Мацнєв А.І., Проценко С.Б., Саблій Л.А. Моніторинг та інженерні методи охорони двкілля

Подождите немного. Документ загружается.

Міністерство освіти і науки України

Рівненський державний технічний університет

`.P.l`0mJb, q.a.opn0emjn, k.`.q`akPi

МОНIТОРИНГ

ТА IНЖЕНЕРНI МЕТОДИ ОХОРОНИ ДОВКІЛЛЯ

Рекомендовано вченою радою РДТУ

як навчальний посібник для студентів

спеціальностей 6.092600 “Водопостачання

та водовідведення”, 6.092100 “Тепло-

газопостачання і вентиляція” та інших

будівельного і природоохоронного профілю

РІВНЕ

ВАТ «Рівненська друкарня»

2000

УДК 628.3

Мацнєв А.І., Проценко С.Б., Саблій Л.А. Моніторинг та інженерні мето-

ди охорони довкілля.: Навч. посібник. - Рівне: ВАТ “Рівненська друкар-

ня”, 2000. - 504 с.: іл.

У навчальному посібнику з позицій системного підходу викладені основи

екологічних знань, розглянуті принципи функціонування екосистем, наведені

загальні відмості про природно-ресурсний потенціал та його використання

людством, антропогенний вплив на атмосферні, водні і земельні ресурси. Роз-

глядаються інженерні методи охорони довкілля, зокрема, технологічні схеми

та споруди для очищення стічних вод, а також газових викидів і аспіраційного

повітря. Значну увагу приділено питанням моніторингу навколишнього при-

родного середовища як ефективного засобу вивчення стану довкілля, визна-

чення тенденцій його змін та прийняття управлінських рішень щодо раціо-

нального природокористування.

Для студентів спеціальностей 6.092600 “Водопостачання та водовідведен-

ня”, 6.092100 “Тепло-газопостачання і вентиляція”, а також може бути корис-

ним для студентів інших спеціальностей будівельного і природоохоронного

профілю.

Табл. 52. Іл. 52. Бібліогр.: 116 назв.

Рецензенти:

М.М.Гіроль, завідувач кафедри охорони праці і екології в будівництві

Рівненського державного технічного університету, професор, доктор

техн. наук;

Ю.В.Ширко, перший заступник начальника державного управління еко-

логії та природних ресурсів в Рівненській області.

ISBN 966-7358-02-X.

Scribitur ad narrandum, non ad probandum.

Пишуть для того, щоб розповісти, а не для того, щоб довести.

ПЕРЕДМОВА

До найбільш актуальних проблем сьогодення, що торкаються кожного

жителя планети, й від яких залежить майбутнє людства, слід віднести пробле-

ми екологічні - проблеми раціонального використання природних ресурсів,

гармонізації взаємин людини і природи, охорони навколишнього середовища.

В процесі своєї життєдіяльності людство намагається брати від природи яко-

мога більше, не рахуючись з її потенційними можливостями. Це призводить

до порушення природної рівноваги, а не рідко й до необоротних процесів, що

в результаті веде до деградації навколишнього середовища. Вихід з такого

становища можна знайти тільки у збалансованому, науково обґрунтованому

використанні можливостей довкілля.

Вирішення складних завдань раціонального використання природних ре-

сурсів та охорони навколишнього середовища вимагає розробки принципово

нових, високопродуктивних та економічних схем очищення стічних вод та ви-

кидів забруднюючих речовин, обробки відходів виробництва та споживання,

впровадження безвідходних і маловідходних технологічних процесів, вибору

оптимальних варіантів технічних та технологічних рішень, планування роз-

витку господарства з урахуванням екологічного резерву та економічних мож-

ливостей. Для цього потрібні кваліфіковані спеціалісти з високим рівнем еко-

логічної свідомості і науковим поглядом на природу, як на єдине ціле. Тільки

системний, міжпредметний підхід до комплексного вирішення проблем раціо-

нального природокористування, збереження і відновлення природних ресур-

сів допоможе ефективно вирішувати екологічні проблеми. Необхідно, щоб

кожен студент правильно розумів закони розвитку природи, оволодів науково

обґрунтованими принципами і методами пізнання та раціонального викорис-

тання природних ресурсів, їх збереження і відновлення. Особливу увагу слід

приділити набуванню та вдосконаленню студентами навичок і знань в галузі

екологічного законодавства, економіки природокористування, оцінки еколо-

гічного впливу та ризику, а також методів врегулювання конфліктних ситуа-

цій.

