Методы и средства контроля среды обитания: контактные, дистанционные и биологические методы оценки качества воздуха, воды и почвы.

По методам проведения различают биологический (с помощью биоиндикаторов), дистанционный (авиационный и космический), контактный (аналитический) (физический, химический и физико-химический анализ) мониторинг.

Биоиндикация – это обнаружение и определение антропогенных нагрузок по реакциям на них живых организмов и их сообществ. Так, радиоактивное загрязнение можно определить по состоянию хвойных пород деревьев, промышленные загрязнения часто определяют по многим представителям почвенной фауны, а загрязнения воздуха очень чутко воспринимаются мхами и лишайниками. Так, если в лесу на стволах деревьев исчезают лишайники, значит, в воздухе присутствует сернистый газ. По цвету лишайников (этот метод назван лихеноиндикацией) судят также о наличии в почве некоторых тяжелых металлов, например, меди и т.д.

Биоиндикация позволяет вовремя выявить ещё не опасный уровень загрязнения и принять меры по восстановлению экологического равновесия окружающей среды.

Прекрасным биоиндикатором загрязнения воды служат бактерии типа кишечной палочки. Сама кишечная палочка не является токсикантом, но увеличение ее количества в воде свидетельствует о возможном появлении бактерий-токсикантов. Поэтому в подмосковных садоводческих хозяйствах постоянно проводят тестирование воды из летних водопроводов с применением кишечной палочки в качестве биоиндикатора с целью выяснения ее пригодности для полива.

В последние 5 – 10 лет много внимания уделяется блоку биологических изменений, т.е. тому, как организмы, живущие в объектах природы (озерах, реках, лесах), реагируют на эту среду.

Некоторые живые организмы и отдельные органы человека могут концентрировать вредные вещества. Так, накопление ртути в районе реки Огана привело к заболеваниям «болезнью Миномата» в Японии; известно и накопление мышьяка в человеческих волосах. Биотестирование с помощью растений применяется в Голландии, где такие полезные для человека растения, как гладиолусы, тюльпаны (тестобъекты на накопление фторидов), итальянская трава (тестобъекты на накопление ионов тяжелых металлов), используются для анализа на больших площадях страны. Методы биотестирования в искусственных условиях с помощью таких живых организмов, как рачки дафнии, пиявки, черви, инфузории (простейшие) и т.д., находят в настоящее время широкое применение во многих странах.

Дистанционные методы используются в основном для ведения глобального мониторинга. Размещение приборов в труднодоступных местах, аэро- и космическая съёмка. Так, аэрофотосъёмку часто используют как эффективный метод для определения масштаба загрязнения при разливе нефти в море или на суше, т.е. при аварии танкеров или при разрыве трубопроводов. Другие методы в этих случаях не могут дать столь исчерпывающей информации.

Опытное конструкторское бюро им Илюшина и самолётостроители Луховицкого завода сконструировали и построили ИЛ-103, уникальный самолет для выполнения практически любых задач государственного экологического и земельного мониторинга. Такие самолеты специального экологического назначения выполняют дистанционный мониторинг для экологов, авиалесоохраны, служб МЧС и нефтегазопроводного транспорта.

Контактные методы используются для мониторинга отдельных компонентов окружающей природной среды: почвы, воды, воздуха; они основаны на анализе отдельных проб. Почвенный мониторинг предусматривает определение кислотности, засоления почв и потери гумуса. Кислотность почв определяют по значению водородного показателя рН в водных растворах почвы с помощью рН-метра (потенциометра). Содержание гумуса определяют по окисляемости органического вещества. Количество окислителя в почве оценивают титриметрическим или спектрометрическим методами. Засоление почв, т.е. содерержание в них солей, определяют по значению электрической проводимости, поскольку растворы солей являются электролитами. Загрязнение вод определяется по: перманганатному индексу, химическому (ХПК) или биохимическому (БПК) потреблению кислорода, расходуемого на окисление органических и неорганических веществ, содержащихся в загрязнённой воде.

Атмосферные загрязнения анализируются газоанализаторами, позволяющими получить информацию о концентрации в воздухе газообразных поллюгантов. При этом применяют многокомпонентные методы анализа, которые дают непрерывные во времени характеристики загрязнения воздуха.

 Методы контроля энергетических загрязнений

Промышленные предприятия, объекты энергетики, связи и транспорт являются основными источниками энергетического загрязнения промышленных регионов, городской среды, жилищ и природных зон. К энергетическим загрязнениям относят вибрационное и акустическое воздействия, электромагнитные поля и излучения, воздействия радионуклидов и ионизирующих излучений.

Вибрации в городской среде и жилых зданиях, источником которых является технологическое оборудование ударного действия, рельсовый транспорт, строительные машины и тяжелый автотранспорт, распространяются по грунту. Измеряют виброметром.

Шум в городской среде и жилых зданиях создается транспортными средствами, промышленным оборудованием, санитарно-техническими установками и устройствами и др. Измеряют шумометром.

Источниками электромагнитных полей радиочастот являются радиотехнические объекты, телевизионные и радиолокационные станции, термические цеха. Измеряют ваттметрами.

Источниками теплового загрязнения среды обитания являются тепловые и атомные электростанции.

Источниками ионизирующего облучения человека в окружающей среде являются космические облучения, облучение от природных источников, медицинское обследование, ТЭС и АЭС, радиоактивные осадки и т.п. Загрязнение гамма-излучением может быть измерено полевым дозиметром (рентгенметр). Загрязнение бета-активными радионуклидами, к числу которых относится такой опасный изотоп, как стронций-90, при этом не регистрируется. Бета-загрязнение (описываемое плотностью потока бета-частиц) регистрируется специальными бета-радиометрами, которые часто совмещают с гамма-дозиметрами. Точность такой оценки гораздо ниже, и информация об уровнях бета-загрязнения, полученная полевыми методами, может носить только сигнальный характер. Хотя радиометры, регистрирующие альфа-частицы, существуют, малая проникающая способность альфа-частиц накладывает принципиальные ограничения на возможности полевой оценки уровня этого типа загрязнения. Эти ограничения не зависят от чувствительности регистрирующего устройства. Поэтому для корректной оценки уровня загрязнения альфа-излучателями необходимо проведение лабораторных анализов.

В соответствии с законодательством РФ существуют нормы, контролирующие энергетические загрязнения: нормативы предельно допустимых уровней (ПДУ) воздействия радиации, шума, вибрации, магнитных полей. Критериями безопасности техносферы при загрязнении являются предельно допустимые интенсивности потоков энергии (ПДУ) и предельно допустимые энергетические воздействия (ПДЭВ).