1

Федеральное агентство по образованию ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

________________________________________________________

Саксонов М. Н., Абалаков А. Д., Данько Л. В., Бархатова О. А., Балаян А. Э., Стом Д. И.

ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ НЕФТЕГАЗОВОЙ ОТРАСЛИ.

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ И БИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ

Учебное пособие

ИРКУТСК 2007

2

УДК 504.06:911.3(571.53) ББК У049(2Р54)8:Б1 Печатается по решению редакционно-издательского совета

Иркутского государственного университета

Рецензенты: канд. геол.-минерал. наук, доц. С. П. Примина, канд. биол. наук, доц. Е. В. Напрасникова Саксонов М. Н., Абалаков А. Д., Данько Л. В., Бархато-

ва О. А., Балаян А. Э., Стом Д. И. Экологический мониторинг нефтегазовой отрасли. Физико-химические и биологические ме-тоды: учеб. пособие. – Иркутск: Иркут. ун-т, 2005. – 114 с.

Изложены научно-методические основы экологического мониторин-га нефтегазовой области. Рассмотрены основные методы физико-химических и биологических исследований. Учебное пособие является осно-вой для проведения практикума по различным дисциплинам курса «Эколо-гическая геология», в частности дисциплины «Методы эколого-геологических исследований». Предназначено для студентов, аспирантов, преподавателей, занимающихся вопросами эколого-геологического мони-торинга, а также для широкого круга геологов, биологов, экологов, приро-допользователей. Библиогр. 108 назв. Ил. 10. Табл. 10.

© Коллектив авторов, 2007 © Иркутский государственный университет, 2007

3

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 51 ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ МОНИТОРИНГА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ В РОССИИ 91.1 Нормативно-правовые основы экологического мониторинга 91.2 Теоретические и методические основы экологического мони-

торинга 15

1.3 Экологический мониторинг газовой промышленности 282 КОНЦЕПЦИЯ ОРГАНИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА КОВЫКТИНСКОГО ГАЗОКОНДЕНСАТНОГО КОМПЛЕКСА 382.1 Нормативно-правовое обоснование, цель и задачи монито-

ринга 38

2.2 Основные принципы организации 432.3 Объекты мониторинга 522.4 Формирование сети пунктов наблюдения 552. 5 Ведение мониторинга 592.6 Оценка и прогноз. Планирование и управление 61

3 ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ В КОНТРОЛЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ НЕФТЬЮ И НЕФТЕПРОДУКТАМИ 3.1 Нормирование загрязнения почв нефтью и нефтепродук-

тами

63

633.2 Методы контроля 67

3.2.1 ИК-спектрофотометрия 693.2.2 Люминесцентные методы 72

3.3 Дистанционный мониторинг 744 НЕОБХОДИМОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ПРИ АНАЛИЗЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮ-ЩЕЙ СРЕДЫ 77

5 МЕТОДЫ БИОТЕСТИРОВАНИЯ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ДЛЯ ЦЕЛЕЙ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА

86

5.1 Биоиндикационные методы и методы биотестирования атмосферного воздуха 86

5.2 Методы биотестирования и биоиндикации в контроле за-грязнения водной среды 87

4

5.2.1 Классность природных вод по системе биоиндикации 875.2.2 Биотестирование вод 88

5.3 Методы биоиндикации и биотестирования почв 965.4 Комплекс биотестов для токсикометрии буровых раство-

ров и шлама 98

5.5 Отнесение опасных отходов к классу опасности для окру-жающей среды методами биотестирования 99

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 103БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 104

5

ВВЕДЕНИЕ

В условиях стремительного научно-технического прогресса и бурного роста промышленного производства, усложнения тех-ногенных систем, их значительного влияния, в том числе опасно-го, на природную и социальную среды резко возросло внимание к проблеме устойчивого развития.

Главным принципом решения этой проблемы является обеспечение экологической безопасности хозяйственной дея-тельности. Он означает, что при усовершенствовании сущест-вующих и создании новых техногенных объектов на всех этапах его жизненного цикла, включая проектирование, сооружение и эксплуатацию, должны учитываться требования и критерии, по-зволяющие обеспечить максимальную совместимость данного объекта и окружающей природной среды, сохранить экологиче-ское равновесие. Реализация принципа экологической безопасно-сти базируется на системном подходе к анализу и прогнозу по-следующих изменений и последствий, которые могут возникнуть в природных экосистемах и биосфере в целом.

Важным инструментом в обеспечении экологической безо-пасности производственной деятельности является экологиче-ский мониторинг (ЭМ). Экологический мониторинг является обя-зательным элементом в программах комплексного социально-экономического развития различных регионов, территориально-производственных комплексов и отдельных предприятий.

Экологический мониторинг рассматривается как совокуп-ность систем комплексного наблюдения за антропогенными и природными источниками воздействия, состоянием окружающей среды, динамикой происходящих в ней изменений, прогнозом развития ситуаций и управлением ими. В основе мониторинга лежат систематические наблюдения за экологическим эффектами взаимодействия природы, населения и хозяйства на определенной территории.

Комплексность, взаимосвязанность процессов, происходя-щих в окружающей среде, чрезвычайность проблем, стоящих пе-ред человечеством на пути обеспечения долгосрочной экологиче-ской безопасности и устойчивого развития, определяют актуаль-ность темы и делают необходимой разработку методологических

6

и методических основ организации и функционирования систем экологического мониторинга.

Это общепризнанно на международном и государственном уровне. В Российской Федерации формируется Единая государ-ственная система экологического мониторинга (ЕГСЭМ), которая строится по природно-ресурсному принципу (атмосфера, земля, водные объекты, недра, растительный и животный мир) и имеет своей целью создание информационной базы для обеспечения ус-тойчивого развития страны в целом и отдельных ее регионов.

Разработка и проектирование системы мониторинга – слож-ное междисциплинарное исследование. Оно направлено на реше-ние комплексных проблем создания кибернетической модели мо-ниторинга как инструмента изучения, контроля и управления со-стоянием сложных природно-техногенных систем.

В настоящем пособии представлена концепция производст-венного экологического мониторинга нефтегазового комплекса (ПЭМ НГК), которая должна послужить основой для разработки программы мониторинга, создания технического проекта органи-зации и проведения мониторинга, формирования службы мони-торинга на предприятиях нефтегазовой отрасли. При разработке концепции ПЭМ НГК используется опыт существующих эколо-гических экспертных и мониторинговых систем, направленных на решение задач охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов в районах промышленного освоения.

Традиционно качественное состояние природных объектов – атмосферного воздуха, воды, почвы – устанавливается по со-держанию в них загрязняющих веществ и определяется путем сравнения концентрации загрязнителей со значениями предель-но-допустимой концентрации (ПДК) веществ для данной катего-рии объекта. Однако, загрязняющие вещества многокомпонент-ны, что делает нереальным определение всех опасных соедине-ний. Более того, сочетанное действие всех компонентов на при-родную среду и ее составляющие не представляет собой простой суммы, а также возможен кумулятивный эффект отдельных ве-ществ. Поэтому в настоящее время исследователи разрабатывают и внедряют в практику интегральные методы биотестирования, позволяющие определять суммарное действие на живые организ-

7

мы всех компонентов загрязнения, оценить степень загрязнения изучаемого объекта быстро и с минимальными затратами.

Переход к более надежному экологическому контролю ка-чества окружающей среды в России возможен только при усло-вии расширения перечня измеряемых одиночных и групповых показателей загрязнения, обязательного использования методов биотестирования и обеспечения лабораторий современными на-дежными средствами быстрой идентификации веществ, вызы-вающих токсичность.

Государственной стратегией Российской Федерации по ох-ране окружающей среды и обеспечения устойчивого развития, утвержденной Указом Президента РФ № 236 от 4 февраля 1994 г., определена необходимость перехода при оценке качества ок-ружающей среды от количественного нормирования к нормиро-ванию по экосистемным признакам с учетом влияния загрязнения на самое чувствительное звено экологической системы. Исполь-зование методов биотестирования для оперативной интегральной оценки трудно переоценить.

Оперативная интегральная оценка качества воды, почвы, атмосферы методами биотестирования не заменяет количествен-ный химический анализ, но она его дополняет и, в какой то сте-пени может предварить, благодаря экспрессности, простоте и не-высокой стоимости методов биотестирования.

Нефтегазовая отрасль является базовой в экономике страны. Она оказывает сильное и комплексное воздействие на окружаю-щую среду. Одни из наиболее существенных нарушений проис-ходят за счет буровых скважин, при помощи которых осуществ-ляются поиск, разведка и эксплуатация нефтегазовых месторож-дений. Поэтому необходимо проведение исследований с целью нахождения экологически целесообразного равновесия, поддер-живаемого на уровне, дающем максимальный эколого-социально-экономический эффект при освоении участков недр, содержащих углеводороды.

Добыча и использование нефти и газа оказывают отрица-тельное воздействие на окружающую среду в течение всего про-изводственного цикла – от разведки месторождений, извлечения и транспортировки нефти до получения и потребления нефтепро-

8

дуктов. Строительство, обустройство и эксплуатация скважин в необжитых местах подрывают естественные экосистемы.

При бурении и эксплуатации скважин происходит наруше-ние и загрязнение ландшафтов, прилегающих к буровым площад-кам. Основными источниками воздействия выступают строи-тельно-монтажные работы, а также отходы бурения – буровые сточные воды (БСВ), отработанные буровые растворы (ОБР) и буровой шлам (БШ).

Вредные вещества, попадая из источников загрязнения в одну из природных сред (воздушную, водную, почву), вовлека-ются в общую миграцию веществ и, как правило, в течение того или иного отрезка времени распространяются во всех средах.

9

1 ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ МОНИТОРИНГА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ В РОССИИ 1.1 Нормативно-правовые основы экологического мониторинга

Национальный мониторинг России в настоящие время вклю-чает три вида мониторинга: санитарно-гигиенический, экологиче-ский, климатический (Экологическое право ..., 1999).

Экологический мониторинг рассматривается как совокуп-ность систем комплексного наблюдений за антропогенными и при-родными источниками воздействия, состоянием окружающей среды, динамикой происходящих в ней изменений, прогнозом развития ситуаций и управления ими. В качестве основных элементов мони-торинг включает наблюдения за факторами воздействия и состояни-ем окружающей среды, прогноз ее будущего состояния и оценка фактического и прогнозируемого состояния природной среды. Клю-чевой задачей экологического мониторинга является обеспечение систематических наблюдений за экологическими эффектами взаи-модействия природы, населения и хозяйства на определенной терри-тории.

Мониторинг окружающей среды (экологического монито-ринг), согласно Закону РФ «Об охране окружающей среды» (1992), состоит из государственной службы наблюдения за состоянием ок-ружающей природной среды, государственного, производственного, общественного контроля.

В России действует Единая государственная система экологи-ческого мониторинга (ЕСЭМ) (Постановление…, 1993). ЕГСЭМ функционирует и развивается с целью информационного обеспече-ния управления в области охраны окружающей среды, рациональ-ного использования природных ресурсов, обеспечения экологиче-ски безопасного устойчивого развития страны и ее регионов, ведения государственного фонда данных о состоянии окружающей среды и экосистем, природных ресурсах, источниках антропогенного воз-действия. Общее руководство ЕГСМ возложено на Государственный комитет РФ по охране окружающей среды (СЗ РФ, 1997).

Основными задачами ЕГСЭМ являются (Положение…, 1995):

10

- проведение наблюдений за изменением состояния окру-жающей среды и экосистемами, источниками антропогенных воз-действий с определенным пространственным и временным раз-решением;

- проведение оценок состояния окружающей среды, экоси-стем территории страны, источников антропогенного воздействия;

- прогноз состояния окружающей среды, экологической об-становки на территории России и ее регионов, уровней антропо-генного воздействия при различных условиях размещения произ-водительных сил, социальных и экономических сценариях разви-тия страны и ее регионов.

В соответствии с основными задачами в ЕГСЭМ осуществля-ется мониторинг состояния природных сред, экосистем, природ-ных ресурсов и источников антропогенного воздействия, а также информационное обеспечение решения экологических проблем. Эти работы выполняются в рамках ЕГСЭМ на единых научно-методических и метрологических подходах.

В России Единая государственная система экологического мо-ниторинга создается на основе территориально-ведомственного принципа построения, предусматривающего максимальное исполь-зование возможностей существующих государственных и ведомст-венных систем мониторинга состояния окружающей природной среды, источников антропогенного воздействия, природных ресур-сов, экосистем. В соответствии с нормативными правовыми доку-ментами общее руководство созданием и функционированием ЕГ-СЭМ и координация деятельности государственных органов испол-нительной власти в области мониторинга окружающей природной среды возложены на Министерство природных ресурсов России (По-ложение…, 1995).

В ЕГСЭМ выделяются базовые и специализированные подсис-темы мониторинга и подсистемы обеспечения функционирования системы в целом.

Базовые подсистемы создаются на основе служб наблюдения состояния природных сред и природных ресурсов федеральных ор-ганов исполнительной власти, осуществляющих мониторинг: со-стояния атмосферы; водных объектов: поверхностных вод, суши, морской среды, водной среды, водохозяйственных систем и соору-жений в местах водозабора и сброса сточных вод, подземных вод;

11

недр (геологической среды), опасных экзогенных и эндогенных геологических процессов; земель, почвенного покрова; наземной флоры и фауны (кроме лесов); лесов; фонового состояния окру-жающей природной среды; источников антропогенного воздействия.

Специализированные подсистемы функционируют на базе служб наблюдений федеральных органов исполнительной власти и осуществляют мониторинг: промышленной безопасности; рыб, дру-гих водных животных и растений; воздействия факторов среды обитания на состояние здоровья населения (в рамках системы со-циально-гигиенического мониторинга); околоземного космического пространства; военных объектов.

Руководство подсистемами осуществляют специально упол-номоченные федеральные органы исполнительной власти в соответ-ствии с распределением функций, утвержденным постановлением Правительства Российской Федерации от 24.11.93 № 1229 «О созда-нии единой государственной системы экологического мониторинга».

Функционирование подсистем осуществляется на основании настоящего Положения и Положений о подсистемах ЕГСЭМ, ут-верждаемых федеральными органами исполнительной власти, обес-печивающими деятельность этих подсистем, по согласованию с Минприроды России.

В ЕГСЭМ образуются специализированные ведомственные подсистемы, связанные с мониторингом источников антропогенного воздействия предприятий различных отраслей промышленности и сельского хозяйства страны.

В ЕГСЭМ функционируют подсистемы обеспечения, к кото-рым относятся: топографо-геодезическое и картографическое обес-печение, включая создание цифровых, электронных карт и геоин-формационных систем; электронные системы передачи данных. В ЕГСЭМ могут быть образованы и другие подсистемы, решающие тематические целевые задачи.

ЕГСЭМ функционирует и развивается во взаимодействии с Российской системой по чрезвычайным ситуациям (РСЧС) и обес-печивает РСЧС всей необходимой информацией в согласованной форме и в согласованные сроки. В случае возникновения чрезвы-чайных ситуаций федерального и регионального масштабов ЕГСЭМ функционирует как подсистема РСЧС.

12

ЕГСЭМ функционирует на четырех основных уровнях: феде-ральном, региональном (бассейновом), субъектов Российской Феде-рации (территориальный уровень), локальном.

Целесообразность создания регионального уровня ЕГСЭМ оп-ределяется: необходимостью оценки состояния природных объек-тов, анализа природных процессов и экологически неблаго-приятных явлений, когда их границы не совпадают с границами субъектов Российской Федерации; сложившейся структурой терри-ториальных (региональных) органов ряда ведомств; целесообразно-стью создания мощных территориальных функциональных цен-тров, способных обслуживать ряд субъектов Российской Федерации.

Данные для обеспечения информационных систем федераль-ного (регионального) уровня передаются в соответствующие феде-ральные (региональные) центры указанных подсистем. Обобщение информации, получаемой территориальными центрами базовых и специальных подсистем, осуществляется по данной территории в региональных информационно-аналитических центрах (РИАЦ) территориальных органов Минприроды России по согласованию с территориальными (региональными) подразделениями федеральных органов исполнительной власти, обеспечивающих функционирова-ние ЕГСЭМ.

Территориальные системы экологического мониторинга орга-низуются в субъектах РФ и являются основными системообразую-щими элементами ЕГСЭМ (территориальными подсистемами ЕГ-СЭМ). Как и ЕГСЭМ, территориальные подсистемы формируются на основе базовых и специализированных подсистем при участии систем обеспечения соответствующего уровня.

Территориальные подсистемы ЕГСЭМ формируются по уни-фицированным методологическим принципам с целью обеспечения сопоставимости информации между отдельными терри-ториальными подсистемами и включают в себя как базовую сеть мониторинга федерального уровня, так и соответствующую сеть мониторинга объектов в интересах данного субъекта РФ.

Данные, получаемые всеми звеньями территориального уровня ЕГСЭМ, собираются в специализированных центрах базо-вых и специализированных подсистем данной территории, функ-ционирующих на единой организационной, методической и инфор-мационной основе.

13

Сбор, хранение и анализ информации, поступающей от инфор-мационных звеньев базовых и специализированных подсистем мо-ниторинга территориального уровня, а также федеральных центров специализированных подсистем, не имеющих территориального уровня, осуществляется в информационно-управляющих федераль-ных центрах соответствующих подсистем ЕГСЭМ, связанных между собой на единой организационной, методической и информационной основе.

Федеральный информационно-аналитический центр (ФИАЦ) Минприроды России осуществляет сводный анализ информации, пе-редаваемой из информационно-управляющих центров со-ответствующих подсистем ЕГСЭМ федерального и территориально-го уровней в порядке, согласованном с федеральными органами ис-полнительной власти, обеспечивающих функционирование ЕГ-СЭМ, и органами исполнительной власти субъектов Российской Федерации. Обмен данными между информационными центрами подсистем ЕГСЭМ осуществляется на принципе бесплатного досту-па к данным мониторинга, полученным за счет бюджетных средств

В Иркутской области с 1995 г. работы по программе разработ-ки системы экологического мониторинга Иркутской области.

Организация и проведение работ по экологическому монито-рингу в пределах Иркутской области осуществляется и координиру-ется территориальной системой экологического мониторинга Иркут-ской области (ИРСЭМ) на принципах, правилах, нормах и положени-ях ЕГСЭМ (Постановление…, 1996).

Основными задачами ИРСЭМ являются (Постановление…, 1996): - своевременное и достоверное выявление зон возможного

экологического неблагополучия и доведение этой информации до заинтересованных потребителей для выработки долгосрочных и экс-тренных мер по обеспечению экологической безопасности Иркут-ской области;

- организация и обеспечение информационных потоков в базу данных ИРСЭМ; - обеспечение информационной поддержки приоритетных

для Иркутской области конкретных задач управления экологиче-ской обстановкой, определяемых территориальными и федеральны-

14

ми программами, международными обязательствами Российской Федерации;

- обеспечение граждан и организаций информацией об эколо-гической обстановке; - развитие ИРСЭМ, включая совершенствование всех видов

обеспечения ее функционирования; - обеспечение эффективного информационного сопряжения

ИРСЭМ с другими государственными информационными система-ми;

- реализация научно-технической политики ЕГСЭМ в области обеспечения информационной поддержки управления экологической обстановкой.

ИРСЭМ формируется на трех основных организационных уровнях: федеральном, территориальном, локальном. На локальном уровне функции ИРСЭМ включают получение и сопоставление дан-ных о состоянии окружающей природной среды и источниках ан-тропогенного воздействия, их выбросах, сбросах и отходах, создание банков экологических данных для информационного обеспечения природоохранной деятельности.

В рамках ИРСЭМ на основе базовых функциональных и спе-циализированных систем государственных и ведомственных служб мониторинга осуществляется:

- мониторинг источников воздействия или мониторинг эмиссий субстанций; - мониторинг воздействия на природную среду, связанный с

контролем влияния источника (импактный мониторинг); - мониторинг состояния природной среды, не связанный с оп-

ределенным источником воздействия (мониторинг антропогенного фона).

Для оценки антропогенного воздействия объектов хозяйствен-ной деятельности организуются отраслевые и производственные системы мониторинга источников воздействия на окружающую природную среду и зон их непосредственного влияния (импактный мониторинг), осуществляющие свое функционирование в рамках соответствующих базовых и специализированных подсистем ЕГ-СЭМ. Организация этих систем мониторинга осуществляется пред-приятиями и организациями, осуществляющими хозяйственную деятельность на территории субъектов Российской Федерации. Ре-

15

шение о необходимости наличия у предприятия указанных систем мониторинга принимается органами, выдающими лицензии на при-родопользование и проведение мониторинга состояния окружающей среды.

Для оценки состояния окружающей природной среды непо-средственно в районах расположения (размещения) объектов, пред-ставляющих потенциальную опасность для населения, растительно-го и животного мира и состояния экосистем, формируются локаль-ные сети наблюдения. Требования по их методическому и инфор-мационному сопряжению с ЕГСЭМ определяются совместным ре-шением органов исполнительной власти субъектов РФ, специально уполномоченных федеральных органов исполнительной власти в области охраны окружающей природной среды, органов РСЧС, са-нитарно-эпидемиологического надзора. Ведение локального эколо-гического мониторинга осуществляется природопользователем по разработанным им регламентам, согласованным со специальными уполномоченными государственными органами.

Системы мониторинга источника воздействий создаются за счет средств субъекта хозяйственной деятельности, который обеспе-чивает их регламентное функционирование.

Системы мониторинга России тесно взаимосвязаны с между-народным мониторингом, который осуществляется в рамках Гло-бальной системы мониторинга окружающей среды (ГСМОС) и ох-ватывает национальные и региональные (межнациональные) систе-мы мониторинга.

1.2. Теоретические и методические основы экологического мониторинга В последние годы произошел значительный сдвиг в научно-

методическом обосновании и реализации программ экологического мониторинга. Под мониторингом окружающей среды подразумева-ют регулярные, выполняемые по заданной программе наблюдения природных сред, природных ресурсов, растительного и животного, позволяющие оценить состояние и происходящие изменения под влиянием антропогенной деятельности. Мониторинг по своей сути является системой, включающей наблюдения, оценку наблюдения,

16

прогноз, оценку прогноза, позволяющей правильно управлять каче-ством природной среды.

Под экологическим мониторингом следует понимать органи-зованный мониторинг объектов окружающей среды для обеспече-ния оценки среды обитания человека, биологических сообществ и экологических систем с целью принятия управленческих решений, когда показатели состояния одного или нескольких объектов не дос-тигаются.

Мониторинговая система должна быть проблемно-ориентированной. С. Янг (1972) выделяет следующие этапы про-блем: 1) определение цели; 2) выявление проблемы; 3) диагноз; 4) поиск решения; 5) оценка и выбор альтернативы; 6) согласование решения; 7) утверждение решения; 8) подготовка к вводу в дейст-вие; 9) управление принимаемыми решениями; 10) проверка эффек-тивности. При выборе приоритетных направлений ЭМ следует ис-ходить из анализа проблем и конфликтных ситуаций, их масштабов, экологической и социально-хозяйственной значимости.

При разработке системы ЭМ существует опасность подмены целей средствами. Цель ЭМ – сбор информации о состоянии источ-ников воздействия и окружающей их среде. Цель экспертной систе-мы – оценка проектных решений в отношении экологической безо-пасности. Система ЭМ поставляет сведения, необходимые для разра-ботки технических и экологических проектов, поддержки и контроля их осуществления. На выбор цели субъекта решающее влияние ока-зывает система ценностей (экологических, технических, экономиче-ских, гуманитарных), которых он придерживается. В соответствии с целями и задачами мониторинга с его помощью осуществляется ин-формационное обеспечение устойчивого развития, базирующегося на рациональном использовании природно-ресурсного потенциала с учетом охраны природы региона в целом.

