Программа краткосрочных и долгосрочных прогнозов

ГИС становится основным элементом систем мониторинга.

Система единого экологического мониторинга предусматривает не только контроль состояния окружающей среды и здоровья населения, но и возможность активного воздействия на ситуацию. Используя верхний иерархический уровень ЕЭМ (сфера принятия решения), а также подсистему экологической экспертизы и оценки воздействия на окружающую среду, появляется возможность управления источниками загрязнения на основании результатов математического моделирования промышленных объектов или регионов. (Под математическим моделированием промышленных объектов понимается моделирование технологического процесса, включая модель воздействия на окружающую среду.)

Система единого экологического мониторинга предусматривает разработку двухуровневых математических моделей промышленных предприятий с различной глубиной проработки.

Первый уровень обеспечивает детальное моделирование технологических процессов с учетом влияния отдельных параметров на окружающую среду.

Второй уровень математического моделирования обеспечивает эквивалентное моделирование на основе общих показателей работы промышленных объектов и степени их воздействия на окружающую среду. Эквивалентные модели необходимо иметь прежде всего на уровне администрации региона с целью оперативного прогнозирования экологической обстановки, а также определения размера затрат на уменьшение количества вредных выбросов в окружающей среде.

Моделирование текущей ситуации позволяет с достаточной точностью выявить очаги загрязнения и выработать адекватное управляющее воздействие на технологическом и экономическом уровнях.

При практической реализации концепции единого экологического мониторинга не следует забывать: о показателях точности оценки ситуации; об информативности сетей (систем) измерений; о необходимости разделения (фильтрации) на отдельные составляющие (фоновые и от различных источников) загрязнения с количественной оценкой; о возможности учета объективных и субъективных показателей. Данные задачи решает система восстановления и прогноза полей экологических и метеорологических факторов.

Таким образом, единая государственная система экологического мониторинга, несмотря на известные трудности, обеспечивает формирование массива данных для составления экологических карт, разработки ГИС, моделирования и прогноза экологических ситуаций в различных регионах России.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 Понятие о  спектре звукового давления

 

Шумом принято называть любой нежелательный звук, воспринимаемый органом слуха человека. Шум представляет собой беспорядочное сочетание звуков различной интенсивности и частоты. Пространство, в котором распространяются звуковые волны, называется звуковым полем. Давление и скорость движения частиц воздуха в каждой точке звукового поля изменяются во времени. В результате колебаний, создаваемых источником звука, в воздухе возникает звуковое давление, которое накладывается на атмосферное.

Зависимость звукового давления от времени можно представить в виде суммы конечного или бесконечного числа простых синусоидальных колебаний этой величины. Каждое такое колебание характеризуется своим среднеквадратичным значением физической величины и частотой. Частота звука характеризуется числом колебаний звуковой волны в единицу времени (секунду) и измеряется в герцах. По частоте звуковые колебания подразделяются на три диапазона: инфра-звуковые с частотой колебаний менее 20 Гц, звуковые - от 20 до 20 000 Гц и ультразвуковые - более 20 000 Гц. Органы слуха человека воспринимают звуковые колебания в интервале частот от 20 до 20 000 Гц. Звуковой диапазон принято подразделять: на низкочастотный - до 400 Гц, среднечастотный - от 400 до 1000 Гц и высокочастотный - свыше 1000 Гц.

Звуковое давление и интенсивность звука могут изменяться по величине в широких пределах: по давлению - до 108 раз, а по интенсивности- до 1016 раз. Важное значение имеет также то, что ухо человека реагирует не на абсолютное, а на относительное изменение интенсивности звука, поскольку интенсивность звука (ощущения человека при шуме) пропорциональна логарифму количества энергии раздражителя. Поэтому были введены логарифмические величины - уровни интенсивности и звукового давления, выражаемые в децибелах (дБ).

