- Главная >
- Публикации >
- Научный аспект >
- СИСТЕМА ГОСУДАРСТВЕННОГО ЭКОЛОГИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ И МОНИТОРИНГА ОБЪЕКТОВ ПО ХРАНЕНИЮ ХИМИЧЕСКОГО ОРУЖИЯ И ОБЪЕКТОВ ПО УНИЧТОЖЕНИЮ ХИМИЧЕСКОГО ОРУЖИЯ(СТРУКТУРА, ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ, ОПЫТ ЭКСПЛУАТАЦИИ)СИСТЕМА ГОСУДАРСТВЕННОГО ЭКОЛОГИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ И
СИСТЕМА ГОСУДАРСТВЕННОГО ЭКОЛОГИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ И МОНИТОРИНГА ОБЪЕКТОВ ПО ХРАНЕНИЮ ХИМИЧЕСКОГО ОРУЖИЯ И ОБЪЕКТОВ ПО УНИЧТОЖЕНИЮ ХИМИЧЕСКОГО ОРУЖИЯ(СТРУКТУРА, ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ, ОПЫТ ЭКСПЛУАТАЦИИ)СИСТЕМА ГОСУДАРСТВЕННОГО ЭКОЛОГИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ И
15 Августа 2005
д.ф-м.н. Чупис В.Н., к.х.н. Растегаев О.Ю.
Государственный НИИ промышленной экологии МПР России
д.т.н. Капашин В.П., Федотов С.А., Кондаков И.А.
Федеральное управление по безопасному хранению и уничтожению химического оружия
Создание системы экологической безопасности объектов по хранению химического оружия и объектов по уничтожению химического оружия (ОУХО) — один из ключевых моментов в решении проблемы безопасного уничтожения химического оружия в Российской Федерации. Обязательным условием обеспечения требуемого уровня безопасности объекта и реализации системы защитных мероприятий является создание надежной системы государственного экологического контроля и мониторинга (СГЭКМ) за безопасным функционированием этих объектов.
Обоснованный, методологически выверенный подход к созданию системы государственного экологического контроля и мониторинга, должен основываться на существующей нормативной и правовой базе, регламентирующей создание систем экологической безопасности для экологически опасных промышленных производств. Основой для построения системы государственного экологического контроля ОУХО является система экологических регламентов и стандартов, которая наравне с технологическими регламентами регулирует производственную деятельность предприятий (нормативы образования и размещения отходов, нормативы ПДВ и ПДС и др.). В стандартной постановке задачи считается, что если для предприятия разработана согласованная территориальным органом МПР России система экологических нормативов и регламентов и функционирует система контроля за их исполнением, то на предприятии реализована система экологической безопасности.
Объект по хранению и уничтожению химического оружия, расположенный в непосредственной близости от заселенной зоны, представляет собой опасный промышленный объект, на который должна распространяться сложившаяся система контроля за функционированием подобных объектов. Проблема создания системы государственного экологического контроля и мониторинга за безопасным функционированием ОУХО включает в себя два основных направления:
— создание системы контроля за соблюдением объектом установленных экологических нормативов, которая должна использоваться специально уполномоченным территориальным органом МПР России в качестве системы государственного экологического контроля ОУХО;
— создание системы регулярного экологического мониторинга состояния окружающей среды за пределами промплощадки ОУХО в зоне техногенного влияния объекта (включая ЗЗМ).
Первая проблема (создания системы госконтроля ОУХО) заключается в формировании универсальной химико-аналитической базы, позволяющей вести контроль всех источников загрязняющих веществ на объекте по всем веществам (в промвыбросах, технологических и сточных водах, отходах и реакционных массах).
Разработанная система государственного экологического контроля на объекте УХО должна включать:
— проект системы контроля установленных нормативов по выбросам объекта в окружающую среду;
— проект системы контроля установленных нормативов по сбросам объекта в окружающую среду (включая систему повторного и оборотного водоснабжения);
— проект системы контроля установленных нормативов образования отходов и лимитов на их размещение в окружающей среде (включая объекты размещения отходов).
Экоаналитический контроль источников загрязняющих веществ на объектах по хранению химического оружия и объектов по уничтожению химического оружия должен проводиться в соответствии с согласованными МПР России (территориальными органами МПР России) планом-графиком экоаналитического контроля источников ЗВ, включающим:
— план-график контроля источников выбросов и ГОУ объекта;
— план-график контроля источников сбросов и систем очистки сточных вод объекта;
— план-график аналитического контроля окружающей среды на объектах размещения отходов.
За пределами промплощадки объекта в зоне его техногенного влияния (включая ЗЗМ) должен осуществляться регулярный экологический мониторинг состояния основных природных сред. В этой зоне проектируемая система должна с заданной степенью достоверности отслеживать динамику распространения экологически опасных загрязнителей. Кроме этого, система должна быть способной вести планову работу по контролю соединений, образующихся в почвах и в воде (продуктов трансформации, с которыми связан прогноз долговременных последствий загрязнения объектов окружающей среды). В основу программы создания системы экологического мониторинга положены современные достижения в области моделирования процессов рассеяния загрязняющих веществ в окружающей среде. Главное требование к проектируемой системе мониторинга состоит в обеспечении требуемой достоверности контроля (вероятности обнаружения) загрязняющих веществ в зоне техногенного влияния объекта. Эта задача включает в себя определение вероятности обнаружения в зоне контроля отравляющих веществ и на этой основе оптимальный выбор «стратегии» контроля (периодичности, плотности, привязки к местности), а также определения количества и состава средств контроля.
Система государственного экологического мониторинга зоны влияния ОУХО, включая санитарно-защитную зону (СЗЗ) и зону защитных мероприятий (ЗЗМ), основана на сочетании методов биомониторинга и химико-аналитических исследований. Такая постановка задачи является современным прочтением концепции экологического мониторинга, согласно которой первичный анализ проводится по совокупности универсальных биотестов и биоиндикаторов (выбранных представительных биологических объектов) и при обнаружении экотоксичности проводится детальный количественный химический анализ с целью идентификации загрязняющих веществ (по полному согласованному для данного объекта перечню загрязняющих веществ). Анализ отобранных проб по аттестованным методикам на биообъектах дает возможность оценить качество окружающей среды, что является естественной задачей комплексного экологического мониторинга и магистральным направлением перехода к экологическому нормированию. В настоящее время проводятся интенсивные исследования в сфере расширения числа биотестов с целью получения максимально полной и достоверной информации о качестве исследуемых природных сред и объектов.
Дополнительно в соответствии с действующими нормативными документами должен проводиться ежеквартальный пробоотбор и аналитический контроль наличия ЗВ во всех точках системы пробоотбора.
Минимизация вероятности «необнаружения» ОВ и продуктов их деструкции в природных объектах обеспечивается специальной организацией и алгоритмом проведения мониторинга. Подобная организация системы, обеспечивающая надежный контроль за деятельностью объекта при минимальном числе привлекаемых технических средств контроля, называется стратегией проведения мониторинга.
Разработанная в процессе выполнения международных научно-технических проектов в области химического разоружения российскими и зарубежными экспертами, а также специалистами привлекаемых исследовательских учреждений (ФГУ ГосНИИЭНП, ФГУП ГосНИИОХТ, Ассоциации «РОСТ», НПО «Химавтоматика» и др.) концепция мониторинга основывается на этих основных положениях.
Создаваемая региональная система экологического контроля и мониторинга ОУХО должна строится с учетом законодательных актов и нормативных документов, действующих в области обеспечения процесса безопасного уничтожения химического оружия в Российской Федерации. В соответствии с приведенными выше документами, система должна обеспечивать участие в проведении государственного контроля и мониторинга ОУХО всех заинтересованных федеральных органов исполнительной власти и органов исполнительной власти субъектов Российской Федерации.
Созданная система должна проводить работы по заданиям Администраций регионов и территориальных органов МПР России. Базовым нормативным документом создаваемой системы является Регламент функционирования СГЭКМ, который обеспечивает участие федеральных и региональных структур в проведении экологического контроля и мониторинга ОУХО. Порядок проведения работ по контролю и мониторингу ОУХО и ряд других нормативных документов, регламентирующих функционирование СГЭКМ, согласовывается Администрациями регионов и территориальными органами МПР России.