Выбор критериев для обоснования системы мониторинга, его схемы, объектов, контролируемых параметров, формирования на-блюдательной сети, режимов и методов наблюдения зависит от того, насколько они в действительности приведут к достижению постав-ленной цели, или, по крайней мере, будут способствовать продви-жению к ней. При формировании критериев необходим компромисс между полнотой (точностью) описания целей и количеством крите-риев.

17

Существует опасность смешения целей, что стало причиной экологических проблем Байкала, Кара-Багаз-гола, Онежского озера, проекта по переброске вод северных рек к Аралу и др. Вместе с тем необходимо учитывать, что со временем может происходить изме-нение целей. Их динамичность важна при обосновании системы мониторинга и ее корректировки. Цели экономического развития и охраны природы не должны противопоставляться друг другу. Разви-тие экономики должно проходить при соблюдении экологических норм и критериев.

Системные свойства экологического мониторинга раскрыва-ются в трех аспектах. Первый связан с системными принципами по-строения модели мониторинга. Второй отражает системность «по-знавательной» деятельности или ведения наблюдений. Третий рас-крывает системность представления преобразованной информации в аналоговом виде в моделях предметной области.

В общем смысле, системы ЭМ (международные, национальные, региональные, локальные) являются информационными системами (Берталанфи, 1963; Месарович, Такахара, 1974; Садовский, 1974; Уемов, 1981; Урманцев, 1988 и др.) и решают три типа задач:

1) сбор первичной информации, ее накопление и формирование банка данных; 2) обработка и представление данных в виде различных таб-лиц, графиков, карт и др.; 3) оперативное обеспечение информацией, необходимой и дос-

таточной для принятия решения и управления ситуацией. Система ЭМ обладает свойствами статической и динамиче-

ской модели. Первая отражает конкретное состояние или структуру модели. Различные изменения состояния и связи между элементами мониторинга раскрываются в динамической модели мониторинга. Она отражает поведение системы, описывает происходящие с тече-нием времени изменения, последовательность этапов, операций, действий, причинно-следственные связи. Идеальная система ЭМ от-носится к классу комбинированных моделей, т.к. предназначена для фиксации и оценки экологического состояния и его изменений в пространстве и во времени.

Динамические свойства системы ЭМ проявляются в ее функ-ционировании и развитии. Под функционированием понимаются происходящие в системе мониторинга и контролируемой ею среде

18

процессы, представляющие собой простые изменения без повыше-ния степени их сложности. Такие системы стабильно реализуют фиксированную цель. Развитием называется то, что происходит с системой при изменении ее целей, связанных с качественным рос-том. Развитие связывается с повышением уровня организованности. Наиболее эффективный способ развития – саморазвитие. Если су-ществующая структура мониторинга перестает соответствовать из-менившимся условиям и целям, то для обеспечения новой функции и решения возникающих проблем будет происходить изменение структуры и усложнение системы.

Среди множества альтернатив развития принимается опти-мальный вариант, рассматриваемый как наилучший в заданных ус-ловиях. Его качество оценивается с помощью критерия оптималь-ности, а условия задаются в виде ограничений на дополнительные критерии. Критерием оптимальности ОЭМ является его эколого-экономическая эффективность, т.е. при минимуме затрат на его ор-ганизацию и проведение мониторинг должен обеспечивать получе-ние максимума полезной информации о факторах воздействия, со-стоянии окружающей среды и происходящих в природно-техногенных системах изменениях. Таким образом, ставится задача разработки развивающейся модели мониторинга, относящейся к классу не стационарных систем, т.е. таких, свойства которых со вре-менем меняются.

Идеальная система ЭМ должна подчиняться принципу при-чинности, т.е. отклик системы на некоторое воздействие не может начаться раньше самого воздействия. Отсюда вытекает другой принцип – превентивности, т.е. наблюдения за состоянием окру-жающей среды должны быть организованы до начала осуществления проектных решений.

Система мониторинга разрабатывается применительно к су-ществующей среде. Вместе с тем, как открытая система, она должна взаимодействовать как с вышестоящими, так и нижестоящими сис-темами мониторинга.

Системы ЭМ относятся к разряду искусственных систем. Их объектом является как естественная среда, так и антропогенная. Формой их представления служит модель природно-техногенной системы (ПТС). Поэтому система экологического мониторинга ПТС – это смешанная система.

19

Система управления ЭМ комбинированная, т.е. управляется как извне, так и посредством самоуправления. Управление извне осуществляется внешним по отношению к системе мониторинга блоком. Кроме того функции управления выполняет непосредствен-но и система ЭМ.

Структура ЭМ отражает последовательность действий и про-должительность каждого этапа. С учетом состава и структуры мо-ниторинга разрабатывается сетевой график всего процесса, пред-ставленный в виде структурной схемы.

В качестве объектов ЭМ выступает комплекс элементов ок-ружающей среды (экологические системы, компоненты, природные среды и т.п.). Они могут нести информацию о различных своих свойствах. С многокритериальностью систем связана проблема оп-ределения контролируемых параметров. Поэтому в качестве сигна-лов используются не сами объекты, а их состояния. В связи с чем, важной начальной задачей экологического мониторинга является «подготовка» объекта к наблюдению, построение его модели. От со-ответствия экспериментальной модели мониторинга модели изучае-мого объекта зависит эффективность эксперимента, полнота и дос-товерность получаемой информации.

Обоснование выбора объекта мониторинга обычно осуществ-ляется в условиях неопределенности. Выбор одной из альтернатив проводится на основе сравнения различных следствий. Для упорядо-чения причинно-следственных связей объект и методы его изуче-ния должны обладать свойствами репрезентативности, т.е. предста-вительности данного объекта и метода исследования ко всей их со-вокупности, из которых сделана выборка.

Интерактивный выбор варианта в системе ЭМ – это селекция, отбор, направленные на повышение качеств информации. Однако в действительности мониторинговые операции могут приводить как в сторону улучшения данных наблюдений, так и их ухудшения. Это связано со сложной природой контролируемого объекта и не детер-минированным характером возникающих при его изучении связей.

Поступающие в систему мониторинга информационные пото-ки питают ее, организуют ее функции, управляют ею. В качестве сигналов об окружающей среде используются сигналы от объектов в виде различных физических, химических, биологических, эконо-мических и других показателей. Любая поступающая в систему мо-

20

ниторинга информация – вероятностная. Это определяет вероятно-стную меру прогнозируемости или реализации экологической ситуа-ции.

Наблюдения в системе экологического мониторинга носят итерационный характер, т.е. в нем применяются измерительные и вычислительные циклы, в которых заранее неизвестно число повто-рений и проверка окончательного результата проводится не по счетчику, а по достижению нужной точности. Циклы такого при-ближения называют итерационными.

Измерения в системе ЭМ могут носить качественный и количе-ственный характер. Для измерения состояния объектов в системе мониторинга используются различные измерительные шкалы. Ре-зультаты измерения содержат информацию о наблюдавшемся объ-екте, количество же информации зависит от степени полноты этого соответствия и разнообразия вариантов. Необходимая информация получается в результате мониторинговых измерений с помощью их преобразований или обработки экспериментальных данных. Чем теснее соответствие между состояниями и их обозначениями, тем больше информации можно извлечь в результате обработки дан-ных. Степень этого соответствия зависит не только от организации системы измерения, принятой в мониторинге, но и от природы ис-следуемого явления. В свою очередь сама степень соответствия определяет допустимые (и недопустимые) способы обработки дан-ных.

При проведении ЭМ необходимо помнить, что расплывча-тость некоторых наблюдений неизбежна, т.к. обусловлена объек-тивными факторами, связанными со свойствами данных и измери-тельных систем. Поэтому на практике получаемые при помощи мо-ниторинга модели должны быть не только гипотезами об исследуе-мом объекте, но и гипотезами об ошибках измерения.

В системе ЭМ, в зависимости от целей и задач, точности из-мерения, свойств объектов и применяемых приборов и оборудова-ния, используются различные шкалы: 1) порядковые или ранговые; 2) балльные; 3) интервальные; 4) шкалы отношений; 5) шкалы раз-ностей; 6) абсолютные. Важное значение придается оцифровке по-рядковых шкал и преобразованию их в цифровые. Для балльных шкал рассчитываются удельные и весовые значения признака.

21

Суммируя сказанное, сформулируем основные методологиче-ские положения ЭМ: - стратегическое назначение мониторинга – информационное

обеспечение устойчивого развития территории (страны, региона и т.п.);

- мониторинг строится как геоинформационная (пространст-венная) система; - эмерджентное свойства мониторинга заключаются в том, что

он представляет собой автоматизированную систему, которая осу-ществляет на основе хранящегося в ней массива фактических дан-ных алгоритмическое решение различного рода экологических за-дач по синтезу новых сведений, не содержащихся в этом массиве в явной форме;

- экологический мониторинг должен рассматриваться как сис-тематический процесс, следующий определенным правилам;

- организация мониторинга и экологическая оценка должны проводится до принятия основных решений по реализации наме-чаемой деятельности, а их результаты используются при выработке и принятии решений;

- система мониторинга должна быть унифицированной, но в то же время отражать местные условия и конкретные ситуаций;

- мониторинг строится как иерархическая система; при пере-ходе на более высокий уровень происходит генерализация объек-тов наблюдения и контролируемых параметров, их пространствен-ных и смысловых характеристик;

- мониторинговая генерализация заключается в отборе и обоб-щении информации соответственно назначению и масштабу на-блюдения; в процессе генерализации проявляются свойства эмерд-жентности систем и синергетические информационные эффекты;

- мониторинг, объект его изучения и их информационные мо-дели должны соответствовать друг другу;

- система экологического мониторинга должна быть направле-на на совместное рассмотрение и учет воздействий намечаемой дея-тельности и связанных с ними изменений во всех природных и соци-ально-хозяйственных элементах окружающей среды;

- система наблюдений должна быть построена с учетом при-чинно-следственных связей, что заключается в первоочередном

22

контроле причин – источников воздействия, а затем следствий – со-стояния окружающей среды;

- выбор объектов и режимов наблюдения должен быть при-оритетным, направленным, в первую очередь, на сбор информации о наиболее значимых воздействиях и их последствиях;

- наблюдения и оценка в системе экологического монито-ринга не сводятся к научно-техническому исследованию, а являют-ся инструментом принятия взаимоприемлемых решений;

- результаты наблюдений должны оцениваться не только по величине воздействия на окружающую среду и степени ее нарушен-ности, но и по экологической значимости последствий для природы и социально-хозяйственного комплекса;

- экологический мониторинг не ограничивается этапом плани-рования, он охватывает все этапы осуществляемой хозяйственной деятельности;

- наблюдения и оценки также должны опираться не только на стандартные нормативы, но и учитывать региональные уровни до-пустимого экологического риска.

Основные принципы организации мониторинга: комплекс-ность, систематичность, унифицированность.

В целом процесс ЭМ включает следующие основные состав-ляющие: - обоснование объектов мониторинга и контролируемых па-

раметров, формирование сети пунктов наблюдений; - сбор, обработка и накопление информации; - обработка информации в направлении анализа и оценки

экологической ситуации, прогноза потенциальных воздействий на-мечаемой деятельности;

- использование полученной информации и результатов ее об-работки в процессе принятия решений, относящихся к обоснованию намечаемой деятельности и ее выполнению;

- взаимодействие с другими системами мониторинга и источ-никами информации. Обязательные процедуры ЭМ: выделение объекта наблюдений;

обследование объекта; составление информационной модели для объекта наблюдений; планирование измерений; оценка состояния объекта и идентификации его информационной модели; прогнози-рование состояния изменения объекта наблюдений; представление информации в удобной для использования форме.

23

Функциональную структуру системы ЭМ можно представить в виде комплекса четырех основных блоков: базы данных, аналити-ческий блок, информационный блок и блок управления экологиче-ской ситуацией (рисунок 1.2.1). Наиболее универсальным подходом к определению структуры системы ЭМ является его разделение на подсистемы: наблюдения, оценка фактического состояния, прогноз состояния, оценка прогнозируемого состояния.

Информационная система ЭМ является составной частью сис-темы управления состоянием окружающей среды, поскольку ин-формация о существующем состоянии ОС и тенденциях его из-менения являются основой разработки природоохранной политики и планировании социально-экономического развития территорий. Результаты оценки существующего и прогнозируемого состояния ОС в свою очередь дают возможность уточнить требования к под-системе наблюдений (это и составляет научное обоснование мони-торинга, обоснование состава и структуры сети, режимов и методов наблюдений).

Наблюдения за состоянием ОС должны включать как наблю-дения за источниками и факторами воздействия, так и за состоянием элементов ОС, в том числе за откликами живых организмов на воз-действие, за изменением показателей их состояния. При этом необ-ходимо и получение данных о первоначальном или фоновом состоя-нии ОС.

Оценка состояния ОС подразумевает всесторонний анализ со-стояния,, вызванный воздействием различных факторов в различ-ных природных средах (часто одновременных и усиливающих эф-фект воздействия). Для комплексной оценки состояния ОС и выяв-ления динамики этого состояния одновременно должны вестись ме-теорологические, гидрологические, почвенно-геохимические, био-логические и другие наблюдения, позволяющие правильно выделять и интерпретировать антропогенно спровоцированные изменения состояния ОС и ее элементов на фоне природных процессов (Изра-эль, 1974, Комплексный ..., 1980;1982).

Для анализа и прогноза экологических ситуаций как в глобальном и региональном масштабах, так и в локальном не-обходимо знание множества геофизических и геохимических процессов, различных антропогенных эффектов и ситуаций их вызывающих. Необходимо, прежде всего, отыскивать факторы, ведущие к наиболее серьезным, долговременным изменениям в окружающей природной среде, а также выявить элементы ОС

24

.

Рисунок

2.1

– Функциональная структура системы

комплексного мониторинга

25

наиболее подверженные воздействию (или наиболее чувствитель-ные), или критические, ключевые элементы, повреждение которых может вести к нарушению экосистем (Израэль, 1984).

Приоритетным направлением в системе глобального экологи-ческого мониторинга на Первом межправительственном совещании по мониторингу признан мониторинг загрязнений окружающей среды и связанных с ними факторов воздействия, включая сле-дующие виды загрязнения: химическое; радиоактивное; тепловое; электромагнитное; шумовое. В настоящие время наблюдения осу-ществляются на импактном (уровень сильного воздействия в ло-кальном масштабе), региональном и фоновом уровнях. Программы экологического мониторинга антропогенного загрязнения, изложе-ны и обоснованны в ряде работ российских и зарубежных ученых (Израэль, 1974; Герасимов, 1975; Израэль и др., 1978; Ковда и др., 1982).

Общая схема мониторинговых исследований, направленных на контроль загрязнений в зонах интенсивного воздействия вклю-чает контроль содержания химических веществ в атмосфере, по-верхностных и подземных водах, почвах, биоте. При этом для атмо-сферы частота проводимых наблюдений может составлять от 1 до 5 дней, атмосферные осадки собираются один раз в декаду или ме-сяц. Интегральная проба снежного покрова берется один раз в год перед весенним снеготаянием. Пробы поверхностных вод и взвеси берутся шесть раз в год в характерные гидрологические периоды, донные отложения – один раз в год в летнюю межень. Почва ис-следуется один-два раза в год, биота – два раза в год (на содержание химических веществ).

Контроль загрязнения на территориальном, региональном и фоновом уровне обязательно должен включать геофизический, гео-химический и биологический мониторинг (Израэль, 1984).

При этом геофизический и геохимический мониторинг, по су-ти, являются мониторингом источников загрязнения и факторов воздействия. Биологический мониторинг направлен на выявление и анализ реакции (отклика) биологических систем, биоты на антро-погенное воздействие, на оценку их состояния.

Итак, главное внимание в биологическом мониторинге долж-но уделяться наблюдениям за биологическими последствиями, от-кликами, реакциями биологических систем на внешние воздейст-

26

вия, на изменения состояния природной среды. Биологический мо-ниторинг можно подразделить на мониторинг растительности, мо-ниторинг животного мира и социально-экологический монито-ринг. Он осуществляется на индивидуальном и популяционно-биоценотическом уровнях.

Состояние биологических систем при осуществлении экологи-ческого мониторинга может быть определено путем оценки соответ-ствия данного биогеоценоза критерию «хорошего» биогеоценоза (Шварц, 1976). При этом должна быть произведена оценка:

- продукции всех основных звеньев трофической цепи; - соответствия высокой продуктивности высокой продукции

(определяющего компенсаторную активность биологических сис-тем);

- стабильности структуры и разнородности отдельных трофи-ческих уровней; - скорости протекания обмена веществ и энергии в экосисте-

ме, характеризующей возможность биологического самоочищения системы.

В системе экологического мониторинга в качестве индикато-ров условий среды и их влияния на биологические системы могут использоваться определения численности отдельных видов и их со-стояния. С.С.Шварц (1976) считает подходящими в качестве кон-кретных показателей условий среды содержание химических ве-ществ в различных тканях организмов на разных уровнях трофиче-ских цепей, скорость роста деревьев, энергию фотосинтеза, микро-биологическую активность почв, рост лишайников, развитие раз-личных гидробионтов. Эти данные могут быть дополнены данными по изменению структуры биогеоценозов, их пространственным и функциональным взаимоотношениям. Особое значение имеет ана-лиз биоценотического гомеостаза при упрощении отдельных трофи-ческих связей.

В целом биологические показатели можно разделить на две категории: 1) показатели функциональные, которые выражаются производными некоторых функций по времени (например, показа-тели продуктивности, дыхание, скорость обмена веществ, скорость фотосинтеза); 2)показатели структурные, которые могут быть вы-ражены интегралом во времени как некий итог действий (например, показатель, характеризующий численность видов и особей, количе-

27

ство биомассы, изменение размера и массы особей, содержание ве-ществ в экосистеме).

Для целей локального и территориального экологического мониторинга в качестве функциональных показателей используют-ся, главным образом, показатели роста (т.е. продуктивности) и пока-затели затрат (дыхание, прижизненное отчуждение органического вещества), значительно реже показатели состояния (потребление и усвоение пищи, скорость круговорота различных элементов в экосистеме).

При выборе структурных показателей особое внимание сле-дует уделять таким явлениям как колебание общей численности по-пуляции, изменениям в возрастном и половом составе популяции, изменения репродуктивного цикла, изменения в эмбриональном и постнатальном развитии (Экологический ..., 1978; Семенов и др., 1982).

При оценке и прогнозе состояния биоты (экосистем, популя-ций) важно обращать внимание не только на очевидное изменение в структурных признаках, но и на изменение отдельных биологиче-ских реакций (например, продуктивности популяций). Необходимо установить зависимости (корреляционные) между показателями, указывающими, с одной стороны, на интенсивность факторов воз-действия, а с другой – на изменение биологических реакций в экоси-стемах.

Для осуществлении эффективного мониторинга загрязнения окружающей среды необходимо хорошее знание гидрометеорологи-ческого режима территории, обеспечение представительности всех звеньев биотической составляющей; знание особенностей мигра-ции и аккумуляции исследуемых химических веществ-загрязнителей. Именно на основании этой информации определяет-ся оптимальная система наблюдений и отбора проб с использовани-ем уже существующих и развивающихся автоматизированных сис-тем сбора, передачи и обработки данных, привлечением новейшей техники (ядерно-физические и биологические методы, дистанцион-ные методы, включая спутниковые).

В общем, в состав гидрометеорологических и геофизических характеристик, подлежащих измерению в пунктах мониторинга, должны входить величины, необходимые для интерпретации дан-ных о концентрации загрязняющих веществ в отдельных средах и

28

для исследования биогеохимических циклов и кругооборота хими-ческих веществ. Для обоснования пунктов наблюдений и прогноза последствий загрязнения важное значение имеют фоновые пара-метры следующих характеристик (Израэль, 1984):

- скорость и направление ветра, атмосферное давление и тем-пература воздуха, влажность и количество атмосферных осадков;

- интенсивность солнечной радиации (прямой, рассеянной, суммарной), включая ультрафиолетовое излучение;

- уровень и расход воды, температура воды, расход взвешен-ных наносов; - влажность и тепловой баланс почв. Итак, ЭМ является многоцелевой проблемно-

ориентированной информационной системой. Его основные задачи наблюдение за состоянием окружающей среды, оценка и прогноз ее соcтояния, определение степени антропогенного воздействия на ок-ружающую среду, выявление и контроль факторов и источников та-кого воздействия, а также степени их воздействия на ОС.

1.3. Экологический мониторинг газовой промышленности В 1998 г., по данным Госкомстата России (Государственный

доклад..., 1999) сохранилась тенденция снижения валовых выбро-сов загрязняющих веществ от предприятий газовой промыш-ленности (рисунок 1.3.1, таблица 1.1). Выбросы вредных веществ в атмосферу в отрасли в 1998 г. составили 428,484 тыс. т, или на 5% меньше, чем в 1997 г. Возросли выбросы сернистого ангидрида (на 6,3%), оксидов азота (на 2,4%) и сократились выбросы оксида углерода (на 5,5%), углеводородов (без ЛОС, 9%), ЛОС (на 59,2%). Некоторым предприятиям отрасли в 1998 г. удалось сократить ва-ловые выбросы вредных веществ в атмосферу и не допустить пре-вышения нормативов ПДВ.

Уровень экономии воды за счет систем оборотного водоснаб-жения в отрасли в последние годы остается практически неизмен-ным и одним из самых высоких в промышленности (97%), а объем сброса загрязненных сточных вод в водоемы – наименьшим в промышленности России (рисунок 1.3.2.) (Государственный доклад ..., 1999).

29

Таблица 1.1 – Основные показатели, характеризующие воздействие газовой промышленности на окружающую среду и природные ресур-сы

Года Показатель

Ед. изм.

1993

1994

1995

1996

1997

1998

в % к 1997

Выброшено вред-ных веществ, всего

тыс. т

879,8

862,8

707,7

541,8

451,2

428,5

95,0

в том числе: твердых веществ тыс. т 4,2 4,0 4,6 3,9 4,7 8,1 172,2

жидких и газооб-разных веществ

тыс. т

875,6

858,8

703,1

537,9

446,4

420,35

94,2

сернистый ангид-рид

тыс. т

46,7

46,9

46,6

47,7

47,4

50,9

106,3

оксид углерода тыс. т 247,5 241,4 205,8 200,3 216,26 204,33 94,5 оксиды азота тыс. т 62,4 50,6 27,5 23,8 23,7 24,3 102,4 углеводороды (без тыс. т 220,8 206,8 404,1 248,5 145,2 132,1 91,0 ЛОС тыс. т 135,7 167,7 17,5 16,6 12,6 5,2 40,8 Уловлено и обез-врежено

%

18,9

21,8

27,1

30,5

32,7

35,8

109,5

Использовано во-ды, всего

млн. м3

52,5

47,8

53,7

51,7

46,3

42,4

92

Объем оборотной и повторно исполь-зуемой воды

млн. м3

1107,1

957,7

861,1

773,3

762,8

747,8

98

Экономия свежей воды

%

97,0

97,0

97,0

96,0

97,0

96,0

99,0

Водоотведение в поверхностные во-доемы, всего

млн. м3

21,0

22,3

21,7

22,7

23,6

22,2

94

в том числе: загрязненных сточ-ных вод

млн. м3

4,30

5,1

4,5

5,9

2,8

3,4

119

30

Года Показатель

Ед. изм.

1993

1994

1995

1996

1997

1998

в % к 1997

из них: без очистки

млн. м3

1,21

1,03

0,7

0,6

0,1

0,3

310

нормативно чистых

млн. м3

0,2

0,2

0,2

0,1

2,5

0,8

32

нормативно очи-щенных

млн. м3

16,5

17,1

17,0

16,7

18,3

18,1

99

0

2

4

6

8

1991 г. 1992 г. 1993 г. 1994 г. 1995 г. 1996 г. 1997 г. 1998 г.

Рисунок 1.3.1 – Динамика сброса загрязненных сточных вод в поверхностные водные объекты газовой промышленностью,

млн.м3.

