Система экомониторинга Москвы (состояние и перспективы)
Пупырев Е.И.

Содержание

Введение в проблему

Объекты экомониторинга

Концептуальные подходы

Структура системы

Этапы создания системы

Использование результатов измерений

Перспективы развития

1. ВВЕДЕНИЕ В ПРОБЛЕМУ

Москва - самый северный мегаполис мира. Здесь на площади более 900 км2 постоянно проживает 8,67 млн. человек. В городе находится 3 тысячи крупных и средних предприятий.

В Москве создано мощное коммунальное инженерное хозяйство, которое существенно влияет, а иногда и определяет экологическую обстановку в городе. Так, основной вклад в химическое загрязнение атмосферы вносит автотранспорт - 80 %, основным водопотребителем является население - 57,4 %, основными производителями твердых отходов являются транспорт и промышленность - 46 %, система водоподготовки и водоотведения - 31 %, население - 29 %. В этих условиях основную роль в создании благоприятной окру-жающей среды играет Правительство Москвы.

Система управления хачеством окружающей среды включает природоохранные органы федерального и местного подчинения (Москомприрода, Сан-эпиднадзор, МосЦГМС), а также основных природопользователей (Мосводоканал, Экотехпром, МосНПО "Радон", Промотходы, предприятия строительного и инженерного комплекса).

По сложившейся в городе практике координационную деятельность Но управлению качеством осуществляет Москомприрода. Под ее руководством в 1994 г. была разработана комплексная экологическая программа, включающая следующие разделы:

мероприятия в области градостроительства;

мероприятия по охране воздушного бассейна города;

мероприятия по охране водного бассейна и очистке сточных вод;

мероприятия по утилизации промышленных и бытовых отходов;

зеленые насаждения;

мониторинг.

Экологический мониторинг в России и Москве как самостоятельное направление деятельности начал развиваться в 70-х годах. В 1986 г. в Москве были запущены в опытную, а затем и промышленную эксплуатацию три автоматических поста контроля атмосферного воздуха в рамках сегодняшнего МосЦГМС, который проводит также плановый контроль качества поверхностных вод, почв, радиации. Автоматические посты были выведены из эксплуатации в 1992 г., т. к. выработали свои ресурсы.

Контроль качества воды является неотъемлемой составной, частью работы Мосводоканала.

Контроль радиационной обстановки в Москве проводит также МосНПО "Радон";

Контроль качества пищи, питьевой воды, подкафельные измерения осуществляют инспекции Моссанэпиднадзора.

С началом перестройки, в процессе переходного периода произошло резкое ухудшение условий жизни москвичей, общее падение производственной и техно-Логической дисциплины, что привело к ухудшению здоровья и сокращению продолжительности жизни населения [1].

Программа экологического мониторинга вошла в состав комплекса Мероприятий Правительства Москвы, направленных на нормализацию и улучшение общей обстановки в городе.

Работа по созданию общегородской системы экомониторинга как отдельной городской системы утверждена постановлениями Мосгорисполкома в 1989 г., а затем Правительства Москвы в 1990 г.

В ее создании участвуют ведущие НИИ и производственные предприятия Москвы и России, такие как НПО "Химавтоматика", НПО "Аналитприбор", НИИ Космического приборостроения, Институт проблем управления, другие институты РАН.

2. ОБЪЕКТЫ ЭКОМОНИТОРИНГА

Конечной целью управления экологической обстановкой в городе является создание благоприятных условий для жизни человека. Благоприятные условия включают в себя "хорошие" социально-политическую обстановку, бытовые условия и энергообеспеченность, качество питания, питьевой воды, атмосферного воздуха и т. п.

Представим город как совокупность следующих организационно-технических комплексов: социальный, инженерный, строительный, торговый, промышленный, транспортный. Социальный комплекс объединяет все остальные в единую городскую систему, управляемую городской администрацией.

Каждый комплекс может быть в свою очередь представлен как совокупность отдельных подсистем и т. д. вплоть до отдельных предприятий.

В своем развитии комплексы зачастую оказывают противоречивые воздействия на человека. Так, развитие транспорта, с одной стороны, улучшает бытовые условия Горожанина, а с другой стороны, отравляя атмосферный воздух, ухудшает их. Практически для всех комплексов положительное воздействие на жизнь человека оказывается непосредственно, а отрицательное - через ухудшение качества окружающей среды.

Для разных городов, находящихся на разных стадиях развития, разные комплексы оказывают различное воздействие на окружающую среду.

Так, 15-20 лет тому назад окружающую среду в Москве в основном "портили" промышленность и энергетика. В настоящее время Москва срослась с ближайшими пригородами и превратилась в крупный мегаполис. Для него характерно преимущественное развитие высоких технологий в промышленности, быстрое развитие транспортного, торгового, инженерного комплексов.