Уровень интенсивности звука LI=10 lg II/I0,

где II - интенсивность звука в данной точке, Вт/м2; I0 - интенсивность звука, соответствующая порогу слышимости, 10-12 Вт/м2 на частоте 1000 Гц.

Уровень звукового давления Lp = 20 lg p/p0,

где р0 - пороговое звукового давление, 2*10-5 Па/м2; р- звуковое давление в данной точке, Па.

Понятие «уровень звукового давления» используется для измерения шума и для оценки его воздействия на человека, поскольку орган слуха чувствителен не к интенсивности, а к среднеквадратичному давлению.

Пользование шкалой децибел весьма удобно, так как почти весь диапазон слышимых звуков укладывается менее чем в 140 дБ

Некоторое представление об уровнях звукового давления дает таблица

 

Источник шума	Расстояние от источника шума, м	Уровень звукового давления, дБ
Карманные часы	1	20
Шепот	0,3	40
Речь средней громкости	1	60
Металлорежущие станки	Рабочее место	80-95
Пневматическая клепка, обрубка	1	110-115
Поршневой авиационный двигатель	2-3	120-130
Реактивный двигатель	2-3 (от выхлопа)	Свыше 140

При уровнях звукового давления около 140 дБ возникает физическая боль в ухе. Это так называемый «болевой порог» и дальнейшее повышение звукового давления может привести к разрыву барабанной перепонки.

Логарифмическая шкала децибел дает возможность определить только физическую характеристику шума, потому что она построена так, что пороговое значение звукового давления р0 соответствует порогу слышимости на частоте 1000 Гц. В то же время слуховой аппарат человека неодинаково чувствителен к звукам различной частоты. Наибольшая чувствительность проявляется к звукам на средних и высоких частотах (от 800 до 4000 Гц), наименьшая - на низких (от 20 до 100 Гц). Вследствие этого для физиологической оценки шума приняты кривые равной громкости (рис. 50), полученные по результатам изучения свойств органа слуха оценивать звуки различной частоты по субъективному ощущению громкости, определяя, какой из них сильнее или слабее. Уровень громкости измеряется в фонах. На частоте 1000 Гц уровни громкости приняты равными уровням звукового давления. Зависимость среднеквадратичных значений синусоидальных составляющих шума (или соответствующих им уровней в дБ) от частоты называется частным спектром шума (сокращенно спектром).

Спектры определяют, применяя анализаторы шума, которые имеют набор электрических фильтров, пропускающих сигнал в определенной полосе частот - полосе пропускания. Весь диапазон частот разбит на октавные полосы. Распространение получили приведенные ниже октавные полосы, в которых верхняя граничная частота в два раза больше нижней, а в качестве частоты, характеризующей полосу в целом, берется среднегеометрическая частота:

Среднегеометрические частоты октавных полос, Гц	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Граничные частоты октавных полос, Гц	45-90	90-180	180-355	355-710	710- 1400	1400- 2800	2800- 5600	5600- 11200

Измерения спектров шума выполняют для сравнения шума машин, нормирования и т. п. В целях более детального исследования источников шума применяют третьеоктавные фильтры и узкополосные анализаторы.

 

5 Цели и задачи  мониторинга

 

Мониторинг (от лат. мonitor – предостерегающий) - в широком смысле - специально организованное, систематическое наблюдение за состоянием объектов, явлений, процессов с целью их оценки, контроля или прогноза.

Мониторинг окружающей среды (экологический мониторинг) - информационная система постоянного наблюдения и регулярного контроля, проводимых по определенной программе для оценки текущего состояния окружающей природной среды, анализа всех происходящих в ней в данный период процессов, а также заблаговременного выявления возможных тенденций ее изменения (рис.1).

Этот термин появился перед проведением Стокгольмской конференции ООН по окружающей среде (1972) в дополнение к понятию «контроль».

Объектами мониторинга могут быть природные, антропогенные или природно-антропогенные экосистемы.

Основные положения о мониторинге изложены в Федеральных законах «Об охране окружающей среды», «Об охране атмосферного воздуха», «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения».