31

1 2 3 4 5 6 7

Рисунок 1.3.2 – Динамика выбросов загрязняющих веществ в

атмосферу газовой промышленностью, тыс. т. В результате производственной и хозяйственной деятельности

предприятиями газовой отрасли в 1998 г. использовано, полностью обезврежено, передано другим предприятиям и размещено в местах организованного хранения 130,4 тыс. т промышленных и бытовых отходов всех классов опасности.

В 1998 г., по данным Минтопэнерго России, на магистральных газопроводах произошло 26 аварий, на конденсатопроводах и газо-проводах-отводах – 16.

Очевидно, что дальнейшее, все нарастающее освоение новых месторождений должно осуществляться на основе ресурсосбере-гающих технологий, минимизирующих воздействие на ОС. В по-следние годы принят ряд государственных документов, регламенти-рующих проектирование и строительство объектов нефтегазовой отрасли с учетом требований по охране окружающей среды и эколо-гической безопасности. В 1997 г. вступили в действие новый СНиП 11-02-96 (Инженерные изыскания для строительства) и Свод правил по инженерно-экологическим изысканиям для строительства СП 11-102-97.

Согласно этим нормативным документам в качестве обязатель-ной технологии обеспечения качества строительства и предупрежде-ния критических ситуаций в состоянии инженерных сооружений и

32

окружающей среды определен комплексный геотехнический и эко-логический мониторинг, получивший в трудах ряда российских уче-ных название мониторинг природно-технических систем. Определе-но, что технологически мониторинг выполняется в составе ком-плексных инженерных изысканий для строительства с расширением сферы их выполнения путем значительного увеличения удельного веса предпроектных проработок и проведения специальных про-ектно-изыскательских работ в различные периоды эксплуатации со-оружений в целях обоснования мероприятий по обеспечению равно-весного состояния природно-технических систем.

В научной литературе по проблемам экологического монито-ринга предприятий нефтегазовой отрасли приводятся различные представления о методологии и технологии его практической реали-зации. Многие практические разработки по организации и ведению ЭМ предприятий нефтегазовой отрасли содержательно не стыкуют-ся и технологически различны. Более того, в связи с отсутствием в настоящее время методических руководств и пособий в развитие вышеупомянутых нормативных документов по вопросам монито-ринга практическая реализация их положений трудно выполнима.

Опыт освоения месторождений углеводородного сырья За-падной Сибири позволил выявить типичные изменения природной окружающей среды в результате воздействия нефтегазового произ-водства :

А. Геологическая среда. Эндогенные процессы: 1. Изменение режима нефтегазосодержащих пластов: темпера-

туры, давления, химического состава флюида, соотношения вода-нефть-газ, вторичное минералообразование, сульфатпродукция, об-разование водорода и сероводорода и др. изменения.

2. Межпластовый переток флюидов, влекущий истощение за-пасов углеводородов, образование новых «техногенных» залежей, перераспределение пластовых давлений и др.

3. Изменение химического состава и режима глубоких водо-носных горизонтов 4. Изменение инженерно-геологических Условий месторожде-ния 5. Отток части жидкости и газа из недр на поверхность при

тектонической активизации, негерметичности искусственных и др. причины выхода газа, нефти, пластовой воды на поверхность, гри-

33

фонообразование, карстообразование, образование провалов, за-грязнение и засоление грунтовых вод.

Б. Геологическая среда. Экзогенные процессы: 1. Эрозия плоскостная 2. Линейная эрозия береговая, русловая, овражная 3. Дефляция 4. Проседание поверхности 5. Образование холмов, насыпей, выемок, карьеров 6. Криогенез 7. Заболачивание, подтопление 8. Осушение 9. Деградация болот В. Атмосферный воздух: 1. Увеличение запыленности атмосферы 2. Образование смогов, масляного тумана 3. Увеличение концентрации в воздухе загрязняющих ве-

ществ: метана и его гомологов, легких нефтяных фракций, поли-циклических ароматических углеводородов (в т.ч. 3,4 бензпирена), окислов серы, сероводорода, окислов азота, окислов углерода, мер-каптанов, и других токсичных соединений.

Г. Поверхностные и грунтовые воды 1. Загрязнение поверхностных вод и донных отложений: неф-

тью, сероводором, тяжелыми металлами, другими токсичными со-единениями.

2. Эвтрофикация водоемов 3. Образование искусственных озер, стариц, водотоков и водо-емов 4. Загрязнение грунтовых вод: нефтью и нефтепродуктами,

соленными водами, другими токсичными соединениями. 5. Истощение водонос-ных горизонтов Д. Почвы 1. Снятие или механическое повреждение плодородного слоя 2. Загрязнение почвы: нефтью и нефтепродуктами, пластовыми

водами, солями, продуктами неполного сгорания газа, конденсата, нефти, в т.ч. полициклическими ароматическими углеводородами, токсичными веществами с испарительных площадок, другими ток-сичными соединениями, радиоактивными веществами.

34

3. Изменение морфологии и физических свойств почвенного профиля: деградация генетического профиля почв, образование на-сыпных и погребных техногенных горизонтов почв, цементация, отакыривание, гудронизация, оглеение и другие изменения.

4. Изменение физико-химических свойств почв: щелочно-кислотных, окислительно-восстановительных, состава поглощенных катионов.

5. Трансформация почвенного биоценоза 6. Изменение продуктивности (плодородия) почв 7. Поступление дополнительных питательных веществ, увеличение плодородия. Ж. Растительность и животный мир 1. Деградация леса: в результате вырубки, в результате химиче-ского воздействия 2. Лесные пожары 3. Деградация травянистой и кустарничковой растительности 4. Усиление роста травянистой и кустарничковой растительно-сти, явление гигантизмя 5. Появление вторичных растительных сообществ 6. Накопление в растениях токсичных элементов и соединений 7. Исчезновение и заморы ихтиофауны в реках и водоемах 8. Обеднение видового состав и уменьшение численности птиц и млекопитающих. Наиболее полным документом, утверждающим требованиям к

определению исходной фоновой загрязненности компонентов при-родной среды, проектирование и ведение в систему локального эко-логического мониторинга в границах лицензионных участков недр разработан для территории Ханты-Мансийского автономного округа (Об утверждении…, 2003). В этом документе подробно рассматри-ваются методы наблюдения экологического контроля за объектами нефтегазовой области, приводятся перечень загрязняющих веществ, подлежащих обязательному исследования в различных компонентах окружающей природной среды.

При бурении нефтяных и газовых скважин наибольшую опас-ность представляют открытые фонтаны с неконтролируемыми вы-бросами нефти, газа и газового конденсата и возможным образова-нием вокруг устья скважин кратеров и котлованов. Ежегодно на нефтегазовых промыслах России возникает от 5 до 13 открытых

35

фонтанов, в частности, в 1992 г. зафиксировано 9 открытых фонта-нов. Несмотря на общее снижение аварийности, число открытых фонтанов в 1993 г. осталось на уровне 1992 г. и составило 47 % от всех аварий в отрасли. Ущерб от таких аварий определяют сами предприятия, их допустившие. При этом учитывается липа оста-точная стоимость поврежденного оборудования, проката техники, участвующей в ликвидации фонтана, и зарплата участников ликви-дации аварии. Потери углеводородного сырья и стоимость необхо-димой рекультивации и очистки нарушенных земель и акваторий от загрязнения не учитываются. Между тем установлено, что потери га-за при подобных авариях в Тюменской области составляют 35,4 млн. м3.

Не меньшую опасность создают аварии на магистральных тру-бопроводах. Во-первых, протяженность трубопроводов в России со-ставляет 200 тыс. км, во-вторых, они 5000 раз пересекают различные водные преграды. За последние пять лет среднегодовое количество аварий, сопровождаемых пожарами, на магистральных трубопрово-дах составило 182, на промысловых трубопроводах – около 400, из них 60% – на территории Тюменской области. В настоящее время более 40% газопроводов находится в эксплуатации 20 и более лет. Установленный ресурс выработали 17% газопроводов (по протя-женности) и еще 18% близки к этому.

Основными причинами аварий на магистральных трубопрово-дах являются: ошибки проектировщиков при размещении и обос-новании инженерной защиты сооружений от воздействия опасных природных и техногенных процессов; брак, допущенный при изго-товлении оборудования или строительстве трубопроводов; наруше-ния строительных технологий; коррозионные повреждения стенок труб; механические воздействия на трубопровод технических средств.

Таким образом, особое значение при освоении и эксплуатации месторождений углеводородного сырья приобретают вопросы его технической и экологической безопасности, которые обеспечива-ются системой производственного экологического мониторинга (ПЭМ).

Опыт создания и эксплуатации систем экологического мони-торинга показывает, что до 80% затрат на создание и развертыва-ние системы составляет стоимость оборудования измерительных

36

звеньев. Большие затраты связаны со сложностью используемого измерительного оборудования и необходимостью обеспечения его работы по соответствующей технологии.

Минимизирование затрат осуществляется при выборе измери-тельных средств и разработке состава измерительных звеньев, схем их размещения таким образом, чтобы масштабы измерительной се-ти не приводили к ее чрезмерному удорожанию, и в то же время были достаточными для обеспечения необходимой точности и дос-товерности оценки экологической обстановки.

Достижению оптимального соотношения «Затраты/Результат» функционирования системы ПЭМ предприятия, как показывает опыт, способствуют современные подходы к ее разработке.

Во-первых, реализация системы ПЭМ проходит все этапы инвестиционного процесса и включает в себя:

- предпроектные исследования, в том числе изучение требова-ний пользователя, государственных надзорных органов, специфики планируемого к реализации объекта (предприятие, трубопровод, карьер и т.д.), геоэкологических особенностей территории размеще-ния объекта, функциональных возможностей используемых про-граммных средств ГИС;

- технико-экономическое обоснование, оценку соотношения «Затраты/Прибыль», системное проектирование, включая стадию пилот-проект, разработку системы ПЭМ, ее тестирование на не-большом территориальном фрагменте или тестовом участке, созда-ние опытного образца;

- внедрение и эксплуатацию системы ПЭМ. Во-вторых, минимизация расходов достигается разработкой

научно обоснованной Концепции системы ПЭМ для каждого кон-кретного инвестиционного проекта, которая затем ложится в основу рабочего проекта ПЭМ предприятия. Как правило, для создания концепции системы ПЭМ создается междисциплинарный коллектив ученых и специалистов, состав которых определяется в зависимости от специфики проекта.

И, наконец, экспертно-консультационное сопровождение процесса реализации системы ПЭМ проекта должно осуществлять-ся на всех этапах ее разработки и функционирования параллельно с сопровождением всего инвестиционного проекта в целом.

37

Контрольные вопросы 1. Понятие «экологический мониторинг» (ЭМ). 2. Нормативно-правовые основы экологического мониторинга. 3. Для чего сформирована в России Единая государственная

система экологического мониторинга (ЕГСЭМ). Основные зада-чи, какие она решает.

4. Основные уровни функционирования ЕГСЭМ. 5. Экологический мониторинг Иркутской области (ИРСЭМ) –

подсистема территориального уровня. 6. Основные задачи ИРСЭМ. 7. Теоретические и методические основы ЭМ. 8. Проблемная ориентация Мониторинговой системы 9. Цели и задачи разработки системы ЭМ. 10. Объект ЭМ. Обоснование выбора объекта. 11. Основные методологические положения ЭМ. 12. Составляющие процесса ЭМ. 13. Функциональная структура системы ЭМ. 14. Информационная система ЭМ. 15. Какие выделяются виды ЭМ. 16. Что такое производственный экологический мониторинг

(ПЭМ). 17. ПЭМ нефтегазовой промышленности. 18. Наблюдения за изменениями окружающей среды в сфере влия-

ния нефтегазового производства. 19. Основные причины аварий на нефтегазовых промыслах и

магистральных трубопроводах. 20. Этапы проектирования проведения ПЭМ нефтегазовой от-

расли.

38

2 КОНЦЕПЦИЯ ОРГАНИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА

КОВЫКТИНСКОГО ГАЗОКОНДЕНСАТНОГО КОМПЛЕКСА

В соответствии Законом РФ «Об охране окружающей среды»

(1992), Природоохранным регламентом (1994), Положением о Еди-ной государственной системе экологического мониторинга (1995) производственный экологический контроль источников воздействия нефтегазового комплекса (НГК) и контроль влияния источников воз-действия на состояние окружающей среды будет осуществляться службой мониторинга недропользователя в рамках соответствую-щих базовых и специализированных подсистем ЕГСЭМ.

Производственно-экологический мониторинг (ПЭМ) – это сис-тема технологически взаимосвязанных мероприятий с применением технических средств, временно или постоянно размещаемых на тех-нических объектах и опасных участках зон их влияния, позволяю-щих контролировать воздействие объектов предприятия (произ-водства, отрасли) на окружающую среду и развитие опасных при-родных и техногенно-природных (активизированных или спровоци-рованных объектом) процессов, способных оказать негативное воз-действие на их функционирование. ПЭМ отслеживает ситуацию, как в нормальном технологическом режиме работы предприятия, так и в аварийных ситуациях. С его помощью проверяется правиль-ность проектных решений.

2.1 Нормативно-правовое обоснование, цель и задачи мониторинга Порядок организации ПЭМ регулируется положениями, кото-

рые должны быть утверждены предприятием на основе Закона об охране окружающей среды. Основанием для проведения ПЭМ на объектах НГК являются требования СНиП 3.01.06-85 и Положение о мониторинге земель в РФ от 15.07.92 г., № 491, а также ведомствен-ные указания.

Производственный экологический мониторинг КГК, согласно Положению (Положение…, 1995) должен осуществляться лаборато-риями экологической службы нефтегазовых предприятий или иными

39

аккредитованными в установленном порядке лабораториями, рабо-тающими по контрактам (договорам). ПЭМ НГК должен осуществ-ляться по разработанным и утвержденным нефтегазовой компанией регламентам, согласованным со специальными уполномоченными государственными органами, с обязательным документированием данных мониторинга. Экологическая служба нефтегазовой компа-ний должна регулировать порядок функции аналитического контро-ля в рамках ПЭМ НГК в соответствии с положением, утвержденным предприятием и специальными уполномоченными государственны-ми органами.

Информацию, получаемую в процессе ведения ПЭМ НГК, компания обязана представлять в установленные сроки и в установ-ленных объемах уполномоченным государственным органам и ор-ганам местного самоуправления (Положение…, 1995). Информация может представляться:

- в соответствии с порядком, установленным нормативно-методической документацией по ведению государственной стати-стической отчетности;

- в соответствии с порядком, установленным специально упол-номоченными государственными органами по экологическому мони-торингу.

Предметом экологического мониторинга источников воздей-ствия и их влияния на природную среду является сбор информации о субъектах и объектах воздействия и возникающих при этом эф-фектах их взаимодействия между собой. Соответственно функцио-нирование систем мониторинга источников воздействия и их влияния должно быть направлено на информационную поддержку предметной области в части экологической оценки воздействия, диагностики и прогнозировании экологической ситуации и управле-ния ею.

Основной целью ПЭМ НГК является обеспечение системы управления природоохранной деятельности и экологической безо-пасности нефтегазовой компании, комитета природных ресурсов по Иркутской области, исполнительных органов государственной вла-сти, населения своевременной, регулярной и достоверной информа-цией, для:

- принятия обоснованных решений по нейтрализации негатив-ных изменений;

40

- разработки и реализации мер по улучшению состояния окру-жающей природной среды; - обеспечения экологической безопасности; - информационного обеспечения долгосрочного и оператив-

ного управления состоянием окружающей природной среды, в том числе при возникновении чрезвычайных ситуаций.

Основные функции системы ПЭМ НГК: - наблюдение за источниками и факторами, воздействую-

щими на окружающую природную среду и зонами их влияния; - наблюдение за состоянием окружающей природной среды,

биологических сообществ, здоровья населения в зоне воздейст-вия производственных объектов НГК;

- оценка фактического состояния природной среды, биоло-гических сообществ, здоровья населения;

- прогноз состояния природных сред, биологических сооб-ществ, здоровья населения и оценка прогнозируемого состояния;

- формирование отчётной документации; - разработка природоохранных мероприятий и рекоменда-ций; - обеспечение информационного сопряжения подсистем ПЭМ КГК; - обеспечения доступа к информации и контроля заинтере-

сованным пользователям, а также сопряжения с государственны-ми информационными системами.

Для достижения поставленной цели ПЭМ КГК должны ре-шаться следующие задачи: - получение измерительных данных о техническом состоя-

нии производственных объектов КГК; - получение измерительных данных о выбросах, сбросах и

отходах источников воздействия, о воздействии на геологиче-скую среду в зонах влияния объектов КГК;

- получение измерительных данных о концентрациях за-грязняющих веществ в природных средах, о состоянии биоты и здоровье населения, о геофизических процессах и явлениях, про-исходящих в геологической среде, окружающей или вмещающей объект КГК;

41

- оценка и анализ экологической ситуации путем сравнения результатов измерений с установленными нормативами и фоно-выми значениями;

- прогнозирование развития экологической ситуации; - выявление и прогноз отклонения показателей состояния

природной среды, биологических сообществ, здоровья населения и причин этих отклонений;

- оценка экологических последствия этих отклонений; - определение управляющих решений для предупреждения,

ликвидации или уменьшения отклонения экологической ситуа-ции от установленных нормативных и фоновых значений, нега-тивных экологических последствий.

Система ПЭМ НГК должна отвечать следующим требова-ниям: - быть интегрированной с существующими подсистемами ЕГСМ, в том числе ИРСЭМ; - соответствовать нормативно-правовым требованиям и

нормативно-методическим стандартам Государственного мони-торинга;

- строится с учетом достижений современных научно-технических требований в области измерительной техники и ин-формационной поддержки;

- разрабатываться применительно к местным природным условиям; - быть по возможности автоматизированной; - ориентироваться преимущественно на использование рос-сийских технологий; - обладать оперативностью, использовать экспресс-методы; - иметь эффективный блок управления, обеспечивающий

своевременное принятие решений и обратную связь между субъ-ектами и объектами воздействия.

При организации и функционировании системы ПЭМ НГК (рисунок 2.1.1) должно быть предусмотрено требование единст-ва, которое обеспечивается:

- общим концептуальным подходом к созданию и обеспече-нию функционирования системы во всех подразделениях, объек-тах и территории в сфере влияния КГК;

42

Рисунок 2.1.1 – Принципиальная схема производственного

экологического мониторинга НГК

Концепция

экологическо-Научно-

методическая основа

Концепция эколо-гического мони-

торинга

Объекты мониторинга

Ведение мониторинга

Управление

Геоинформационная система

мониторинга

Иерархическая структура мониторинга

Региональный уровень

Субрегиональный уровень

Программа мониторинга

Локальный уровень

Сеть пунктов мониторинга

Оценка и прогноз

Нормативно-правовая база

43

- общим нормативно-правовым и научно-методическим обеспечением мониторинга; - единством решаемых задач и выполняемых функций, оп-

ределяемых программой мониторинга; - иерархической соподчиненностью подсистем, блоков и от-дельных элементов ПЭМ КГК; - единой технической базой для создания системы и едины-

ми технологическими принципами получения, сбора, передачи, обработки, хранения и распространения информации на основе ГИС;

- учетом отраслевых, региональных особенностей, специфи-ки конкретного предприятия, объекта и т.д.

2.2. Основные принципы организации Система ПЭМ НГК должна включать контроль состояния ос-новных компонентов окружающей среды (природа, социаль-но-хозяйственная сфера) и воздействующих на нее производст-венных объектов на всех этапах освоения и развития КГК (ри-сунок 2.2.1).

I II

III

Рисунок 2.2.1 – Операционное поле мониторинга I – объекты мониторинга: производственные объекты КГК, II –

природа, III – социально-хозяйственная сфера. 1-3 – исходные данные (нулевой мониторинг): 1 – объектов НГК,

2 – природы, 3 – социально-хозяйственной сферы; 4-6 – данные о состоянии объектов мониторинга в процессе взаимодействия: 4 – НГК и природы, 5 – НГК и социально-хозяйственной сферы, 6 – со-циально-хозяйственной сферы и природы. 7-данные интегрального

состояния природно-технического системы.

44

Соответственно система ПЭМ КГК должна накапливать, систе-матизировать и анализировать информацию:

- о состоянии окружающей среды, об источниках и факторах воздействия; - о причинах наблюдаемых и прогнозируемых изменениях со-

стояния ОС и технических объектов; - о допустимости изменений и нагрузок на ОС и ее элементы (компоненты, экосистемы). Таким образом, система ПЭМ НГК должна ориентироваться

на ряд показателей трех общих видов: наблюдения, диагностики и раннего предупреждения (прогноза). Следовательно, система мони-торинга должна включать следующие процедуры:

- выделение объекта наблюдения и формирование сети пунктов мониторинга; - обследование объекта наблюдения и составление информа-

ционной модели объекта наблюдения; - ведение мониторинговых исследований, т.е. планирование и проведение измерений; - оценка состояния объекта наблюдения и идентификация его информационной модели; - прогнозирование изменения состояния объекта наблюдения; - представление информации в удобной для использования

форме и доведение ее до потребителя; - управление. Элементы мониторинга в цепи «наблюдение – оценка – про-

гноз – управление» должны отвечать принципу взаимной дополни-тельности. Наличие обратной связи придает мониторингу смысл и значение, поскольку позволяет реализовать результаты наблюде-ния и контроля для управления объектом, процессом или ситуаци-ей. Система управления реализуется через природоохранные меро-приятия. Производственный мониторинг контролирует выполнение планов и мероприятий по охране природы, оздоровлению окружаю-щей среды, рациональному использованию и воспроизводству при-родных ресурсов, соблюдение нормативов качества природной сре-ды, выполнение требований природоохранного законодательства. В мониторинге дается прогнозная оценка последствий воздействия, предлагаются меры по рекультивации и экологической реабилитации

45

нарушенных участков и полос временного отвода земель по оконча-нии работ.

ПЭМ НГК должен разрабатываться как иерархическая систе-ма, включающая три уровня: субрегиональный, территориально-производственный и локальный (рисунок 2.2.2).

Рисунок 2.2.2 – Схема иерархической структуры мониторинга

Локальный уровень

Субрегиональный уровень

Региональный уровень

Производственная инфраструктура

Территориальноеделение

Окружающая сре-да

Административные и хо-зяйственные образования

Лесничества

Административные районы Лесхозы

Элементы ОС

Природные комплексы

Компоненты ОС

Опасные экологические ситуации

Технические объекты

Блоки НГК

Нефтегазовый комплекс

Участки землепользования Квартала, выделы

Иерархическая структура мониторинга

46

Для каждого уровня производится отбор объектов и контроли-руемых параметров, а также методов и средств наблюдения, уста-навливаются их объемы и периодичность. Соотношение уровней мо-ниторинга проводится в отношении производственной структуры, территориального деления и окружающей среды.

В субрегиональном масштабе в задачу мониторинга входит вы-явление крупных зон экологического неблагополучия, связанных с природными и техногенными чрезвычайными ситуациями. Опера-тивность, большой площадной охват и достоверность обеспечивают-ся применением материалов космических съемок. Рассматривается НГК в целом. Привязка осуществляется к административным рай-онам и лесхозам. В субрегиональном масштабе выполняется и фо-новый площадной мониторинг.

На территориально-производственном уровне мониторинг про-водится в отношении блоков НГК. Объектами мониторинга высту-пают природные и техногенные комплексы, компоненты окружаю-щей среды. Единицами территориального деления выступают му-ниципальные и хозяйственные образования, лесничества.

На локальном уровне исследования осуществляются преиму-щественно традиционными наземными методами. Они проводятся в отношении конкретных источников техногенного воздействия и эле-ментов окружающей среды. Применяются точечный (импактный) и маршрутный способы наблюдения. Для контроля фоновой экологи-ческой ситуации на территории используются крупномасштабные карты и повторные аэрофотоснимки. Территориальная привязка осуществляется к участкам землепользования, лесным кварталам и выделам.