Как уже указывалось во введении, качество окружающей среды в Москве в настоящее время в основном определяют не промышленность и энергетика, а транспорт и городское инженерное хозяйство. Промышленность Москвы меняет профиль, переходит на экологически чистые технологии, предпочитает сборочные производства. Москва становится банковской и интеллектуальной столицей. Вместе с тем, как свидетельствуют данные Москомприроды, МосЦГМС, продолжается рост антропогенного загрязнения воздушной, водной сред и террито-рии.

Поэтому инженерный комплекс столицы строит свою деятельность с учетом экологических аспектов. По существу, Правительство Москвы рассматривает улучшение окружающей среды как одну из своих производственных задач.

Для структуры управления основными объектами экомониторинга Москвы являются природные среды (атмосферный воздух жилых зон, качество водоисточников и поверхностных вод, почва), а также транспорт и городские инженерные системы.

Система экологического контроля промышленности и объектов энергетики строится преимущественно как ведомственная, с элементами инспекционного контроля со стороны городских властей.

3. КОНЦЕПТУАЛЬНЫЙ ПОДХОД

Изучение систем экологического мониторинга в крупных городах Западной Европы, Японии, Америки позволяет выделить следующие основные особенности систем:

система экологического мониторинга является составной частью городского хозяйства. Соответственно, материальная часть, управление системой находится в ведении городских властей;

в последние годы основные усилия городов направлены на совершенствование системы контроля качества атмосферного воздуха;

при контроле качества атмосферного воздуха используются прежде всего автоматические измерительные средства;

ежечасно, а в некоторых странах и каждые 3 минуты, собираемые данные об атмосферном воздухе служат для контроля текущей обстановки и определения тенденций развития экологической ситуации;

наиболее богатые города и страны, прежде всего Германия, создают отдельные системы контроля качества атмосферного воздуха, воды, почвы муниципального подчинения;

ответственность за контроль за выбросами и сбросами возлагается обычно на предприятия - источники выбросов, а не на муниципальные службы.

С учетом мирового опыта система экомониторинга определяется как организационно-техническая система, выполняющая следующие задачи:

сбор и распространение достоверной и оперативной информации о состоянии окружающей среды, ориентированной на пользователя;

анализ информации в целях оценки влияния источников загрязнения на экологическое состояние города и составление прогнозов изменения состояния окружающей среды;

разработка проектов управляющих решений с оценкой их последствий для окружающей среды.

При разработке проекта системы экомониторинга Москвы нужно было выбрать оптимальное сочетание методов прямого измерения и математического моделирования.

Невозможно поставить измерительную аппаратуру в каждую точку города, поэтому можно восстанавливать общую картину загрязнения по результатам измерений в отдельных точках с помощью интерполяционных моделей. Такие модели пока не разработаны до степени практического применения.

Наибольшее распространение получили экстраполяционные модели типа ОНД 86. Сторонники этих моделей считают, что достаточно проводить расчет по этим моделям, настраивая их с помощью нескольких реперных измерений. Делались безуспешные попытки реализовать эту идею. Для большого города она нереализуема по ряду причин.

Во-первых, для города невозможно получать текущие значения объемов и качества выбросов от каждого из тысяч стационарных и передвижных источников и определять детали городского микроклимата.

Во-вторых, не существует реализованных на ЭВМ моделей, учитывающих все детали городского микроклимата и ландшафта. Эксперименты, проведенные в различных городах мира, в том числе и в Москве, показывают, что нет корреляции между результатами модельных расчетов и натурных измерений.

Поэтому для мониторинга атмосферного воздуха был выбран путь строительства в Москве стационарных автоматических постов контроля качества атмосферного воздуха.

В результате анализа и коллективных обсуждений был предложен общий, наиболее оптимальный подход к общегородской системе экомониторинга. Он предполагает прежде всего организацию регулярного сбора информации от федеральных и ведомственных природоохранных служб и основных природо-пользователей в единый городской информационно-вычислительный центр.

Кроме того, предполагается развитие систем мониторинга по отдельным природным средам и экологическим факторам.

Собранные в городском центре данные используются для составления оперативных и аналитических справок о состоянии окружающей среды. Форма и содержание справок определяются Москомприродой. На их основе разрабатываются прогнозы развития ситуации и проекты управляющих решений для Правительства Москвы.

4. СТРУКТУРА ОБЩЕГОРОДСКОЙ СИСТЕМЫ ЭКОМОНИТОРИНГА

Поставленные задачи позволяют разработать структуру системы экомониторинга. *

Москва сосредоточила большие интеллектуальные и технические ресурсы. Десятки лет проводят наблюдения за состоянием природных сред Санэпиднадзор, Гидромет, Мосводоканал, Водгео, Мосгоргеотрест, НИИПИ Генплана и т. д.

