Наблюдения за фоновым состоянием атмосферы

Рост выбросов вредных веществ в атмосферу в результате индустриализации и урбанизации вызывает увеличение содержания примесей на значительном расстоянии от источников загрязнения, а также глобальные изменения в составе атмосферы, что в свою очередь может привести ко многим нежелательным последствиям, в том числе и к изменению климата. В связи с этим необходимо определять и постоянно контролировать уровень загрязнения атмосферы вне зоны непосредственного действия промышленных источников и тенденцию его дальнейших изменений. В шестидесятые годы XX в. Всемирной метеорологической организацией (ВМО) была создана мировая сеть станций мониторинга фонового загрязнения атмосферы (БАПМоН). Цель ее состоит в получении информации о фоновых уровнях концентрации атмосферных составляющих, их вариациях и временных изменениях, по которым можно судить о влиянии человеческой деятельности на состояние атмосферы. Такая система позволяет накопить материал для оценки возможных изменений климата, перемещения и выпадения вредных веществ, оценить атмосферную часть биологических циклов.

В связи с ростом загрязнения окружающей природной среды в глобальном масштабе в 70-е гг. XX в. при ООН был создан комитет по окружающей среде (ЮНЕП). Комитет принял решение об образовании Глобальной системы мониторинга окружающей среды (ГСМОС), предназначенной, главным образом, для наблюдения за фоновым состоянием биосферы в целом и в первую очередь за процессами ее загрязнения.

Для выполнения единой программы наблюдений специалистами ряда стран были совместно разработаны методы определения концентраций загрязняющих веществ в объектах природной среды, в том числе в атмосферном воздухе и осадках, а также приняты для практического использования методики, позволяющие получить сопоставимые результаты.

Национальная сеть станций комплексного фонового мониторинга входит в международную сеть и осуществляет наблюдения за состоянием загрязнения природных сред в фоновых районах. Эта сеть является фундаментом для создания национальной службы экологического мониторинга, которая впоследствии объединит станции, работающие по международным программам.

Базовые станции следует располагать в наиболее чистых местах, в горах, на изолированных островах, где на расстоянии 100 км от станции по всем направлениям в ближайшие 50 лет не предвидится значительных изменений в практике землепользования. Основной задачей базовых станций является контроль за глобальным фоновым уровнем загрязнения атмосферы, не испытывающим влияния никаких локальных источников.

Региональные станции, главная цель которых заключается в обнаружении в районе станции долгопериодных колебаний атмосферных составляющих, обусловленных изменениями в использовании земли и другими антропогенными воздействиями, должны находиться в сельской местности, на расстоянии не менее 40 км от крупных источников загрязнения.

Континентальные станции (или региональные станции с расширенной программой) охватывают более широкий спектр исследований по сравнению с региональными станциями. Они должны размещаться в отдаленных районах, чтобы в радиусе 100 км не было источников, которые (за исключением коротких периодов времени) могли бы повлиять на локальные уровни загрязнения.

В связи с тем, что континентальные фоновые станции призваны характеризовать особенности загрязнения континента в целом, их целесообразно устанавливать выше слоя перемешивания, т.е. выше 1000 м над уровнем моря.

Станции комплексного фонового мониторинга (СКФМ). Одним из принципов фонового мониторинга является комплексное изучение содержания загрязняющих веществ в компонентах экосистем (атмосферном воздухе, осадках, воде, почвах, биоте). Поэтому программа наблюдений на СКФМ включает в себя систематические измерения содержания загрязняющих веществ одновременно во всех средах. Результаты этих измерений дополняются гидрометеорологическими данными.

Перечень включенных в программу веществ составлен с учетом таких их свойств, как распространенность и устойчивость в окружающей среде, способность к миграции на большие расстояния, степень негативного воздействия на биологические и геофизические системы различных уровней. Измерению подлежат среднесуточные концентрации в атмосферном воздухе взвешенных частиц, озона, оксидов углерода и азота, диоксида серы, сульфатов, бенз-а-пирена, а также показатель аэрозольной мутности атмосферы. В атмосферных осадках измеряются концентрации свинца, ртути, кадмия, мышьяка, бенз-а-пирена, ДДТ и других хлор-органических соединений, рН, количество анионов и катионов по программе ВМО в суммарных месячных пробах.

Данные гидрометеорологических наблюдений используются для расчета параметров, характеризующих степень загрязнения природной среды, и интерпретации их динамики. Вместе с тем гидрометеорологические данные являются самостоятельными характеристиками состояния природной среды.

Метеорологические наблюдения включают в себя наблюдения за температурой и влажностью воздуха, скоростью и направлением ветра, атмосферным давлением и облачностью (количеством, формой, высотой), солнечным сиянием, атмосферными осадками (количеством и интенсивностью), снежным покровом, состоянием поверхности почвы. Кроме того, к ним относятся наблюдения за радиацией (прямой, рассеянной, суммарной и отраженной) и радиационным балансом, градиентами температуры, влажности и скорости ветра на высоте 0,5... 10 м, градиентами температуры, влажности почвы на глубине от поверхности до 20 см, тепловым балансом. Данные о температуре воздуха и атмосферном давлении используют при приведении объема проб воздуха к нормальным условиям, о количестве и интенсивности осадков — при расчете потоков загрязняющих веществ на подстилающую поверхность, о содержании влаги в снежном покрове — при определении количества загрязняющих веществ, выпавших на подстилающую поверхность за зимний период.

Станции БАПМоН. В обязательную программу наблюдений на базовых станциях включены наблюдения за содержанием диоксида серы, аэрозольной мутностью атмосферы, радиацией, взвешенными аэрозольными частицами и химическим составом осадков.

На региональных станциях в программу наблюдений входят измерения атмосферной мутности и концентрации взвешенных аэрозольных частиц, а также определение химического состава атмосферных осадков.

Программа наблюдений на фоновых станциях разных категорий может быть расширена за счет увеличения числа определяемых в атмосфере газов, в частности озона, малых газовых компонентов, объемная концентрация которых ниже 1 %, а также газов,

которые, преобразуясь в атмосфере, могут превращаться в аэрозольные частицы (например, диоксиды серы и азота). В настоящее время постепенно увеличивается спектр анализируемых элементов в осадках и аэрозолях.

Любые наблюдения, проводимые по программе фонового мониторинга, должны сопровождаться комплексом обязательных метеорологических наблюдений (за видимостью, атмосферными явлениями, температурой и влажностью воздуха, направлением и скоростью ветра, атмосферным давлением), поэтому фоновые наблюдения желательно проводить на базе метеорологических станций.