Для того, чтобы система мониторинга была эффективной, ос-новное усилие должно быть сосредоточено на тех объектах, которые предполагают значительное воздействие на окружающую среду. В этой связи превентивное регулирование с помощью стандартов, ти-повых схем и нормативов может оказаться неадекватным. Поэтому, наряду с определением параметров воздействия и их нормированием по стандартным параметрам, проводится оценка значимости прогно-зируемых последствий. Под значимостью понимаются социально-экономические последствия намечаемой деятельности, связанные с воздействием на окружающую среду.

47

Экологическая оценка антропогенного воздействия на ОС пред-полагает достоверную оценку экологических ситуаций, склады-вающихся на разных структурных уровнях ОС в разные периоды времени. При этом под экологической ситуацией (обстановкой) по-нимается непрерывную последовательность состояний окружающей среды, которая отражает совокупность обстоятельств и условий взаимодействия человека (общества, производства и т.п.) и природ-ной среды. Эти обстоятельства взаимодействия всегда определены во времени и локализованы в пространстве. Для достоверного и пол-ного описания экологической ситуации по какому-либо компоненту ОС желательно иметь как можно больше экологической информации.

Учитывая, что экологическая оценка представляет собой обобщенную и систематизированную информацию, можно выде-лить два уровня интеграции экологических данных.

Нижний уровень представлен данными по оценке состояния какого-либо компонента ОС -воздушной среды, водных объектов, почвы и т.п. Выбор показателей оценки может быть обусловлен не-сколькими соображениями. Во-первых, выраженным влиянием дан-ного показателя на экологическую ситуацию (приоритетностью). Во-вторых, достаточной методической проработанностью вопросов оценки соответствующих характеристик и, кроме того, наличием унифицированных методик оценки. Вместе с тем, при оценке ряда показателей, главным образом биотических, в силу многообразия живых объектов и форм их взаимодействия с окружающей средой, а также наличием различных уровней организации живых систем, у исследователя имеется значительная свобода в выборе, как методов оценки показателей, так и самих показателей.

Например, принято считать, что для достоверной комплексной оценки качества воды водоема необходимо определение класса ка-чества воды не только по гидрохимическим показателям, имеющим нормативную основу, но и по не имеющим нормативов гидробиоло-гическим характеристикам (индексы Вудивисса, Шеннона и др.). Для характеристики экологических условий в водоеме необходимо учи-тывать наличие и состав макрофитов, состав и поголовье рыбного стада и др.

Верхний уровень представлен совокупностью данных по ре-зультатам оценки экологического состояния соответствующих ком-понентов ОС, с выделением тех параметров (факторов), которые

48

имеют важнейшее и определяющее значение для оценки антропо-генного воздействия на состояние ОС и ее элементов. При этом ка-ждый влияющий (значимый) параметр экологического состояния имеет количественную характеристику для конкретных условий воз-действия (метеорологических, гидрологических, хронологических, биотических и др.).

Например, в одном случае на экологическое состояние всей рассматриваемой территории определяющее влияние может оказы-вать воздушный перенос промышленных газовых выбросов с соот-ветствующим кислотным влиянием на наземные экосистемы и поч-вы, опосредованным погодными условиями; в другом случае опре-деляющим фактором могут оказаться неорганизованные (залповые) стоки предприятий, создающие загрязнение почвы в пределах, обу-словленных рельефом местности и т.д.

Особое внимание должно быть уделено решению специфиче-ских задач мониторинга нефтегазовой отрасли. В их состав входит экологический и технический контроль за эксплуатацией буровых установок и сопутствующих промышленных объектов: измерение и регистрация показателей вредных и токсичных веществ в стоках, выбросах и сбросах в окружающую среду, сравнение их с ПДК, ПДС и ПДВ, доведенными до предприятия лимитами на природо-пользование; измерение и регистрация показателей надежности промысловых объектов (осадок, смещений грунтовых оснований конструкций, напряжений в материале труб, всплытий трубопрово-дов и др.).

Действующая в настоящее время система экологического нормирования базируется на системе санитарно-гигиенических и экологических норм. Они не всегда отражают региональные осо-бенности, поэтому их необходимо дифференцировать и адаптиро-вать применительно к местным экологическим условиям – природ-ным, социальным и хозяйственным. Кроме того, нормативы, как правило, касаются отдельных природных сред или загрязняющих веществ, не учитывают их совместное воздействие, кумулятивные и синергетические эффекты. Поэтому целесообразно, чтобы «страте-гия нормирования» была дополнена «стратегией допустимого рис-ка». В соответствии с ней для конкретных природно-территориальных и социально-хозяйственных комплексов могут

49

разрабатываться региональные нормативы допустимого воздействия и связанного с ним оправданного риска.

Оценка экологической ситуации в системе ЭМ требует прове-дения инвентаризационных исследований, т.е. сбора экологической информации по широкому кругу показателей по рассматриваемым (а желательно по всем) компонентам ОС. Кроме того, любая оценка экологического состояния имеет, в качестве необходимой отправной точки, некоторую информацию (банк данных) об экологических си-туациях прошлого. Достаточная глубина ретроспективы, согласо-ванность и унификация выбранных параметров и методов их оценки, позволят не только получить экологическую информацию, но и вы-брать те или иные методы прогнозирования экологических ситуа-ций, т.е. заниматься экологическим мониторингом.

Параметр, взятый вне системы измерения, не дает представле-ния о том, что реально означает то или иное отклонение состояния ОС от исходного (нулевого, фонового или нормированного). Диф-ференциацию спонтанного или техногенного воздействия, аномаль-ного или фонового состояния природных систем важно учитывать для установления экологической ответственности за пользование природными ресурсами и эколого-экономические ущербы в отно-шении участников хозяйственной деятельности.

Рассмотренные соображения должны быть учтены при разра-ботке системы мониторинга в части отбора контролируемых пара-метров воздействия и экологической оценки состояния окружающей среды. В обязательном порядке используются государственные и отраслевые стандарты. Но в том случае, если они вызывают сомне-ния, не достаточны или отсутствуют, оценка состояния и нормиро-вание проводятся на основе научно-методических разработок, нося-щих рекомендательный характер. Производственный мониторинг отслеживает ситуацию, как в нормальном технологическом режиме работы предприятия, так и в аварийных ситуациях. С его помощью проверяется правильность проектных решений.

Система ПЭМ НГК должна быть открытой. В дальнейшем по мере ввода новых объектов и выявления их влияния на природные среды и компоненты мониторинг будет расширяться. ПЭМ НГК должна взаимодействовать с другими источниками информации, базами данных, средствами их получения и обработки.

50

ПЭМ НГК должен осуществляться так, чтобы он мог вклю-читься в систему государственного мониторинга Российской Феде-рации, региональные системы мониторинга, в первую очередь Ир-кутской области, а также системы общественного контроля. Указан-ные системы мониторинга должны быть законодательно и методиче-ски согласованными, действовать во взаимосвязи.

Таким образом, основные принципы построения системы про-изводственного экологического мониторинга НГК (рисунок 2.2.3) следующие:

- система должна носить комплексный характер, охватывать все компоненты окружающей среды, с которыми взаимодействуют производственно-технические объекты НГК, включать подземные (скважинные), наземные и дистанционные средства наблюдения;

- система должна отвечать принципу системности и достаточ-ности, т.е. обеспечивать решение конечной задачи – получение ин-формации, необходимой для контроля как за состоянием окружаю-щей среды, так и технических объектов и принятия управляющих решений;

- система должна быть оптимально организована, носить мно-гоуровневый характер и соответствовать структуре управления предприятия; - система должна быть интегрирована в Единую государственную систему экологического мониторинга, иметь тесное информацион-ное взаимодействие с другими системами наблюдений за окружаю-щей средой федерального, регионального и отраслевого уровней;

- система должна быть логически согласована с международ-ными стандартами экологически ориентированного управления предприятиями;

- система должна быть открытой и с временным опережением сопровождать процесс реализации проекта, т.е. функционировать на различных этапах строительства и эксплуатации газопровода: пред-строительном, строительном, эксплуатационном (в штатных и ава-рийных ситуациях) и ликвидационном.

51

Рисунок 2.2.3 – Модель производственного экологического монито-ринга ГКМ

52

2.3 Объекты мониторинга К объектам ПЭМ относятся источники техногенного воздей-

ствия и элементы социально-хозяйственного назначения НГК, ком-поненты окружающей среды. В отношении производственной и со-циально-хозяйственной инфраструктуры НГК объектами монито-ринга источников воздействия на разных уровнях выступают блоки, группы и элементы технических объектов НГК и их техническая безопасность. В качестве факторов воздействия объектами монито-ринга являются выбросы, сбросы, изъятия природных ресурсов, геофизические и геохимические нарушения состояния ОС, отходы, воздействие шума, электромагнитного и теплового излучения, ра-диоволн.

Объектами мониторинга в отношении окружающей среды служат различные компоненты природы, хозяйства и населения. К природным компонентам относятся: атмосферный воздух, поверх-ностные воды, геологическая среда, в том числе и подземные воды, почвы, растительность, животный мир. Одновременно с монито-рингом состояния природных компонентов окружающей среды должен осуществляться мониторинг состояния природных ресурсов, включающий:

- мониторинг водных ресурсов (поверхностных и подземных вод), их оценку. - мониторинг земельных ресурсов осуществляемый как земле-

пользователями (лесо, охото- и недропользователями), так и госу-дарственными землеустроительными органами, земельным комите-том района;

- мониторинг минерально-сырьевых ресурсов, осуществляе-мый в отношении углеводородного сырья (природного газа и кон-денсата) на различных стадиях освоения месторождения;

- мониторинг биологических ресурсов, включая мониторинг промысловых видов животных, ценных промысловых рыб, ценных и редких растений, лесов.

В качестве элементов ОС как объекты мониторинга должны рассматриваться функциональные зоны, т.е. нормативные защитные зоны природных и техногенных объектов, попадающих в зону воз-действия НГК. В частности, это зеленая зона поселков, водоохран-ная зона, нерестовая зона, зона санитарной защиты водозаборов,

53

орехопромысловая зона, зоны защиты линейных сооружений, за-щитные зоны спецобъектов МО, МЧС, МВД и других ведомств.

Выбор объектов мониторинга осуществляется исходя из це-лей и задач, уровня организации, принятых проектных решений, характеристик источников и факторов воздействия и зон их влия-ния, географического положения территории, особенностей компо-нентов ОС и их экологического состояния, политики природополь-зования и нормативно-правовой базы (рисунок 2.3.1). При выборе объектов и пунктов мониторинга должна соблюдаться репрезента-тивность наблюдения-представительность выбранной части каких-либо наблюдений данного объекта по отношению ко всей совокуп-ности наблюдений, из которых сделана выборка. Приоритеты в вы-боре объектов и пунктов наблюдения определяются исходя из вели-чины воздействия и его последствий. При этом учитывается не толь-ко степень нарушенности, отклонение от нормы, но и экологическая и социально-хозяйственная оценка значимости того либо иного ком-понента окружающей среды. Компоненты окружающей среды (при-рода, население, хозяйство) также рассматриваются в качестве ис-точников воздействия друг на друга и объекты НГК. Такой подход связывается с представлениями о мере – функциональные зоны – нормативные защитные зоны природных и техногенных объек-тов, попадающих в зону воздействия КГК (зеленая зона поселков, водоохранная зона, нерестовая зона, зона санитарной защиты во-дозаборов, орехопромысловая зона, зоны защиты линейных со-оружений, защитные зоны спецобъектов МВД и других ведомств и т.д.) экологической опасности и степени обоснованности риска хо-зяйственной деятельности.

Значимые воздействия должны выявляться на всех этапах ос-воения и развития НГК на основе анализа характеристик источни-ков воздействия, оценки современного и прогнозируемого состоя-ния компонентов окружающей среды и экологической ситуации, величины отклонения их показателей. В качестве приоритетных объектов мониторинга выделяются те компоненты и элементы ОС, на которые существующее или планируемое воздействие НГК ока-зывает или может оказать наиболее значимое влияние.

54

Рисунок 2.3.1 – Логическая схема обоснования объектов

мониторинга

Производственная инфраструктура

Окружающая среда

Блоки объектов

Группы объектов

Отдельные объекты

Зоны экологического

контроля

Рабочая зона

Промышленная зона

Санитарно-защитная зона

Буферная зона

Фактическое воздействие

Вид воздействия

Нормативно-расчетные

параметры ОС

Характеристики состояния

компонентов ОС

Режим воздействия

Степень изменений

Вид изменений

Нормативно-расчетное воздействие на ОС

Параметры современного состояния ОС

Структура

Процессы

Фактор воздействия

Величина воздействия

Временный

Постоянный

Обратимые

Необратимые

Фоновая зона

Природа

Население

Хозяйство

Функциональные зоны*

Устойчивость

Объекты мониторинга

55

2.4 Формирование сети пунктов наблюдения Создание сети наблюдения и разработка принципов процедуры

ведения мониторинга является важным этапом мониторинга, на ко-тором с учетом поставленных задач и имеющегося опыта функцио-нирования систем мониторинга определяются основные структурные подразделения сети наблюдений, в том числе территориальные и ло-кальные, с указанием их назначения.

При разработке сети пунктов мониторинга необходимо преду-смотреть меры по соблюдению оптимального соотношения между видами наблюдательных сетей. Наблюдения подразделяются на: стационарные – проводятся на пунктах, действующих длительное время по определенной относительно неизменной программе; терри-ториальные краткосрочные обследования для выявления пространст-венных аспектов загрязнения; интенсивные локальные наблюдения в местах с наибольшей вероятностью и опасностью загрязнения и дру-гих негативных последствий воздействия. При этом необходимо ре-шить вопрос о целесообразности и масштабах использования авто-матизированных, дистанционных и других подсистем мониторинга.

Пространственные аспекты мониторинга, включая выбор мест расположения пунктов контроля, определяются в зависимости от важности объекта и его состояния, экологической ситуации, преду-смотренной проектом производственной и социально-хозяйственной инфраструктуры, особенностей зонирования территории (зоны влияния источников воздействия, зона вне влияния источников воз-действия – фон). Особое значение для обоснования сети мониторин-га придается учету географических условий, конкретных местных и региональных факторов, их взаимному влиянию и взаимодействию. С учетом сказанного принята следующая схема формирования про-странственной структуры сети экологического мониторинга (рису-нок 2.4.1). Все пункты и маршруты наблюдения должны быть ор-динированны относительно производственных объектов МГК. Экологический контроль осуществляется в следующих зонах: ра-бочей, промышленной, санитарно-защитной, буферной и фоновой. В таблица 2.4.1 приведены экологические нормативы для Ковыктин-ского газового комплекса. При размещении пунктов наблюдения учитывается взаимное распо-ложение зон экологического контроля Ковыктинского газового ком-

56

плекса, а также защитных и охранных зон природных и социально-хозяйственных объектов, попадающих в сферу влияния комплекса. Например, водоохранной, нерестовой, орехопромысловой и других зон. Заключительное решение о местоположении пункта наблюде-ния принимается с учетом свойств окружающей среды, применяе-мых методов, требуемых периодичности и точности измерения, приборно-аппаратурной базы, технико-экономических возможно-стей.

Привязка пунктов наблюдения к местности осуществляется как в координатной сети топографических карт, так и в системе земле-устройства.

Для определения требований к получаемой информации по качеству окружающей среды необходима детализация и взаимо-увязка поставленных перед мониторингом задач. Важную роль при этом играет формулирование четкого представления о требуемом качестве окружающей среды и способах его оценки. На основании четко сформулированных задач, а также с учетом ранее накоплен-ных данных о состоянии окружающей среды, определяются требо-вания к информации, включая тип, форму и сроки ее предоставле-ния потребителям, а также пригодность для управления охранной природы и природопользованием. Особое значение придается выбо-ру основных статистических методов обработки данных, так как от них в значительной мере зависят частота и сроки наблюдения, а также требования к точности получаемых значений.

Таблица 2.4.1 – Промышленные и санитарно-защитные зоны пред-приятий, сооружений и объектов КГК Производства

Санитарный класс 1)

Размеры про-мышленных зон2), м

Размеры сани-тарно-защитных зон, м

Промплощадка

IV 100

Промбаза

IV 100

Завод по переработке конденсата

I 2000

Магистральный кон-денсатопровод

V

100-1503)

57

Производства

Санитарный класс 1)

Размеры про-мышленных зон2), м

Размеры сани-тарно-защитных зон, м

Кустовые скважины I 2000

Компрессорные стан-ции

V

75 – 5004)

Магистральный га зопровод

V

25-1255)

Примечания: 1)согласно СанПиН 2.2.1/2.1.1.567-96; 2)согласно

техпроекту; при диаметре труб до 150 мм: 100 м – дачные поселки, сельскохозяйственные угодья, 150 м – города и населенных пунк-тов;4) при диаметре труб до 300 мм: 75 м – малоэтажные здания, 250 м – водопроводные сооружения, -500 м – города и поселки;5) при диаметре труб свыше 300 мм: 25 м – реки, водоемы, водозаборные сооружения, 100м- отдельные малоэтажные здания, сельскохозяй-ственные поля и пастбища, полевые станы, 125 м – города и насе-ленные пункты, коллективные сады и дачные поселки, тепличные комбинаты, отдельные общественные здания с массовыми скопле-ниями людей.

58

Рисунок 2.4.1 – Общая схема КГК

59

2. 5 Ведение мониторинга Процедура ведения мониторинга определяется следующими

характеристиками: периодичность (частота) и сроки наблюдений, методы и средства наблюдений, нормативно-правовая база (рису-нок 2.5.1).

Для организации и ведения мониторинга недропользователь обязан определять порядок удостоверения и поддержания техниче-ской компетентности лабораторий экологической службы в части обеспечения экологического мониторинга руководящими доку-ментами: «Система аккредитации аналитической лаборатории (центров)» Госстандарт России, 1993 г., « Аттестация специлизи-рованных инспекций аналитического контроля министерства ох-раны окружающей среды и природных ресурсов РФ и аккредита-ция аналитических лабораторий» Москва, 1994; и др. Кроме того, необходимо разработать, согласовать со всеми заинтересованными участниками и утвердить характер (формы) представления данных наблюдений (измерений).

Для мониторинга за состоянием воды, воздуха и других при-родных компонентов необходимы специальная аппаратура, техника, лабораторное оборудование и др. Требуется освоение новых мето-дик выполнения анализов, методов автоматизации обработки резуль-татов измерений. Сведения о процедурах сбора, обработки и интерпретации получен-ных данных, в соответствии требованиями ГИС-технологий, должны быть представлены в формы реляционных таблиц. Особое внимание следует уделять контролю изымаемых ресурсов по всем природным и социально-хозяйственным компонентам. Необходима разработка унифицированной системы подготовки информации для электрон-ной обработки, средств и методов ее хранения. По своему характеру это также отдельная программа различных видов работ, выполняе-мых для поддержки мониторинга. Следует продумать способы ра-ционального использования аппаратуры, преодолевающие ведомст-венный подход, обосновать и внедрить унифицированную систему получения данных, создать необходимую лабораторную базу. Нуж-на организация станций и связи для оперативного обеспечения эко-логической информацией, необходимой всем блокам системы. Вы-полнение этих условий является залогом успешной реализации всего замысла системы поддержки принятия решений.

60

Рисунок 2.5.1 Логическая схема принципов формирования сети пунктов мониторинг

Охрана и защитны

е зоны

природны

хисоци

альныхобъектовВодоохранная зона

Защитных лесов ли-

Другие охранные и защит-ные зоны

Зоны

экологического контроля

Рабочая зона

Промышленная

Санитарная зо-

Природа Население Хозяйство

Территориальное положе-

В системе землеустройства

Объект мониторинга

Окружающая среда

Объекты производственной инфраструктуры КГК

Блоки технических объектов Отдельные технические объекты

Нерестовая зона

Орехопромысловая зона

Пункт мониторинга

Сеть

мониторинга

В системе лесоустройства

Административный район

Административные, хозяйственные террито-риальные образования

Участки землепользования. Категория, вид земель

Лесхоз

Лесничество

Квартал

Выдел

61

2.6 Оценка и прогноз. Планирование и управление Данные, получаемые системой ПЭМ НГК, а также из других

источников информации, являются основой для оценки воздействия, прогноза, планирования и управления состоянием окружающей сре-ды в зоне воздействия НГК, поддержания технической и экологиче-ской безопасности.

Оценка воздействия техногенных и природных факторов за-ключается в определении параметров их влияния на окружающую природную среду, население и хозяйство. Оценка отклонений их по-казателей проводится посредством сравнения фактических показа-телей их состояния с нормативными.

Прогнозирование представляет собой научно-обоснованное предсказание качества экологически обусловленных изменений природных, техногенных и социально-хозяйственных показателей окружающей среды. Планирование заключается в разработке про-граммы организации отраслевого экологического мониторинга и проведения природоохранных мероприятий. Управление включает разработку рекомендаций, принятие решений и осуществление оп-ределенных действий, направленных на выполнение проектных за-дач.

Мониторинг является информационной системой. Указанные операции относятся к предметной области осуществления Ковык-тинского газового проекта, что не входит в непосредственную зада-чу мониторинга. Однако он обеспечивает информационную под-держку и контроль прогнозно-оценочных и управленческих реше-ний, а также сбор относящихся к ним данных.

Управление состоянием окружающей среды и регулирование возникающих при взаимодействии природы и общества эколого-экономических отношений носит название экологического менедж-мента. Он может эффективно и оперативно осуществляться при на-личии постоянно действующей системы сбора, обработки и поступ-ления информации о состоянии окружающей среды, о воздействии на нее природных и техногенных процессов, и тех изменениях, кото-рые происходят в результате управленческих решений. Поэтому управление рассматривается как наиболее важная и завершающая часть экологического мониторинга. В его составе блок управления обеспечивает контроль за организацией и проведением наблюдений,

62

сбором и обработкой информации обо всех этапах осуществления проекта. В задачу управления также входит проверка и корректиров-ка принятых решений.

Задачи управления ПЭМ НГК подразделяются на две группы: основные и обеспечивающие. Основные задачи связаны с основным информационным производством, которое занимается получением экологических данных, их анализом и предоставлением потребите-лям экологической информационной продукции. Обеспечивающие задачи мониторинга направлены на решение вопросов создания, развития и поддержания регулярной (штатной) эксплуатации ПЭМ НГК.

Управление в системе ПЭМ может быть жестким и мягким, прямым и косвенным. Оно может осуществляться при помощи технических, технологических, экономических, проектных, норма-тивно-правовых и других мероприятий.

Контрольные вопросы

1. Нормативно-правовая база, требования к ПЭМ нефтегазо-вого комплекса.

2. Цели и задачи ПЭМ нефтегазового комплекса (ПЭМ НГК). 3. Требования к организации ПЭМ НГК. 4. Принципиальная схема организации ПЭМ НГК. 5. Иерархическая структура ПЭМ НГК. 6. Особенности ведения мониторинга на различных иерархи-ческих уровнях.

7. Модель ПЭМ НГК. 8. Объекты мониторинга. Логическая схема их обоснования. 9. Обоснование сети пунктов наблюдения. 10. Проведение мониторинга. 11. Принятие решений на основе мониторинговой информации.

63

3 ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ В КОНТРОЛЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ НЕФТЬЮ И НЕФТЕПРОДУКТАМИ

3.1 Нормирование загрязнения почв нефтью и

нефтепродуктами Попадание нефти и ее компонентов в окружающую среду,

будь то воздух, вода или почва, вызывает изменение их физиче-ских, химических, биологических свойств и характеристик, на-рушая протекание естественных биохимических процессов. В хо-де трансформации углеводороды нефти способны образовывать токсические соединения, обладающие опасными для здоровья человека свойствами, в том числе и канцерогенными, которые характеризуются стойкостью к микробиологическому расщепле-нию.

