<<
>>

2.1. Концепция (методология) оперативного контроля экологического состояния водных объектов на основе судовых природоохранных комплексов (СПК).

Складывающаяся в настоящее время экологическая ситуация в стране, в частности в отношении водных объектов, характеризуется двумя основными тенденциями. С одной стороны, это возрастающие после некоторого спада в начале 90-х годов антропогенные нагрузки на морские и внутренние водные объекты, связанные как с интенсификацией хозяйственной деятельности, так и износом оборудования, и, с другой стороны, ужесточившиеся в последнее время требования к допустимым уровням загрязнения окружающей природной среды и введение в действие новых актов природоохранительного законодательства В практическом плане эта ситуация привела к тому, что традиционные методы контроля водных объектов, базирующиеся на отборе проб и их анализе в береговых лабораториях, не обеспечивают требуемых оперативности, производительности и качества контроля, особенно для протяженных водных объектов, водных объектов большой площади или расположенных на территории нескольких субъектов Федерации, а также водных объектов, сопредельных с иностранными государствами.

⅛ Сложившаяся ситуация привела к необходимости разработки и

создания гибких автоматизированных комплексных средств оперативного контроля экологического состояния водных объектов на основе специально

разработанных методов и средств экспрессного гидрофизикохимического анализа, мобильных носителей и современных информационных технологий.

Основы таких разработок были заложены на рубеже 80-х - 90-х годов при непосредственном участии автора. Предложенные комплексные технические решения защищены патентами и авторскими свидетельствами и в дальнейшем нашли отражение в публикациях в научно-технических журналах и докладах на научно-технических конференциях, в частности, [5- 11, 13, 14, 30, 31, 35, 37-46 и т.д.].

* Естественное ограничение возможностей традиционного подхода

связано с тем, что при любой практически реализуемой плотности точек пробоотбора вероятность обнаружения локальных загрязнений акваторий весьма мала, если не считать визуально наблюдаемые пятна нефти или: нефтепродуктов.

Даже при наличии мобильных судовых средств пробоотбора и доставки проб в лаборатории подобный контроль может считаться оперативным только условно. Поэтому в целом для решения проблемы организации оперативного природоохранного контроля водных объектов необходим поиск нетрадиционных подходов и решений.

t* Решение, основанное на использовании специальных судов,

оснащенных необходимым комплексом аппаратуры, включая средства пробоотбора, пробоподготовки и стандартные аналитические приборы, и имеющих в составе экипажа профессионально подготовленных химиков- аналитиков и других специалистов, представляется достаточно очевидным. Подобные суда большого водоизмещения созданы и используются для проведения океанографических исследований [104]. В указанной работе рассмотрены основные характеристики и основные направления исследований научно-исследовательских судов (НИС) как отечественных, так и зарубежных. Все суда, как правило, имеют водоизмещение свыше 1000 т, а площади лабораторных и специальных помещений составляет 130 - 350

м2. На судах предусмотрено выполнение гидрологических, гидрохимических и других измерений.

Однако в исследовательских комплексах, установленных на таких судах, как правило, реализуются те же принципы проведения последовательных "ручных" операций дискретного отбора проб, пробоподготовки и лабораторных анализов, как и при проведении контроля или мониторинга с использованием береговых лабораторий.

По сути эти исследовательские комплексы представляют собой размещенные на борту НИС стационарные аналитические лаборатории, что обеспечено имеющимися на таких судах лабораторными площадями. Приборный парк этих лабораторий представлен, как правило, прецизионной сложной и дорогостоящей аналитической аппаратурой, эксплуатацию которой осуществляет достаточно многочисленный персонал высшей научной квалификации. Например, в работах [105-107] для определения показателей, приведенных в таблице 11, рекомендованы атомно­абсорбционные, хроматографические, инверсионно-вольтамперо- метрические и другие методы.