Метою вивчення курсу “Моніторинг та інженерні методи охорони довкіл-

ля” є теоретична і практична підготовка спеціалістів до вирішення найгострі-

ших проблем природокористування. Методи досліджень сучасної екології є

дуже різноманітними - це нові фізичні, хімічні, біофізичні, біоіндикаційні,

біохімічні, радіобіологічні, метеорологічні та кібернетичні методи, наземний,

повітряний та космічний екомоніторинг, найновіші комп’ютерні та геоінфор-

маційні технології з їх можливостями аналізу, систематизації, моделювання

та прогнозування стану екосистем. Методи, які розглядаються в курсі, охоп-

люють комплекс практично всіх природничих, економічних та екологічних

наук і покликані забезпечити можливість всебічного аналізу характеру й сили

споконвічних збалансованих взаємозв’язків між усіма явищами і процесами,

що відбуваються в біосфері й геосферах планети, співставлення їх з необхід-

ністю забезпечення потреб людства та розвитку найбільш раціональних шля-

хів взаємодії людини і природи.

У навчальному посібнику викладено основи екологічних знань, узагаль-

нено та висвітлено найголовніші положення сучасної методології моніторин-

гу навколишнього природного середовища та охорони довкілля, використано

найновіші екологічні наукові, нормативні та фактичні матеріали, наведено

численні приклади екологічних ситуацій в Україні та за її межами.

Навчальний посібник розрахований на поглиблену, ґрунтовну підготовку

студентів спеціальностей “Водопостачання та водовідведення”, “Теплогазо-

постачання і вентиляція” та інших будівельних спеціальностей з питань еко-

логії, раціонального природокористування та природоохоронної діяльності.

Нормативні матеріали наведені за станом на 1 жовтня 2000 р.

Розділ 4 написаний Мацнєвим А.І. разом з Проценком С.Б., розділ 5 -

Саблій Л.А. разом з Проценком С.Б., розділи 1-3 та 6-8 - Проценком С.Б.

Автори висловлюють глибоку вдячність рецензентам книги, завідувачу

кафедри охорони праці і екології в будівництві РДТУ, професору, доктору

техн. наук М.М.Гіролю та першому заступнику начальника державного уп-

равління екології і природних ресурсів в Рівненській області Ю.В.Ширку, а

також співробітникам держуправління екоресурсів за численні поради і реко-

мендації, які дозволили відчутно поліпшити структуру і зміст посібника.

Окрему подяку автори складають керівництву Рівненської обласної дер-

жавної адміністрації (М.П.Сорока, В.М.Берташ, Е.Ф.Абдуллаєв), обласної ра-

ди (Б.М.Корилкевич), обласного державного управління екології та природ-

них ресурсів (М.М.Гуйдаш, Ю.В.Ширко, І.Г.Окунєва,) та членам постійної

комісії обласної ради з питань екології і охорони навколишнього середовища

(голова комісії М.Х.Шершун) за розуміння проблем фахової підготовки май-

бутніх інженерів-будівельників та виділення у надсутужних фінансових умо-

вах коштів, необхідних для видання цього посібника. Навчальний посібник

видано за кошти Фонду охорони навколишнього природного середовища Рів-

ненської обласної ради.

Правда очищує.

Закон екології (й не тільки...)