Сложность проблемы заключается не только в ее масшта-бах, но и в разработке критериев и методов борьбы с этим слож-ным и непостоянным по своему составу загрязнением. Что же та-кое нефть и ее производные – нефтепродукты? Нефть, как из-вестно, горючее ископаемое, сложная смесь углеводородов (па-рафиновых, нафтеновых и в меньшей степени ароматических) с другими органическими соединениями (кислородными, серни-стыми и азотистыми). Содержание углерода в нефтях колеблется в пределах 82-87 %, водорода – 11-14 %, серы – 0,1-5 %, а содер-жание азота и кислорода не превышает десятых долей процента. К кислородным соединениям нефти относятся нафтеновые ки-слоты, фенолы, асфальто-смолистые вещества. Сернистые соеди-нения содержатся в нефтях главным образом в виде сероводоро-да, меркаптанов, сульфидов, дисульфидов, тиофенов и тиофанов, азотистые соединения – в виде гомологов пиридина, пиперидина, гидрохинолина. Кроме того, в нефти после ее озоления обнару-жено свыше 20 различных элементов (Ca, Fe, Si, Zn, Cu, Al, Mg, Ni, V, Na, Sn, Ti, Mn, Sr, Pb, Co, Ag, Ba, Be, Cr и др.), содержание которых (в перерасчете на нефть) находится в пределах 5х10-6 – 1х10-3 % (Петров, Тюлягин и др, 1999).

В результате переработки нефти получают нефтепродукты (НП) – смеси углеводородов и некоторых их производных: топ-

64

лива (реактивное и газотурбинное топливо, бензины, лигроины, керосины, дизельное топливо, мазут и другое горючее), масла, твердые углеводороды (парафины, церезины и озокериты), биту-мы, кокс нефтяной, сажу, различные продукты пиролиза нефти (бензол, толуол, ксилол и другие соединения), мылонафты, аси-долы, деэмульгаторы, хлорпарафин и др.

Предельно допустимые концентрации нефтяных загрязне-ний в различных объектах окружающей среды зависят от вида нефтепродуктов или назначения воды и составляет:

для воды – от 0,001 (фенол) до 3 мг/л. Принятое суммарное содержание нефтепродуктов в соответствии с ОСТ 38.01378-85 – 0,05 мг/л;

для почвы – 0,1 мг/кг. Однако ПДК суммарного содержания нефтепродуктов в почве не стандартизировано; установлены ПДК для некоторых видов нефтепродуктов: бензол – 0,3 мг/кг; толуол – 0,3 мг/кг; ксилол – 0,3 мг/кг;

для воздуха – 0,05 – 5 мг/м3. Разлитые нефтепродукты обычно существуют в четко раз-

личимых формах: свободной – разлитые НП плавают на поверхности откры-

тых водоемов либо, просачиваясь через грунт, образуют на по-верхности подземных водоносных горизонтах так называемые линзы (погребенная форма или техногенные месторождения НП);

растворенной – НП растворимы в поверхностных или под-земных водах;

адсорбированной – НП связаны с почвогрунами; испаренной – НП, испаряющиеся с поверхности воды или

почвы, а также их пары, мигрирующие в атмосферу через поч-вогрунты либо защемленные в их поровом пространстве.

Многообразие нефтепродуктов заключает в себе сложность проблемы их мониторинга: каждый из продуктов, имея собствен-ный обусловленный химический сосостав, обладает индивиду-альной растворимостью и биодеградацией. Для нефтей, напри-мер, растворимость составляет 10 – 50 мг/л, для бензинов – 9 – 505 мг/л, для керосинов – 23 – 5 мг/л, для дизельных топлив – 8 – 22 мг/л. Увеличение растворимости наблюдается в ряду: арома-тические > циклопарафиновые > парафиновые, а скорость биоде-градации возрастает в ряду: н-алканы > разветвленные алканы >

65

ароматические углеводороды > циклопарафины. Поэтому необ-ходимо разрабатывать специфические методики контроля для каждого отдельно взятого загрязнителя.

Выработка методологии борьбы с загрязнением окружаю-щей среды нефтью и НП крайне сложное дело, поскольку реак-ция почвы, например, далеко не одинакова с реакцией воздуха или воды. Даже реакция почв на загрязнение нефтью и НП, их чувствительность к этим загрязнителям отличаются в разных почвенных зонах, а также в пределах сопряженных ландшафтов. В случае с водой проблема заключается в том, что нефтяные за-грязнения в природных водах имеют тенденцию к рассеиванию и миграции. Различие наблюдается и в поведении объектов водной среды: поверхностных, подземных водах и почвогрунтах. Так, например, в поверхностных водах состав НП под влиянием испа-рения и интенсивного протекания химического и биологического разложения претерпевает за короткий срок быстрые изменения, а в подземных водах, наоборот, процессы разрушения заторможе-ны.

Минимальный уровень содержания НП в почвах и грунтах, выше которого наступает ухудшение качества природной среды, рассматривается как верхний безопасный уровень концентрации (ВБУК) (Пиковский, 1993). ВБУК НП в почвах зависит от соче-тания многих факторов, таких как тип, состав и свойства почв и грунтов, климатические условия, состав нефтепродуктов, тип растительности, тип землепользования и др. Эти нормы должны различаться в зависимости от климатических условий и типов почвообразования.

Верхний безопасный уровень концентрации НП в почвах можно принять за ориентировочный уровень допустимой кон-центрации (ОДК) в почвах. Ориентировочным допустимым уров-нем загрязнения почвы НП предлагается считать нижний допус-тимый уровень загрязнения, при котором в данных природных условиях почва в течение одного года восстановит свою продук-тивность, а негативные последствия для почвенного биоценоза могут быть самопроизвольно ликвидированы. Такая оценка ОДК как общесанитарного показателя может быть дана для верхнего, гумусово-аккумулятивного горизонта почв (примерно до глуби-ны 20 – 30 см).

66

Вполне очевидно, что ОДК нефти и НП в почве не может быть единым для всех типов почв и природных зон. Он зависит от факторов, определяющих влияние вещества на свойства почв и растений, от потенциала самоочищения почв, от данного вида за-грязнения. Главные из таких факторов – химический состав за-грязняющего вещества, свойства и состав почв, физико-географические (главным образом, климатические) условия дан-ной территории (Пиковский, 2003).

Для установления ОДК по общесанитарному показателю рекомендуется различать НП легкого состава (бензин, керосин, дизельное топливо, конденсат) и тяжелые нефтепродукты (нефть с плотностью выше 0,8, мазут, смазочные масла, битумы). Эти две группы НП по-разному влияют на самоочищение почв и тре-буют разного методического подхода к их определению в почвах.

ОДК для тяжелых НП должны быть ниже, чем для легких. Как показывают экспериментальные данные, большая часть лег-ких фракций НП (40 – 70 %) разлагается, испаряется и рассеива-ется уже в первые недели и месяцы пребывания в почве.

В обзоре МакДжилла (McGill, 1977) приводятся данные ис-следователей из разных стран по установлению безопасных пре-делов содержания нефти и НП в почвах. Эти оценки существенно расходятся по причине резко различных климатических и поч-венных условий тех районов, где проводились эксперименты.

На основе обобщения мирового опыта и данных экспери-ментов МакДжиллом составлена таблица ориентировочных нор-мативов содержания НП в почвах, подлежащих рекультивации (таблица 3.1).

Таблица 3.1 – Относительная степень нарушенности

почв,содержащих различные количества нефти Степень нарушенности Содержание нефти в почве,

мг/кг сухой почвы От легкой до умеренной: в от-сутствие каких-либо специаль-ных мер отмечается некоторое временное ослабление роста растительности

5000 – 20000

От умеренной до высокой: нор- 20000 – 50000

67

Степень нарушенности Содержание нефти в почве, мг/кг сухой почвы

мально развиваться способны лишь некоторые виды растений; восстановление почв возможно в течение трех лет; без рекуль-тивации восстановление потре-бует в 2-3 раза больше времени От высокой до очень высокой: нефть фронтально пропитывает почву на глубину 10 см; лишь немногие растения выживают; при рациональной рекультива-ции восстановление почвы зай-мет 20 и более лет

Свыше 50000

3.2 Методы контроля Мониторинг нефтяных загрязнений в окружающей среде

является одной из наиболее сложных задач. Обеспечение надеж-ного экономического контроля невозможно без разработки и применения современных измерений (ГОСТ 8 010-90; ГОСТ 08 563-96). В таблице 3.2 приведены методики контроля нефтяных загрязнений в различных объектах окружающей среды.

Таблица 3.2 – Методы контроля нефтяных загрязнений в

различных объектах окружающей среды (Энциклопедия…, 1998) Объекты анализа

Метод изме-рения

Опреде-ляемый компо-нент

Диапа-зон из-мерения, мг/дм3

Граница погрешно-

сти (р= 0,95)

Наимено-вание ме-тода

Вода Питьевые, поверхно-стные, подзем-ные

ФЛ НП (массо-вая кон-центра-ция)

0,005 –0,1

0,1 – 0,5 0,5 – 50

± 65 % ± 50 % ± 25 %

МУК 4.1.068-96

Питьевые Спектрофо-тометриче-ский метод с

Нелету-чий НП

0,05 – 0,1

0,1 – 0,5

± 50% ± 40%

ЦВ 1.02.1В-94“А”

68

Объекты анализа

Метод изме-рения

Опреде-ляемый компо-нент

Диапа-зон из-мерения, мг/дм3

Граница погрешно-

сти (р= 0,95)

Наимено-вание ме-тода

применени-ем КХ

МВИ

Природ-ные,

сточные

ИКС НП (массо-вая кон-центра-ция)

0,05 – 0,10

0,10 – 1,0

1,0 – 25 25 – 50

± 0,68% ± 0,24% ± 0,10%

ПНД 14.1:2.5-95

Природ-ные,

питьевые, сточные

ФЛ То же 0,005 – 0,10

0,10 – 0,50

0,50 – 50

± 65% ± 50% ± 25%

ПНД Ф 14.1:2:4.35

-95

Природ-ные,

очищен-ные,

сточные

КХ КХ с грави-тометриче-ским окон-чанием

ИК

То же 0,02 – 2

0,3 – 0,9 0,9

0,3 – 0,5 0,5 – 30

0,04 – 2,0

± (0009+0,20)%

± 50% ± 25% ± 50% ± 25% ± 10%

± (0,01+0,19)%

ПНД Ф 14.1:2.62-

96 ПНД Ф

14.1:2.116-97

РД 52.24.4769

55 МУ Сточные Гравитомет-

рический НП 1 – 50

50 – 100 0,25 – 12,5

12,5 – 10

-

ЦВ 2.02.12-91 “А” МВИ

Питье-вые, при-родные

ГХ НП 0,02 – 0,4

± 50% ЦВ 1.12.31-96 “А”МВИ

Питье-вые, при-родные, сточные

ГХ и ИКС окончанием

НП 0,05 – 0,1

0,1 – 0,5

± 50% ± 40%

ЦВ 3.22.07-96 “А” МВИ

Морские ИК НП 0,1 – 1,0

± 20%

РД 52.10243-

92

69

Объекты анализа

Метод изме-рения

Опреде-ляемый компо-нент

Диапа-зон из-мерения, мг/дм3

Граница погрешно-

сти (р= 0,95)

Наимено-вание ме-тода

Почвы, донные отложе-ния

ИК НП 20 – 90 млн-1

90 – 950 мин-1

± 21%

± 7%

РД 52.18.МУ. МВИ

Почвы, донные отложе-ния, воды

ИК НП - ± 5Х10-4% -

Воздух ГХ УВ ком-поненты нефти в смеси с возду-хом

2,0 – 95,0

объем. %

± 25% ПНД Ф 13.1:3.1-96

Примечание: ФЛ – флуориметрия; КХ – колоночная хромотогра-фия; ГХ – газовая хромотография; ИКС – инфракрасная спектро-метрия; ИК-инфракрасная фотометрия

Наибольшее распространение при количественных оценках

уровня нефтяных загрязнении получили методы инфракрасной спектрофотометрии, ультрафиолетовой люминесценции, газовой и газожидкостной хроматографии. Методы инфракрасной спек-трофотометрии и ГЖХ используются также для идентификации типов нефтей в технологических целях (при переработке) и в це-лях обнаружения источника загрязнения для предъявления исков причинителю экологического вреда (Инструкция…, 1994).

3.2.1 ИК-спектрофотометрия Все органические вещества имеют в инфракрасном диапа-

зоне свои индивидуальные спектры поглощения Положение по-лос поглощения в ИК-спектрах веществ характеризуется волно-вым числом v, см-1, или длиной волны λ , мкм (Митчелл и др., 1980). Для ИК-анализа углеводородов используют диапазон от 0,7 до 25 мкм, который обычно разделяют на три области: ближ-

70

нюю — 0,7 – 2,5 мкм или 14300-5000 см-1, область основных час-тот — 2,5-6 мкм или 4000-1600 см-1, дальнюю — 6-25 мкм или 1600 – 400 см-1.

Ближняя ИК-область аналитических определений в техно-логических и экологических целях в нашей стране в отличие от многих развитых стран практически не осваивается.

Наиболее широко используется область основных частот. Нормативные документы по анализу суммарных загрязнений ок-ружающей среды нефтепродуктами с ИК спектрометрическим окончанием регламентируют проведение измерений в интервале длин волн 3,30 – 3,5 мкм. Стандартная смесь, содержащая 37,5% изооктана, 37,5% метана, 25% бензола, предназначена для калиб-ровки приборов в этой области. Это обеспечивается рядом при-чин особенностью приборной базы (достаточно чувствительные и дешевые приемные устройства — фоторезисторы без охлаждения или пироэлектрические приемники, кварцевая оптика, простые оптические схемы); наличием интенсивных полос поглощения 2960 см-1 (3,38 мкм), 2924 см-1 (3,42 мкм), 2850 см-1 (3,5 мкм).

Дальняя ИК-область используется в основном для иденти-фикации источника загрязнения (Инструкция…, 1994), а также для определения типов нефтей (Проскуряков, 1995) по показате-лю ароматизированности и для структурно-группового анализа.

Пробоподготовка для ИК-детектирования не вызывает сложностей Анализ с помощью ИК-спектрометрии требует мало-го количества вещества любой молекулярной массы в любом аг-регатном состоянии. После анализа вещество сохраняется неиз-менным (Богомолов и др., 1984). Что касается приборов для ИК-спектроскопии, принципиально новым шагом явилось создание лабораторных ИК-спектрометров на основе Фурье-преобразования (таблица 3.1.1.1). Следует заметить, что боль-шинство отечественных и зарубежных портативных ИК-анализаторов нефтепродуктов проводят измерение концентраций нефтяных загрязнений на одной длине волны (таблица 3.1.1.1). Из этого ряда следует выделить прибор ИКАН-1, в котором пре-дусмотрена возможность установки любой длины волны в диапа-зоне от 1,85 до 3,5 мкм с индикацией ее значения на цифровом табло. Это дает принципиально новую возможность проводить анализ многокомпонентных смесей на нескольких длинах волн,

71

что позволяет реализовать измерения по стандартной методике ASTM (ISO). Кроме того, с помощью этого прибора возможно определение других органических веществ.

Таблица 3.1.1.1 – Основные технические характеристики ИК-приборов, хроомтографов, флуориметров (Энциклопедия…, 1998; Овчаренко и др., 1996)

Прибор Среда Диапазон Рабочая длина волны

λ ,мкм/t, оС

Погреш-ность, %

ИК-приборы ИКАН-1 Природные,

сточные воды0,05 – 1000 мг/дм3

1,85 – 3,5 > 2

КН-2 То же 0,05-5- мг/дм3 3,39 ± 2-3 ИКС-Фурье ФСЛ-

05 (лаб.) Вода, воздух,

почва 0,4 мг/дм3 2,5 – 22,2 > 0,1

ИКС-Фурье ФСМ-001

Воздух - 2,5 – 22,2; 1,1

> 0,1

рНОХ500 (фирма ELE Int.)

Пресные, морские,

сточные воды

Нижний пре-дел обнаруже-ния толщины пленки 0,1

мкм

-

-

Хроматографы Колион-1 Воздух 0,5 – 2000

мг/м3 (-10)-45 оС -

Периан-1 То же До 300 мг/м3 50-100 оС - Хромет 1020 То же 2х10-12 г (по

бензолу) До 400 оС -

Эхо То же До 0,1 ПДК (по бензолу ПИД, ФИД)

- -

Флуориметры Флюорат 411 Технические

очищенные воды

0,05 мг/л 0 – 45 оС -

Флюорат-02, 02М,

03

Вода, воздух

0,01 – 10 мг/л

НП

0,2 – 0,65

> 3

72

Прибор Среда Диапазон Рабочая длина волны

λ ,мкм/t, оС

Погреш-ность, %

0,001 мг/л СПАВ

0,00001 мг/л ПАУ

Флюорат-02 Почва, грунт 0,005 – 20 мг/г - ± 35-45 3.2.2 Люминесцентные методы Люминесцентный методы характеризуются высокой экс-

прессностью и чувствительностью, что позволяет их использо-вать для систематического контроля за состоянием биосферы и гидросферы и для определения микроэлементов, а также сум-марного содержания загрязняющих органических веществ и ин-дивидуальных органических соединений (таблица 3.1.1).

Люминесцентный метод относят к числу наиболее чувстви-тельных эмиссионных методов определения следовых количеств органических и неорганических примесей в воздухе Люминес-центный анализ применяют при определении в воздухе полиаро-матических углеводородов и их производных. Если определяемое соединение не обнаруживается люминесцентным методом анали-за, возможен перевод его в производное, обладающее эмиссией флуоресценции. Для количественного анализа используют также явление тушения люминесценции.

Приборы для люминесцентного анализа (таблица 3.1.1.1) могут быть разделены на две группы, флуориметры и спектроф-луориметры. Во флуориметрах используют светофильтры, а в спектрофлуориметрах — дифракционные решетки. В нашей стране наибольшее распространение получил люминесцентно-фотометрический анализатор «Флюорат-0,2» В этом приборе ис-точником возбуждения люминесценции служит газоразрядная лампа (для измерения нефтепродуктов — ксеноновая). Спек-тральная селекция осуществляется интерференционными и стек-лянными светофильтрами или монохроматором — дифракцион-ной решеткой. В качестве приемника возбуждаемого света лю-минесценции служит фотоэлектронный умножитель (ФЭУ). Про-

73

боподготовка при анализе НП в воде проводится экстракцией гексаном. Основные технические характеристики прибора приве-дены в таблице 3.1.1.1. Прибор позволяет измерять содержание целого ряда элементов и органических веществ, в том числе неф-тепродуктов, фенолов, ПАВ, полиароматических углеводородов (например, 3,4-бензпирен определяют с помощью криоприставки, разработанной фирмой «Люмэкс»). Несмотря на высокую чувст-вительность люминесцентного метода, при использовании при-боров типа «Флюорат-0,2» для измерения суммарного содержа-ния НП возникает проблема калибровки прибора по стандартно-му раствору, что необходимо для получения достоверных измере-ний. Однако до настоящего времени такой стандартный раствор для люминесцентных методов отсутствует (Люминесцентные ме-тоды…, 1996). Стандартный раствор изооктан — цетан — бензол, используемый для ИК-спектрометрии, изготавливается на четы-реххлористом углероде, который поглощает в рабочей области флуориметра, поэтому калибровку проводят по какому-либо из-вестному НП, например маслу Т-22 (Люминесцентные методы…, 1996). В результате при измерениях «тяжелых» НП (мазут и про-чее) прибор может дать погрешность до 40 – 50%, а при опреде-лении «легких» НП (бензин и прочее) результаты измерений кон-центрации могут быть занижены в несколько раз. Следует отме-тить, что в европейских странах ультрафиолетовые методы ана-лиза применяются мало (Берне и др., 1997).

К настоящему времени создано множество методик и при-боров для экологического мониторинга нефтей и нефтепродук-тов. Однако с точки зрения экологии нельзя считать закрытым вопрос о разработке наиболее оптимальных методов определения и идентификации нефтей и нефтепродуктов, поскольку у каждого метода есть свои преимущества и недостатки. К тому же само понятие «нефтепродукт» весьма расплывчато, особенно с учетом непостоянства химического состава нефтей и нефтепродуктов. Необходим мониторинг нефтепродуктов с одновременной иден-тификацией и расшифровкой его химического состава. Наиболее перспективными в этом отношении являются методы газовой, газо-жидкостной или высокоэффективной жидкостной хроматографии.

74

3.3 Дистанционный мониторинг Одним из важнейших этапов реализации экологического

мониторинга является дистанционный мониторинг (Василенко и др., 1997). Как способ получения информации дистанционный мониторинг условно может быть разделен на космический, авиа-ционный, наземный, подземный и подводный. Дистанционный мониторинг, в частности аэрокосмический, применяется для кон-троля состояния природно-техногенных объектов нефтегазовой отрасли. Основными задачами дистанционного мониторинга яв-ляются: техническое состояние магистральных нефте- и газопро-водов: определение нефтяных загрязнений окружающей среды в местах добычи, переработки и транспортировки углеводородов; оценка масштабов загрязнений при аварийных ситуациях; опре-деление нефтяных загрязнений водной поверхности; контроль ландшафтных изменений в районе расположения техногенных объектов; обнаружение мест и объемов утечек нефтяных углево-дородов из наземных и подземных магистральных трубопрово-дов. Аэрокосмический мониторинг особенно важен для трудно-доступных объектов, где проведение непосредственных измере-ний затруднено или невозможно

Для решения задач промышленно-экологического монито-ринга (ПЭМ) наибольшее распространение получили следующие методы:

- методы мониторинга средствами активного зондирования, к которым относятся лидары, работающие по методу комбинаци-онного рассеяния, на резонансных эффектах и по принципу диф-ференциального поглощения. Наиболее пригодными для дистан-ционного контроля нефтяных загрязнений являются системы ак-тивного ИК- и УФ-зондирования, а также флуоресцентный лазер (Энциклопедия…, 1998; Баринов, 1996), позволяющий опреде-лять наличие нефти на поверхности: воды, почвы, снега, льда. Примером типичного лазерного флуориметра может служить ли-дар MK-III КЦДЗ (канадского центра дистанционного зондирова-ния) (Савиных и др., 1995). Лидар предназначен для обнаруже-ния, идентификации, картирования, слежения за перемещением нефтяных пленок на поверхности воды. Основные параметры ли-дара излучатель — N-лазер, длина волны — 0,37 мкм, диапазон

75

спектрометра — 0,386-0,690 мкм. Следует отметить, что с помо-щью лидаров, в принципе, возможно, определять концентрации загрязняющих веществ. Так, например, перестраиваемый лидар в ИК-диапазоне (от 2,7 до 3,7 мкм), используемый на вертолете МИ-8Т в составе комплекса «Эфир-АК», позволяет измерять концентрации углеводородных газов (метан, этан), а также се-роводород и другие газы с пределом обнаружения до 2 ppm (Ва-силенко и др, 1997);

- методы мониторинга средствами пассивного зон-дирования, к которым относятся тепловизионные системы (Эн-циклопедия…, 1998; Баринов, 1996; Шилин и др, 1992), много-спектральные сканеры (Энциклопедия…, 1998; Савиных и др., 1995), средства телевизионной и аэрофотосъемки (Энциклопе-дия…, 1998), трассовые радиометры, видеоспектрометры (Васи-ленко и др., 1997; Баринов, 1996). Многоспектральные сканеры являются наиболее универсальными системами пассивного дис-танционного зондирования, так как они могут объединять функ-ции телевизионных, тепловизионных и спектрометрических сис-тем. В НИИ комплексных испытаний оптико-электронных при-боров ВНЦ “ГОИ им С. И. Вавилова” разработан многоспек-тральный сканер «Везувий ЭК», предназначенный для получения изображения в видимом, инфракрасном и тепловом диапазонах (Энциклопедия…, 1998). Методы теплового контроля являются косвенными и основаны на регистрации теплофизических свойств загрязненной поверхности. Таким образом, тепловизоры, ИК-сканеры могут зафиксировать, как правило, факт наличия за-грязнения, а не определять концентрацию;

- радиотехнические методы мониторинга (Кравцова, 1995) – радиотепловые измерения в СВЧ-диапазоне (Энциклопедия…, 1998) и активное радиолокационное зондирование (Энциклопе-дия…, 1998).