Поэтому система экомониторинга г. Москвы должна, во-первых, по единому регламенту регулярно собирать данные экологического характера от упомянутых выше и других важных городских служб. Во-вторых, необходимо технически модернизировать прежде всего средства контроля качества атмосферного воздуха и поверхностных вод в черте Москвы по основным параметрам, таким как окислы азота, углерода, серы, озон, пыль, суммарные углеводороды для воздуха и кислотность, ионы металлов для воды.

В 1992 г. была разработана структура общегородской системы экомониторинга. Первый уровень системы образуют отдельные ведомственные и федеральные системы контроля качества воды, воздуха, почвы, здоровья населения, физических факторов. Второй уровень строится как городская сеть обмена экологическими данными.

В 1994 г. прошла испытания, а с октября 1995 г. находится в опытно-промышленной эксплуатации автоматизированная система сбора экологической информации от городских природоохранных и ведомственных служб в Аналитический Центр Москомприроды, первая очередь которого развернута в АО "Прима-М".

В 1994 г. изготовлены, испытаны и прошли метрологическую аттестацию первые пять постов автоматического контроля качества атмосферного воздуха по указанным выше параметрам.

5. ЭТАПЫ СОЗДАНИЯ СИСТЕМЫ

Несмотря на многочисленные декларации и эмоциональные заверения о важности экологических проблем, экология до сих пор не является приоритетной задачей в России и, в частности, Москве. Характерно, что Москва затрачивает на строительство и эксплуатацию системы контроля атмосферного воздуха примерно в 2 раза меньше (в процентах от бюджета), чем, например, Берлин, но в несколько раз больше на единицу оборудования. Динамика выделения средств на строительство общегородской системы экомониторинга (в ценах 1995 г.) выглядит следующим образом:

1990 г. - 1 млрд. 200 млн. руб.,

1991 г. - 2 млрд. 500 млн. руб.,

1992 г. - 73 млн. руб.,

1993 г. - 260 млн. руб.,

1994 г. - '380 млн. руб.,

1995 г. - 380 млн. руб.

Как показывают приведенные цифры, финансирование разработки системы экомониторинга Москвы шло очень нерегулярно и полтора года не шло совсем. В соответствии с ним и разрабатывалось аппаратное и программное обеспечение. В 1990 г. было разработано технико-экономическое обоснование системы, опубликованное как монография в 1992 г.

В 1991 г. силами НПО "Химавтоматика" был изготовлен опытный образец автоматической станции контроля атмосферного воздуха. Он не прошел испытаний и не получил дальнейшего развития.

В 1992 г. ЗАО "Прима-М" осуществлены изготовление, метрологическая аттестация Госстандартом, приемочные испытания й сдача в опытную эксплуатацию головной станции контроля загрязнения атмосферного воздуха для контроля окиси углерода, двуокиси серы, углеводородов, окислов азота, метеопараметров. Также была завершена разработка информационного, программного и методического обеспечения, изготовление технических средств для оснащения автоматических станций.

В 1992 г. ЗАО "Прима-М" разработало и изготовило опытный образец комплекса автоматической аппаратуры для контроля концентрации окислов азота, углерода, серы в выбросах ТЭЦ, а также расчета реального валового выброса и полей концентрации вблизи ТЭЦ. Комплекс испытывался на ТЭЦ № 23. Комплекс не прошел испытания и финансирование работ было прекращено.

В течение I квартала 1993 г. смонтированы и запущены станции контроля в атмосфере таких загрязнителей, как окись углерода, двуокись серы, углеводороды, окислы азота, озон. Станции оснащены метеокомплексом для измерения направления и скорости ветра и системой сбора и передачи измерения данных в центр по каналам телефонной связи.

Станции были установлены в районе Сухаревской пл., Балчуга, Крылатского, Плетешковского пер., Дубовой рощи. В 1994 г. станции были выведены из испытаний из-за отсутствия средств на эксплуатацию.

В 1993-1994 гг. силами НПО "Химавтоматика" был разработан и изготовлен головной образец передвижной лаборатории контроля атмосферных загрязнений и промвыбросов. Лаборатория проходит испытания в Москомприроде.

Силами НПО "Химавтоматика" совместно с Академией коммунального хозяйства разработана документация и изготовлены образцы автоматизированного поста контроля сточных и поверхностных вод, обеспечивающего контроль загрязнений'более чем по 20 параметрам.

На средства МКНТ, начиная с 1990 г., создается лидар кругового обзора, позволяющий проводить дистанционный контроль промвыбросов. Лидар создается под руководством Российского НИИ космического приборостроения.

