УДК 543.27.08

 

СИСТЕМА  МОНІТОРИНГУ ДОВКІЛЛЯ м. КИЄВА

 

1)Міхеєва І.Л., 1)Орлов М.О., 2)Трокоз В.А.,

1)АТ «Украналіт», 2) Управління охорони навколишнього природного середовища Київміськради, м. Київ, Україна

 

Проаналізовано стан і проблеми екологічного моніторингу довкілля України. Розглянуто структури побудови   Державної системи моніторингу довкілля  і системи моніторингу довкілля міста Києва, як складової  частини загальної системи.

 
Вступ

Екологічна безпека кожної держави є невід’ємною частиною її національної безпеки. Екологічна безпека складається з двох компонентів – природної та техногенної безпеки, які виступають у тісній взаємодії. Існуюча або прогнозована екологічна ситуація в державі повинна забезпечити нормальне функціонування природних і техногенних систем, збереження здоров’я населення і генофонду нації.

Порушення стабільного функціонування екосистем може призвести до їх критичного стану, а далі - надзвичайних ситуацій і екологічних катастроф. Суспільство повинно навчитись управляти цими процесами на різних рівнях: держави, регіону,  міста, галузі або окремого підприємства.

Для оцінки екологічного стану оточуючого довкілля потрібно, перш за все, одержувати інформацію про зміну всіх екологічних показників, що характеризують стан екосистем на певний час спостережень.

Існує велика кількість екологічних показників, які несуть інформацію про стан рослинного та тваринного світу, земельних і водних ресурсів, атмосфери з кліматичними ресурсами та інше.

Одержання достовірної екологічної інформації про динаміку зміни кожного компонента екосистеми є дуже важливою складовою в процесі прогнозування та прийняття рішень.

В Україні існує досить розгалужена система екологічного моніторингу стану навколишнього природного середовища. На рівні держави, регіонів та міст інформація про стан довкілля за певний період формується різними державними установами та підпорядкованими їм підприємствами. В табл.1 наведена інформація про об’єкти  моніторингу довкілля і служби, які здійснюють цей моніторинг.

Розподіл функцій моніторингу по різних відомствах, які не зв'язані між собою, призводить до дублювання зусиль, знижує ефективність усієї системи моніторингу й утрудняє доступ до необхідної інформації як для громадян, так і для державних організацій. Тому в Україні було прийняте рішення про створення  Державної системи моніторингу довкілля (ДСМД), яка повинна об'єднати можливості і зусилля численних служб для вирішення задач комплексного спостереження, оцінки і прогнозу стану довкілля в Україні.

          ДСМД – це система спостережень, збирання, оброблення, передавання, збереження та аналізу інформації про стан довкілля, прогнозування його змін і розроблення науково-обгрунтованих рекомендацій для прийняття рішень про запобігання негативним змінам стану довкілля та дотримання вимог екологічної безпеки [1].

Таблиця 1 – Обєкти моніторингу довкілля

Об’єкт моніторингу

 

Державні служби, які здійснюють моніторинг довкілля

 

ЦГО

 ДУЕ

 

МНС

 

СЕС

 

АГРО

 

ЛІС

 

ЗЕМ

 

КОМУН

 

ВОД

Атмосферне повітря

 

4

 

 

4

 

4

 

 

 

 

 

Викиди в атмосферу

 

 

4

 

4

 

 

 

 

 

 

Вода (поверхнева, підземна, морська)

 

4

 

4

 

4

 

4

 

4

 

 

 

4

 

4

Опади, сніговий покров

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

Скиди стічних вод

 

4

4

 

 

 

 

4

 

Вода питна

 

 

 

4

 

 

 

4

 

Грунт (земля)

4

 

4

4

4

4

4

 

4

Відходи (побуто-ві, промислові, радіоактивні)

 

 

 

4

 

 

4

 

 

 

 

 

 

Рослинний світ

 

 

 

 

4

4

4

4

 

Тваринний світ

 

 

 

 

4

4

 

 

 

Фізичні фактори

(шум, електро-магнітні поля, вібрація, тощо)

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

В таблиці прийняті наступні скорочення: ЦГО –  Центральна геофізична обсерваторія Мінприроди; ДУЕ– Державне управління екології та природних ресурсів Мінприроди; МНС- Міністерство надзвичайних ситуацій;

СЕС –  Санепідемстанція Міністерства охорони здоров’я; ВОД – Держводгосп; АГРО – Мінагропромполітики;  ЛІС – Держкомлісгосп;  ЗЕМ – Держкомзем; КОМУН – Держжитлокомунгосп.