Методические различия в работе береговых и судовых лабораторий такого типа заключаются только в экономии времени на транспортировке проб от места отбора до береговой лаборатории и в возможности осуществления определенного маневра при их отборе. В концепции создания подобных судов и аппаратурных комплексов не заложен принцип получения максимального объема оперативной информации о химическом составе примесей, присутствующих в забортной воде, на всей площади контролируемой акватории, и об изменении их концентрации в локальных масштабах, т.е. не в полной мере используется основное качество таких носителей аппаратуры как мобильность. Измерения "in situ" (станции) и

¼∙

отбор проб с таких судов осуществляется в стационарном режиме - режиме позиционирования, а момент получения конечных результатов контроля

после пробоподготовки и анализа оказывается значительно отстоящим по времени от момента отбора пробы, а значит как правило, и пространственно удаленным от места отбора, т.е. по сути на таких судах не идет речь о непрерывных автоматизированных измерениях на ходу судна.

Размещение и обслуживание оборудования и приборов, аналогичных вышеупомянутым, в условиях малотоннажных судов, которыми реально располагают природоохранные службы на местах, практически невозможны, т.к. площадь гидрохимической лаборатории на таких судах не может превышать 8 — 12 м2.

Таким образом, стоимость имеющихся НИС или аналогичных судов, стоимость их эксплуатации, обслуживания и приборного оснащения, сформированного по типу многопрофильных береговых аналитических лабораторий, количественный состав и уровень квалификации научного персонала делают такие суда практически неприемлемыми для использования государственными контрольно-инспекционными экологическими органами и подразделениями экологических служб ВМФ.

Встает вопрос о необходимости создания малотоннажных патрульных судов на базе специализированных или переоборудованных носителей с аппаратурным оснащением, обеспечивающим возможность получения в автоматизированном режиме максимально полной информации об экологической обстановке в масштабе времени, близком к реальному, непосредственно на борту судна, и не требующим для эксплуатации и обслуживания многочисленного высококвалифицированного персонала.

Создаваемый комплекс в первую очередь должен обеспечить проведение в режиме движения судна непрерывного in situ и на борту судна экспрессного анализа забортной воды с автоматизированным сбором и обработкой информации и представлением результатов. Для получения наиболее полной картины экологического состояния водного объекта желательно обеспечить получение информации для различных глубин. Важно подчеркнуть, что

создание таких аппаратурных комплексов, осуществляющих измерения в режиме движения судна, позволяет практически полностью исключить

t

загрязнения отбираемой пробы воды, вызванные работой собственного двигателя и собственными сбросами. Многими специалистами в области экологического контроля природных вод отмечается существенность этих факторов при пробоотборе с борта стоящего судна.

С точки зрения возможности автоматизации комплекса и обеспечения удобства его эксплуатации, для решения подобной задачи наиболее приемлемым вариантом конструкции средств измерения явились бы погружные датчики с прямым преобразованием сигнала об изменении контролируемого параметра в воде в регистрируемый электрический сигнал. Однако, в отличие от известных датчиков, используемых для вертикального зондирования в режиме позиционирования, например [108], эти датчики должны обеспечивать получение аналитической информации при погружении и буксировке в широком диапазоне скоростей и глубин в контролируемой водной среде. В настоящее время выбор таких датчиков достаточно ограничен и они, преимущественно, дают информацию только об интегральных показателях качества воды.

, Обеспечить непрерывный контроль содержания основных ЗВ можно с

использованием техники проточного анализа, разработав комплекс приборов непрерывного проточного анализа и систему пробоотбора, обеспечивающую непрерывную подачу проб воды на борт судна. Техническое оснащение аппаратурных комплексов, помимо уже отмеченных погружных датчиков и средств экспрессного химического анализа, должно включать средства наблюдения за водной поверхностью и дном акваторий, средства радиационного контроля и средства диагностики изменений физических свойств толщи воды, которые могут служить косвенным свидетельством ее

⅛,

загрязненности. К таким средствам относятся дистанционные обнаружители

пленок нефти, телеуправляемые подводные осмотровые аппараты и аппаратура ультразвукового зондирования толщи воды.