Особенно эффективно применение СВЧ-радиометрии (мил-лиметровый диапазон) для обнаружения и контроля нефтяных за-грязнений водной поверхности, а также измерения толщины пленки. Например, двухканальный СВЧ-радиометр (Энциклопе-дия…, 1998), работающий в диапазоне 10,7 – 3,5 ГГц, способен измерять толщину пленки в пределах от 0,1 до 7,0 мм при полосе захвата 1600 м с высоты 800 м и скорости полета 200 км/ч.

76

Физико-химические методы позволяют определить концен-трацию многих веществ, загрязняющих окружающую природную среду, но это не всегда достаточно для корректной оценки каче-ства атмосферного воздуха, воды, почвы. По современным пред-ставлениям для этого необходимо анализ природных сред, вы-полняемый физико-химическими методами дополнить исследо-ваниями, проведенными биологическими методами.

Контрольные вопросы 1. Определение понятий нефть, нефтепродукты, легкие и

тяжелые нефтепродукты? 2. Особенности загрязнения нефтью и нефтепродуктами по-

верхностных вод? 3. Ориентировочный уровень допустимой концентрации

нефтепродуктов в почве? От каких факторов зависит ОДК? 4. Степень нарушенности почв, содержащих различные ко-

личества нефти? 5. Оптические методы, используемые для определения

уровня нефтяного загрязнения поверхностных вод и почв? 6. Средства активного и пассивного зондирования в дистан-

ционном контроле нефтяных загрязнений?

77

4 НЕОБХОДИМОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ПРИ АНАЛИЗЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Длительное время основной уклон для оценок и прогнозов загрязнения вод делался на один критерий – предельно-допустимую концентрацию (ПДК), которая определена лишь для очень ограниченного круга соединений и, кроме того, ПДК уста-навливают только для отдельных веществ, тогда как в реалиях всегда имеется комплекс загрязняющих веществ. Действие всех компонентов на живые системы не представляет собой простой суммы – эти компоненты взаимодействуют между собой и с ве-ществами уже присутствующими в водной среде на момент заг-рязнения, образуя продукты с более высокой токсичностью, или, наоборот, нейтрализуя друг друга. Кроме этого следует учиты-вать возможный кумулятивный эффект. Поэтому ориентация оценок и прогнозов только на ПДК весьма опасна и может рас-сматриваться только как паллиатив (Брагинский, 1993; Stom et al., 1986).

В настоящее время в наиболее оснащенных лабораториях ведущих государств мира методами аналитической химии может быть определено 5 – 25% всех органических веществ, попадаю-щих в водоемы со сточными водами. Несмотря на постоянно рас-тущее число химических веществ, используемых в производст-венных циклах и, соответственно, попадающих в поверхностные воды с водами сточными, в странах Западной Европы и Сканди-навии в природных водных экосистемах регулярно контролиру-ется только 30—40 химических показателей загрязнения (Adriaanse et al, 1995).

В Российской Федерации наиболее технически оснащенные лаборатории, осуществляющие государственный экоаналитиче-ский контроль вод, могут определять около 100 гидрохимиче-ских компонентов (т.е. имеют методики, средства измерений для их определения и т.д.), однако при контроле гидрохимического качества водоемов определяется, как правило, не более 25 пока-зателей загрязнения из-за высокой стоимости анализов, плохой обеспеченности кадрами и т.д.

78

В сточных водах перечень контролируемых загрязняющих веществ специфичен для каждой отрасли промышленности и на-считывает, как правило, от 15 до 50 компонентов, в то время как с учетом взаимодействия и превращений в процессе биологиче-ской очистки в сточной воде одновременно присутствуют сотни химических соединений, а на практике, при регулярных госу-дарственных инспекционных проверках, определяется не более 10—20 основных показателей загрязнения.

Сложность аналитического контроля заключается не только в том, что трудно определять и охватить контролем основную долю присутствующих в исследуемой среде загрязняющих ве-ществ (необходимо иметь эталоны всех гомологов и изомеров и дорогое аналитическое оборудование), но также в том, что необ-ходимо идентифицировать вещества в чрезвычайно малых кон-центрациях, так как ПДК основной массы веществ составляют 10-2 – 10-3 мг/дм3. Подготовка пробы к гидрохимическому анали-зу для целого ряда веществ предполагает такую продолжитель-ную и многоступенчатую процедуру (растворение, концентри-рование, экстракция), что потери при этом могут значительно превышать результат анализа.

Переход к более надежному экологическому контролю ка-чества окружающей среды в России возможен только при усло-вии расширения перечня измеряемых обобщенных и групповых показателей загрязнения и обязательного использования методов биотестирования.

Исторически гидрохимический мониторинг качества вод доминировал во всем мире до 1980-х годов, однако в настоящее время зарубежными специалистами в области охраны природы признана несостоятельность химического контроля в части пре-доставления совершенной и полной информации о качестве вод-ных систем (Loon, Hermens, 1995).

В развитых странах при контроле качества вод при исследо-вании каждой пробы обязательно, кроме гидрохимических опре-делений, предусматривается осуществление токсикологического контроля. Показатель «токсичность» как норматив при контроле сточных вод и выдаче разрешений на их сброс в природные водо-емы применяется в таких странах, как Дания, Франция, Герма-ния, Ирландия, Нидерланды, Великобритания, Норвегия, Бель-

79

гия, Швеция, Швейцария, Канада, США, Австралия, Бразилия, Япония.

Несмотря на то, что в отдельных территориальных лабора-ториях Госкомэкологии РФ уже имеется более чем пятнадцати-летняя практика биотестирования природных и сточных вод, од-нако до настоящего времени существует традиционная недооцен-ка необходимости токсикологического контроля в дополнение к гидрохимическому.

Формулировка биотестирования, данная А.А. Зениным и Н.В. Белоусовым (Зенин, 1988) гласит: «Биотестирование один из приемов определения степени токсического действия физиче-ских, химических и биологических неблагоприятных факторов среды, потенциально опасных для живых организмов экосистем, в контролируемых экспериментальных лабораторных или на-турных условиях путем регистрации изменений биологически значимых показателей исследуемых водных объектов с после-дующей оценкой их состояния в соответствии с выбранным кри-терием токсичности». Биотестирование позволяет оценить био-логическую полноценность исследуемой воды, ее пригодность для жизни гидробионтов, обеспечивающих процессы самоочи-щения в водоеме и биологическое окисление при очистке сточ-ных вод. Сравнение достоинств биологических и химических методов дано в таблице 4.1.

Таблица 4.1 – Основные характеристики методов оценки

токсичности вод Биологические методы Признак Химические

методы Биоиндика-ция

Биотестирова-ние

Тип индикации Индикация воздействия

Индикация отклика

Индикация воз-действия

Объект анализа Вода Водные сообщества

Вода

Цель анализа Измерение концентрации химических веществ

Оценка состояния природных сообществ

Интегральная оценка токсич-ности на тест-организмах*

Показатели ток- Превышение Негативные Развитие пато-

80

Биологические методы Признак Химические методы Биоиндика-

ция Биотестирова-

ние сичности установленных

регламентов изменения в сообществах

логических (вплоть до гибе-ли) изменений у тест-организмов

Регламенты Предельно до-пустимые кон-центрации

Не установ-лены

Отсутствие ост-рого и хрониче-ского действия

Метрологиче-ские характери-стики

Погрешеность, сходимость, воспроизводи-мость и др.

Не установ-лены

Сходимость, воспроизводи-мость

Примечание: * – Тест-организмы чаще всего культивируют в лаборатории.

Химические методы дают информацию об интенсивности

воздействия на водную экосистему. Их недостатком является не-возможность оценки реальных биологических эффектов как от-дельных загрязняющих веществ, так и их комплексов, а также продуктов их трансформации и метаболизма. Кроме того, число химических соединений, загрязняющих водную среду, так вели-ко, что трудно подается контролю, и перспектива в этом отно-шении весьма пессимистична. В настоящее время, по оценкам некоторых специалистов, контролируется всего около 0,3 % по-ступающих в окружающую среду химических веществ.

Методы биоиндикации, которые представляют собой тра-диционные гидробиологические способы, позволяют получить данные, характеризующие отклик водных биоценозов на антро-погенное воздействие. В большинстве случаев гидробиологи (особенно в государственных службах мониторинга вод) регист-рируют отклик, который формируется за определенный доста-точно длительный промежуток времени. Большинство гид-робиологических показателей обладает известной «консерватив-ностью» и не позволяет выявить возможные адаптационно-приспособительные изменения в сообществах, отличить межго-

81

довые циклические колебания от влияния антропогенного фак-тора.

Методы биотестирования, в отличие от биоиндикации, представляют собой характеристику степени воздействия на водные биоценозы. С помощью этих методов можно получить данные о токсичности конкретной пробы воды, загрязненной химическими веществами — антропогенными или природного происхождения. Таким образом, методы биотестирования, буду-чи биологическими, близки к методам химического анализа вод. В то же время, в отличие от химических методов, они позволяют дать реальную оценку токсических свойств воды или другой среды, обусловленных присутствием комплекса загрязняющих химических веществ и их метаболитов.

Биотесты, как говорилось ранее, не нашли еще пока своего места в отечественной практике, тогда как за рубежом роль био-проб в биологическом мониторинге непрерывно растет. Наиболее широко биотестирование, как метод контроля, применяется в США, где разработаны унифицированные методы оценки ток-сичности водной среды, которые используются при определении предельно-допустимых уровней загрязнения и разработке крите-риев качества воды. По данным, приведенным в в работе Руссо (1986), в информационную систему о токсичности сточных вод сложного состава, организованную Агентством по охране окру-жающей среды (АООС) США введены сведения о токсичности сточных вод или их влиянии на водные объекты по результатам биотестирования, выполненного на 4650 тестах с использованием 145 тест-организмов. В отчете о деятельности только одного ре-гионального подразделения АООС приводятся результаты более 400 ежемесячных тестов на рыбах (определение острой токсич-ности сточных вод) (Tebo, 1986).

Токсикологические методы оценки качества воды и аппара-тура для их реализации разрабатывается и в ряде других стран: Англия, Франция, Германия, Швеция, Швейцария, Чехословакия. Законодательством Германии, регламентирующим отведение сточных вод, предусмотрена их токсикологическая оценка перед выпуском в водные объекты, разработаны переходные коэффи-циенты между показателем LC50 и безопасным для тест-объекта

82

разбавлением сточных вод. Для целей биотестирования исполь-зуются в основном тесты на острую токсичность (Peltier, 1986).

Во Франции оценка качества водной среды по токсикологи-ческим показателям является обязательной в «Системе контроля качества пресных вод», созданной на межведомственном уровне. Производственный токсикологический контроль сточных вод проводится более чем на 150 предприятиях с целью выявления наиболее токсичных сточных вод и ограничения попадания их в водные объекты. Для биотестирования применяется стандартный набор биотестов на острую токсичность с использованием бакте-рий из рода Pseudomonas (ингибирование размножения на 99 % в течение 4 – 8 ч); водорослей из рода Scenedesmus (снижение чис-ленности на 50 % за 5 суток); дафний и рыб (гибель 50 % особей за 24 ч) (Vulliermet, 1980).

Наряду с разработкой методов биотестирования в зарубеж-ных странах, есть достижения и в области их стандартизации: в настоящее время в ряде стран (Англии, Австрии, Венгрии, Поль-ше, США, Франции, Финляндии, Швеции и др.) действует более 40 стандартов, в их числе имеются стандарты как общетехниче-ского назначения, так и на конкретные методы (Крайнюкова, 1988).

В работах российских токсикологов неоднократно обсужда-лись вопросы о значении токсикологического контроля, основан-ного на биотестировании, для повышения эффективности охраны вод. Этой проблеме посвящены специальные сборники (Патин и др., 1981; Теоретические…,1983). В последние годы накоплен значительный экспериментальный материал, позволяющий су-дить о действии многих химических соединении и некоторых ка-тегорий сточных вод на различные группы организмов. В нашей стране накоплен также и практический опыт испытания или при-менения биотестов в контроле природных и сточных вод: на Бай-кальском ЦБК; на ряде предприятий химического, йодо-бромного, белково-витаминного, нефтеперерабатывающего и других производств; на сбросных и дренажных водах ороси-тельных систем, в ряде лабораторий органов водного надзора.

На основе изучения особенностей реагирования гидробио-нтов различных экологических и систематических групп на воз-действие токсических компонентов промышленных, городских и

83

сельскохозяйственных сточных вод (фенолов, амино-, нитросо-единений, тяжелых металлов, нефтепродуктов, СПАВ и др.) в России разработано более 40 методов биотестирования и их мо-дификаций, с использованием различных тест-объектов (Биотес-тирование…, 1981; Гусев и др., 1970; Лесников, 1970; Строганов, 1971; Apostol, 1973; Maciorowski, 1980; Marking, 1979; Biossay…,1980). В качестве тест-объектов использованы: бакте-рии – Bacillus cereus, Beneckea harveyi, бактерии активного ила; грибы и актиномицеты—Aspergillus niger, Streptomyces olivaceus; водоросли – Scenedesmus quadricauda, Sc.acuminatus, Chlorella vulgaris, Euglena gracilis, Dunaliella salina, Nitella flexilis, Phaeo-dactilum tricornutum, Cladophora fracta; простейшие – Tetrahymena pyriformis, Spirostomun ambiguum, Euplotes sp.; беспозвоночные – Daphnia magna, Hydra attenuata, Hirudo medicinalis, Unio tumidus, Eulimnogammarus verucosus, Myzuchopecten yessoensis; рыбы – Perca fluviatilis, Phoxinus, phoxinus, Cyprinus carpio, а также фер-ментные препараты.

В методах биотестирования с использованием бактерий ре-гистрируются интенсивность размножения клеток, биолюминес-ценции, активность окислительных ферментов бактерий активно-го ила. В биотесте с использованием плесневых грибов и актино-мицетов регистрируется ростовая реакция тест-объектов. В био-тестах на водорослях используются различные реакции: интен-сивность размножения клеток, уровень медленной флуоресцен-ции, иммобилизация клеток и зооспор, биоэлектрическая реак-ция, плазмолиз, фотосинтетическая активность клеток, способ-ность клеток к дифференцированному окрашиванию. В методах с использованием простейших регистрируются интенсивность раз-множения, двигательная активность и морфологические измене-ния. В биотестах на дафниях учитываются выживаемость, плодо-витость, сукцинатдегидрогеназная активность, интенсивность дыхания и сердцебиения. В методах с использованием других беспозвоночных фиксируется регенерация подошвы гидры, из-менение поведения медицинской пиявки, перловицы, приморско-го гребешка, гаммарид. У рыб в качестве тест-функций исполь-зуются поведенческие реакции, двигательная активность, интен-сивность сердцебиения и дыхания, способность к изменению пигментации кожных покровов.

84

Основной принцип биологического тестирования сводится к оценке достоверных различий между опытом (среда, содержа-щая токсикант) и контролем (чистая вода) по какому-либо пока-зательному параметру тестируемого объекта, указывающему на полное или частичное угнетение жизненных функций тест-орга-низмов под влиянием испытуемой воды или индивидуальных токсикантов в определенных концентрациях (Брагинский, 1979; Патин, 1981; Крайнюкова, 1988).

При выборе тест-объектов предпочтение отдается видам и штаммам, которые широко распространены в природе и легко культивируются в лабораторных условиях. Различают два типа тест-объектов: индикаторные и представительные. К первым принадлежат организмы с наибольшей степенью чувстви-тельности к токсикантам различных классов, ко вторым – орга-низмы, наиболее полно представляющие определенный гидро-биоценоз. Так, например, к индикаторным тест-организмам от-носятся Daphnia magna Straus, причем метод биотестирования с использованием этого рачка рекомедован в качестве первооче-редного для контроля сточных вод в установившемся режиме и выявления потенциально опасных источников загрязнения вод-ных объектов токсическими веществами. А в качестве предста-вительного тест-объекта для байкальского зоопланктона, можно считать Epischura baikalensis Sars, так как достигая в отдельные периоды 80-90 % общей биомассы зоопланктона этот рачок-фильтратор играет важнейшую роль в трофических взаимоот-ношениях байкальских организмов и в процессах поддержания повышенной чистоты байкальской воды.

Поскольку во многих случаях животные организмы облада-ют большей чувствительностью в распознавании токсического вещества, чем самые точные аналитические методики, то это свойство представляет особый интерес в вопросах их использо-вания для оценки эколого-токсикологической ситуации в водо-еме. Однако, однозначного ответа, токсично ли вещество и на-сколько токсично, бывает мало. Поэтому очень важно обратить внимание на представительные организмы, которые по своим фи-зиологическим и биологическим свойствам представляют ту группу организмов, которая в большей степени характерна для

85

данного водоема (Стом и др., 1993) и играют в нем определяю-щую роль.

Для биотестирования используются в основном тесты на острую токсичность, причем применяется стандартный набор, включающий бактерии, водоросли, дафнии, моллюски, высшие водные растения и рыбы (Жмур, 1997). Особенно перспективным представляется метод биотестирования, основанный на гашении люминесценции светящихся бактерий, получивший широкое распространение как у нас в стране, так и за рубежом (Гиль и др., 1993; Kratasyuk, 1990; Гриценко, 1997; Данилов, 1983). Отклик люминесцентных бактерий на токсические вещества тесно корре-лирует с таковым у других биологических организмов и величина 50%-го тушения свечения – ЕС50 хорошо соотносится с летальной концентрацией для высших животных и человека, а также с дру-гими биосенсорами (Михайлова, 1998).

Оперативная интегральная оценка качества воды и почвы методами биотестирования, описанными выше, не заменяет ко-личественный химический анализ, но она его дополняет и, в ка-кой-то степени, может предварять, благодаря экспрессности, про-стоте и невысокой стоимости методов биотестирования.

Описанные выше методы биотестирования, разработанные на примере сточных вод и отдельных химических соединений ап-робированы для анализа токсичности водных вытяжек почв и от-ходов, загрязненных различными веществами, в том числе неф-тепродуктами.

Контрольные вопросы

1. В чем заключаются недостатки оценки загрязнения при-родных сред, основанной только на измерении концентраций хи-мических веществ?

2. Почему оценка токсичности воды методами биотестиро-вания считается интегральной?

3. Какие тест-реакции используются в биотестировании природных и сточных вод?

4. Отличие методов биоиндикации от методов биотестиро-вания?

5. Понятие об индикаторных и представительных тест-объектах?

86

5 МЕТОДЫ БИОТЕСТИРОВАНИЯ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ДЛЯ ЦЕЛЕЙ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА

5.1 Биоиндикационные методы и методы биотестирования атмосферного воздуха

Сильнейшее антропогенное воздействие на фитоценозы ока-

зывают загрязняющие вещества в окружающем воздухе такие как диоксид серы, оксиды азота, углеводороды. Устойчивость расте-ний к загрязнителям различна. Было установлено, что на лишай-ники губительно действуют прежде всего вещества, увеличи-вающие кислотность среды, ускоряющие окислительные процес-сы, т.е. такие соединения как SO2, HF, HCl, оксиды азота, озон (Turk, 1988). Суждение о загрязнении атмосферного воздуха ба-зируется на сравнительном изучении видового состава лишайни-ков, распространении отдельных видов, морфологических изме-нений слоевищ, физиологических показателей, прироста и др. (Бязров, 1991).

Для условий лесной полосы России наиболее чувствительны хвойные деревья (пихта, сосна, кедр). Информативными по тех-ногенному загрязнению являются морфологические и анатомиче-ские изменения, а также продолжительность жизни хвои.

Современные биоиндикационные исследования сконцен-трированы на методах раннего распознования, показывающих изменения в метаболизме, которые предшествуют видимым сим-птомам повреждения. Ранние способы определения повреждений возможны на первичных уровнях воздействия, т.е. в системе хло-ропластов ассимилирующих органов (Шульц, 1991).

Перед видимым повреждением биохимические и физиоло-гические параметры хлоропластов показывают определенные из-менения, зависящие от концентрации загрязнителей. Когда эти индикационные параметры достигают определенного значения, то, например, хлорозы и некрозы могут ожидаться на следующем более высоком индикационном уровне.

Желательно использовать аппаратурные и экспрессные ме-тоды мониторинга с тем, чтобы обеспечивать возможность объ-ективной оценки состояния большого числа растений за короткое

87

время. В этом отношении перспективно применение биофизиче-ских методов, в первую очередь флуоресцентных. Для оценки ка-чества воздушной среды может быть использовано гашение флуоресценции хлорофилла растительных клеток. Этот способ был реализован и для дистанционного зондирования. Более рас-пространен и успешно апробирован метод биоиндикации воз-душной среды на основе замедленной флуоресценции хлорофил-ла (Григорьев и др., 1999; Венедиктов и др., 2000).

Замедленная флуоресценция генерируется в ходе обратных реакций рекомбинации первичных продуктов фотосинтеза и ее характеристика несет информацию о функционировании реакций фотосинтеза. Загрязняющие вещества, угнетающие фотосинтез, вызывают ингибирование замедленной флуоресценции.

Следует отметить, что нормативные документы по методам биологического контроля загрязнения атмосферного воздуха в нефтегазовой отрасли отсутствуют и биоиндикационный кон-троль должны осуществлять высококвалификационные специа-листы-экологи.

5.2 Методы биотестирования и биоиндикации в

контроле загрязнения водной среды 5.2.1 Классность природных вод по системе

биоиндикации Установлено, что истинную оценку воздействия на водную

среду невозможно дать по изолированному действию отдельных веществ.

Не дают адекватной оценки состояния водных экосистем и методы биотестирования – экспериментального определения ток-сичности воды для обитателей водоемов, основанного на регист-рации реакций тест-объектов, поскольку возможность экстрапо-ляции результатов, полученных биотестированием in situ, на ес-тественные водоемы крайне ограничена. При разработке и стан-дартизации методик биотестирования практически невозможно учесть все существующие особенности жизнедеятельности орга-низмов.

Критерий классности вод устанавливает уровень загрязне-ния по биоиндикаторному методу прямой оценки качества воды

88

(Временные…,1993). Метод биоиндикации вод, применяемый в мировой практике, является наиболее оперативным и инфор-мативным, носит интегральный характер и широко используется при индикации качества вод малых рек России. Метод учитывает наличие и условную значимость индикаторных таксонов в водо-емах, разнообразие сообществ микроорганизмов, дает взвешен-ную оценку классности вод.

Градация качества вод осуществляется по шести классам в соответствии с мировой практикой биоиндикации вод. Так, пер-вому классу соответствует очень чистая вода, шестому – очень грязная.

Уровень загрязнения вод оценивается по результатам гид-робиологических анализов с ранжированием на 6 классов в соот-ветствии с общепринятой классификацией (Временные…, 1993).

Определение классности вод осуществляется путем иденти-фикации присутствующих в водоеме биотаксонов с помощью Атласа, содержащего изображения микроорганизмов, отдельные подробности строения и их краткое описание (Атлас…, 1984).

5.2.2 Биотестирование вод В результате процедуры лабораторного биотестирования

при использовании классических методов устанавливается острая или хроническая токсичность исследуемой воды в экспериментах различной продолжительности.

Острый опыт — краткосрочная процедура биотестирования (с установленным в каждой методике временем экспозиции), оп-ределяющая острую токсичность исследуемой воды по 50%-ной выживаемости (смертности) тест-объектов. Острая токсичность выражена в том случае, если интенсивность воздействующего агента велика настолько, что компенсаторная и адаптационная реакция организма не успевают проявиться, и он гибнет.

Хроническая токсичность определяется при менее интен-сивном, но более длительном воздействии токсикантов; при этом происходит нарушение равновесия между распадом и синтезом веществ в организме гидробионтов, разрушение генома и пре-кращение воспроизводства.