Общие требования к системе государственного экологического мониторинга
Система экологического мониторинга ОУХО должна обеспечивать возможность получения достоверной информации в условиях наличия большого количества случайных факторов, влияющих на распространение ЗВ в природных средах (воздух, вода, почва). При ее создании важно определить оптимальную стратегию мониторинга, основанную на сочетании модельного аналитического подхода с обоснованными показателями приборного (экоаналитического) контроля (периодичности, плотности, привязки к местности), а также количество и состав средств контроля.
В связи с этим, при обосновании технологии проведения мониторинга необходимо решать две основные задачи, результаты которых и определяют качество работы СГЭКМ:
— разработка теоретико-вероятностных моделей системы мониторинга, имеющих непосредственное отношение к технологии его проведения: количеству точек пробоотбора, мест их расположения, периодичности взятия проб;
— технико-экономический анализ полученных на этапе разработки результатов.
Это отражает современную тенденцию развития понятия мониторинга — от пассивной системы наблюдений за состоянием объекта (окружающей среды) к модельному исследованию состояния объекта, сочетающего систему наблюдений (измерений, анализов) с прогностической моделью взаимодействия объект — окружающая среда. Основные задачи, решаемы в этом направлении:
— специальная организация системы экологического мониторинга, которая заключается в производстве максимально достоверной информации при минимуме проводимых измерений и минимуме привлекаемых для этого средств;
— системный анализ данных мониторинга как средства отображения природных и антропогенных процессов, протекающих в основных элементах окружающей природной среды, а также источниках антропогенного воздействия на нее.
Одной из главных задач мониторинга является установление взаимосвязи между природными (физическими, физико-химическими и биологическими) закономерностями и статистическими свойствами информации, содержащейся в данных мониторинга, и разработке технологий обработки этих данных с использованием адаптивного моделирования, которое рассматривается как единый непрерывный процесс построения и использования модели для получения информации об изменении состояния окружающей среды.
Это обеспечивает выраженную в численных показателях достоверность результатов мониторинга и принятие на этой основе эффективных управленческих решений.
Приводимые ниже общие требования к организации мониторинга обеспечивают единство подходов, воспроизводимость результатов и являются основой при создании СГЭКМ.
1. Основой при проектировании системы экологического мониторинга ОУХО, а также обосновании программы мониторинга (ранжировании перечня веществ по периодичности контроля в различных зонах проведения мониторинга), является полный перечень присутствующих в выбросах (сбросах) объекта ЗВ, согласованный МПР России (специально уполномоченным территориальным органом МПР России).
2. Перечни продуктов трансформации (деструкции) ЗВ в природных объектах (средах) должны обосновываться, исходя из известных закономерностей химического превращения веществ в различных средах, с учетом их особенностей и уточняться в процессе развития системы мониторинга.
3. Критерии контроля для воздушной среды и почв устанавливаются на уровне гигиенических нормативов. Критерии контроля для поверхностных вод устанавливаются на уровне гигиенических нормативов для воды водоемов рыбохозяйственного назначения.
4. Перед вводом в эксплуатацию СГЭКМ должен быть проведен исходный (фоновый) мониторинг по всем подлежащим контролю веществам и параметрам. Результаты исходного мониторинга согласовываются МПР России (специально уполномоченным территориальным органом МПР России) и являются основой для оценки влияния объекта на окружающую среду в течение всего времени функционирования системы мониторинга.
5. В соответствии с принятой концепцией экспорт и накопление ЗВ в почве и водных объектах происходит главным образом за счет их поступления из атмосферы. В связи с этим места взятия образцов почвы и воды должны находиться в местах отбора проб воздуха.
6. Регламент проведения экоаналитического (приборного) контроля должен включать хранение проб (при регламенте контроля реже одного раза в месяц отобранная проба делится на три части одна — для анализа, одна — контрольная, одна — арбитражная).
7. При отборе проб производится измерение всех метеопараметров, контроль которых предусматривается нормативными документами.
Состав и структура СГЭКМ
В основу системы экологического контроля и мониторинга ОУХО положены принципы современного комплексного анализа экологической ситуации для оценки долговременных последствий, связанных с загрязнением природных систем в зоне техногенного воздействия объекта по уничтожению химического оружия, а именно:
— возможность достоверной оценки отдаленных последствий для экосистем в районе расположения объекта;
— экономически целесообразная схема проведения химико-аналитического контроля;
— обеспечение прогнозируемой аналитическими методами (на основе моделей рассеяния и распространения загрязнителей) достоверности мониторингового контроля.
Проектируемые СГЭКМ должны включать в себя следующие структурные блоки:
— аккредитованную в системе Госстандарта России Центральную экоаналитическую лабораторию (ЦЛ СГЭМ), осуществляющую анализ проб по утвержденному перечню загрязняющих веществ;
— аккредитованную в системе Госстандарта России лабораторию биомониторинга и биотестирования, предназначенную для мониторинга природных сред (на основе универсальных биотестов и биоиндикаторов) и токсиколого-гигиенических исследований различных природных и техногенных объектов;
— тест-лабораторию (для первичного экспресс-анализа проб по групповым признакам — маркерам с последующим их детальным анализом в ЦЛ по утвержденному перечню загрязняющих веществ);
— мобильную систему пробоотбора;
— информационно-аналитическую компьютерную систему для отображения и анализа информации, исследования процессов накопления и распространения загрязняющих веществ в природных средах, оценки статистической достоверности результатов мониторинга (ИАС СГЭКМ).
Особенность разработанной и апробированной структуры экоаналитического контроля состоит в организации двухуровневой системы анализа проб, при котором первичный экоаналитический контроль проводится по минимальному числу характерных групповых признаков (маркеров) с последующим детальным анализом пробы в условиях укомплектованной высокоточным оборудованием стационарной лаборатории.
Работа тест-лаборатории, расположенной в ближайшем к объекту населенном пункте (или на мобильной лаборатории), включена в общую схему мониторинга, т.к. при обнаружении в пробах признаков наличия контролируемых специфических загрязнителей, эти пробы должны передаваться для дальнейшего анализа в центральную лабораторию. Главная задача тест-лаборатории — определение наличия загрязнителей в воздухе, почве и воде не только в окрестности объекта, но и расположенных в пределах ЗЗМ населенных пунктов, в интересах местного населения. Это должно способствовать снижению социальной напряженности, поскольку объекты УХО расположены в визуальной близости, фактически в 2-3 х километрах от заселенной зоны.
Сложный детальный анализ и развитие методической базы в плане уточнения перечня контролируемых соединений и их продуктов трансформации будут проводиться в Центральной лаборатории, расположенной, как правило, в областном центре.
Такая система, используемая в качестве системы государственного экологического контроля ОУХО, должна работать по специальному регламенту (включающему планы–графики контроля источников ЗВ на объекте), согласованному территориальным органом МПР России, а также осуществлять оперативный контроль ОУХО по заданиям региональных ГУПР и Администраций регионов. Созданная система государственного экологического мониторинга должна с заданной степенью достоверности обнаруживать наличие (появление) и распространение загрязнителей в природных средах и объектах в зоне влияния ОУХО и представлять результаты мониторинга в виде оперативной информации в территориальные органы МПР России и Администрации регионов, а также непосредственно на объект.
Информационно-аналитическая компьютерная система отображения и анализа информации обеспечивает оценку и долговременный прогноз воздействия загрязняющих веществ на окружающую среду в зоне техногенного влияния объекта по уничтожению химического оружия. Реализует основные зависимости и положения «Методики расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий» — ОНД-86, а так же «Руководства по контролю загрязнений атмосферы» — РД-52.04.186.-89 (общероссийские нормативные документы).
Модели информационно-аналитической системы должны обеспечивать:
— накопление и статистический анализ данных. Расчеты полей рассеяния и распространения экозагрязнителей в природных системах с учетом особенностей реальных экосистем в зоне техногенного влияния ОУХО;
— анализ процессов накопления и трансформации в природной среде загрязняющих веществ и соединений, в том числе ОВ и продуктов их деструкции;
— оценку достоверности экоаналитического контроля, прогноз по результатам анализов долговременных тенденций, критических ситуаций;
— корректировку аналитических (расчетных) закономерностей рассеяния и распространения в природных средах в соответствии с аналитическими данными;
— оптимизацию и корректировку точек пробоотбора в соответствии с прогнозируемым распределением загрязнителей в природной среде (почва, вода, воздух).
