воздуха, воды, почвы

Газовый хроматограф (в том числе переносной)

Определение органических примесей в составе атмосферного воздуха и воды

Сложность составов природной среды служит причиной того, что помехи, возникающие при измерении концентрации одного вещества при наличии других веществ могут приводить к серьезным ошибкам. В большинстве стандартных методов учтены возможные проблемы и приведены способы их устранения [23].

Анализ полученных результатов. Документирование результатов – важная составляющая общественного экологического мониторинга. Документировать необходимо все стадии работы, начиная с отбора проб. Особое внимание этому следует уделять, если вы намерены добиваться принятия каких-либо административных решений на основе ваших результатов.

Отбор проб обычно оформляется протоколом, который подписывают все его участники. Форма протокола может быть разработана вашей организацией или заимствована у государственных служб. Если вы разрабатываете собственную форму, подойдите к этому очень тщательно, из нее не должны исчезнуть детали, которые могут оказаться существенными при интерпретации результатов.

Протокол отбора проб должен составляться непосредственно в момент пробоотбора. В конфликтных случаях, особенно при обращении в суд, протокол, составленный «задним числом», может стать достаточным основанием для признания результатов недействительными.

Результаты лабораторных исследований должны быть записаны в лабораторный журнал. Все первичные результаты (протоколы, рабочие журналы и прочая документация) должны сохраняться в течение всего времени, пока вы оперируете полученными результатами.

Если вы убеждены в том, что полученный цифровой материал достоверен и надежен, отражает реальное состояние исследуемого объекта в момент проведения наблюдений, необходимо представить его в виде таблицы.

Целесообразно включить в таблицу все полученные результаты, рассчитанные средние величины и отклонения от них, а также дополнительную информацию, необходимую для корректной интерпретации результатов. Это, например, информация о действующих стандартах, фоновом или реперном значении определяемого параметра, характерный интервал значений параметра по результатам прошлых измерений, необходимые примечания. В тех случаях, когда определение исследуемой величины проводят независимо различными методами, следует ввести в таблицу информацию об альтернативных методиках.

Корректно оформленные таблицы результатов не менее важны, чем протоколы пробоотбора и описания источников воздействия, выступающих в качестве причин загрязнения окружающей среды.

Интерпретация результатов: типичные ошибки и пути их преодоления. Интерпретация и представление полученных результатов в значительной мере определяют возможности использования данных для принятия экологически значимых решений – таких, как отказ от одного из видов водопотребления или водопользования, требования пересмотра границы санитарно-защитной зоны предприятия и др.

К сожалению, очень часто под интерпретацией понимают сравнение полученных данных, выраженных в количественной форме, с соответствующими значениями ПДК или другими нормативными показателями. В итоге получают те же цифры, выраженные в других единицах (например, в единицах ПДК), что не создает никакой дополнительной информации. Соответственно такая процедура не может считаться квалифицированной интерпретацией и, в лучшем случае, представляет собой лишь первый ее этап.

Интерпретация результатов наблюдений и лабораторных исследований – это анализ данных, целью которого является получение как можно большего объема информации о процессах, к которым данные имеют или могут иметь отношение. В сущности, это поиск ответов на следующие вопросы:

– каковы причины полученных данных? При этом имеются в виду не только причины методического характера, но и каков источник зафиксированного загрязнения – предприятие, дачный поселок, естественный процесс? Что можно сказать о производственном процессе на основе анализа сточных вод предприятия?

– соответствуют ли полученные результаты тому, что вы ожидали? Если да (нет), то почему? Невнимание к этому вопросу способно привести к обнародованию «сенсационных данных», которые не подтвердятся впоследствии;

– каковы следствия наблюдаемых явлений? Если речь идет не о прогнозе (особенно в случае общественных организаций), должен быть поставлен вопрос о том, что практически означает полученный результат – с точки зрения здоровья населения, состояния экосистемы и т.п.

Лишь правильно ответив на все три вопроса, вы можете быть уверены в том, что отнеслись к интерпретации результатов анализа должным образом.

Говоря об интерпретации полученных результатов, мы имеем в виду некоторую аналогию тому виду деятельности, который в государственной системе мониторинга определен как «Оценка фактического состояния». Задача прогнозирования в общем случае предполагает формирование значительного массива многолетних данных, использование различных математических моделей. В структуре общественного экологического мониторинга прогноз состояния экологических систем – задача трудноосуществимая.

Однако некоторые элементы прогнозирования могут быть использованы при интерпретации полученных результатов. В 1996 – 1997 годах водность большинства рек, озер, водохранилищ Центральной России была значительно ниже, чем в 1995 году. Более того, сток многих рек был ниже среднего многолетнего уровня. Известно, что эвтрофикация малопроточных водохранилищ обусловлена увеличением притока биогенных веществ (прежде всего, соединений фосфора и азота) с водосбора. В 1994-1995 годах в ходе общественных наблюдений за режимом небольшого водохранилища было установлено, что большая часть биогенных элементов поступает с недоочищенными хозяйственно-бытовыми водами и поверхностным стоком с приусадебных участков. В июле-августе в водохранилище бурно развивались сине-зеленые (в том числе, и токсичные) водоросли. Даже при общем падении уровня производства в районе (и в водосборе водохранилища) поступление соединений фосфора и азота от описанных источников не может уменьшиться значительно. То есть при более или менее постоянном притоке массы фосфора и азота и упавшем объеме водного объекта можно ожидать возрастания концентраций биогенных элементов. Поэтому после непродолжительного половодья 1996 года, когда вода спала и стало очевидным падение уровня водохранилища, можно было, не дожидаясь прогрева водных масс и появления колоний сине-зеленых водорослей, прогнозировать неблагоприятный режим и обсуждать превентивные (предотвращающие вспышку желудочно-кишечных и кожных заболеваний) меры с врачами городской СЭС.