 

Структура ДСМД

За часів Радянського Союзу на основі даних базової мережі спостережень за забрудненням навколишнього природного середовища державної гідрометеорологічної служби була створена Загальнодержавна служба спостережень і контролю довкілля (ЗДССК), яка була побудована за ієрархічним принципом (Рис.1).

 

 

 

В Україні ця мережа працює на базі ЦГО. Оцінка стану атмосферного повітря здійснюється у 53 містах різних областей України на 162 стаціонарних постах спостережень за забрудненням (СПЗ) та на двох станціях транскордонного моніторингу: “Світязь” (Волинська обл.) та “Рава – Руська” (Львівська обл.). В атмосферному повітрі визначається вміст 33 забрудників, зокрема оксидів азоту, діоксиду сірки, оксиду вуглецю, пилу, формальдегіду, важких металів і бенз(а)пірену.

В місті Києві на цей час працює 16 СПЗ, які розташовані в різних районах міста.

 

Рисунок 1- Структура ЗДССК

Спостереження за хімічним складом опадів та снігового покрову проводиться на 48 метеостанціях. До забрудників, найпоширеніших у воді опадів на території України, які формують забруднення грунтів та водних об´єктів, належать іони: сульфатів, хлору, амонію, гідрокарбонатів, нітратів, кальцію, натрію, калію та магнію. Аналіз яких і здійснюється. Проводяться також спостереження за кислотністю опадів. В місті Києві працює 2 метеостанції ( в аеропорту “Жуляни” і на проспекті Науки).

Спостереження за хімічним складом та якістю поверхневих вод України проводяться на 139 водних об´єктах (річки, водоймища, озера) у 215 пунктах.

Контроль стану води у  Дніпрі в районі Києва здійснюється на 3 пунктах.

Обстеження забруднення грунтів пестицидами, нітратами, промисловими токсикантами (свинець, мідь, кадмій та інше) проводиться вибірково в різних областях України.

Після аварії на ЧАЕС в Україні особлива увага наділяється спостереженням за радіаційним забрудненням атмосферного повітря, поверхневих вод і опадів, яке здійснюється на 178 пунктах мережі ЦГО.

За даними, які надходять в ЦГО Мінприроди з регіональних управлінь екології щорічно розробляється “Національна доповідь про стан навколишнього  середовища в Україні” [2].

На жаль, в існуючих системах спостережень за станом довкілля України збір і обробка інформації в основному не автоматизовані, засновані на лабораторно-хімічних методах аналізу проб і використовуються не стільки для прийняття оперативних управлінських рішень, скільки для статистичного аналізу. Так, аналіз атмосферного повітря здійснюється в робочі дні чотири рази на добу: о 1, 7, 13 і 19 годинах.  Повторюваність відбору проб поверхневих вод здійснюється щодекадно. 

Структурною основою побудови сучасної ДСМД є регіональна територіально розподілена компютерна мережа (Рис.2). Тобто, ДСМД України повинна об’єднати регіональні системи моніторингу довкілля (РСМД), які, в свою чергу, повинні об’єднати  системи моніторингу довкілля міст (СМДМ). Основу РСМД і СМДМ складають  проблемно орієнтовані комплекси контролю  забруднень (ПОКК).  До складу  ПОКК повинні входити автоматизовані інструментальні аналітичні комплекси для одержання первинної інформації про забруднення довкілля, локальні мережі автоматизованих робочих місць (АРМ) ПОКК. Всі місцеві ПОКК одного регіону повинні бути обєднані локальною мережею центру оперативного моніторингу (ЦОМ), куди надходить інформація про стан довкілля.  Для прийняття оперативних рішень в разі виникнення проблемної екологічної ситуації в містах (регіонах) інформація про стан довкілля повинна надходити до  місцевого (регіонального) інформаційно-аналітичного центру, який створюється при місцевих органах влади.