Визуализируемая (а также представляемая в виде распечаток) компьютерной системой информация должна включать:
— компьютерную карту местности с топологически привязанной системой источников воздействия на окружающую среду (выбросов, сбросов, объектов размещения отходов и других источников загрязняющих веществ), а также населенных пунктов и других объектов;
— карты рассеяния и распространения контролируемых соединений в природных средах (почва, вода, воздух) с указанием уровней (изолиний) загрязнения;
— совмещенную с картами рассеяния и распространения контролируемых соединений систему «точек» пробоотбора с указанием по вызову текущих и ранее полученных результатов измерений в каждой точке.
Базы данных ИАС СГЭКМ содержат сведения по характеристикам источников выбросов (локальным и площадным) с координатной привязкой этих источников на местности, физико-химическим характеристикам и свойствам экозагрязнителей (скорости переноса в различных средах, времени деструкции и утилизации и т.д.), фоновым значениям концентраций загрязняющих веществ в выбранных точках пробоотбора. Базы данных содержат топологически привязанную систему точек пробоотбора, результаты текущих и предшествующих анализов.
Подобная структура баз данных обеспечивает учет особенностей функционирования источников выбросов (в том числе временных зависимостей интенсивности выброса и аварийных ситуаций), оперативную корректировку системы пробоотбора, удобство в управлении работой системы экологического мониторинга.
Необходимо подчеркнуть, что создаваемая система экологического мониторинга не является частью системы производственного мониторинга. Такая система, используемая в качестве системы государственного контроля, должна работать по собственному плану-графику, как это проводится территориальными органами МПР России на других экологически опасных промышленных объектах.
Совместимость государственной и производственной систем контроля и мониторинга объекта должна обеспечиваться наличием общего перечня контролируемых соединений, единством системы пробоотбора и методической базой.
Вторая по важности задача, решаемая СГЭКМ, заключается в установлении связи между органами государственного контроля ОУХО (оператором СГЭКМ) и общественностью для предотвращения появления необъективной или ложной информации. Адаптированная специалистами по работе с общественностью и представленная в доступных терминах информация должна отражать важную сторону независимой от объекта системы государственного контроля — обеспечение работы СГЭКМ непосредственно в интересах населения региона.
Приоритетные загрязняющие вещества, подлежащие экоаналитическому контролю
Проектируемая СГЭКМ должна с заданной степенью достоверности отслеживать (обнаруживать) наличие и распространение экологически опасных загрязнителей в природных объектах. В данном случае в качестве главных характеристик системы выступают заданная (требуемая) достоверность системы мониторинга и стоимость ее эксплуатации.
По этой причине проводить мониторинговые исследования с низкой периодичностью по всем показателям не представляется возможным, поскольку резко снижается достоверность контроля (могут быть «пропущены» нештатные выбросы, невозможно будет отследить динамику распространения загрязнения). Это обуславливает необходимость в проведении ранжирования перечня загрязнителей и последующем контроле опасных загрязнителей с высокой периодичностью, а большей части общепромышленных ЗВ — с низкой. Ранжирование перечня загрязняющих веществ по периодичности контроля должно быть проведено в соответствии с положениями общероссийских нормативных документов. В случае отсутствия нормативной базы ранжирование перечня ЗВ должно быть проведено с учетом опасных свойств контролируемых веществ, а также известных закономерностей их распространения и химического превращения в различных средах.
В случае проведения мониторинга атмосферного воздуха ранжирование перечня ЗВ проводится в соответствии с «Руководством по контролю загрязнений атмосферы» — РД-52.04.186-89 и «Методикой расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий» — ОНД-86.
Принцип выбора приоритетных веществ в соответствии с РД-52.04.186-89 основан на использовании параметра потребления воздуха (ПВ), реального и требуемого.
При этом ранжирование на первом этапе предполагается по требуемому параметру потребления воздуха, на втором этапе — ранжирование по реальному (в данном случае расчетному) параметру потребления воздуха. Завершающим этапом является ранжирование по сумме мест, набранных ЗВ в результате первых двух ранжировок. Такой подход, очевидно, является наиболее объективным, так как учитывает и вредность самих веществ (через ПДК) и объем их выбросов. В случае если два или несколько веществ наберут одинаковую сумму мест — их приоритетность определяется классом опасности.
Двухуровневая система контроля и мониторинга ОУХО
Разработанная система включает в себя универсальную химико-аналити-ческую базу, позволяющую вести контроль по всем веществам, выбрасываемым объектом (в том числе непосредственно источников выбросов на объекте, а также в СЗЗ и в ЗЗМ).
Кроме этого, система способна вести плановую работу по контролю соединений, образующихся в почвах и в воде (продуктов трансформации, с которыми связан прогноз долговременных последствий загрязнения окружающей среды). В табл. 1 представлены основные методы контроля, реализованные для экологического контроля и мониторинга ОУХО и отвечающие поставленным выше задачам.
Таблица 1
Основные методы контроля
Общее количество загрязнителей, которое необходимо контролировать в районе влияния ОУХО, составляет свыше 70 наименований (по опыту организации системы экологического мониторинга ОУХО в п. Горный Саратовской области), 8 — 12 из которых требуют контроля с высокой степенью частоты.
Такое количество веществ с высокой периодичностью контролировать практически не реально как с технической, так и с экономической точки зрения. Оптимальным вариантом системы мониторинга является двухуровневая схема, при которой сначала проводится анализ по маркерам, а затем в случае превышения фонового уровня загрязнения — анализ на соединения, соответствующие данному маркеру.
Технологические характеристики
системы мониторинга
В основу определения технологических параметров системы экологического мониторинга зоны влияния ОУХО положены современные достижения в области моделирования процессов рассеяния и распространения загрязняющих веществ в окружающей среде. Главное требование к проектируемой системе мониторинга состоит в обеспечении требуемой достоверности контроля (вероятности обнаружения) ЗВ в зонах влияния объектов, выявления объективной (выраженной в количественных показателях) оценки состояния природных систем.
Основной технологической характеристикой эффективности системы мониторинга является вероятность обнаружения ЗВ, поэтому расчет технологических параметров системы должен осуществляться через определение ее возможного значения.
Существует ряд подходов к решению этой проблемы.
Один из них апробированный при создании системы государственного экологического мониторинга объекта по уничтожению химического оружия, приведен в монографии «Система экологического мониторинга при уничтожении химического оружия в Саратовской области» (Саратов, 2001 г.) и в ряде научно-технических отчетов, созданных по программам МПР России и Роспрома. Разработанная методология позволила получить универсальные зависимости, связывающие перечисленные выше технологические характеристики системы мониторинга.
Рис. 1. Число точек пробоотбора, необходимое для обнаружения веществ при кольцевой схеме их расположения
Рис. 2. Общее число точек пробоотбора в зоне проведения мониторинга
Рис. 3. Результаты решения задачи о периодичности отбора проб
Рис. 4. Взаимосвязь периодичности отбора проб с достоверностью данных экологического мониторинга
Вторая, решаемая при создании системы экологического мониторинга ОУХО задача заключается в определение технико-экономических показателей системы мониторинга (реально достижимой достоверности при заданных объемах мониторинга и производительности лабораторного комплекса СГЭКМ). Такая постановка задачи позволяет определить оптимум отношения затраты/достоверность. Характерная зависимость, определяющая выбор этих показателей СГЭКМ, приведена на рис. 5.
Рис. 5. Характерные зависимости затраты/достоверность
Итогом научно спроектированной системы мониторинга является установление количественных взаимосвязей между основными технологическими показателями системы мониторинга.
Рис. 6. Количественная взаимосвязь
между основными характеристиками системы мониторинга
Подобная организация СГЭКМ обеспечивает надежный контроль состояния природной среды и оценки влияния объектов УХО при минимальном числе привлекаемых технических средств контроля. Аналитические модели подобным образом организованной системы мониторинга позволяют получать экстраполяционные карты распределения загрязняющих веществ по результатам анализов с требуемой (гарантируемой) достоверностью.