Научно-технический отчет. Наиболее полная и подробная информация, естественно, должна содержаться в научно-техническом отчете. Цель отчета – подробно изложить весь процесс исследования, документировать все детали, полностью отразить ваши рассуждения, интерпретацию результатов, выводы и рекомендации. Научно-технический отчет обычно ориентирован на довольно узкий круг специалистов. Этот документ должен быть написан в сухом, неэмоциональном стиле. Следует, однако, иметь в виду, что в настоящее время существует тенденция к упрощению языка научно-технических работ. Отчет, написанный тяжелым языком, перегруженный специальными терминами, не всегда свидетельствует о сложности тематики. Часто это – признак неумения автора ясно излагать материал.

Хорошо написанный отчет об исследованиях, проведенных в области окружающей среды, обычно имеет аннотацию, в которой излагаются  основные  результаты проведенных работ, выводы и  рекомендации. Естественно,  загруженность этого раздела специфической терминологией существенно ниже, чем всего отчета в целом. Эта аннотация может послужить основой для информационных материалов, предназначенных для более широкого круга заинтересованных лиц.

Оформление результатов в виде строгого отчета – первый этап представления результатов, опускать который нельзя. Несмотря на очевидность этого правила, нередко общественные организации просто «забывают» представить полученные данные в виде отчета. В лучшем случае на свет появляются разрозненные протоколы отдельных исследований. Иногда оформление результатов ограничивается записями в лабораторных журналах (причем в черновом варианте). Такой подход недопустим. Ваш отчет – это основной документ, которым вы можете оперировать. От его качества решающим образом зависит возможность использования ваших результатов. Даже если вашей единственной целью является публикация результатов в местной газете, нельзя выносить на суд общественности результаты, не имеющие строгого документального подтверждения. Использование отдельных протоколов допустимо, если вы проводите разовые измерения, не претендуя на организацию продолжительной программы мониторинга. Причем даже в этом случае, помимо собственно протокола измерения, необходимо дать трактовку ваших результатов, предложить выводы и рекомендации. Если же вы проводите регулярные экологические исследования по программе общественного экологического мониторинга, вам необходимо регулярно оформлять ваши результаты наблюдений в виде отчетов.

Формат научного отчета хорошо известен любому исследователю. Тем не менее неоднократно случалось, что даже сильные и хорошо известные научные коллективы пренебрегали обязательными требованиями и представляли неаккуратно оформленные и плохо структурированные материалы. Использование таких материалов в качестве основы принятия решений оказывалось весьма затруднительным. Поэтому мы рискнем повторить хорошо известные истины и дать несколько советов по оформлению научно-технического отчета. Прежде всего грамотно составленный отчет должен отражать все этапы работы [33].

Отчет всегда начинается с формулировки цели и задач работы. Помните, что для читателя отчета ваша цель останется загадкой, если не изложить ее в явном виде. Четкие формулировки принесут пользу и вашей группе: многие работы по общественному экологическому мониторингу, к сожалению, отличаются отсутствием общей стратегии. Их качество могло бы серьезно повыситься, если бы группа в начале исследования задумалась о цели работы и постаралась поставить ее как можно более определенно. Другими словами, эта часть отчета должна отражать результаты предварительной работы, проделанной на стадии разработки программы мониторинга.

Затем должен следовать обзор доступных данных и анализ ситуации. Маловероятно, чтобы проблема, которую вы собираетесь поднять, никогда и никем не была исследована. Даже если вы исследуете новую для региона проблему, постарайтесь найти аналоги в отечественной и мировой практике. Изучая состояние окружающей среды вблизи хозяйственных объектов, следует провести как можно более полный анализ возможных воздействий.

В отчете обязательно должны быть описаны использованные методики (или дана ссылка на доступный литературный источник, содержащий их описание). Без этой информации оценить ваши результаты практически невозможно. Если в работе необходимы лабораторные исследования, которые вы не можете выполнить самостоятельно, и приходится обращаться в исследовательские лаборатории, обратите особое внимание на строгость оформления результатов. Ссылка на авторитет лаборатории, представившей некорректно оформленные результаты, будет звучать неубедительно и не будет содействовать достижению конечной цели – эффективному использованию вашей информации в формировании территориальной экологической политики.

Отчет должен содержать весь фактический материал (включая протоколы отбора проб и лабораторных испытаний). Для того, чтобы отчет был более «читабельным», лучше вынести первичную документацию в приложения, а в основной части представить результаты в виде сводных таблиц, более удобных для интерпретации. Подробная интерпретация результатов – также необходимая составляющая научного отчета.

И, наконец, особое внимание следует уделить выводам и рекомендациям. В современной практике подготовки отчетов этот раздел считается особенно важным и иногда составляет до трети объема всего отчета. К сожалению, в России в настоящее время выработке рекомендаций уделяется недостаточное внимание. Нередко научные коллективы, ведущие исследовательские работы, ограничиваются констатацией проблем. В отчете в сжатом виде излагаются результаты работы, дается общая оценка ситуации. Однако для того, чтобы ваши результаты использовались с возможно большей эффективностью и действительно оказали влияние на формирование территориальной экологической политики, необходимо предложить рекомендации по улучшению ситуации.

Предыдущая