1. Місце і роль моніторингу в системі управління

природокористуванням

Спостереження за довкіллям набули практичного значення ще на початку

розвитку людства, оскільки кожному індивіду, щоб вижити, необхідно було

мати певну суму знань про навколишнє середовище - сили природи, рослин-

ний і тваринний світ. Цивілізація власне й виникла тоді, коли людина навчи-

лася використовувати вогонь та інші засоби і знаряддя, які дозволяють їй змі-

нювати і пристосовувати середовище існування для власних потреб. Завдяки

науково-технічному прогресу людство, здавалося б, вже менш підвладне си-

лам природи, і дехто схильний забувати, що людина продовжує залежати від

енергетичних, мінерально-сировинних, біологічних, водних й інших природ-

них ресурсів та умов. Основні закони природи не втратили свого значення, а

із збільшенням антропогенних навантажень лише змінилася їх відносна роль

та ускладнилася залежність людини від них.

Найбільш вдало, у вільній, напівжартівливій, белетристичній формі ос-

новні закони природи були сформульовані американським екологом Баррі

Коммонером (1974) у вигляді чотирьох положень:

• все пов’язане з усім - це твердження близьке за змістом до закону

внутрішньої динамічної рівноваги і повторює відому діалектико-мате-

ріалістичну тезу про загальний зв’язок речей та явищ;

• все мусить кудись діватися - неформальне перефразування фунда-

ментального фізичного закону збереження матерії;

• природа “знає” краще - це положення розпадається на дві відносно

незалежні тези: першу, що солідаризується з лозунгом “назад до при-

роди”, та другу, яка застерігає від самовпевненості і закликає бережли-

во ставитися до природи;

• ніщо не минається даремно, або за все треба платити - цей закон

об’єднує три попередні - він знову торкається проблем, що узагальню-

ються законами внутрішньої динамічної рівноваги, константності та

розвитку природної системи.

За Б.Коммонером, “глобальна екосистема являє собою єдине ціле, в її

рамках нічого не можна виграти чи втратити, вона не може служити джере-

лом загального покращання, все видобуте з неї людською працею має бути

відшкодоване”. За четвертим законом Б.Коммонера ми повинні повертати

природі все, що беремо в неї, інакше нас неминуче очікує катастрофа.

До законів природи Б.Коммонера зазвичай додають ще одне положення -

про необхідність отримання своєчасної та об’єктивної інформації щодо існу-

ючого екологічної ситуації - “правда очищує”.

I дійсно, розробка ефективних програм управління якістю навколишнього

природного середовища вимагає, насамперед, адекватної оцінки існуючого

стану довкілля, а також прогнозу змін цього стану в майбутньому. Отримання

такої інформації є основним завданням моніторингу (від лат.

monitor

той,

хто нагадує, стежить, застерігає

) - системи спостережень, оцінки і прогно-

зування стану природного середовища, яке знаходиться під дією антропоген-

них факторів

, в першу чергу забруднень. Наявність детальної об’єктивної

інформації про стан довкілля дозволяє правильно орієнтувати господарство,

раціонально використовувати різноманітні природні ресурси, забезпечувати

збереження і розвиток природної спроможності відтворення цих ресурсів,

тобто оптимізувати взаємини людського суспільства і природи.

Введення в еколого-еконо-

мічних системах контуру нега-

тивного зворотного зв’язку

на основі моніторингу (рис.1.1)

забезпечує сталість цих систем,

можливість оперативного

управління ними залежно від

ступеня антропогенних впливів

та їх ефектів. Розуміння й усві-

домлення дійсного та майбут-

нього стану навколишнього се-

редовища на підставі

об’єктивної інформації, оцінок

та екологічних знань, які дає

науково обґрунтована система

моніторингу, є найважливішою

запорукою забезпечення екологічної сталості біосфери.

Інформація про стан навколишнього середовища та його зміни, обумов-

лені, головним чином, природними факторами, збирається і використовується

людством вже протягом багатьох років. Прикладами такої інформації є дані

про погоду та її зміни, стан поверхні морів і океанів, клімат різних регіонів

тощо. Відчуваючи на собі руйнівну дію вод, вітру, землетрусів, снігових ла-

вин, людина здавна реалізовувала елементи моніторингу, накопичуючи досвід

передбачення погоди та стихійних лих. Знання такого роду завжди були і за-

лишаються досі надзвичайно актуальними для зменшення шкоди і, що най-

важливіше, запобігання людським втратам від екстремальних природних збу-

рень.