89

На основании данных проведенных экспериментов устанав-ливается остро летальная концентрация вещества (или крат-ность разбавления исследуемой воды), при которой наступает 50%-ная гибель тест-организмов и безвредная (недействующая) концентрация вещества, или безвредная кратность разбавления исследуемой воды, при которой гибель организмов не превышает таковую в контроле. Данные о хронической токсичности получа-ют в длительном эксперименте, в котором также может устанав-ливаться безвредное разбавление.

Безвредное разбавление, как показатель токсичности, при-нято для количественной оценки степени вредности исследуемых вод, поскольку отвечает на вопрос о том, во сколько раз требует-ся разбавить исследуемую воду водой удовлетворительного каче-ства (безвредной) для ликвидации в ней токсичности

При использовании разных методов биотестирования для оценки токсичности вод, в которых приняты различные тест-реакции, эффекты токсичности и способы оценки результатов (дафнии, бактерии, инфузории), показатель безвредного разбав-ления чрезвычайно важен, так как позволяет легко сопоставить полученные результаты.

Чтобы дать правильную оценку полученным результатам, следует тщательно проанализировать химический состав сточных вод. Кроме того, если в используемой методике биотестирования не оговаривается эффект стимуляции и его допустимая норма, то необходимо применить для такой воды несколько методов био-тестирования и использовать для выводов результаты, получен-ные на других организмах. Если же в методике оговаривается возможность стимуляции и указана норма отклонения, принятая за токсичность, то следует руководствоваться установленными нормами.

Отбор проб, процедуру биотестирования, выбор тест-организмов, а также обработку и оценку результатов проводят в соответствии с требованиями РД 118-02-90. Контролю подверга-ются сточные воды на выпуске в водный объект: канализуемые, из замыкающего створа с площади водосбора территории про-мысла, ливневоталые воды, а также водные объекты (ручьи, реч-ки, болота) – приемники сточных вод и грунтовые воды на терри-тории предприятий и за его пределами.

90

В настоящее время для анализа загрязнения чаще всего применяется классический дафниевый тест, в котором критерием служит выживаемость (Степанови др., 1999), а также другие функциональные характеристики. Это может быть и изменение фототаксической реакции (Michel et al., 1999) и образование сво-бодных радикалов в микросомной фракции, которые обнаружи-ваются in vitro спектрофотометрическим либо флуориметриче-ским методом (Sanderson et al., 1999).

Другой более простой способ описан Bailleiul Mars и Blust Ronny (1999).

Они предлагают при токсикометрии каких-либо веществ в течение суток измерять размеры дафний и скорость их передви-жения. Используется автоматизированный метод определения ак-тивности β -галактозидазы у взрослых Daphnia magna, описано его преимущество с классическим тестом по иммобилизации (Weltens et al., 2000).

Культура дафний наиболее удобна и при изучении влияния лучевого и химического патогенеза, при котором наблюдая за уровнем свободных радикалов, оценивают стресс биотеста по его реакции на токсичность среды, причем этим методом показано, что ПДК для рыбохозяйственных водоемов занижены, что может привести к снижению в них биоразнообразия (Мелехова, 1999). Репродуктивность и газообмен оценивала в токсикологических опытах с дафниями Е.А.Сапрыкина (1998).

При осуществлении государственного экотоксикологиче-ского контроля допускается использование тех методик биотес-тирования, которые внесены или планируются к внесению в Гос-реестр (таблица 5.2.1).

91

Таблица 5.2.1 – Методы биотестирования применяемые для целей производственного экологического контроля качества вод, почв, промышленных отходов Метод биотес-тирования

Тест-объект

Критерии токсичности Область при-менения

Внесено в Федеральный реестр Определение токсичности воды по хемо-таксической реакции инфу-зорий ПНД Ф Т 14.1:2:3:4.2-98

Инфу-зории

Paramecium

cauda-tum

Хемотаксическая реакция (хемотаксис)

Поверхност-ные, природ-ные пресные, сточные и очищенные

сточные, грун-товые, питье-вые воды

Определение токсичности воды и водных вытяжек из почв, осадков сточных вод, отходов по смертности и изменению плодовитости

дафний ФР.1.39.2001.0

0283

Daph-nia

magna

Смертность 50% за 96 ч (острая токсичность). Дос-товерное снижение плодо-витости за 24 сут в срав-нении с контролем (хро-ническая токсичность)

Поверхност-ные, природ-ные пресные, сточные и очищенные

сточные, пить-евые воды,

водные вытяж-ки из почв, осадков сточ-ных вод, отхо-

дов

Определение токсичности воды и водных вытяжек из почв, осадков сточных вод, отходов по смертности и изменению плодовитости цериодафний

Cerio-daphnia affinis

Смертность 50% за 48 ч (острая токсичность). Дос-товерное снижение плодо-витости за 7 сут в сравне-нии с контролем (хрони-ческая токсичность)

То же

92

Метод биотес-тирования

Тест-объект

Критерии токсичности Область при-менения

ФР.1.39.20001.00282

Определение токсичности вод, водных вытяжек из почв, осадков сточных вод и отходов по из-менению уров-ня флуорес-ценции хлоро-филла и чис-ленности кле-ток водорослей ФР.1.39.2001.0

0284

Scene-desmus quadri-cauda

Изменение численности клеток водорослей за 96 ч экспозиции (острая ток-сичность). Изменение

численности водорослей за 14 сут (хроническая

токсичность). Изменение интенсивности свечения.

Поверхност-ные, природ-ные пресные, сточные и очищенные сточные, вод-ные вытяжки из почв, осад-ков сточных вод, отходов

Определение токсичности

воды, почвы по хемотаксиче-ской реакции инфузорий ПНДФ Ф Т

14.1:2:3:4.2-98 16.2:2.2.3-98

Инфу-зории

Paramecium

cauda-tum

Хемотаксическая реакция (хемотаксис)

Поверхност-ные, природ-ные пресные, сточные и очищенные

сточные, грун-товые, питье-вые воды, вод-ные вытяжки из почв и дон-ных осадков

Планируется к внесению в Федеральный реестр Методические рекомендации «Определение токсичности воды и водных экстрактов из объектов ок-

Лио-фили-зиро-ванные люми-не-

сцент-

Подавление свечения лю-минесцентных бактерий

Поверхност-ные, природ-ные пресные, сточные и очищенные

сточные воды, морская вода,

93

Метод биотес-тирования

Тест-объект

Критерии токсичности Область при-менения

ружающей среды по ин-тенсивности биолюминес-ценции бакте-рий. – М.: Гос-комкомитет

санэпиднадзора РФ, 1996в. – 11

с

ные бакте-рии

почва, отходы, донные осадки

Для экспресс-определений используют приборы с примене-

нием биосенсоров. Сравнительная оценка различных типов био-логических систем позволила выделить из множества биосенсо-ров – биосенсор, с наиболее оптимальными свойствами. Морские люминесцентные бактерии оптимальным образом сочетают в се-бе различные типы чувствительных структур, ответственных за генерацию биоповреждения (клеточная мембрана, цепи метабо-лического обмена, генетический аппарат) с экспрессностью, объ-ективным и количественным характером отклика целостной сис-темы на интегральное воздействие ксенобиотиков. Это обеспечи-вается тем, что люминесцентные бактерии содержат фермент люциферазу, осуществляющий эффективную трансформацию энергии химических связей жизненно важных метаболитов в све-товой сигнал на уровне, доступном для экспрессных и количест-венных измерений. Отклик люминесцентных бактерий на токси-ческие вещества полностью коррелирует с таковым у других биологических организмов и величина 50%-го тушения свечения – ЕС50 полностью коррелирует с величиной летальной концен-трации для высших животных и человека (Немкова и др., 1995), а также с другими биосенсорами.

Отечественная система «ЭКОЛЮМ» – это комплект реаген-тов с биолюминесцентной активностью в комплексе с люмино-метрами специального назначения. Введение в реакционную смесь пробы с токсическим соединением вызывает спад свече-ния.

94

Специальная светорегистрирующая аппаратура позволяет измерять интенсивность свечения реагента до и после введения неизвестного токсиканта в образце небольшого объема (0,2-0,5 мл). Время анализа не превышает нескольких минут, мониторинг возможен в полевых условиях (Методические…, 1996).

Биосенсор интегрирует эффекты смесей токсикантов, обес-печивая общий индекс токсичности образца. Тем самым, «ЭКО-ЛЮМ» предпочтителен в качестве первичного теста и способен экспрессно ответить на вопрос: присутствуют или нет в среде токсические агенты в опасной для живого организма концентра-ции.

Индекс токсичности Т есть величина безразмерная и опре-деляется по формуле:

%100⋅−

=к

к

IIIT ,

где Ik и I, соответственно, интенсивность биолюминесценции контрольной и исследуемой пробы.

По величине индекса токсичности анализируемые пробы классифицируются на три группы (таблица 5.2.2).

Таблица 5.2.2 – Классификация проб по индексу токсичности

Группы Величина Т Степени токсичности 1 от 10 до 20 Допустимая степень токсичности2 от 20 до 49 Токсична 3 ≥50 Сильно токсична Все более расширяется диапазон применения биолюминес-

центного метода для обнаружения токсикологического влияния. Его используют и в Центре космических полетов Маршалла На-ционального управления по аэронавтике и исследованию косми-ческого пространства (Obenhuber et al., 1998), (причем получен-ные данные токсикологического анализа согласуются с результа-тами испытаний по летальности дафний и плоскоголовых песка-рей), и в Сибири, для оценки токсичности хинонов и фенолов (Kudryasheva et al., 1998). Метод по гашению люминесценции светящихся бактерий в комплексе с другими позволяет быстро оценивать токсичность шлама (Саксонов и др., 1995).

95

Разработан простой способ анализа токсичности воды, за-ключающийся в применении фильтровальных бумажных дисков с иммобилизованной культурой морской люминесцирующей бак-терии Photobacterium leidnathi (Quinto, 2001). Об ингибировании свечения судят визуально.

Кроме этих двух описанных выше, самых распространенных методов пользуется популярностью экспресс-биотест по иммоби-лизации клеток простейших животных (Бузлама и др., 1999) и одноклеточных жгутиковых водорослей. Так В.С. Буэлама и др. (2000) предлагают использование обездвиживания Paramecia caudatum для токсикологического анализа почвы, воды, воздуха, пиши, кормов, лекарственных препаратов и других сред. Для изучения токсичности грунтов прибрежных зон успешно исполь-зовался тест по иммобилизации Dunaliella tertiolecta (Wong et al., 1999), а двигательная активность Euglena gracilis явилась осно-вой создания автоматического биотеста для определения качества воды (Tahedi et al., 1999).

В последнее время наметилась тенденция использования для биоиндикации и биотестирования не отдельных биотестов, а сис-тем, включающих тест-организмы различных трофических уров-ней (Аникеев, 1997). Как правило, эти системы включают экс-прессный тест (гашение люминесценции светящихся бактерий, иммобилизация жгутиковых животных и растений), обязатель-ный метод контроля по выживаемости Daphniidae и биотест, ха-рактерный для данной среды.

Например, токсичность нефтепромысловых сточных вод определялась комплексом тест-объектов, состоящих из инфузо-рий, водорослей и высших культурных растений (Егорова и др., 1998). Другие авторы для интегральной оценки качества среды предлагают использовать гидробионты двух уровней хлорелла-перифетон (Виноградова и др., 1999). Rojiikova-Padrtova Renata и др. (1998), сравнив ряд стандартных и альтернативных тестов, пришли к выводу, что оптимальный набор тест-организмов дол-жен включать следующих представителей разных трофических уровней: водоросли, коловратки или ракообразные, бактерии и простейшие.

96

5.3 Методы биоиндикации и биотестирования почв Известно, что биодиагностика антропогенных изменений

относится к экспрессным методам анализа и, кроме того, дает комплексную оценку экологического состояния почвы. Сущест-вует множество биологических показателей, с помощью которых оценивается состояние почв. Наиболее важными для целей поч-венного мониторинга на промышленных объектах являются ин-тегральные показатели биологической активности: токсичность, «дыхание», количество свободных аминокислот и белков (нин-гидринположительных веществ). Интенсивность дыхания почвы является исключительно вариабельной величиной и зависит от большого количества факторов (температурного режима, влаж-ности, состояния фитоценоза и др.). Для оценки экологического влияния загрязнений необходимо проводить сравнение данных, полученных на различных участках в максимально близких усло-виях. Информативными являются и другие показатели, например, ферментативная активность. В Инструкции (РД 39-0147098-015-90) использованы следующие показатели: сумма нингидринпо-ложительных веществ, токсичность, целлюлозная и протеазная активности.

Попадание нефти и нефтепродуктов в почву приводит к из-менению активности основных почвенных ферментов, что влияет на обмен азота, фосфора, углерода и серы (Киреева, Новоселова и др., 2001). Устойчивые изменения в активности некоторых поч-венных ферментов могут использоваться в качестве диа-гностических показателей загрязнения почв нефтью. Удобна для этой цели группа ферментов, объединяемых под общим названи-ем почвенные уреазы. Во-первых, они меньше подвержены воз-действию других экологических факторов и, во-вторых, просле-живается четкая зависимость их активности от степени загрязне-ния почв (Киреева, Водопьянов и др., 2001).

Применение микроорганизмов для оценки интегральной токсичности почвы и создание на их основе комплексной систе-мы чувствительных, достоверных и экономичных биотестов яв-ляется перспективной областью исследований.

97

Многие физиологические группы почвенных микроорга-низмов проявляют чувствительность по отношению к нефтяным углеводородам.

Общая численность микроорганизмов, как правило, доста-точно четко отражает микробиологическую активность почвы, скорость разложения органических веществ и круговорота мине-ральных элементов. На основании данного показателя можно не только судить о степени загрязненности почвы нефтью, но и о ее потенциальной способности к восстановлению, а также о про-цессах разложения нефти в естественных природных условиях и при рекультивации загрязненных почв (Киреева, Бакаева и др., 2004).

Нефтяное загрязнение может также способствовать на-коплению в почве микроскопических грибов, вызывающих забо-левания растений и выделяющих фитотоксины (Киреева, Кузях-метов и др., 2003). Последнее обстоятельство играет немаловаж-ную роль при разработке мероприятий по фитомелиорации неф-тезагрязненных земель

Непосредственное воздействие нефти на растительный по-кров проявляется в том, что замедляется рост растений, наруша-ются функции фотосинтеза и дыхания, отмечаются различные морфологические нарушения, сильно страдают корневая система, листья, стебли и репродуктивные органы. Оперативную информа-цию о фитотоксичности загрязненной почвы можно получить, ис-пользуя в качестве тест-объектов семена и проростки растений. Для удобства постановки тестов на токсичность семена подбирают по размерам и скорости их прорастания. Часто используют семена редиса, кресс-салата, кукурузы, зерновых. В качестве тест-функции выступают показатели всхожести семян, дружности и времени появления всходов, скорости удлинения проростков, по-следний из которых считается наиболее чувствительным.

В природных экосистемах микроартроподы, являющиеся почвенными беспозвоночными, широко используются для мони-торинга на уровне комплекса видов.

Почвенные ногохвостки (коллемболы) очень чувствительны к воздействию органических веществ, поэтому их можно с успе-хом применять при определении интегральной токсичности нефте-загрязненных почв (Трублаевич , Семенова, 1997).

98

Тест-показателем может служить процент выживших особей коллембол, продолжительность их жизни, поведенческие реакции.

При содержании нефти 1 — 5 % массы почвы была обнару-жена связь между содержанием загрязнителя и величиной тест-показателя.

Набор тест-объектов из семян растений, микроорганизмов, почвенных беспозвоночных и ферментов можно использовать как в полном объеме, так и частично, в зависимости от целевого на-значения исследований и степени нефтяного загрязнения почвы. Если пробы с почвенными ногохвостками и активность ферментов дают хорошую количественную характеристику токсичности поч-вы при низкой и средней степени ее загрязнения, то микробиоло-гические тесты удобны для описания состояния сильнозагрязнен-ных высокотоксичных почв (Киреева, Бакаева, 2004).

5.4 Комплекс биотестов для токсикометрии буровых

растворов и шлама В работе (Безамбарное бурение…, 2003) описан комплекс

биотестов для токсикометрии буровых растворов и водных вы-тяжек шлама. В комплекс входили экспрессные методы (про-должительность определения – 5-30 минут): по гашению люми-несценции светящихся бактерий, по иммобилизации инфузорий, по изменению сердечной деятельности дафний.

Проведен токсикологический анализ с использованием комплекса биотестов серии буровых растворов различного соста-ва. Показано, что буровые растворы с добавлением шлам-лигнина отличаются значительно более высокой токсичностью, чем бу-ровые растворы, включающие в состав карбоксиметилцеллюло-зу. Близкая токсичность буровых растворов, приготовленных на основе хлористого натрия и рапы позволяет рекомендовать заме-ну хлористого натрия на высокоминерализованный естествен-ный источник солей.

Сравнение чувствительности применяемых биотестов при анализе водных вытяжек шлама выявило некоторое преимуще-ство методов, основанных на изменении ритма сердечной дея-тельности дафний и иммобилизации инфузорий. Токсикометри-ческий анализ водных растворов, полученных при последова-

99

тельном отмыве шлама показал значительное падение токсично-сти при каждом отмыве по всем используемым биотестам (тест-реакциям).

Для оценки токсичности был предложен 2-х этапный кон-троль, когда на первом этапе отмыва шлама определяют концен-трацию солей по электропроводности и доводят ее до безопасно-го уровня, а на втором – экспрессными методами биотестирова-ния определяют токсичность уже слабо минерализованного рас-твора. Второй этап необходим, так как невысокие концентрации тяжелых металлов не вносят заметный вклад в увеличение элек-тропроводности, но могут быть высокотоксичны. Опыты свиде-тельствуют, что после отмыва шлама от солей токсичность их водных вытяжек, определяемая с помощью комплекса биотес-тов, была близка к токсичности отстойной водопроводной воды.

5.5 Отнесение опасных отходов к классу опасности для

окружающей среды методами биотестирования

Важным нормативным актом регламентирующим примене-ние биологических тест-систем для выявления экологической токсичности промышленных отходов, являются «Критерии отне-сения опасных отходов для окружающей природной седы», ут-вержденные Приказом Министерства природных ресурсов Рос-сии от 15 июля 2001 г. №511. Впервые процедура выявления класса опасности отходов для окружающей природной среды (ОПС) основывается не только на количественных расчетах по химическому составу содержащихся компонентов, но и на экспе-риментальной биологической проверке образцов.

Класс опасности отходов устанавливается по степени воз-можного вредного воздействия на окружающую природную сре-ду при непосредственном или опосредованном воздействии опасного отхода на нее в соответствии с Критериями, приведен-ными в таблицах 6.1.

Отнесение отходов к классу опасности для ОПС может осуществляться расчетным или экспериментальным методами.

Таблица 6. 1 – Критерии определения класса опасности отходов для ОПС

100

№ п/п

Степень Вредного воздей-ствия опасных от-ходов на ОПС

Критерии Отнесения опасных от-ходов к классу опасно-сти для ОПС

Класс опасно-сти отхода для ОПС

1

ОЧЕНЬ ВЫСО-КАЯ

Экологическая система необратимо нарушена. Период восстановле-ния отсутствует

I КЛАСС ЧРЕЗВЫ-ЧАЙН0 ОПАС-НЫЕ

2

ВЫСОКАЯ

Экологическая система сильно нарушена. Пе-риод восстановления не менее 30 лет после пол-ного

II КЛАСС ВЫ-СОКО-ОПАСНЫЕ

3

СРЕДНЯЯ Экологическая система нарушена. Период вос-становления не менее 10 лет после снижения вредного воздействия от существующего ис-точника

III КЛАСС УМЕРЕННО ОПАСНЫЕ

4

НИЗКАЯ Экологическая система нарушена. Период са-мовосстановления не менее 3-х лет

IV КЛАСС МАЛООПАС-НЫЕ

5

ОЧЕНЬ НИЗКАЯ Экологическая система практически не нару-шена

V КЛАСС ПРАКТИЧЕ-СКИ НЕ-ОПАСНЫЕ

В случае отнесения производителями отходов расчетным

методом к 5-му классу опасности, необходимо его подтвержде-ние экспериментальным методом. При отсутствии подтвержде-ния 5-го класса опасности экспериментальным методом отход может быть отнесен к 4-му классу опасности.

101

Экспериментальный метод отнесения отходов к классу опасности для ОПС осуществляется в специализированных ак-кредитованных для этих целей лабораториях.

Экспериментальный метод используется в следующих слу-чаях:

для подтверждения отнесения отходов к 5-му классу опас-ности, установленного расчетным методом;

при отнесении к классу опасности отходов, у которых не-возможно определить их качественный и количественный состав;

при уточнении по желанию и за счет заинтересованной сто-роны класса опасности отходов, полученного в соответствии с расчетным методом.

Экспериментальный метод основан на биотестировании водной вытяжки отходов.

При определении класса опасности отхода для ОПС с по-мощью метода биотестирования водной вытяжки применяется не менее двух тест – объектов из разных систематических групп (дафнии и инфузории, цериодафнии и бактерии или водоросли и т.п.). За окончательный результат принимается класс опасности, выявленный на тест – объекте, проявившем более высокую чув-ствительность к анализируемому отходу.

Для подтверждения отнесения отходов к пятому классу опасности для ОПС, установленного расчетным методом, опре-деляется воздействие только водной вытяжки отхода без ее раз-ведения. Класс опасности устанавливается по кратности разведе-ния водной вытяжки, при которой не выявлено воздействие на гидробионтов в соответствии со следующими диапазонами крат-ности разведения представленными в таблице 6.2.

Таблица 6.2 – Кратность разведения водной вытяжки

Класс опасно-сти отхода

Кратность разведения водной вытяжки из опасного отхода, при которой вредное воздействие на гид-

I > 10000 II От 10000 до 1001 III От 1000 до 101 IV < 100 V 1

102

Контрольные вопросы

1. Биоиндикационные методы для оценки загрязнения атмо-сферного воздуха?

2. Биолюминесцентный метод определения токсичности вод? 3. Ферментативные и микробиологические методы биоинди-кации для определения токсичности почвы при нефтяном загрязнении?

4. Критерии отнесения отходов к классу опасности для окру-жающей природной среды?

5. В каких случаях для отнесения опасных отходов к классу опасности для окружающей природной среды применяются методы биотестирования?

103

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Мониторинг рассматривается в качестве соединительного

звена, оперативно отслеживающего экологическую ситуацию, формирующуюся в процессе взаимодействия КНК с природой, населением и хозяйством. Поэтому в практическом плане его можно считать инструментом улучшающего вмешательства в проблемные экологические ситуации, возникающие при воздей-ствии объектов КНК на окружающую среду.

Мониторинг представляет основной информационный ис-точник для осуществления хозяйственной и природоохранной деятельности. На основе полученной информации осуществля-ются оценка и прогноз степени изменения окружающей среды, разрабатываются управленческие критерии.

Для контроля загрязнения окружающей среды применяются различные методы. Физико-химические методы позволяют опре-делять отдельные элементы в водных растворах, воздухе, почве и др. средах. Но вместе с тем известно, что химические и физико-химические методы анализа воды, почвы, атмосферного воздуха не отвечают современным требованиям экологического контроля. Одна из причин этого – не учитывается степень вредности ком-плексного воздействия всех загрязняющих веществ. Другими сдерживающими факторами является значительная трудоемкость, дороговизна и длительность химического определения. В по-следнее время в экологическом мониторинге все более широкое применение находят методы биологического тестирования, по-зволяющие давать интегральную оценку качества окружающей среды. Поэтому в учебном пособии наряду с рассмотрением фи-зико-химических методов в контроле загрязнения окружающей среды подробно излагаются методы биотестирования и биоинди-кации, обосновывается целесообразность их применения. Эти ме-тоды лежат в основе экспериментального подхода при установ-лении класса опасности отходов нефтегазовой отрасли для при-родной среды.

104

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК Cтроганов Н. С. Методика определения токсичности водной

среды / Н.С. Строганов // Методики биологических исследований по водной токсикологии. / Под ред. Строганова Н. С. – М.: Нау-ка, 1971. – С. 14-60.