Работы по созданию и обеспечению функционирования СГЭКМ (п. Горный Саратовской области; г. Щучье Курганской области; г. Камбарка Удмуртской Республики; п. Марадыковский Кировской области; п. Леонидовка Пензенской области; г. Почеп Брянской области)
В рамках совместной программы МПР России и и госзаказчика федеральной целевой программы «Уничтожение запасов химического оружия в Российской Федерации» в 1998—2003 г.г. специалистами НИИ промышленной экологии и Федерального управления по безопасному хранению и уничтожению химического оружия разработана и реализована методологически обоснованная программа создания системы мониторинга, обеспечивающая требуемую (выраженную в численных показателях) достоверность обнаружения воздействия ОВ на население и природные системы (в пределах 12 км. зоны). Разработаны технические и методологические подходы к обеспечению государственного контроля и мониторинга ОУХО, методология оценки влияния объекта на окружающую природную среду. Разработанная структура мониторинга обеспечивает минимальные затраты на создание системы мониторинга при учете всех необходимых требований, предъявляемых к организации мониторинга (по перечню контролируемых веществ, методическому обеспечению, соответствию принятой нормативной базе). Аналитические модели системы созданы в виде единого блока по расчету распределения ЗВ и отображению изолиний загрязнения на электронных картах с привязанной системой пробоотбора и позволяют получать экстраполяционные карты распределения загрязняющих веществ по результатам анализов с требуемой (гарантируемой) достоверностью.
На базе ФГУ ГосНИИЭНП создан Центр государственного контроля и мониторинга объектов по уничтожению химического оружия. Институту передано современное зарубежное оборудование, полученное в рамках международной программы ТАСИС. Созданная система включает в себя современный экоаналитический комплекс для контроля ОУХО и зоны защитных мероприятий — Центральную аналитическую лабораторию экологического мониторинга окружающей среды, Аналитическую лабораторию по контролю экологических нормативов и Лабораторию биомониторинга и биотестирования. Лаборатории аккредитованы в Госстандарте России на проведение независимого контроля специфических загрязняющих веществ (иприт, люизит и их производные). В течение всего периода функционирования объекта в г. проводился плановый контроль ОУХО, отрабатывались методы контроля источников загрязняющих веществ (выбросов, технологических вод, состава отходов и реакционных масс), а также основных природных сред (атмосферный воздух, почва, вода).
Создана компьютерная технология управления мониторингом, обеспечивающая оценку и долговременный прогноз воздействия загрязняющих веществ на окружающую среду, своевременное принятие решений, обеспечивающих экологическую безопасность при уничтожении химического оружия.
В целом в период опытной эксплуатации ОУХО успешно решен ряд фундаментальных проблем в области обеспечения экологической безопасности при уничтожении химического оружия:
— разработаны и прошли апробацию основные методологические подходы и технологии проведения производственного и государственного экологического контроля и мониторинга ОУХО;
— разработана и согласована контролирующими органами нормативная документация, регламентирующая функционирование систем производственного и государственного экологического мониторинга объекта (структура системы мониторинга ОУХО, ранжированный по периодичности контроля перечень контролируемых соединений, единые методическая база и система пробоотбора, система обработки и представления информации);
— завершены работы в области создания системы экологического мониторинга ОУХО, создан и аккредитован в системе Госстандарта России лабораторный комплекс для контроля общепромышленных и специфических загрязнителей (иприт, люизит и их производные) на объекте (на источниках ЗВ), в санитарно-защитной зоне и зоне защитных мероприятий;
— разработана и согласована (аттестована) Госстандартом России методическая база (методики количественного химического анализа — КХА) по контролю иприта в атмосферном воздухе, воздухе рабочей зоны и в выбросах объекта;
— проведена экологическая паспортизация опасных отходов, образующихся при переработке иприта и люизита;
— разработана и согласована Госстандартом России система идентификации состава реакционных масс, разработана методическая база по анализу состава отходов, образующихся при уничтожении ОВ на объекте УХО в п.Горный Саратовской области;
— создана экспертно-аналитическая компьютерная система СЭМ, предназначенная для отображения и анализа информации, обеспечивающая оценку и долговременный прогноз воздействия загрязняющих веществ на окружающую среду в зоне техногенного влияния ОУХО;
— проведен фоновый мониторинг территорий объекта, СЗЗ и ЗЗМ, установивший исходные (до начала работы объекта) концентрации ЗВ в природных средах. В течение всего срока функционирования объекта проводился регулярный мониторинг ОУХО, отрабатывалась система информационного обмена между объектом, контролирующими органами и МПР России.
В результате проведенных работ разработаны унифицированные подходы к созданию системы экологического мониторинга объектов по уничтожению химического оружия. Обеспечена совместимость производственной и государственной систем мониторинга объекта. На основе опыта эксплуатации показавшей высокую эффективность системы контроля и мониторинга ОУХО в п. Горный Саратовской области разработана концепция создания региональных СГЭКМ для обеспечения государственного контроля и мониторинга строящихся объектов по уничтожению химического оружия.
В развитие работ по экологическому обеспечению процесса уничтожения химического оружия проведен фоновый (химический и биологический) мониторинг окружающей среды и оценка экологического состояния почв в районе расположения объекта УХО в п.Леонидовка Пензенской области.
Программа работ включала в себя:
1. Проведение технического (экоаналитического) фонового мониторинга с целью получения карт распределения тяжелых металлов в объектах окружающей среды.
2. Получение валового (общего) содержания мышьяка в природных средах.
3. Определение относительного содержания токсичных водорастворимых форм (ионов) тяжелых металлов.
4. Проведение токсиколого-гигиенических исследований представительных образцов почв и почвогрунтов.
Мониторинговые исследования были направлены на определение токсических водорастворимых форм (ионов) мышьяка и тяжелых металлов, выявление экологически опасных территорий в местах хранения химического оружия. Завершающий этап работы состоял в проведении прямых токсикологических испытаний на стандартных тест-объектах по аттестованным в системе Госстандарта России методикам.
Для строящихся объектов УХО в г. Щучье Курганской области; г. Камбарка Удмуртской Республики; п. Марадыковский Кировской области; п. Леонидовка Пензенской области; г. Почеп Брянской области разработаны, обсуждены с Администрациями регионов, территориальными органами МПР России и согласованы в управлении экологической безопасности МПР России технические задания на создание систем государственного экологического контроля и мониторинга. Разработаны и согласованы с региональными ГУПР частные технические задания для организаций, принимающих участие в работах по созданию СГЭКМ. Заключены договоры на проведение работ по созданию СГЭКМ с организациями-соисполнителями во всех регионах.
Для объектов первого пускового комплекса, расположенных в г. Камбарка Удмуртской Республики, п. Марадыковский Кировской области, г. Щучье Курганской области, разработаны и согласованы с Заказчиком спецификации на экоаналитическое оборудование лабораторных комплексов. Заключены договоры на поставку аналитического оборудования.
С Администрациями регионов и Главными управлениями природных ресурсов и охраны окружающей среды МПР России согласованы структура и порядок функционирования СГЭКМ, решены вопросы о выделении помещений, необходимых для размещения лабораторных комплексов, заключены договоры на аренду помещений. Проводятся инженерные и строительные работы по оборудованию (дооборудованию) выделенных помещений (общий ремонт, установка вентсистем, силовой электропроводки, включая распредсистемы и др.).
Для оперативного решения вопросов создания региональных систем государственного экологического контроля и мониторинга ОУХО сформированы Координационные Советы, включающие представителей Администраций регионов, ГУПР, ФГУ ГосНИИЭНП и организаций-соисполнителей.
Закуплено специальное оборудование для контроля специфических загрязняющих веществ на объектах и в природных средах в зонах влияния ОУХО. В НИИ промышленной экологии МПР России в период с 1.02.04 г. по 15.05.04 г. прошли стажировку ведущие специалисты всех региональных организаций, принимающих участие в разработке и создании СГЭКМ. Проводится работа по подбору и обучению кадров для создаваемых систем.
Ведутся работы по созданию региональных информационно-аналитических систем, предназначенных для обработки и визуализации результатов экологического контроля и мониторинга, выработки оперативной информации для принятия управленческих решений (структура, функциональные блоки, информационные каналы, базы данных, согласованный ГУПР порядок обработки и представления информации о состоянии окружающей среды, результатах экологического контроля ОУХО и экологического мониторинга природных сред в зоне влияния объекта).
Для всех регионов разработаны и согласованы Администрациями и ГУПР планы-графики создания систем государственного экологического контроля и мониторинга ОУХО. Для объектов первого пускового комплекса разработаны и согласованы с территориальными управлениями МПР России и Администрациями регионов проекты региональных СГЭКМ.
В целом к настоящему времени создана научно-методическая и нормативная база для обеспечения функционирования региональных систем государственного контроля и мониторинга объектов по уничтожению химического оружия, ведутся работы по созданию материальной базы СГЭКМ, подбору и обучению специалистов для создаваемых лабораторных комплексов.