   

Рисунок 2 - Структурна побудова ДСМД

 

На даний час роботи зі створення ДСМД перебувають на стадії пілотних проектів регіонального та місцевого масштабу.

У місті Києві згідно з розпорядженням Голови Київської міської державної адміністрації від 12 березня 1998 року було розроблено “Програму створення системи моніторингу довкілля міста Києва на 1999-2002 роки (перший етап)”. СМД міста Києва є складовою частиною ДСМД.

 

Побудова СМД міста Києва

Керівництво створенням та супроводом СМД міста Києва здійснюється Державним управлінням екології та природних ресурсів у місті Києві та Постійною комісією Київради з питань охорони довкілля, екологічної безпеки та захисту населення від наслідків Чорнобильської катастрофи.

Політика керівництва щодо виконання робіт по створенню СМД проводиться на таких основних засадах [3]:

1.     СМД повинна функціонувати з урахуванням прийнятого в Україні

природоохоронного законодавства;

2.     СМД повинна бути спрямована на:

-         використання існуючих систем спостережень міських та відомчих

установ, організацій та відповідних служб, як основи інфраструктури автоматизованої системи моніторингу міста (див. табл.1);

-         підвищення  ефективності здійснення природоохоронних  заходів;

-         забезпечення  технічної та інформаційної сумісності з ДСМД.

СМДМ міста Києва створюється як типова інформаційно-аналітична

РСМД з урахуванням її проблемної орієнтації. Метою створення СМДМ є забезпечення в автоматизованому режимі адміністративних органів та відповідних служб даними про стан довкілля для оперативного прийняття науково-обгрунтованих управлінських рішень.

На рис.3 наведена структурна схема першої черги СМДМ міста Києва. На схемі відображені вже діючі ПОКК, в розробці яких брали участь АТ “Украналіт”, Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова, ЦГО, ТОВ “Росток-ЕЛЕКОМ” та інші служби та відомства.

ПОКК-1 реалізований на базі системи екологічного моніторингу стану повітря вздовж автомагістралей населених пунктів, яка дозволяє здійснювати безупинний автоматичний контроль у повітрі заданої зони оксиду вуглецю (СО), діоксидів азоту (NO2) і сірки (SO2) [4].

Датчики хімічних забруднень (ДХЗ) стаціонарно встановлюються на контрольованих автомагістралях.  ДХЗ зв'язані з комплектом апаратури детекторів хімічних забруднень (КДХЗ), що являє собою комплект апаратно-програмних засобів збору і передачі інформації. Кожен КДХЗ входить до складу відповідного уніфікованого дорожнього контролера (ДКУ) керування світлофором. Отримані дані повинні надходити  по лініях зв'язку з ДКУ в центральний керуючий пункт автоматизованої системи керування дорожнім рухом державної автоінспекції (ЦКП АСКД ДАІ)  для прийняття рішень з керування дорожнім рухом автотранспорту, а також  до ЦОМ при Держуправлінні екології та природних ресурсів.

У якості ДХЗ у системі встановлені, розроблені АТ «Украналіт», малогабаритні  стаціонарні газоаналізатори (ГА) безупинної дії на основі електрохімічних сенсорів мод.603ЕХ01, що дозволяють вимірювати одночасно концентрації СО, NO2 SO2 в повітрі.   ГА мають високу швидкодію і забезпечують досить просте і зручне обслуговування під час експлуатації.

Кожний КДХЗ (розробка ТОВ “Росток-ЕЛЕКОМ”) обслуговує до восьми ДХЗ і може взаємодіяти з ЦКП за допомогою існуючої місцевої кабельної інфраструктури зв’язку.

      

Рисунок 3 - Структурна схема першої черги СМД міста Київ

 

Перша черга системи складається з чотирьох пунктів спостереження, які установлені на автомагістралях м.Києва ( перехрестя вулиць Прорізна і Хрещатик, площа Перемоги, Європейська площа, Бесарабська площа).

На цей час інформація від КДХЗ надходить до ЦОМ за допомогою  програмного забезпечення (ПО) розробки інституту кібернетики. Питання надходження інформації від ДКУ до  ЦКП АСКД ДАІ і подальше керування дорожнім рухом автотранспорту не вирішені.