Природні зміни стану довкілля, як короткочасні, так і довготривалі, вже

Антропогенні фактори

(від гр.

ánthropos

людина

та

génes

походження

виникнення

) - факто-

ри впливу на навколишнє середовище, зумовлені техногенною та господарською діяльністю лю-

дини.

Див. розділ 2.2.2.

Навколишнє

природне

середовище

Гос подарська

діяльність

людини

Моніторинг

Екологічне

управління

Вплив

Спосте-

реження

Управлінські

рішення

Оцінки,

прогнози,

рекомендації

Рис.1.1. Введення в еколого-економічних

системах контуру негативного зворотного

зв’язку на основі моніторингу

здавна фіксуються існуючими в різних країнах геофізичними службами: мете-

орологічною, гідрологічною, агрометеорологічною, сейсмічною, іоносфер-

ною тощо. Останнім часом в результаті широкого розвитку виробництва і

сільського господарства та збільшення обсягів використання природних ре-

сурсів почали інтенсивно проявлятися негативні наслідки антропогенних

впливів на навколишнє середовище. На відміну від порушень біосфери, ви-

кликаних природними чинниками, її зміни під впливом антропогенних факто-

рів відбуваються надзвичайно швидко і можуть стати необоротними. В умо-

вах зростаючого впливу людини на довкілля і загрози істотних негативних на-

слідків такого впливу виникла нагальна потреба в отриманні детальної інфор-

мації про зміни екологічної ситуації.

Щоб виділити антропогенні зміни на фоні природних, додатково до існу-

ючих геофізичних служб у світі розпочато створення спеціальної системи

спостережень і контролю рівня забруднення довкілля, як в місцях інтенсивно-

го антропогенного впливу, так і в глобальному масштабі. Така система пері-

одично повторюваних спостережень одного і більше елементів навко-

лишнього природного середовища у просторі й часі з певною метою згідно

наперед розробленої програми виявлення змін стану біосфери під впливом

людської діяльності отримала назву моніторингу

Метою моніторингу є розробка заходів щодо охорони навколишнього се-

редовища, раціонального використання природних ресурсів та виявлення кри-

тичних ситуацій, небезпечних для здоров’я людей, існування живих організ-

мів, їх угруповань

, природних об’єктів та комплексів. Першочергова увага в

системі моніторингу надається спостереженням за антропогенними змінами у

природі. Достатньо глибоко вивчається й малопорушена природа як еталон

для порівняння при оцінці антропогенних змін довкілля.

У процесі моніторингу широко застосовуються найсучасніші методи

одержання та оперативного оброблення інформації: дистанційні (аерокосміч-

ні) спостереження, експрес-аналізи, електронно-обчислювальна техніка, авто-

матизовані аналітичні системи, державні та міждержавні банки даних, геоін-

формаційні системи тощо.

Моніторинг є дієвим засобом природоохоронної політики, але лише за

умови оперативного та регулярного надходження екологічної інформації до

відповідних управлінських структур і громадськості.

Класичне визначення терміну “

моніторинг

” відомого еколога Ю.Iзраеля (1975) [29].

Угруповання - сукупність видів живих організмів, зв’язаних між собою певними взаємовідно-

синами, спільною територією та однаковими умовами існування.

Тільки виразне розуміння суті процесів, що відбуваються у навколишньому

середовищі, чітке усвідомлення результатів впливу на нього дозволяє

приймати несхибні, вірні рішення. Без знань навряд чи вдасться подолати

традиційний егоїзм - національний, регіональний, особистий. Без цих знань

будь-які плани організації раціонального використання ресурсів нашої

планети будуть або авантюризмом, або манілівськими благими намірами.