Источник: Информационно-аналитический сборник» Федеральные и региональные проблеммы уничтожения химического оружия», Выпуск 5.
Статьи и материалы Сборника включают данные 2004г.
Государственный НИИ промышленной экологии МПР России
д.т.н. Капашин В.П., Федотов С.А., Кондаков И.А.
Федеральное управление по безопасному хранению и уничтожению химического оружия
Создание системы экологической безопасности объектов по хранению химического оружия и объектов по уничтожению химического оружия (ОУХО) — один из ключевых моментов в решении проблемы безопасного уничтожения химического оружия в Российской Федерации. Обязательным условием обеспечения требуемого уровня безопасности объекта и реализации системы защитных мероприятий является создание надежной системы государственного экологического контроля и мониторинга (СГЭКМ) за безопасным функционированием этих объектов.
Обоснованный, методологически выверенный подход к созданию системы государственного экологического контроля и мониторинга, должен основываться на существующей нормативной и правовой базе, регламентирующей создание систем экологической безопасности для экологически опасных промышленных производств. Основой для построения системы государственного экологического контроля ОУХО является система экологических регламентов и стандартов, которая наравне с технологическими регламентами регулирует производственную деятельность предприятий (нормативы образования и размещения отходов, нормативы ПДВ и ПДС и др.). В стандартной постановке задачи считается, что если для предприятия разработана согласованная территориальным органом МПР России система экологических нормативов и регламентов и функционирует система контроля за их исполнением, то на предприятии реализована система экологической безопасности.
Объект по хранению и уничтожению химического оружия, расположенный в непосредственной близости от заселенной зоны, представляет собой опасный промышленный объект, на который должна распространяться сложившаяся система контроля за функционированием подобных объектов. Проблема создания системы государственного экологического контроля и мониторинга за безопасным функционированием ОУХО включает в себя два основных направления:
— создание системы контроля за соблюдением объектом установленных экологических нормативов, которая должна использоваться специально уполномоченным территориальным органом МПР России в качестве системы государственного экологического контроля ОУХО;
— создание системы регулярного экологического мониторинга состояния окружающей среды за пределами промплощадки ОУХО в зоне техногенного влияния объекта (включая ЗЗМ).
Первая проблема (создания системы госконтроля ОУХО) заключается в формировании универсальной химико-аналитической базы, позволяющей вести контроль всех источников загрязняющих веществ на объекте по всем веществам (в промвыбросах, технологических и сточных водах, отходах и реакционных массах).
Разработанная система государственного экологического контроля на объекте УХО должна включать:
— проект системы контроля установленных нормативов по выбросам объекта в окружающую среду;
— проект системы контроля установленных нормативов по сбросам объекта в окружающую среду (включая систему повторного и оборотного водоснабжения);
— проект системы контроля установленных нормативов образования отходов и лимитов на их размещение в окружающей среде (включая объекты размещения отходов).
Экоаналитический контроль источников загрязняющих веществ на объектах по хранению химического оружия и объектов по уничтожению химического оружия должен проводиться в соответствии с согласованными МПР России (территориальными органами МПР России) планом-графиком экоаналитического контроля источников ЗВ, включающим:
— план-график контроля источников выбросов и ГОУ объекта;
— план-график контроля источников сбросов и систем очистки сточных вод объекта;
— план-график аналитического контроля окружающей среды на объектах размещения отходов.
За пределами промплощадки объекта в зоне его техногенного влияния (включая ЗЗМ) должен осуществляться регулярный экологический мониторинг состояния основных природных сред. В этой зоне проектируемая система должна с заданной степенью достоверности отслеживать динамику распространения экологически опасных загрязнителей. Кроме этого, система должна быть способной вести планову работу по контролю соединений, образующихся в почвах и в воде (продуктов трансформации, с которыми связан прогноз долговременных последствий загрязнения объектов окружающей среды). В основу программы создания системы экологического мониторинга положены современные достижения в области моделирования процессов рассеяния загрязняющих веществ в окружающей среде. Главное требование к проектируемой системе мониторинга состоит в обеспечении требуемой достоверности контроля (вероятности обнаружения) загрязняющих веществ в зоне техногенного влияния объекта. Эта задача включает в себя определение вероятности обнаружения в зоне контроля отравляющих веществ и на этой основе оптимальный выбор «стратегии» контроля (периодичности, плотности, привязки к местности), а также определения количества и состава средств контроля.
Система государственного экологического мониторинга зоны влияния ОУХО, включая санитарно-защитную зону (СЗЗ) и зону защитных мероприятий (ЗЗМ), основана на сочетании методов биомониторинга и химико-аналитических исследований. Такая постановка задачи является современным прочтением концепции экологического мониторинга, согласно которой первичный анализ проводится по совокупности универсальных биотестов и биоиндикаторов (выбранных представительных биологических объектов) и при обнаружении экотоксичности проводится детальный количественный химический анализ с целью идентификации загрязняющих веществ (по полному согласованному для данного объекта перечню загрязняющих веществ). Анализ отобранных проб по аттестованным методикам на биообъектах дает возможность оценить качество окружающей среды, что является естественной задачей комплексного экологического мониторинга и магистральным направлением перехода к экологическому нормированию. В настоящее время проводятся интенсивные исследования в сфере расширения числа биотестов с целью получения максимально полной и достоверной информации о качестве исследуемых природных сред и объектов.
Дополнительно в соответствии с действующими нормативными документами должен проводиться ежеквартальный пробоотбор и аналитический контроль наличия ЗВ во всех точках системы пробоотбора.
Минимизация вероятности «необнаружения» ОВ и продуктов их деструкции в природных объектах обеспечивается специальной организацией и алгоритмом проведения мониторинга. Подобная организация системы, обеспечивающая надежный контроль за деятельностью объекта при минимальном числе привлекаемых технических средств контроля, называется стратегией проведения мониторинга.
Разработанная в процессе выполнения международных научно-технических проектов в области химического разоружения российскими и зарубежными экспертами, а также специалистами привлекаемых исследовательских учреждений (ФГУ ГосНИИЭНП, ФГУП ГосНИИОХТ, Ассоциации «РОСТ», НПО «Химавтоматика» и др.) концепция мониторинга основывается на этих основных положениях.
Создаваемая региональная система экологического контроля и мониторинга ОУХО должна строится с учетом законодательных актов и нормативных документов, действующих в области обеспечения процесса безопасного уничтожения химического оружия в Российской Федерации. В соответствии с приведенными выше документами, система должна обеспечивать участие в проведении государственного контроля и мониторинга ОУХО всех заинтересованных федеральных органов исполнительной власти и органов исполнительной власти субъектов Российской Федерации.
Созданная система должна проводить работы по заданиям Администраций регионов и территориальных органов МПР России. Базовым нормативным документом создаваемой системы является Регламент функционирования СГЭКМ, который обеспечивает участие федеральных и региональных структур в проведении экологического контроля и мониторинга ОУХО. Порядок проведения работ по контролю и мониторингу ОУХО и ряд других нормативных документов, регламентирующих функционирование СГЭКМ, согласовывается Администрациями регионов и территориальными органами МПР России.
Общие требования к системе государственного экологического мониторинга
Система экологического мониторинга ОУХО должна обеспечивать возможность получения достоверной информации в условиях наличия большого количества случайных факторов, влияющих на распространение ЗВ в природных средах (воздух, вода, почва). При ее создании важно определить оптимальную стратегию мониторинга, основанную на сочетании модельного аналитического подхода с обоснованными показателями приборного (экоаналитического) контроля (периодичности, плотности, привязки к местности), а также количество и состав средств контроля.
В связи с этим, при обосновании технологии проведения мониторинга необходимо решать две основные задачи, результаты которых и определяют качество работы СГЭКМ:
— разработка теоретико-вероятностных моделей системы мониторинга, имеющих непосредственное отношение к технологии его проведения: количеству точек пробоотбора, мест их расположения, периодичности взятия проб;
— технико-экономический анализ полученных на этапе разработки результатов.
Это отражает современную тенденцию развития понятия мониторинга — от пассивной системы наблюдений за состоянием объекта (окружающей среды) к модельному исследованию состояния объекта, сочетающего систему наблюдений (измерений, анализов) с прогностической моделью взаимодействия объект — окружающая среда. Основные задачи, решаемы в этом направлении:
— специальная организация системы экологического мониторинга, которая заключается в производстве максимально достоверной информации при минимуме проводимых измерений и минимуме привлекаемых для этого средств;
— системный анализ данных мониторинга как средства отображения природных и антропогенных процессов, протекающих в основных элементах окружающей природной среды, а также источниках антропогенного воздействия на нее.