ПОКК-2 реалізований на базі існуючих стаціонарних постів спостережень за забрудненням атмосферного повітря  (ПСЗ) в мережі ЦГО. Три ПСЗ, які розташовані в різних житлових районах міста ( пр-т Науки, 37, Гідропарк, пр-т Перемоги 98/2) оснащені стаціонарними автоматичними газоаналізаторами (ГА) розробки АТ “Украналіт” (мод. 645ХЛ10, 667ФФ05, 621ЕХ07) [5]. ГА дозволяють контролювати в безперервному режимі концентрації оксидів азоту (NO, NO2), діоксиду сірки (SO2), оксиду вуглецю (CO) в атмосферному повітрі.

В означених постах встановлене мікропроцесорне приймально-передавальне устаткування (МППУ), яке забезпечує передачу контрольно-вимірювальної інформації по міській телефонній мережі звзку на ПК в ЦГО, де формується база даних ( ПО розробки інституту кібернетики) про стан забруднення атмосферного повітря.

За запитом інформація передається в ЦОМ. Заплановано подальшу передачу даних  в інформаційно-аналітичний центр Київської міської Державної адміністрації (КМДА).

ПОКК-3 реалізований на базі екологічного комплексу розробки АТ “Украналіт” (ЕК-1), який встановлений на київському заводі “Енергія” з утилізації твердих побутових відходів.  Завод працює в  Києві більше 20 років. Він щодня спалює продукти життєдіяльності міста. Спалювання сміття відбувається в 4 котлах, які працюють цілодобово і споживають великі обсяги енергоносіїв (газу). Внаслідок цього в довкілля викидається значна кількість шкідливих газів: СО, SO2, NO, NO2, CnHm,  пил [6].

Основу ЕК-1 складає інфрачервоний оптичний багатокомпонентний ГА “СПЕКТР-4”. До  складу ЕК-1 входять  4 блоки аналізу (БА) і персональна електронно-обчислювальна машина (ПЕОМ), зєднана з БА за допомогою двухпроводного кабелю через інтерфейс RS485.  БА встановлені на газоходах кожного з 4-х котлів. ПЕОМ встановлена в диспетчерському пункті заводу. Відстань між БА і ПЕОМ біля 1200 м.

На заводі “Енергія” окрім ЕК-1  на кожному з 4-х котлів встановлені також технологічні комплекси  розробки АТ “Украналіт” (ТК-1). Кожен комплекс складається з високочутливого газоаналізатора 151 ЭХ02, що  вимірює концентрацію кисню (О2) у зоні виходу продуктів горіння кожного котла. Окрім того, до складу комплексу входить багатоканальний газоаналізатор 325 ФА01,  що вимірює концентрації оксиду вуглецю (СО), діоксиду вуглецю (СО2) і метану (СН4).

Комплекс ТК-1 дозволяє в реальному часі вимірювати склад газів і корегувати співвідношення повітря/паливо для оптимізації процесів горіння і зменшення токсичних викидів в атмосферу. Таким чином на заводі реалізовано цілодобовий безперервний моніторинг,  як за газовим середовищем у технологічних процесах,  так і за екологічними викидами токсичних газів в атмосферу при спалюванні сміття. Впровадження системи дозволило оптимізувати процес горіння, знизити витрати палива, зменшити викиди токсичних газів на 7-10 %, збільшити кількість сміття, що спалюється на питому одиницю палива. Комп’ютерна обробка вимірювальної інформації дозволила архівірувати результати вимірів і тим самим відслідковувати відхилення від технологічного процесу за результатами газоаналітичного контролю.

Аппаратно-програмне забезпечення ПОКК-3 дозволяє передавати контрольно-вимірювальну інформацію про обсяги викидів : СО, SO2, NO, NO2 до ЦОМ.

Хоча ТК-1 до складу ПОКК-3 не входять, але взаїмодія між ЕК-1, ТК-1 і ПОКК-3  дозволяє вчасно приймати управлінські рішення, які призводять до  зменшення викидів в атмосферу токсичних газів.