Аникиев В.В. Анализ экологического риска, обусловленного сбросом бурового шлама в морскую среду / В.В. Аникиев, А.К. Ам-бросимов, Г.В. Моисейченко, Н.Л. Петкевич //Междисцип. ин-т экол. пробл. – М., 1997. – С. 113-130

Атлас. Фауна аэротенков / Под. ред. Л.А.Кутиковой. – Л.: Наука, 1984. – С. 264

Балаян А.Э. Экспрессный метод биотестирования вод, загряз-ненных нефтепродуктами, по поведенческой реакции дафний / А.Э. Балаян, М.Н. Саксонов, Д.В. Лозовской, Д.И. Стом // Материалы кон-ференции «Проблемы экологии». Чтения памяти профессора М.М.Кожова. г. Иркутск, 25-28 октября 1999. – Иркутск: Иркут. ун-т. – т.1, 1999. – С.3-5.

Баринов В.И. Прикладная физика / В.И.Баринов. – Научно технический журнал, 1996. – Вып.: 3. – С. 77-112

Беляев Б.И. Портативная система мониторинга нефтянных загрязнений / Б.И.Беляев, Ю.В.Беляев, В.В.Пеляеа и др // Лазер-ная физика и спектроскопия, 3-я конференция по лазерной физи-ке и спектроскопии, Гродно 2-4 июля, 1997. – т. 1. – Минск: Изд-во ин-т физ. им. Степянова. – 1997. –С. 211-213

Берне Ф. Ж. Водоочистка / Ф.Бернье, Ж.Кордонье. – М.: Химия, 1997. – С. 288

Берталанфи Л. История и статус общей теории систем // Системные исследования. – М.: Наука, 1973. – С. 20-37.

Биотестирование природных и сточных вод. – М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981. – С. 108

Брагинский Л.П. Интегральная токсичность водной среды и ее оценка с помощь методов биотестирования / Л.П.Брагинский // Гидробиологический журнал. – 1993. – Т. 29, № 6. – С. 66-73

Брагинский Л.П. Персистентные пестициды в экологии пре-сных вод / Л.П. Брагинский, Ф.Я. Комаровский, А.И. Мережко. – Киев: Наук. думка, 1979. – С. 141

105

Бузлама В.С. Способ биологического мониторинга экологи-ческих систем и объектов / В.С. Бузлама, Ю.Е. Вашенко, Г.А. Востроилова, Ю.Т. Титов. – Пат. 2125261 Россия, МПК6 01N 33/00, G01N 33/18. – № 97108740/13, Заявл. 10.06.97; Опуб. 20.01.99, Бюл. № 2.

Бязров Л.Г. Некоторые аспекты лихеноиндикации загрязне-ния / Л.Г. Бязров // Биоиндикация и биомониторинг. – М.: Наука, 1991. – С. 54-59

Василенко П.А. Анализ-современных oтечественных и за-рубежных концепции производственного экологического мони-торинга нефтегазового комплекса и ликвидации последствии чрезвычайных ситуации на этих объектах / П.А.Василенко, С.Г.Корниенко // Отчет по НИР ФНПЦ Нефтегазаэрокосмос. – М.: НПНГ, 1997. – С. 33

Венедиктов П.С. Изучение физиологического состояния древесины растений по характеристикам флуоресценции в коре однолетних побегов деревьев / П.С. Венедиктов, Ю.В. Казимир-ко, Т.В. Кренделева, Г.П. Кукарских // Экология. – 2000. – № 5. – С. 338-342

Виноградова Г.А. Экспресс-метод интегральной оценки ка-чества среды обитания гидробионтов / Г.А. Виноградова, Е.В. Колотилова // Биология внутренних вод. – 1999. – № 1-3. – С. 161-166

Волкова В.Т., Давыдова Н.Д. Техногенез и трансформация ландшафтов / В.Т. Волкова, Н.Д. Давыдова. – Новосибирск: Нау-ка, 1987.

Временные методические указания: Метод биологического анализа уровня загрязнения малых рек. Утверждены Комитетом по водным ресурсам Минэкологии. – М., 1993. – С. 28

Герасимов И.П. Научные основы современного монито-ринга окружающей среды // Изв. АН СССР. Сер. геогр., 1975, № 3. – С. 13-25.

Гиль Т.А. Биотестирование сточных вод промышленных предприятий / Т.А. Гиль, А.Э. Балаян, Д.И. Стом // Химия и тех-нология воды, 1993. – Т.15. – N 4. – С. 308-311.

Государственный доклад о состоянии окружающей природ-ной среды в РФ в 1998 году. – Москва, 1999. – 303 с

106

Григорьев Ю.С. Биоиндикация загрязнения воздушной среды на основе замедленной флуоресценции хлорофилла листьев и феллодермы деревьев / Ю.С. Григорьев, М.А. Бугельников // Эко-логия. – 1999. – № 4. – С. 303-305.

Гриценко А.И. Экология. Нефть и газ / А.И. Гриценко, Г.С. Акопов, В.М. Максимов. -М.: Наука, 1997.-С. 598

Гусев А.Г. Биологические основы длительного опыта для определения токсичности водной среды / А.Г. Гусев, Н.С. Стро-ганов // Материалы СЭВ. – Л., 1970. – С. 11-19.

Данилов B.C. Молекулярные аспекты бактериальной люминес-ценции / B.C. Данилов. -1983.-С. 259-271.

Егорова К.В. Оценка токсичности нефтепромысловых сточных вод / К.В. Егорова, С.К. Зарипова, А.П. Арсентьева. – Казань: гос. Ун-т, 1997. – С. 12

Жмур Н.С. Государственный и производственный контроль токсичности вод методами биотестирования в России / Н.С. Жмур. – М.: Международный Дом Сотрудничества, 1997. – С. 117

Зенин А.Н. Гидрохимический словарь / А.Н. Зенин, Н.В. Бе-лоусов. – Л., 1988. – С. 240

Зносок Г.Н. Новые приборы и передовые технологии газо-аналитичесекой техники / Г.Н.Зносок // Приборы и системы, 2000. – № 4. –С. 5-7

Израэль Ю.А. Глобальная система наблюдений. Прогноз и оценка изменений состояния окружающей природной среды. Осно-вы мониторинга // Метеорология и гидрология, 1974. – № 7. – С. 3-8

Израэль Ю.А., Гасилина Н.К., Ровинский Ф.Я. Система на-блюдений и контроля загрязнений природной среды в СССР // Ме-теорология и гидрология, 1978. – № 10. – С. 5-12

Киреева Н.А. Биологическая активность нефтезагрязненных почв / Н.А. Киреева, В.В. Водопьянов, А.М. Мифтахова – Уфа Ги-лем, 2001.

Киреева Н.А. Индикация загрязнения почв нефтью по со-стоянию комплекса микроскопических грибов / Н.А. Киреева, А.М. Мифтахова, Н.Ф. Галимзянова // Экология и промышлен-ность России, 2000 Январь.

107

Киреева Н.А. Микробиологическая индикация нефтезагрязнен-ных почв / Н.А. Киреева // Нефт. и газ. пром-сть. – Сер. Защиты от коррозии и охрана окруж. среды. – № 6, 1997. – С. 11-13.

Киреева Н.А. Фитотоксичность антропогенно-загрязненных почв / Н.А. Киреева, Г.Г. Кузяхметов, А.М.Мифтахова, В.В.Водопьянов. – Уфа Гилем, 2003.

Киреева Н.А., Новоселова Е.И., Ямалетдинова Г.Ф. Диагно-стические критерии самоочищения почвы от нефти // Экология и промышленность России 2001 Декабрь.

Ковда В.А., Керженцев А.С. Комплексный мониторинг эколо-гического региона // Комплексный глобальный мониторинг загряз-нения окружающей природной среды. Труды II Международного симпозиума. – Л.: Гидрометеоиздат, 1982. – С. 121-129

Комплексный глобальный мониторинг загрязнения окружаю-щей природной среды. Труды Международного симпозиума. – Л.: Гидрометеоиздат, 1980. – 346 с.

Комплексный глобальный мониторинг загрязнения окружаю-щей природной среды / Труды II Международного симпозиума. – Л.: Гидрометеоиздат, 1982. – 392 с.

Кравцова В.И. Космические методы картографирования / Под ред Ю. Ф. Книжникова. – М.: МГУ, 1995. – С. 240

Крайнюкова А.Н. Биотестирование в охране вод от загряз-нения / А.Н. Крайнюкова //Методы биотестирования вод. – Чер-ноголовка, 1988. – С.4-14.

Кузьмин Ю.И. Влияние буровых и их ингредиентов на окру-жающую среду в условиях Крайнего Севера / Ю.И. Кузьмин, B.C. Войтенко, Ю.А. Братинко // Нефтяное хозяйство. – № 12, 1983.-С. 53-55.

Лесников Л.А. Определение хронического действия токси-кантов на популяции дафний по краткой и расширенной схеме анализа / Л.А. Лесников // Материалы СЭВ. – Л., 1970. – С. 57-68. Мелехова О.М. Биоиндикация загрязнения водной и поч-венной сред с помощью метода биологической реакции на беспо-звоночных биотестах / О.М. Мелехова // Международная конфе-ренция “Биоразнообразие наземных и почвенных беспозвоноч-ных на Севере”, Сыктывкар 15-17 сентября 1999. – Тезис докла-дов – Сыктывкар, 1999. – С. 143-144

Месарович М., Такахара Я. Общая теория систем: математиче-

108

ские основы. – М.: Наука, 1978. – 327 с. Методические рекомендации определения токсичности во-

ды и водных экстрактов из объектов окружающей среды по ин-тенсивности биолюминесценции бактерий. – М.: Госкомсанэпид-надзор РФ, 1996. – C. 11

Миронов О.Г. Результаты изучения токсичности и биоразла-гаемости некоторых дитер-гентов в морской воде / О.Г. Миронов, А.А. Лебедь, Г.Н. Семанов, И.А. Мурашев // Экспериментальная водная токсикология. – Рига: Зинатне. – Вып. 10, 1985. – С. 122-129.

Митчелл Дж. Акваметрия / Дж.Митчелл, Д.Смит. – М.: Хи-мия, 1980. – С. 600

Михайлова Л.В. Исследование токсичности буровых шламов из рекультивированных и нерекультивированных амбаров / Л.В. Михайлова, Т.Г. Акатьева, Г.Е. Рыбина // 1-ый съезд токсикологов России, Москва 17-20 ноября. – М., 1998. – С. 301.

Немкона Н.С. Проблемы охраны водной среды на объектах транспорта и хранения газа / Н.С. Немкона, Г. С. Акопова. – М.: ИРЦ Газпрома, 1995. – С. 86

Об утверждении требований к определению исходной (фо-новой) загрязненности компонентов природной среды, проекти-рованию и ведению системы локального экологического монито-ринга в границах лицензионных участков недр на территории Ханты-Мансийского автономного округа // Новости Югры. – № 89. – 2003. – С. 2-5.

Овчаренко Т.Б.Тематический обзор. Приборы и средства экологического контроля (Обзор по материалам выставки) / Т.Б.Овчаренко, М.М.Чубукова, Д.Н.Чернышова. – М.: ЦНИИТЭ-нефтехим, 1996. – С. 44

Орлова Д.С. Почвенно-экологический мониторинг и охрана почв / Д.С.Орлова, В.Д.Василевская. – М.: МГУ, 1994. – С. 272

Пампура В.Д. Геохимические исследования и картографи-рование снегового покрова Прибайкалья / В.Д. Пампура, И.С. Ломоносов, А.Е. Гапон. – М., 1993. – С. 42

Патин С.А. Биотестирование природных и сточных вод / С.А. Патин, Л.Е. Айвазова. – М.: Легкая и пищевая промышлен-ность, 1981. – С. 77

109

Пиковский Ю.И. Природные и техногенные потоки углево-дородов в окружающей среде / Ю.И. Пиковский. – М.: Изд-во Моск. Ун-та, 1993. – 208 с.

Пиковский Ю.И. Проблема диагностики и нормирования за-грязнения почв нефтью и нефтепродуктами/Ю.И. Пиковский, А.Н. Геннадиев, С.С. Чернянский, Г.Н. Сахаров//Почвоведение.- № 9.- 2003.- С. 1132-1140.

Петров С.И. Определение нефтепродуктов в объектах окру-жающей среды / С. И. Петров, Т. Н. Тюлягин, П. А. Василенко //Заводская лаборатория. Диагностика материалов. – № 9. – Т. 65, 1999. – С. 3-15.

Положение о Единой государственной системе экологиче-ского мониторинга. Утверждено Приказом Минприроды России №49 от 9.02.95 г.

Попов А.А. Образ современного эколого-аналитического приборно-методического комплекса / А.А.Попов, С.В. Качин, Н.М.Кузьмин // Приборы. – 1999. – №9. –С. 39-43 Постановление губернатора Иркутской области от 19.12.96 № 442-п «О территориальной системе экологического монито-ринга Иркутской области»

Постановление Совета Министров Правительства РФ от 24.11.93 г. № 1229 «О создании единой государственной системы экологического мониторинга».

Проскуряков В. А. Химия нефти и газа / В.А.Проскуряков. – СПб.: Химия, 1995. – С.448

Руссо Р.С. Информационная система по токсичности стоков сложного состава / Р.С. Руссо // Проблемы водной токсикологии, биотестирования и управления качеством воды. – Л., 1986. – С. 151-163.

Савиных В. П. Оптико-электронные системы дистанционно-го зондирования / В.П.Савиных, В.А.Соломатин. – М.: Недра, 1995. – С. 315

Садовский В.Н. Основания общей теории систем. – М.: Наука, 1974. – 279 с.

Саксонов М.Н. Комплекс методов биотестирования отходов бурения / М.Н. Саксонов, А.Э. Балаян, О.Б. Сукманский, В.П. Половиткин // Проблемы экологии. V межд. конф., Иркутск 2-28

110

ноября 1995г. – Тезисы докладов – Т. 1. – Иркутск, 1995. – С. 297-298

Сапрыкина Е.А. Реакция разновозрастных дафний на экзо-генное воздействие / Е.А. Сапрыкина // Сб. Мат. Всео. попул. сем. “Экологическая и генетическая популяция”. – Йошкар-Ола, 5-9 февраля 1997. – Йошкар-Ола, 1998. – С. 301-303

Седых В.Н. Реакция растений на отходы бурения нефтяных скважин. Всхожесть семян и выживаемость сеянцев / В.Н. Седых, Л.А. Игнатьев, М.В. Семенюк // Сиб. биол. ж. – 5. – № 1, 1998.-С. 105-110.

Семенов С.М., Филиппова Л.М. Прогнозирование состояния биоты в системе экологического мониторинга // Комплексный гло-бальный мониторинг загрязнения окружающей природной среды. Труды II Международного симпозиума. – Л.: Гидрометеоиздат, 1982,. – С. 364-370 СЗ РФ. 1997. №21. Ст. 2483

Степанова Г.С. Исследование токсичности химических за-грязнителей на Daphnia magna (Straus) / Г.С. Степанова, И.И. Зо-бов, Л.М. Петрова // Токсикологический вестник, 1999. – № 3. – С. 22-27

Стом Д.И. Потребление живых и мертвых микроорганизмов эпишурой (Epischura baicalensis Sars.) / Д.И. Стом, Т.А. Гиль, А.Э.Балаян, О.М. Кожова // Гидробиологический журнал. – Т. 29, N 14, 1993. – С. 34-42.

Теоретические вопросы биотестирования.- Волгоград, 1983. – С. 193

Территориальная организация природопользования при га-зопромысловом освоении Верхоленья / А.Д. Абалаков, Ф.Т. Се-ликов, В.П. Гуков и др. – Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2000. – 251 с.

Трублаевич Ж.М. Оценка токсичности почв с помощью лабо-раторной культуры коллембол Ро1зогша сапсШа / Ж.М. Трублаевич Ж.М., Е.Н. Семенова // Экология, 1997. – №5.

Уемов А..И. Системный подход и общая теория систем. – М.: Мир, 1978. – 167 с.

Урманцев Ю.А. Общая теория систем: состояние, приложе-ния и перспективы развития // Система. Симметрия. Гармония. – М.: Мысль, 1988. – С. 38-123.

111

Ханисламова Г.М. Использование коллембол для лаборатор-ной оценки токсичности загрязняющих почву соединений // Про-блемы охраны окружающей среды на Урале. – Межвуз сб науч Тр. – Уфа, 1995.

Холодных А.И. Особенности дистационного определения атмосферных загрязнителей методом лазерной ИК-спектрометрии / А.И.Холодных, И.К.Бычков, А.В.Давыдов, А.Н.Житов // Журнал аналитическая химия – 1999. – № 9 –С. 934-942

Шилин Б.В. Контроль состояния окружающей среды тепло-вой аэросъемкой / Б.В.Шилин, И.А.Молодчинин. – М.: Недра, 1992. – С. 64

Шульц X.И. Биохимическая индикация хвои – способ раннего распознавания эффектов повреждения / Х.И. Шульц // Биондикация и биомониторинг. – М.: Наука, 1991. – С. 70-78

Щварц С.С. Теоретические основы глобального экологиче-ского прогнозирования // Всесторонний анализ окружающей при-родной среды. Труды II советско-американского симпозиума. – Л.: Гидрометеоиздат, 1976. – С. 181-191

Энциклопедия экометрия. Серия Экометрия / Под редакци-ей Л.К.Исаева. – СПб.: Крисмас+ , 1998. – С. 896

Янг С. Системное управление организацией. – М.: Советское радио, 1972. – 324 с.

Adriaanse M., Niedrlander H.A.G. and Stortelder P.B.M. Moni-

toring water quality in the future / M. Adriaanse, H.A.G. Niedrlander and P.B.M. Stortelder // Volume 1: Chemical monitoring. – Institute for Inland Water Management and Waste Water Treatment (Riza), Le-lystad, The Netherlands, 1995.

Apostol A. A bioassay of toxicity using protozoa in the study of aguatic environmet pollution and its prevention / A. Apostol // Envi-ron. Res. – 1973. – 6, N 14. – P. 365-372.

Bailleiul Mars. Analysis of the wimming velocity of cadmium – stressed Daphnia magna / Mars. Bailleiul, Ronny Blust // Aqwat toxi-col. – 1999. – 44 № 4. – P.245-254.

Baumard Pascale. Polycyclic aromatic hydrocarbons in sediments and mussels of the western Mediterranean sea / Pascale Baumard,

112

Helene Budiinski, Philippe Garrigues // Environ. Toxicol. and Chem. – 17, № 5, 1998. – P. 765-776.

Bioassay Methods for aquatte organisms // Stand. methods for the examination of water and Waste water. – 15 ed. – New York ; Arnei. Med. Assoc. Aroer. Water Works Assoc., Woot. Pofl. Center. Fedex., 1980. – P. 615-748.

Jones F.V. Drilling fluids forms respond to EPA toxicity concerns / F.V. Jones, C.M Moffit // Oil and gas I. – Vol. 84. – № 47, 1986. – P. 71-77.

Kratasyuk V.A. Principle of luciferase biotesting //Proceedings of In-ternational Biological Luminescence Conference. – World Scient. Singa-pore, 1990. -P. 550-558.

Maciorowski A.F. Bioassay-procedures and re»ulti / A.F. Ma-ciorowski, L.W. Little, J.L.Sims // J. Water Pollut Contr. Fed. – 1980. – 52, N 6. -P. 1030-1056.

McGill W.W. Soil restoration following oil spills – a review // J. Canad. Petrol. Technol, 1977. – V. 16, № 2. – P.60-67.

Marking L.L. Aquatic toxicology / L.L. Marking, R.S. Kimerte // Amw Soc.-Teiting a. Materiali – Philadelphia, 1979. – P. 1-667.

Michels E. Photolactic behavior of Daphnia a Tool in the con-tinuous monitoring of water anality: Exsperiments with a positioely pholotactic Daphnia magna clon / E. Michels, M. Lcynen, C. Cousyn // Woler Res. – 1999. – 33 № 2. – P. 401-408.

Mohan P.Chandra. Concentration of petroleum hydrocarboons in brivalve Mytilopsis sallei and in the habour waters of Visahapatnam, east coast of India / P.Chandra Mohan, R.Raghu Prakash // Indian J. Mar. Sci. – 27. – № 3-4, 1998. – P. 496-498.

Obenhuber D.C. Microtox toxicity test compared with the daphnid, flathead minnow acute lethality test for use in monitoring wastewater effuent at NASA Marshall space fight centre / D.C. Oben-huber, R.C. McCaleb // Pitsburgh Conf. Anal. Chem. And Appl. Spec-trosc., New Orleans, La, March 1-5, 1998: PITTCON 98: Book Abstr. – 1998. – P. 1883.

Peltier William H. Impact of an industrial effluent on aqyatic or-ganismus EPA region IV case history.-Environ. Hazard. Asses. Efflu-ents. Proc. Pellston. Environ. Workshop. – Cody Wyo., 22-27 Aug., 1982, N.Y., 1986. – P.216-227.

113

Rojikova-Padrtova Renata. Evaluation of alternative and stan-dard toxicity assays for screening of environmental samples: Selection of an optimal test battery / R. Rojikova-Padrtova, B. Marsalek, I. Hol-oubek // Chemosphere. – 1998. – 37, № 3. – P. 495-507.

Sanderson I. Thomas. Bioassays for detection of chemicals that can form bioactwation-dependent reactive frecradioals // Environ. Toxicol and Chem. – 1999. – 18 №6 . – P. 1236-1243

Stom D.I. Effect of Individua- le Phenolic Compounds and their Mixtures on Liminous Bacterial. Part 1-4 / D.I. Stom, T.A. Geel, A.E. Balayan // Acta hydrochimikal et hydrobiologica, 1986.- 14, 4.- P. 332-337, 415-420, 539-549, 653-659.

Tahedi Harald. Fast examination of water quality using the automatic biotest ECOTOX based on the movement behavior of a freshwater flagellate / Harald Tahedi, Donat-P Hader // Water Res. – 1999. – 33 №2. – P. 426-432.

Tebo L. Effluent monitoring: hisrorical perspective / L. Tebo // Environ. Hazard.Asses.Effluents. Proc.Pellston Environ. Workshop. – Cody Wyo., 22-27 Aug.1982. – N.Y., 1986. – P. 13-31.

Turk R. Bioindication von Luftkerunreinigungen mittels Fleccchten / R. Turk // Okophysiologische Probleme durch Lubtverunreinigungen. Graz: Universitat Graz, 1988. – P. 13-27.

Vulliermet B. Improvement of the mass and Energy Balances in the tannius Industry. – Jalca, 1980 – 75 – P. 233-275.

Welters R. Автоматизированное биометодика определения активности β -галактозидазы у взрослых Daphnia magna в срав-нении с классическим тестом по иммобилизации / R. Welters // Bull Environ. Contam and Toxicol, 2000. – 65 №2. – P. 139-146.

Wong C.K.C. Toxicological assessment of coastal sidiments in Hong Kong using a flagellate Dunaliella lerholecta / C.K.C. Wong, R.Y.H. Chung, M.N. Wong // Environ. Pollut, 1999. – 105 №2. – P. 175-183.

114

Саксонов Михаил Наумович, Абалаков Александр Дмитриевич, Данько Лидия Вениаминовна, Бархатова Оксана Анатольевна,

Балаян Алла Эдуардовна, Стом Дэвард Иосифович

ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ НЕФТЕГАЗОВОЙ ОТРАСЛИ.

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ И БИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ

Учебное пособие

Рукопись печатается в авторской редакции

Темплан 2005 г. Поз. 52

Подписано в печать 16.06.05. Формат 60х84 1/16. Печать трафаретная. Усл. печ. л. 6,6. Уч.-изд. л. 4,6.

Тираж 100 экз.

Редакционно-издательский отдел Иркутского государственного университета

664003, г. Иркутск, бульвар Гагарина, 36

115

116