В 1994 г. началась разработка сети сбора и обработки экологической информации г. Москвы. Работа велась в ЗАО "Прима-М" при участии Москомприроды, МосНПО "Радон", Мосводоканала, МосЦГМС. Был разработан и утвержден регламент обмена информацией между участниками сети сбора, разработано соответствующее программное обеспечение. В 1995 г. сеть прошла опытную эксплуатацию, а с октября 1995 г. находится в опытно-промышленной эксплуатации. Сеть собирает еженедельно информацию, готовит еженедельные справки и рассылает их по электронной сети участникам обмена и на бумажном носителе в Департамент инженерного обеспечения и Москомприроду.

В конце 1995 г. были выделены средства на опытно-промышленную эксплуатацию системы в целом. К этому времени частично вышла из строя, частично морально устарела аппаратура автоматических станций, прежде всего электронные блоки сбора и обработки информации. Поэтому пришлось заменить вышедшие из строя блоки, по согласованию с Москомприродой изменить географию расположения станций. Теперь они располагаются на Колхозной пл., Балчуге, Шаболовке, Плетешковском пер. Пятая автоматическая станция дооборудуется и будет размешена на Новом Арбате.

Станции запущены в опытно-промышленную эксплуатацию в октябре 1995 г. Каждая станция передает Информацию по телефонным каналам об основных загрязнителях 24 раза в сутки в "Приму-М", среднесуточные данные передаются в центр сбора и обработки информации.

Одновременно в 1995 г. началась разработка программного комплекса и информационной системы для общегородской системы экомониторинга. Комплекс устанавливается в информационно-аналитическом центре Москомприроды.

6. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ СИСТЕМЫ ЭКОМОНИТОРИНГА

Некоторый скептицизм руководства Москвы к системе экомониторинга имеет основания.

В большинстве городов мира, где автор знакомился с муниципальными системами экомониторинга, результаты измерения пока не используются в оперативном управлении экологической обстановкой в городе. Исключение составляет Берлин, где при повышении концентрации озона гражданам не рекомендуется пользоваться личным автомобилем. .

Как правило, результаты регулярных измерений собираются в многотомные отчеты в табличном виде и используются для составления годовых отчетов, которые зачастую трудны для понимания не только начальства, но и специалистов.

Тем не менее, практически все крупные города развитых и развивающихся стран имеют автоматические средства контроля качества природных сред.

Системы экомониторинга стали частью городского хозяйства, результаты измерения ежедневно публикуются в средствах массовой информации, решая тем самым и важную социальную задачу.

При разработке системы экомониторинга Москвы был разработан регламент сбора данных и представления результатов еженедельно, ежеквартально и ежегодно. Особенностью системы экомониторинга Москвы является возможность сбора информации по всем средам в одном месте, что позволяет поставить в практической плоскости вопрос о вычислении интегральных оценок качества окружающей среды.

Еженедельные сводки о состоянии окружающей среды готовятся в Информационно-аналитическом центре и представляются руководству Москомприроды и некоторых департаментов Правительства Москвы.

7. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ

Программа развития системы отражена в Постановлении Правительства Москвы № 436 от 22 мая 1995 г. Она содержит мероприятия по подключению к сети обмена данными новых организаций и по дальнейшему техническому совершенствованию измерительных подсистем.

Техническое совершенствование предполагает модернизацию аппаратного, математического и программного обеспечения системы.

Совершенствование аппаратного обеспечения включает в себя:

развертывание современного информационно-вычислительного центра,

организацию автоматических постов контроля качества поверхностных вод Москвы-реки,

создание системы контроля физических факторов (прежде всего уровня шума),

внедрение современных дистанционных средств контроля качества атмосферного воздуха,

полную автоматизацию существующих постов контроля воздуха, включая автокалибровку и увеличение необслуживаемого срока до 30 суток.

Развитие программного обеспечения предполагает:

развитие интерполяционных моделей для условий городской застройки. Использование таких моделей позволит рассчитывать поле концентраций загрязняющих веществ между стационарными автоматическими постами;

внедрение экстрополяционных моделирующих программных комплексов в технологический цикл мониторинга для расчета распространения загрязнений от источников выбросов. Большинство используемых в настоящее время моделей основано на методике ОНД-86, которая не учитывает важных для мегаполисов факторов, таких как микроклимат, застройка. Ряд моделей, таких как "Зона", обладают большей точностью. Для их внедрения в технологический цикл мониторинга необходима разработка интерфейсных алгоритмов и программ для стыковки их с потоками входных данных и для получения приемлемых выходных форм. Областью использования пакетов остается оценка воздействия источников выбросов на окружающую среду;

внедрение геоинформационных систем (ГСН) в систему экомониторинга.