Одной из главных задач мониторинга является установление взаимосвязи между природными (физическими, физико-химическими и биологическими) закономерностями и статистическими свойствами информации, содержащейся в данных мониторинга, и разработке технологий обработки этих данных с использованием адаптивного моделирования, которое рассматривается как единый непрерывный процесс построения и использования модели для получения информации об изменении состояния окружающей среды.
Это обеспечивает выраженную в численных показателях достоверность результатов мониторинга и принятие на этой основе эффективных управленческих решений.
Приводимые ниже общие требования к организации мониторинга обеспечивают единство подходов, воспроизводимость результатов и являются основой при создании СГЭКМ.
1. Основой при проектировании системы экологического мониторинга ОУХО, а также обосновании программы мониторинга (ранжировании перечня веществ по периодичности контроля в различных зонах проведения мониторинга), является полный перечень присутствующих в выбросах (сбросах) объекта ЗВ, согласованный МПР России (специально уполномоченным территориальным органом МПР России).
2. Перечни продуктов трансформации (деструкции) ЗВ в природных объектах (средах) должны обосновываться, исходя из известных закономерностей химического превращения веществ в различных средах, с учетом их особенностей и уточняться в процессе развития системы мониторинга.
3. Критерии контроля для воздушной среды и почв устанавливаются на уровне гигиенических нормативов. Критерии контроля для поверхностных вод устанавливаются на уровне гигиенических нормативов для воды водоемов рыбохозяйственного назначения.
4. Перед вводом в эксплуатацию СГЭКМ должен быть проведен исходный (фоновый) мониторинг по всем подлежащим контролю веществам и параметрам. Результаты исходного мониторинга согласовываются МПР России (специально уполномоченным территориальным органом МПР России) и являются основой для оценки влияния объекта на окружающую среду в течение всего времени функционирования системы мониторинга.
5. В соответствии с принятой концепцией экспорт и накопление ЗВ в почве и водных объектах происходит главным образом за счет их поступления из атмосферы. В связи с этим места взятия образцов почвы и воды должны находиться в местах отбора проб воздуха.
6. Регламент проведения экоаналитического (приборного) контроля должен включать хранение проб (при регламенте контроля реже одного раза в месяц отобранная проба делится на три части одна — для анализа, одна — контрольная, одна — арбитражная).
7. При отборе проб производится измерение всех метеопараметров, контроль которых предусматривается нормативными документами.
Состав и структура СГЭКМ
В основу системы экологического контроля и мониторинга ОУХО положены принципы современного комплексного анализа экологической ситуации для оценки долговременных последствий, связанных с загрязнением природных систем в зоне техногенного воздействия объекта по уничтожению химического оружия, а именно:
— возможность достоверной оценки отдаленных последствий для экосистем в районе расположения объекта;
— экономически целесообразная схема проведения химико-аналитического контроля;
— обеспечение прогнозируемой аналитическими методами (на основе моделей рассеяния и распространения загрязнителей) достоверности мониторингового контроля.
Проектируемые СГЭКМ должны включать в себя следующие структурные блоки:
— аккредитованную в системе Госстандарта России Центральную экоаналитическую лабораторию (ЦЛ СГЭМ), осуществляющую анализ проб по утвержденному перечню загрязняющих веществ;
— аккредитованную в системе Госстандарта России лабораторию биомониторинга и биотестирования, предназначенную для мониторинга природных сред (на основе универсальных биотестов и биоиндикаторов) и токсиколого-гигиенических исследований различных природных и техногенных объектов;
— тест-лабораторию (для первичного экспресс-анализа проб по групповым признакам — маркерам с последующим их детальным анализом в ЦЛ по утвержденному перечню загрязняющих веществ);
— мобильную систему пробоотбора;
— информационно-аналитическую компьютерную систему для отображения и анализа информации, исследования процессов накопления и распространения загрязняющих веществ в природных средах, оценки статистической достоверности результатов мониторинга (ИАС СГЭКМ).
Особенность разработанной и апробированной структуры экоаналитического контроля состоит в организации двухуровневой системы анализа проб, при котором первичный экоаналитический контроль проводится по минимальному числу характерных групповых признаков (маркеров) с последующим детальным анализом пробы в условиях укомплектованной высокоточным оборудованием стационарной лаборатории.
Работа тест-лаборатории, расположенной в ближайшем к объекту населенном пункте (или на мобильной лаборатории), включена в общую схему мониторинга, т.к. при обнаружении в пробах признаков наличия контролируемых специфических загрязнителей, эти пробы должны передаваться для дальнейшего анализа в центральную лабораторию. Главная задача тест-лаборатории — определение наличия загрязнителей в воздухе, почве и воде не только в окрестности объекта, но и расположенных в пределах ЗЗМ населенных пунктов, в интересах местного населения. Это должно способствовать снижению социальной напряженности, поскольку объекты УХО расположены в визуальной близости, фактически в 2-3 х километрах от заселенной зоны.
Сложный детальный анализ и развитие методической базы в плане уточнения перечня контролируемых соединений и их продуктов трансформации будут проводиться в Центральной лаборатории, расположенной, как правило, в областном центре.
Такая система, используемая в качестве системы государственного экологического контроля ОУХО, должна работать по специальному регламенту (включающему планы–графики контроля источников ЗВ на объекте), согласованному территориальным органом МПР России, а также осуществлять оперативный контроль ОУХО по заданиям региональных ГУПР и Администраций регионов. Созданная система государственного экологического мониторинга должна с заданной степенью достоверности обнаруживать наличие (появление) и распространение загрязнителей в природных средах и объектах в зоне влияния ОУХО и представлять результаты мониторинга в виде оперативной информации в территориальные органы МПР России и Администрации регионов, а также непосредственно на объект.
Информационно-аналитическая компьютерная система отображения и анализа информации обеспечивает оценку и долговременный прогноз воздействия загрязняющих веществ на окружающую среду в зоне техногенного влияния объекта по уничтожению химического оружия. Реализует основные зависимости и положения «Методики расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий» — ОНД-86, а так же «Руководства по контролю загрязнений атмосферы» — РД-52.04.186.-89 (общероссийские нормативные документы).
Модели информационно-аналитической системы должны обеспечивать:
— накопление и статистический анализ данных. Расчеты полей рассеяния и распространения экозагрязнителей в природных системах с учетом особенностей реальных экосистем в зоне техногенного влияния ОУХО;
— анализ процессов накопления и трансформации в природной среде загрязняющих веществ и соединений, в том числе ОВ и продуктов их деструкции;
— оценку достоверности экоаналитического контроля, прогноз по результатам анализов долговременных тенденций, критических ситуаций;
— корректировку аналитических (расчетных) закономерностей рассеяния и распространения в природных средах в соответствии с аналитическими данными;
— оптимизацию и корректировку точек пробоотбора в соответствии с прогнозируемым распределением загрязнителей в природной среде (почва, вода, воздух).
Визуализируемая (а также представляемая в виде распечаток) компьютерной системой информация должна включать:
— компьютерную карту местности с топологически привязанной системой источников воздействия на окружающую среду (выбросов, сбросов, объектов размещения отходов и других источников загрязняющих веществ), а также населенных пунктов и других объектов;
— карты рассеяния и распространения контролируемых соединений в природных средах (почва, вода, воздух) с указанием уровней (изолиний) загрязнения;
— совмещенную с картами рассеяния и распространения контролируемых соединений систему «точек» пробоотбора с указанием по вызову текущих и ранее полученных результатов измерений в каждой точке.
Базы данных ИАС СГЭКМ содержат сведения по характеристикам источников выбросов (локальным и площадным) с координатной привязкой этих источников на местности, физико-химическим характеристикам и свойствам экозагрязнителей (скорости переноса в различных средах, времени деструкции и утилизации и т.д.), фоновым значениям концентраций загрязняющих веществ в выбранных точках пробоотбора. Базы данных содержат топологически привязанную систему точек пробоотбора, результаты текущих и предшествующих анализов.
Подобная структура баз данных обеспечивает учет особенностей функционирования источников выбросов (в том числе временных зависимостей интенсивности выброса и аварийных ситуаций), оперативную корректировку системы пробоотбора, удобство в управлении работой системы экологического мониторинга.