Для вирішення першочергових екологічних проблем міста та сприяння збалансованому розвитку соціальних, екологічних та економічних аспектів, Київрадою були визначені концептуальні засади екологічної політики м. Києва, які включають пріоритетні напрямки екополітики та шляхи ефективного розв`язання екологічних проблем міста. В першу чергу це стосується удосконалення промислово-виробничої сфери з точки зору покращання санітарно-гігієнічного та екологічного стану міста, а також впровадження нових ресурсозберігаючих та відтворюючих технологій.

Для реалізації вказаних засад на початку 2003 року було створене Управління охорони навколишнього природного середовища (УОНПС) виконавчого органу Київради (Київської міської державної адміністрації),  яке відтепер виконує основні координуючі функції в цій галузі на локальному рівні.

Управління співпрацює з комісією Київради з питань екологічної політики на постійній основі, має певне коло повноважень в галузі охорони довкілля.

На цей час  УОНПС  разом з МНС спрямовує свої зусилля на створення гілки міського моніторингу довкілля, що дозволить приймати оперативні рішення у кризових екологічних ситуаціях. Мова йде, у першу чергу, про аварійні ситуації, які можуть виникати на підприємствах, де зберігаються небезпечні речовини у великих кількостях, зокрема, хлор та аміак.

В рамках ПОКК-4 планується розробити апаратний комплекс (систему) трьохрівневого  контролю, оповіщення та попередження техногенних катастроф на хімічно-небезпечних підприємствах м. Києва.

Призначення комплексу - ідентифікація рівня аварії ( локальна аварія на об’єкті або загальна аварія на об’єкті) з вірогідним виходом токсичних газів за його межі;  передача інформації про факт та рівень аварії, а також метеоумови  на момент аварії черговому в Управління з НС по м. Києву;  оцінка та прогнозування хімічної обстановки при аварійному викиді токсичних газів;  оповіщення персоналу об’єкту та населення на території біля хімічно-небезпечного об’єкту;  безперервні вимірювання концентрації токсичних газів та метеорологічних параметрів у робочій зоні хімічно-небезпечних об’єктів;   видача сигналів на вмикання аварійної вентиляції, апаратури управління відсічними клапанами та системами нейтралізації токсичних газів, зупинки роботи технологічних установок у разі аварії.

Комплекс буде мати три інформаційні рівні. Перший інформаційний рівень комплексу реалізується на хімічно-небезпечному об’єкті. Другий інформаційний рівень комплексу реалізується в районних управліннях з НС. Третій інформаційний рівень комплексу реалізується в Управлінні з НС по м.Києву, яке одночасно передає інформацію до ЦОМ і КМДА для прийняття управлінських рішень.

Одними з найбільш розповсюджених у промисловості сильнодіючих отруйних речовин є хлор, що використовується для очищення води на усіх водопровідних станціях (ВС) міста. Наприклад, на Дніпровській та Деснянській ВС м. Києва постійно зберігається до 100 т рідкого хлору, що при техногенній катастрофі може викликати хімічне зараження великої території міста, а при локальних аваріях з викидом хлору на цих ВС можуть постраждати мешканці, прилеглих до ВС районів. Тому перша черга реалізації ПОКК-4 запланована саме на ВС міста Києва.

Така система  зможе забезпечити одразу після введення в експлуатацію прийняття правильних, оперативних  рішень у кризових  ситуаціях.

Перша черга СМДМ міста Києва зорієнтована на контроль дуже інформативних екологічних показників, а саме показників забруднення атмосферного повітря. В цілому, сумарний екологічний показник забруднення атмосферного повітря населених пунктів (åА)  є функцією багатьох факторів найбільш вагомими з яких є: обсяг викидів забрудників від пересувних джерел, переважно автотранспорту (П1), середньорічний (середньодобовий) вміст забрудників в повітрі зон житлової забудови населених пунктів (П2), обсяг викидів забрудників із стаціонарних джерел (П3), локальне забруднення атмосферного повітря при прогнозованих екологічних кризових катастрофах (П4), забруднення атмосферного повітря при не прогнозованих екологічних (техногенних) кризових катастрофах (Пн), таких як Чернобильська аварія.