Акад. М.М.Моісеєв

2. Екологія як наукова основа раціонального

природокористування

Одна з основних причин напруженої екологічної ситуації та протиріч, що

склалися нині у світі в цілому та в Україні зокрема - незбалансованість еконо-

міки і екології. Прагнення у найкоротші терміни вирішити економічні про-

блеми, забезпечити господарство і населення енергетичними та сировинними

ресурсами сприяло тому, що природокористування довгий час проводилося

без урахування можливих негативних наслідків втручання у природне середо-

вище. Тривале нераціональне природокористування здійснювалося, виходячи

з помилкової соціально-психологічної настанови про “невичерпність” при-

родних ресурсів, про їх “повну” відтворюваність, про порівняно незначні

збитки, що завдаються природі антропогенними впливами.

Економіка колишнього СРСР, зазвичай, ігнорувала необхідність створен-

ня системи раціонального природокористування. Промислові об’єкти в бага-

тьох регіонах розміщувалися без урахування екологічного навантаження, сві-

домо або помилково занижувались очікувані екологічні збитки природним

системам. Ситуація ускладнювалася і продовжує ускладнюватися нині через

низький рівень впровадження екологічно чистих технологій, нестачу капі-

тальних вкладень, недостатню екологічну свідомість суспільства. Внаслідок

цього значна кількість господарських об’єктів і навколишнє природне середо-

вище в Україні знаходяться сьогодні у критичному стані. Незважаючи на спад

економічної діяльності в багатьох регіонах, техногенний вплив на природне

середовище залишається досить значним. Поки що немає підстав говорити

про екологічну кризу, але вкрай небезпечна екологічна ситуація відзначається

вже в багатьох регіонах країни.

Згідно даних О.В.Яблокова [112], 20 % населення колишнього СРСР про-

живає сьогодні в зонах екологічного лиха, а 40 % - в екологічно несприятли-

вих умовах. Невпинне зростання захворюваності населення обумовлене, в

першу чергу, погіршенням стану всіх компонентів навколишнього середови-

ща, адже здоров’я людей безпосередньо залежить від якості довкілля, вклю-

чаючи чистоту води й повітря, своєчасне видалення і знешкодження відходів

та достатню кількість доброякісної їжі.

Інтенсивна господарська діяльність, нераціональне природокористування,

нехтування законами природи спричиняють тяжкі, часто необоротні, зміни в

навколишньому середовищі, як у масштабах планети в цілому, так і на рівні

окремих ландшафтів та екосистем. Внаслідок недалекоглядного, нерозумного

і необґрунтованого ставлення до природи в Україні загинули сотні малих рі-

чок, деградують Чорне та Азовське моря, спотворений забрудненими водо-

сховищами Дніпро, винищена значна частина лісів Карпат, еродована більша

частина хлібної ниви, задихаються від промислових і автомобільних викидів

усі великі й малі міста країни.

Певною мірою наслідки нерозважливого господарювання, а точніше -

нехтування законами природи з боку людської спільноти, позначилися й на

активізації стихійних явищ, від яких зрештою страждає і сама людина. До-

сить, наприклад, згадати, що у 60-х роках кожного року в середньому потер-

пало від посухи близько 18.5 млн. осіб, від повеней - 5.2 млн. осіб, тоді як у

70-х роках ці показники зросли відповідно до 24.4 та 15.4 млн. осіб [43] і про-

довжували зростати й надалі.

Наведемо лише один приклад того, як природа “помстилася” людині за

нехтування її законами. Загальновідомо, що непродумане знищення лісів у ба-

сейнах річок (особливо в гірській місцевості) може призводити до виникнен-

ня повеней та посилювати руйнівну дію води. Так, великої шкоди господар-

ству України було завдано повенями на р. Дністер та інших річках західного і

прикарпатського регіонів наприкінці 60-х років. Значною мірою повені були

зумовлені вирубуванням карпатських лісів, які відіграють водорегулюючу

роль у цьому регіоні. Довелося витратити багато коштів і зусиль для віднов-

лення зведених лісів. Здавалося б, людина повинна зробити належні висновки

з уроків природи. Проте наприкінці 90-х років у нових економічних умовах в

гонитві за швидкими прибутками знову розпочалося безгосподарне, хижаць-

ке, неконтрольоване вирубування лісів уздовж берегів річок, що призвело до

повторення трагедії в цьому регіоні в листопаді 1998 р.