Необходимо подчеркнуть, что создаваемая система экологического мониторинга не является частью системы производственного мониторинга. Такая система, используемая в качестве системы государственного контроля, должна работать по собственному плану-графику, как это проводится территориальными органами МПР России на других экологически опасных промышленных объектах.
Совместимость государственной и производственной систем контроля и мониторинга объекта должна обеспечиваться наличием общего перечня контролируемых соединений, единством системы пробоотбора и методической базой.
Вторая по важности задача, решаемая СГЭКМ, заключается в установлении связи между органами государственного контроля ОУХО (оператором СГЭКМ) и общественностью для предотвращения появления необъективной или ложной информации. Адаптированная специалистами по работе с общественностью и представленная в доступных терминах информация должна отражать важную сторону независимой от объекта системы государственного контроля — обеспечение работы СГЭКМ непосредственно в интересах населения региона.
Приоритетные загрязняющие вещества, подлежащие экоаналитическому контролю
Проектируемая СГЭКМ должна с заданной степенью достоверности отслеживать (обнаруживать) наличие и распространение экологически опасных загрязнителей в природных объектах. В данном случае в качестве главных характеристик системы выступают заданная (требуемая) достоверность системы мониторинга и стоимость ее эксплуатации.
По этой причине проводить мониторинговые исследования с низкой периодичностью по всем показателям не представляется возможным, поскольку резко снижается достоверность контроля (могут быть «пропущены» нештатные выбросы, невозможно будет отследить динамику распространения загрязнения). Это обуславливает необходимость в проведении ранжирования перечня загрязнителей и последующем контроле опасных загрязнителей с высокой периодичностью, а большей части общепромышленных ЗВ — с низкой. Ранжирование перечня загрязняющих веществ по периодичности контроля должно быть проведено в соответствии с положениями общероссийских нормативных документов. В случае отсутствия нормативной базы ранжирование перечня ЗВ должно быть проведено с учетом опасных свойств контролируемых веществ, а также известных закономерностей их распространения и химического превращения в различных средах.
В случае проведения мониторинга атмосферного воздуха ранжирование перечня ЗВ проводится в соответствии с «Руководством по контролю загрязнений атмосферы» — РД-52.04.186-89 и «Методикой расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий» — ОНД-86.
Принцип выбора приоритетных веществ в соответствии с РД-52.04.186-89 основан на использовании параметра потребления воздуха (ПВ), реального и требуемого.
При этом ранжирование на первом этапе предполагается по требуемому параметру потребления воздуха, на втором этапе — ранжирование по реальному (в данном случае расчетному) параметру потребления воздуха. Завершающим этапом является ранжирование по сумме мест, набранных ЗВ в результате первых двух ранжировок. Такой подход, очевидно, является наиболее объективным, так как учитывает и вредность самих веществ (через ПДК) и объем их выбросов. В случае если два или несколько веществ наберут одинаковую сумму мест — их приоритетность определяется классом опасности.
Двухуровневая система контроля и мониторинга ОУХО
Разработанная система включает в себя универсальную химико-аналити-ческую базу, позволяющую вести контроль по всем веществам, выбрасываемым объектом (в том числе непосредственно источников выбросов на объекте, а также в СЗЗ и в ЗЗМ).
Кроме этого, система способна вести плановую работу по контролю соединений, образующихся в почвах и в воде (продуктов трансформации, с которыми связан прогноз долговременных последствий загрязнения окружающей среды). В табл. 1 представлены основные методы контроля, реализованные для экологического контроля и мониторинга ОУХО и отвечающие поставленным выше задачам.
Таблица 1
Основные методы контроля
№ п/п | Наименование метода | Чувствительность (диапазон) |
1. | Хромато-масс спектрометрия ГХ-МС (GC-MC) | 80 пг/мл — 1мкг/мл |
2. | Газовая хроматография ГХ (GC) | — ППФД — 0,1 пгР/сек, 1 пг S/сек, 20пгN/сек — ПФД — 2пгР/сек, 20пгS/сек — ЭЗД — 50 фг/сек по линдану — ПИД — 2 пг/сек |
3. | Жидкостная (ионная) хроматография ИХ (IC) | — ФЛД 0.005нг/л — УФ 0.5нг/л — ЭД 0.01мг/л |
4. | Жидкостная хроматография ВЭЖХ (HPLC) | — ФЛД 0.005нг/л — УФ 0.5нг/л |
5. | ААС (AA) с электротермическим атомизатором | 5 нг/мл—1 мкг/мл |
6. | Рентгеновская флуориметрия РФ (RF) | 10 нг/мл—1 мкг/мл |
Общее количество загрязнителей, которое необходимо контролировать в районе влияния ОУХО, составляет свыше 70 наименований (по опыту организации системы экологического мониторинга ОУХО в п. Горный Саратовской области), 8 — 12 из которых требуют контроля с высокой степенью частоты.
Такое количество веществ с высокой периодичностью контролировать практически не реально как с технической, так и с экономической точки зрения. Оптимальным вариантом системы мониторинга является двухуровневая схема, при которой сначала проводится анализ по маркерам, а затем в случае превышения фонового уровня загрязнения — анализ на соединения, соответствующие данному маркеру.
Технологические характеристики
системы мониторинга
В основу определения технологических параметров системы экологического мониторинга зоны влияния ОУХО положены современные достижения в области моделирования процессов рассеяния и распространения загрязняющих веществ в окружающей среде. Главное требование к проектируемой системе мониторинга состоит в обеспечении требуемой достоверности контроля (вероятности обнаружения) ЗВ в зонах влияния объектов, выявления объективной (выраженной в количественных показателях) оценки состояния природных систем.
Основной технологической характеристикой эффективности системы мониторинга является вероятность обнаружения ЗВ, поэтому расчет технологических параметров системы должен осуществляться через определение ее возможного значения.
Существует ряд подходов к решению этой проблемы.
Один из них апробированный при создании системы государственного экологического мониторинга объекта по уничтожению химического оружия, приведен в монографии «Система экологического мониторинга при уничтожении химического оружия в Саратовской области» (Саратов, 2001 г.) и в ряде научно-технических отчетов, созданных по программам МПР России и Роспрома. Разработанная методология позволила получить универсальные зависимости, связывающие перечисленные выше технологические характеристики системы мониторинга.
Рис. 1. Число точек пробоотбора, необходимое для обнаружения веществ при кольцевой схеме их расположения
Рис. 2. Общее число точек пробоотбора в зоне проведения мониторинга
Рис. 3. Результаты решения задачи о периодичности отбора проб
Рис. 4. Взаимосвязь периодичности отбора проб с достоверностью данных экологического мониторинга
Вторая, решаемая при создании системы экологического мониторинга ОУХО задача заключается в определение технико-экономических показателей системы мониторинга (реально достижимой достоверности при заданных объемах мониторинга и производительности лабораторного комплекса СГЭКМ). Такая постановка задачи позволяет определить оптимум отношения затраты/достоверность. Характерная зависимость, определяющая выбор этих показателей СГЭКМ, приведена на рис. 5.
Рис. 5. Характерные зависимости затраты/достоверность
Итогом научно спроектированной системы мониторинга является установление количественных взаимосвязей между основными технологическими показателями системы мониторинга.
Рис. 6. Количественная взаимосвязь
между основными характеристиками системы мониторинга
Подобная организация СГЭКМ обеспечивает надежный контроль состояния природной среды и оценки влияния объектов УХО при минимальном числе привлекаемых технических средств контроля. Аналитические модели подобным образом организованной системы мониторинга позволяют получать экстраполяционные карты распределения загрязняющих веществ по результатам анализов с требуемой (гарантируемой) достоверностью.
Работы по созданию и обеспечению функционирования СГЭКМ (п. Горный Саратовской области; г. Щучье Курганской области; г. Камбарка Удмуртской Республики; п. Марадыковский Кировской области; п. Леонидовка Пензенской области; г. Почеп Брянской области)
В рамках совместной программы МПР России и и госзаказчика федеральной целевой программы «Уничтожение запасов химического оружия в Российской Федерации» в 1998—2003 г.г. специалистами НИИ промышленной экологии и Федерального управления по безопасному хранению и уничтожению химического оружия разработана и реализована методологически обоснованная программа создания системы мониторинга, обеспечивающая требуемую (выраженную в численных показателях) достоверность обнаружения воздействия ОВ на население и природные системы (в пределах 12 км. зоны). Разработаны технические и методологические подходы к обеспечению государственного контроля и мониторинга ОУХО, методология оценки влияния объекта на окружающую природную среду. Разработанная структура мониторинга обеспечивает минимальные затраты на создание системы мониторинга при учете всех необходимых требований, предъявляемых к организации мониторинга (по перечню контролируемых веществ, методическому обеспечению, соответствию принятой нормативной базе). Аналитические модели системы созданы в виде единого блока по расчету распределения ЗВ и отображению изолиний загрязнения на электронных картах с привязанной системой пробоотбора и позволяют получать экстраполяционные карты распределения загрязняющих веществ по результатам анализов с требуемой (гарантируемой) достоверностью.