Концепция контроля экологической обстановки в акваториях с помощью перечисленных средств не исключает необходимости проведения детального анализа проб, отобранных по показаниям средств экспрессного анализа, с помощью стандартной аналитической аппаратуры.

Таким образом, для решения рассматриваемой научно-технической проблемы - создания специальных комплексов оперативного экологического контроля поверхностных природных вод для обеспечения государственных природоохранных органов и экологических служб ВМФ, необходимо было решить ряд научно-технических задач, включающих выбор методов и технических средств для непрерывного и экспрессного определения показателей качества воды, обнаружения и оконтуривания мест загрязнений, контроля за состоянием водной поверхности, толщи воды и дна акваторий, осуществить макетирование таких технических средств и оценку их аналитических и технических возможностей в натурных условиях. Наконец, нужно было сформулировать задачи, решаемые комплексом с учетом его принципиально новых возможностей, разработать методы использования комплекса, включающие возможность маневрирования мобильного носителя, разработать принципы и алгоритмы функционирования комплекса при решении задач, постановка которых была невозможна в отсутствие многокомпонентных мобильных средств автоматизированного оперативного экологического контроля.

Выполненные автором на стадии подготовки данной работы проработки и их натурная апробация показали, что реализация нового подхода к решению проблемы контроля экологического состояния водных объектов, который в отличие от традиционных методов позволил бы производить комплексное автоматизированное оперативное измерение основных показателей состава и качества воды непосредственно на месте

инспектирования по ходу движения носителя аппаратуры одновременно на разных глубинах, может быть осуществлена путем разработки и создания судовых природоохранных комплексов (СПК). Кроме указанных выше измерений СПК должен обеспечивать возможность наблюдения и диагностики изменений физических свойств поверхности и толщи воды, являющихся следствием загрязнений. Эти изменения включают появление на поверхности воды пятен нефти и нефтепродуктов, а в толще воды - взвешенных частиц, инородных включений и т.д. Необходимо обеспечить и количественную составляющую этих наблюдений, например, определение толщины пленки нефтепродуктов, геометрические размеры пятна и объем попавших в акваторию нефтепродуктов, а в толще воды определять размеры факела загрязнения и глубину его нахождения. В автоматическом режиме должна осуществляться обработка информации, ее сбор и хранение. В случае необходимости должна быть предусмотрена возможность отбора проб для дальнейшего анализа.

Решению этой проблемы в целом и перечисленных отдельных составляющих ее задач, кроме отмеченных выше в этом разделе работ автора, посвящен ряд других его работ, в числе которых работа [12], где наиболее полно изложены особенности и преимущества новой технологии оперативного экологического контроля.

В основу разработки и создания СПК заложена концепция (методология), составляющая суть новой технологии оперативного контроля экологического состояния акваторий, направленной на решение проблемы обеспечения экологической безопасности водных объектов страны, и включающая следующие исходные принципы:

- мобильность, т.е. выполнение экологического контроля в реальном масштабе времени по ходу движения судна;

- многогоризонтность, т.е. осуществление измерений как одновременно, так и попеременно на разных горизонтах (глубинах)

по ходу движения судна с возможностью изменения глубин;

- непрерывность измерения основных гидрофизикохимических параметров и концентраций ЗВ in situ и на борту движущегося судна за счет непрерывной подачи проб воды с разных глубин в широком диапазоне скоростей носителя и глубин контролируемой акватории;

- многоканальный (многопараметрический) режим измерений основных показателей состава и свойств водной среды;

- анализ, обработка и выдача пользователю в реальном масштабе времени больших массивов многопараметрической экологической информации непосредственно на борту судна-носителя в процессе выполнения им природоохранных задач;

- двухступенчатый режим экологического контроля, включающий на первом этапе - непрерывные автоматизированные экспрессные измерения, получение и обработку информации на борту судна и принятие решения об обнаружении зоны загрязнения; на втором этапе - отбор проб по показаниям экспрессных методов и детальный анализ с использованием стандартных аналитических приборов.