Екологічні проблеми не знають державних кордонів, від них тією чи ін-

шою мірою потерпають усі нації. Через цілісність та єдність географічної

оболонки Землі, існування єдиної системи взаємообміну речовиною та енергі-

єю, що поширюється далеко за межі певного регіону, деякі екологічні пробле-

ми набули сьогодні глобального масштабу, їх вирішення вимагає величезних

ресурсів та скоординованих довготривалих зусиль усієї світової спільноти.

Перший в історії людства сигнал тривоги про кризу загальносвітового

масштабу - “кризу між людиною і навколишнім середовищем” пролунав в

1969 р. у відомій доповіді Генерального секретаря ООН У.Тана “

Людина і на-

вколишнє середовище

”. З того часу відношення міжнародної громадськості до

цієї проблеми істотно змінилося. Безпосередньою причиною цього факту є

поступова деградація довкілля, яка підтверджує правдивість висновку У.Тана

про те, що “колишні локальні проблеми стали сьогодні загальносвітовими, і

для їх вирішення необхідні спільні зусилля всіх народів”.

Постійне загострення ситуації і збільшення обсягів забруднення вод і по-

вітря, руйнування озонового шару, масове знищення лісів, активізація про-

цесів ерозії ґрунтів, розширення опустелювання планети, збіднення її загаль-

ного генофонду

, падіння природної родючості ґрунтів і, зрештою, посилення

стихійних явищ, пов’язаних з нераціональним використанням природних ре-

сурсів (посухи, повені та ін.), - свідчать про зростаючу загрозу екологічної ка-

тастрофи.

Саме тому завдання охорони навколишнього середовища та раціонально-

го використання природних ресурсів визнане глобальною проблемою сучас-

ного світу на рівні з такими проблемами, як голод, безробіття, загроза ядерно-

го конфлікту та інші. Серед найбільш гострих екологічних проблем глобаль-

ного рівня, що створюють загрозу самому існуванню людської спільноти на

Землі, ООН визначає наступні:

• зміни клімату, зокрема загальне його потепління;

• руйнування стратосферного озону - захисної “парасолі” Землі;

• забруднення атмосферного повітря та зміни його газового складу (зо-

крема, порушення киснево-вуглекислотного балансу);

• порушення системи кругообігу води через кількісне виснаження та

якісне погіршення стану водних ресурсів;

• деградацію земель та опустелювання;

• руйнацію і деградацію лісів;

• втрату біологічного різноманіття (вимирання

біологічних видів

та збід-

нення

генофонду

);

• зростання ризику техногенних аварій з тяжкими екологічними наслід-

ками;

• накопичення та неконтрольоване переміщення токсичних хімічних ре-

човин і відходів;

• хімічний та радіаційний мутагенез в органічному світі.

Весь світ нині страждає від “перемог”, одержаних над природою: розви-

нені та високорозвинені країни - від перезабруднення середовища, виснажен-

ня природних ресурсів і деградації екосистем (через суперіндустріалізацію й

зверхспоживання), а країни, що розвиваються, - від голоду, деградації ґрунтів

і наступу пустель (через бідність, хижацьке знищення лісів, перенароджува-

ність населення, нерозумне природокористування). Проте найбільш гостро

негативні наслідки небезпечних процесів проявляються у районах з екстре-

мальними природними умовами та нестійкими геосистемами (особливо у

приполяр’ї або в зонах пустель), а також на територіях із соціально-економіч-

ними негараздами, де у населення відсутні реальні можливості (фінансові, ма-

Генофонд

- вся сукупність видів живих організмів з їх виявленими та потенційними спадкови-

ми здібностями.

Біологічний вид

- сукупність організмів із спорідненими морфологічними ознаками, які можуть

схрещуватися один з одним і мають спільний генофонд. Вид - це основна структурна одиниця в

системі живих організмів. Вид підпорядкований роду, але має підвиди й популяції.