На базе ФГУ ГосНИИЭНП создан Центр государственного контроля и мониторинга объектов по уничтожению химического оружия. Институту передано современное зарубежное оборудование, полученное в рамках международной программы ТАСИС. Созданная система включает в себя современный экоаналитический комплекс для контроля ОУХО и зоны защитных мероприятий — Центральную аналитическую лабораторию экологического мониторинга окружающей среды, Аналитическую лабораторию по контролю экологических нормативов и Лабораторию биомониторинга и биотестирования. Лаборатории аккредитованы в Госстандарте России на проведение независимого контроля специфических загрязняющих веществ (иприт, люизит и их производные). В течение всего периода функционирования объекта в г. проводился плановый контроль ОУХО, отрабатывались методы контроля источников загрязняющих веществ (выбросов, технологических вод, состава отходов и реакционных масс), а также основных природных сред (атмосферный воздух, почва, вода).
Создана компьютерная технология управления мониторингом, обеспечивающая оценку и долговременный прогноз воздействия загрязняющих веществ на окружающую среду, своевременное принятие решений, обеспечивающих экологическую безопасность при уничтожении химического оружия.
В целом в период опытной эксплуатации ОУХО успешно решен ряд фундаментальных проблем в области обеспечения экологической безопасности при уничтожении химического оружия:
— разработаны и прошли апробацию основные методологические подходы и технологии проведения производственного и государственного экологического контроля и мониторинга ОУХО;
— разработана и согласована контролирующими органами нормативная документация, регламентирующая функционирование систем производственного и государственного экологического мониторинга объекта (структура системы мониторинга ОУХО, ранжированный по периодичности контроля перечень контролируемых соединений, единые методическая база и система пробоотбора, система обработки и представления информации);
— завершены работы в области создания системы экологического мониторинга ОУХО, создан и аккредитован в системе Госстандарта России лабораторный комплекс для контроля общепромышленных и специфических загрязнителей (иприт, люизит и их производные) на объекте (на источниках ЗВ), в санитарно-защитной зоне и зоне защитных мероприятий;
— разработана и согласована (аттестована) Госстандартом России методическая база (методики количественного химического анализа — КХА) по контролю иприта в атмосферном воздухе, воздухе рабочей зоны и в выбросах объекта;
— проведена экологическая паспортизация опасных отходов, образующихся при переработке иприта и люизита;
— разработана и согласована Госстандартом России система идентификации состава реакционных масс, разработана методическая база по анализу состава отходов, образующихся при уничтожении ОВ на объекте УХО в п.Горный Саратовской области;
— создана экспертно-аналитическая компьютерная система СЭМ, предназначенная для отображения и анализа информации, обеспечивающая оценку и долговременный прогноз воздействия загрязняющих веществ на окружающую среду в зоне техногенного влияния ОУХО;
— проведен фоновый мониторинг территорий объекта, СЗЗ и ЗЗМ, установивший исходные (до начала работы объекта) концентрации ЗВ в природных средах. В течение всего срока функционирования объекта проводился регулярный мониторинг ОУХО, отрабатывалась система информационного обмена между объектом, контролирующими органами и МПР России.
В результате проведенных работ разработаны унифицированные подходы к созданию системы экологического мониторинга объектов по уничтожению химического оружия. Обеспечена совместимость производственной и государственной систем мониторинга объекта. На основе опыта эксплуатации показавшей высокую эффективность системы контроля и мониторинга ОУХО в п. Горный Саратовской области разработана концепция создания региональных СГЭКМ для обеспечения государственного контроля и мониторинга строящихся объектов по уничтожению химического оружия.
В развитие работ по экологическому обеспечению процесса уничтожения химического оружия проведен фоновый (химический и биологический) мониторинг окружающей среды и оценка экологического состояния почв в районе расположения объекта УХО в п.Леонидовка Пензенской области.
Программа работ включала в себя:
1. Проведение технического (экоаналитического) фонового мониторинга с целью получения карт распределения тяжелых металлов в объектах окружающей среды.
2. Получение валового (общего) содержания мышьяка в природных средах.
3. Определение относительного содержания токсичных водорастворимых форм (ионов) тяжелых металлов.
4. Проведение токсиколого-гигиенических исследований представительных образцов почв и почвогрунтов.
Мониторинговые исследования были направлены на определение токсических водорастворимых форм (ионов) мышьяка и тяжелых металлов, выявление экологически опасных территорий в местах хранения химического оружия. Завершающий этап работы состоял в проведении прямых токсикологических испытаний на стандартных тест-объектах по аттестованным в системе Госстандарта России методикам.
Для строящихся объектов УХО в г. Щучье Курганской области; г. Камбарка Удмуртской Республики; п. Марадыковский Кировской области; п. Леонидовка Пензенской области; г. Почеп Брянской области разработаны, обсуждены с Администрациями регионов, территориальными органами МПР России и согласованы в управлении экологической безопасности МПР России технические задания на создание систем государственного экологического контроля и мониторинга. Разработаны и согласованы с региональными ГУПР частные технические задания для организаций, принимающих участие в работах по созданию СГЭКМ. Заключены договоры на проведение работ по созданию СГЭКМ с организациями-соисполнителями во всех регионах.
Для объектов первого пускового комплекса, расположенных в г. Камбарка Удмуртской Республики, п. Марадыковский Кировской области, г. Щучье Курганской области, разработаны и согласованы с Заказчиком спецификации на экоаналитическое оборудование лабораторных комплексов. Заключены договоры на поставку аналитического оборудования.
С Администрациями регионов и Главными управлениями природных ресурсов и охраны окружающей среды МПР России согласованы структура и порядок функционирования СГЭКМ, решены вопросы о выделении помещений, необходимых для размещения лабораторных комплексов, заключены договоры на аренду помещений. Проводятся инженерные и строительные работы по оборудованию (дооборудованию) выделенных помещений (общий ремонт, установка вентсистем, силовой электропроводки, включая распредсистемы и др.).
Для оперативного решения вопросов создания региональных систем государственного экологического контроля и мониторинга ОУХО сформированы Координационные Советы, включающие представителей Администраций регионов, ГУПР, ФГУ ГосНИИЭНП и организаций-соисполнителей.
Закуплено специальное оборудование для контроля специфических загрязняющих веществ на объектах и в природных средах в зонах влияния ОУХО. В НИИ промышленной экологии МПР России в период с 1.02.04 г. по 15.05.04 г. прошли стажировку ведущие специалисты всех региональных организаций, принимающих участие в разработке и создании СГЭКМ. Проводится работа по подбору и обучению кадров для создаваемых систем.
Ведутся работы по созданию региональных информационно-аналитических систем, предназначенных для обработки и визуализации результатов экологического контроля и мониторинга, выработки оперативной информации для принятия управленческих решений (структура, функциональные блоки, информационные каналы, базы данных, согласованный ГУПР порядок обработки и представления информации о состоянии окружающей среды, результатах экологического контроля ОУХО и экологического мониторинга природных сред в зоне влияния объекта).
Для всех регионов разработаны и согласованы Администрациями и ГУПР планы-графики создания систем государственного экологического контроля и мониторинга ОУХО. Для объектов первого пускового комплекса разработаны и согласованы с территориальными управлениями МПР России и Администрациями регионов проекты региональных СГЭКМ.
В целом к настоящему времени создана научно-методическая и нормативная база для обеспечения функционирования региональных систем государственного контроля и мониторинга объектов по уничтожению химического оружия, ведутся работы по созданию материальной базы СГЭКМ, подбору и обучению специалистов для создаваемых лабораторных комплексов.
Источник: Информационно-аналитический сборник» Федеральные и региональные проблеммы уничтожения химического оружия», Выпуск 5.
Статьи и материалы Сборника включают данные 2004г.