В загальному вигляді сумарний екологічний показник забруднення атмосфери населеного пункту можна описати рівнянням:

åА= f(П1)+f(П2)+f(П3)+f(П4)+f(Пн)

Основним завданням СМДМ є мінімізація åА за рахунок зменшення f(П1), f(П2), f(П3) і зведення до нуля f(П4) та  f(Пн).

 

Висновки

СМДМ міста Києва повинна забезпечити створення сприятливих умов для збереження здоровя та добробуту населення міста. Система повинна задовольняти всі органи міської влади, а також засоби масової інформації, ділові кола та населення.

Кореспондентами інформаційно-аналітичного центру КМДА мають бути  всі існуючі організації екологічного, санепідеміологічного профілю та надзвичайних ситуацій.

Для забезпечення повноцінного функціонування і подальшого нарощування СМДМ м. Києва необхідно вирішити ряд науково-технічних і організаційних питань, а саме:

-         створити  єдиний   інформаційно-аналітичний   центр   КМДА,  що

передбачено рішенням Київради;

-         забезпечити надходження   оперативної   інформації   про  стан повітря

вздовж автомагістралей (ПОКК-1) до ЦКП АСКД ДАІ і подальше керування дорожнім рухом автотранспорту;

-         оснастити усі наявні ПСЗ м. Києва автоматичними ГА, установити

нові ПСЗ в районах міста, де вони відсутні і забезпечити безперервну передачу даних  від ПОКК-2 до ЦГО, ЦОМ і КМДА;

-         встановити на великих паливоспалюючих обєктах м. Києва (ТЕЦ,

ТЕС, промислові підприємства) комплекси ЕК-1 та ТК-1, які забезпечать оптимізацію процесів спалювання органічного палива та екологічний моніторинг викидів в атмосферу токсичних газів з передачею даних від

ПОКК-3 до ЦОМ і КМДА;

-         встановити на хімічно-небезпечних підприємствах м. Києва системи

контролю, оповіщення та попередження техногенних катастроф з трьохрівневим контролем і передачею даних в КМДА для прийняття оперативних управлінських рішень.

 

Література

1.     Положення про Державну систему моніторингу довкілля. Постанова КМУ від 30.03.1998 р.-№391, м. Київ

2.     Національна доповідь про стан навколишнього середовища в Україні у 2000 р. // Міністерствово екології та природних ресурсів України; Відп. за вип.

     О. Величко; Уклад. В. Романчук. — К., 2001. — 184 с.

3.     Ж. Каленчук-Порханова, М. Мовчан., В.Поліщук. Про актуальність моніторингу навколишнього середовища// Рідна природа.- 2002 - №2. – С. 12-14.

4.     Девятко Г.А., Лацис С.А., Подольский В.Я., Закрасняный В.В. Система экологического мониторинга состояния воздуха вдоль автомагистралей населенных пунктов//Технология и конструирование в электронной аппаратуре.-2004.-№2.-С-28-29.

5.     Михеева И.Л., Куринный В.К., Таякин В.Ю., Мазыра Л.Д. Автоматические газоанализаторы загрязнения атмосферного воздуха// Технология и конструирование в электронной аппаратуре.-2003.-№1.-С-28-31.

6.     Приміський В.П.  Багатопараметровий газоаналітичний комплекс для оптимізації процесу горіння і екологічного моніторингу сміттєспалювального виробництва //Вісник НТУУ “КПІ”. ПРИЛАДОБУДУВАННЯ. – 2002. –Вип. 24 –С. 93- 98.

 

Михеева И.Л., Орлов М.А., Трокоз В.А. Система мониторинга окружающей среды г. Киева

Проанализированы состояние и проблемы экологического мониторинга окружающей среды Украины. Рассмотрены структуры построения  Государственной системы мониторинга окружающей среды  и системы мониторинга окружающей среды города Киева, как  составной части общей системы.

 

Mikheyeva I.L.,  Orlof  M.A., Trokos V.A.

Сity of Kiev environment monitoring system

 Conditions and problems of environment monitoring in  Ukraine are analyzed.  Creation principles  of State environment monitoring systems in  Kiev city,  as  component part of general system are  considered.

 

Надійшла до редакції

2 листопада 2004 року