Перспективным направлением совершенствования контактных средств экологического мониторинга является широкое внедрение методов экспресс-анализа без отбора проб, для чего используются:

• переносные аналитические приборы для капиллярного электрофореза, газовой или жидкостной хроматографии, хроматомасспектрометрии и др.;

• системы химических сенсоров (преобразователей), которые непрерывно и обратимо регистрируют содержание какого-либо компонента среды;

• средства для экспресс-тестов (индикаторные бумаги, полоски, трубки, порошки, растворы в ампулах и капельницах, биоиндикаторы и биотесты).

Средства биоиндикации и биотестирования. Они состоят из биоиндикаторов и организационных, нормативных и методических документов, устанавливающих перечень биоиндикаторов и порядок, правила и методы определения качества природной среды или ее отдельных компонентов по наличию, состоянию и особенностям развития организмов (групп особей одного вида или сообществ), а также использования их в целях определения качества природной среды методом тестирования.

Средства переработки информации. Они предназначены для сбора, хранения, содержательной обработки информации результатов наблюдений с целью получения результатов оценки экологической обстановки, прогнозирования ее развития, а также выдачи результатов обработки установленным порядком.

Средства управления функционированием Системыэкологического мониторинга РФ предназначены для обеспечения ее функционирования в соответствии с установленной структурой и заданной программой проведения наблюдения, в режимах, соответствующих режимам деятельности.

Функционирование указанной Системы реализуется организационно-технической структурой, которая, в общем случае, включает следующие компоненты: техническое, информационное, математическое, программное, организационное, методическое, лингвистическое, правовое, эргономическое и другие виды обеспечения.

Техническое обеспечениеСистемы представляет собой совокупность технических средств, применяемых при ее функционировании, проверке и обеспечении работоспособности. Оно включает:

технические средства инструментального экологического контроля;

технические средства обработки информации, полученной в результате наблюдений;

технические средства передачи информации, полученной в результате наблюдений;

технические средства управления функционированием системы технического мониторинга.

Технические средства, применяемые в составе технического обеспечения Системы, разрабатываются, принимаются на снабжение, поставляются и применяются в соответствии с порядком и правилами, установленными для разработки, принятия на снабжение, поставки и применения продукции.

Информационное обеспечение Системывключает совокупность документов, описаний сигналов, классификаторов, нормативной базы и реализованных решений по объемам, размещению и формам существования информации, применяемой при ее функционировании и проверке работоспособности.

Информационное обеспечение Системы (его отдельные составные части и фрагменты) разрабатываются и применяются в установленном порядке. Его основу составляют:

единая система классификации и кодирования информации, классификаторы и кодировочные таблицы;

система документов, по содержанию соответствующая содержанию документов, введенных в действие табелями срочных донесений и автономно;

данные нормативных, правовых и справочных документов, словарей, классификаторов и кодировочных таблиц, архивной информации результатов наблюдений и их обработки, хранящиеся в базах данных средств автоматизированной обработки информации.

Достоверность и правильность информации в Системе экологического мониторинга РФ обеспечивается:

• применением средств наблюдения и обработки его результатов, прошедших поверку, установленным Госстандартом Российской Федерации порядком;

• проведением наблюдений и обработки информации специалистами, аттестованными установленным порядком, и организациями, имеющими аттестат Государственной аккредитации;

• применением для проведения наблюдений, контроля правильности и достоверности информации, полученной в результате наблюдений, при ее обработке методик, внесенных в Государственный реестр Российской Федерации.

Математическое обеспечение Системыпредставляет собой совокупность математических методов, моделей и алгоритмов решения задач, применяемых для обработки и переработки информации, управления данными, заданиями и запросами при функционировании и проверке ее работоспособности.

Математическое обеспечение реализует информационную технологию выполнения следующих основных функций:

сбора и хранения информации, полученной в результате наблюдений качества окружающей среды;

обработки результатов наблюдений;

выявления неблагоприятных экологических факторов, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду;

определения наличия отклонений измеренных значений показателей параметров и характеристик негативных воздействий неблагоприятных экологических факторов от установленных нормативов допустимых воздействий;

определения и прогнозирования значений показателей параметров и характеристик негативных воздействий неблагоприятных экологических факторов отдельно для каждого компонента и для окружающей среды в целом;

определения преобладающих (определяющих) по уровням негативного воздействия факторов отдельно для каждого компонента природной среды, для окружающей среды в целом и ее составных частей;

определения степеней экологического неблагополучия отдельного компонента или окружающей среды в целом;

анализа и оценки экологической обстановки;

прогнозирования развития экологической обстановки;

представления в органы управления оперативных данных установленным порядком;

прогнозирования поведения экосистем в месте аварии (катастрофы);

прогнозирования реакции человеческого организма на запредельные показатели предельно допустимых концентраций и уровней;

определения и прогнозирования площадей и концентраций (уровней) загрязнения территорий при различных уровнях негативных воздействий преобладающих экологических факторов;

определения значений величин риска, возникновения на объекте аварии с неблагоприятными экологическими последствиями и ожидаемого ущерба;

определения экологических факторов, оказывающих негативное воздействие, их параметров, характеристик и показателей, подлежащих установлению, наблюдению, измерению значений при проведении мониторинга;

формирования нормативной правовой и методической основы деятельности в области обеспечения экологической безопасности потенциально экологически опасных объектов инфраструктуры;

обеспечения должностных лиц органов управления и исполнительных органов, уполномоченных на организацию и осуществление экологического мониторинга в Российской Федерации.