Его порядок организации и осуществления устанавливается Правительством РФ (Постановление от 31.03.2003 г. №177 «Об организации и осуществлении государственного мониторинга окружающей среды (государственного экологического мониторинга)» // СЗ РФ.-2003.-№14.-Ст.1278)

Цели экологического мониторинга (ФЗ «Об охране окружающей среды»):

• наблюдение за состоянием окружающей среды, в том числе в районах расположения источников антропогенного воздействия;
• наблюдение за воздействием антропогенных источников на окружающую среду;
• обеспечение потребностей государства, юридических и физических лиц в достоверной информации, необходимой для предотвращения и (или) уменьшения неблагоприятных последствий изменения состояния окружающей среды.

Современный термин «мониторинг» обозначает наблюдение, анализ и оценку состояния окружающей среды, её изменений под влиянием хозяйственной деятельности человека, а также прогнозирование этих изменений.

Мониторинг представляет собой комплекс мероприятий по определению состояния окружающей среды и отслеживания изменений в её состоянии.

Основными задачами мониторинга являются:

• систематическое наблюдение за состоянием среды и источниками, воздействующими на окружающую среду;
• оценка фактического состояния природной среды;
• прогноз состояния окружающей среды и оценка прогнозируемого состояния последствий.

Мониторинг является многоцелевой информационной системой.

Наряду с наблюдениями одной из основных задач мониторинга является оценка тенденций изменений состояния окружающей среды. Подобная оценка должна дать ответ на вопрос о неблагополучии положения, указать, чем именно обусловлено такое состояние, помочь определить действия, направленные на восстановление или нормализацию положения, или, наоборот, указать на особо благоприятные ситуации, позволяющие эффективно использовать имеющиеся экологические резервы природы в интересах человека.

 

Классификация систем мониторинга

 

В настоящее время различают следующие системы мониторинга:

Экологический мониторинг – универсальная система, целью является оценка и прогноз за реакцией основных составляющих биосферы. Включает геофизический и биологический мониторинги.

Мониторинг в различных средах (различных сред) – включает мониторинг приземного слоя атмосферы и верхней атмосферы; мониторинг гидросферы; мониторинг литосферы (в первую очередь почвы).

Мониторинг факторов воздействия – это мониторинг различных загрязнителей и др.факторов воздействия, к которым можно отнести электромагнитное излучине, тепло, шумы.

Мониторинг среды обитания человека – включает мониторинг природной среды, городской, промышленной и бытовой сред обитания человека.

Мониторинг по масштабам воздействия – пространственным, временным.

Фоновый мониторинг – базовый вид мониторинга, имеющий целью знание фонового состояния биосферы. Его данные необходимы для анализа всех видов мониторинга

Территориальный мониторинг – включает системы техногенных загрязнений, в основу которых положен территориальный принцип, так как данные системы являются важнейшей составной частью мониторинга среды.

Различают следующие системы (подсистемы) территориального мониторинга:

• глобальный – проводимый на всем земном шаре или в пределах одного-двух материков
• государственный – проводимый на территории одного государства
• региональный – проводимый на большом участке территории одного государства или сопредельных участках нескольких государств, например внутреннем море и его побережье
• локальный – проводимый на сравнительно небольшой территории города, водного объекта, района крупного предприятия и т.п.
• «точечный» – мониторинг источников загрязнения, являющийся по сути импактным, максимально приближенным к источнику поступления загрязняющих веществ в окружающую среду.
• фоновый – данные которого необходимы для анализа результатов всех видов мониторинга

Госкомсанэпиднадзор России осуществляет мониторинг воздействия факторов среды обитания на состояние здоровья населения.

Министерство природных ресурсов осуществляет мониторинг недр (геологической среды), включая мониторинг подземных вод и опасных экзогенных и эндогенных геологических процессов; мониторинг водной среды водохозяйственных систем и сооружений в местах водосбора и сброса сточных вод.