Эти принципы направлены на повышение производительности, эффективности и объективности экологического контроля. Структура концепции (методологии) оперативного экологического контроля с помощью СПК приведена на рис.І.П (см.Приложение), где представлены основные принципы методологии, способы и средства ее реализации, основные направления работ с использованием СПК, объекты контроля и схема взаимодействия с другими средствами экологического контроля.

<< | >>
Источник: Гуральник Дмитрии Леонтьевич. Создание и Внедрение В практику экологического контроля и мониторинга судовых природоохранных комплексов [Электронный ресурс]: Дис. ... д-ра техн. наук : 03.00.16, 05.11.13 .-М.: РГБ, 2005. 2005

Скачать оригинал источника

Еще по теме 2.1. Концепция (методология) оперативного контроля экологического состояния водных объектов на основе судовых природоохранных комплексов (СПК).:

  1. Медицинский контроль за состоянием здоровья личного состава
  2. 3.2.1. ОРГАНИЗАЦИЯ НАБЛЮДЕНИЯ И КОНТРОЛЯ ЗА СОСТОЯНИЕМ ОКРУЖАЮЩЕЙ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ И ПОТЕНЦИАЛЬНО ОПАСНЫХ ОБЪЕКТОВ
  3. Гуральник Дмитрии Леонтьевич. Создание и Внедрение В практику экологического контроля и мониторинга судовых природоохранных комплексов [Электронный ресурс]: Дис. ... д-ра техн. наук : 03.00.16, 05.11.13 .-М.: РГБ, 2005, 2005
  4. Оглавление
  5. ВВЕДЕНИЕ
  6. 1.3. Требования нормативных документов по контролю качества вод.
  7. 1.5. Основные направления работ с использованием СПК в системе государственных природоохранных органов и экологических служб ВС РФ.
  8. ГЛАВА 2. Методология оперативного экологического контроля ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МОБИЛЬНЫХ НОСИТЕЛЕЙ. Концепция построения судовых природоохранных комплексов как принципиально НОВОГО СРЕДСТВА автоматизированного оперативного экологического контроля. Технический облик, СТРУКТУРА, БАЗОВЫЙ СОСТАВ, СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ.
  9. 2.1. Концепция (методология) оперативного контроля экологического состояния водных объектов на основе судовых природоохранных комплексов (СПК).
  10. 2.2. Обоснование требований и разработка предложений по техническому облику и структуре принципиально нового средства автоматизированного оперативного экологического контроля - СПК. Базовый состав СПК.
  11. 2.3. Средства измерения и контроля судовых природоохранных комплексов.
  12. 2.3.3. Средства экспрессного гидрохимического анализа.
  13. 2.5. Аппаратура дистанционного оптического лоцирования водной поверхности для обнаружения пленок нефти и нефтепродуктов и комплект приборов для отбора проб с поверхности воды и измерения толщины пленки.
  14. ВЫВОДЫ.
- Акушерство и гинекология - Анатомия - Андрология - Биология - Болезни уха, горла и носа - Валеология - Ветеринария - Внутренние болезни - Военно-полевая медицина - Восстановительная медицина - Гастроэнтерология и гепатология - Гематология - Геронтология, гериатрия - Гигиена и санэпидконтроль - Дерматология - Диетология - Здравоохранение - Иммунология и аллергология - Интенсивная терапия, анестезиология и реанимация - Инфекционные заболевания - Информационные технологии в медицине - История медицины - Кардиология - Клинические методы диагностики - Кожные и венерические болезни - Комплементарная медицина - Лучевая диагностика, лучевая терапия - Маммология - Медицина катастроф - Медицинская паразитология - Медицинская этика - Медицинские приборы - Медицинское право - Наследственные болезни - Неврология и нейрохирургия - Нефрология - Онкология - Организация системы здравоохранения - Оториноларингология - Офтальмология - Патофизиология - Педиатрия - Приборы медицинского назначения - Психиатрия - Психология - Пульмонология - Стоматология - Судебная медицина - Токсикология - Травматология - Фармакология и фармацевтика - Физиология - Фтизиатрия - Хирургия - Эмбриология и гистология - Эпидемиология -