Математическое обеспечение Системы разрабатывается, принимается и применяется в соответствии с порядком, установленными для разработки и применения продукции.

Программное обеспечение Системыпредставляет собой совокупность программ на различного вида носителях данных, реализующих математические методы, модели и алгоритмы, применяемые в указанной Системе, в командах электронных вычислительных машин (счетно-решающих устройств) или языках программирования, применяемых в ее технических средствах.

Организационное обеспечение Системыпредставляет собой совокупность документов, устанавливающих организационную структуру, права и обязанности пользователей и эксплуатационного персонала системы экологического мониторинга в условиях функционирования, проверки и обеспечения ее работоспособности.

Документы организационного обеспечения доводятся до органов управления Системы и вводятся в действие установленным порядком.

Методическое обеспечение Системыпредставляет собой совокупность документов, описывающих технологию функционирования указанной Системы, методы выбора и применения пользователями технологических средств и приемов для получения конкретных результатов в процессе ее функционирования.

Лингвистическое обеспечение Системыпредставляет собой совокупность средств и правил формализации и кодирования структур естественного языка, а также совокупность словарей (справочников) понятий (определений) и тезаурусов, применяемых при общении пользователей и эксплуатационного персонала между собой и со средствами обработки информации в процессе осуществления мониторинга.

Правовое обеспечение Системыпредставляет собой совокупность правовых норм, регламентирующих правовые отношения должностных лиц при ее функционировании и использовании результатов функционирования, а также юридический статус получаемых результатов и документов.

Правовое обеспечение реализуется, как правило, в организационном обеспечении Системы.

Эргономическое обеспечение Системы представляет собой совокупность реализованных при организации и реализуемых в ходе осуществления мониторинга решений по согласованию психологических, психофизиологических, антропометрических, физиологических характеристик и возможностей ее пользователей и эксплуатационного персонала с техническими характеристиками применяемых средств и параметрами рабочей среды на рабочих местах.

Особую важность приобретает развитие дистанционных средств экологического мониторинга. Они способны достоверно обнаруживать появление и оценивать масштабы отрицательных экологических явлений.

Наземные средства экологического мониторинга имеют ограничения по дальности действия. Контроль и наблюдение с их помощью за состоянием окружающей среды даже на относительно небольших территориях требуют создания дорогостоящей разветвленной сети постов наблюдения. Этих недостатков лишены авиационные средства экологического мониторинга, которые дистанционно позволяют получать портретные, графические и математические модели ландшафтов позиционных районов. Портретные модели представлены в основном фотографическими, телевизионными и сканерными изображениями. Графические модели представляют собой карты, схемы дешифрирования космических снимков, блок-схемы, профили и графики.

Значительный интерес к применению космических средств для экологического контроля объясняется прежде всего такими их преимуществами по сравнению с существующими наземными и авиационными дистанционными средствами зондирования природной среды, как: оперативность получения глобальной информации с труднодоступных районов, высокая периодичность ее поступления, возможность съемки в различное время суток в широком диапазоне электромагнитного спектра излучения и т.д.

Спутники видового наблюдения из космоса обеспечивают получение высокодетальных визуальных изображений подстилающей земной поверхности. В зависимости от физических принципов формирования изображения средства наблюдения подразделяются на: фотографические средства (ФС); оптико-электронные средства (ОЭС); радиолокационные средства (РЛС); инфракрасные средства (ИКС), средства, комбинирующие указанные признаки.

Важным достоинством РЛС является всепогодность и возможность наблюдения в любое время дня и ночи, в то время как ФС и ОЭС могут вести наблюдение только в дневное время, т.е. при наличии достаточной освещенности и угле места Солнца, превышающем 5–10°, а также при отсутствии или малой облачности.

Изображения, которые доставляются с борта космического аппарата на наземный комплекс обработки информации, подвергаются предварительной технической обработке и последующей тематической обработке; их сущность определяется поставленными задачами, например:

• обнаружение очагов лесных пожаров;

• обнаружение нефтяных пятен на акваториях, мест разрывов нефтепроводов;

• оценка уровня загрязнения подстилающей поверхности;

• определение изменений характера растительного покрова;

• оценка загрязнений водных ресурсов;

• определение наличия облаков антропогенного происхождения;

• обнаружение зон затоплений, разливов и т.д.

Анализ применения активных орбитальных РЛС показывает, что основными направлениями их использования являются контроль окружающей среды, экологическое картографирование и создание геоинформационных систем.

Данные дистанционных средств должны обладать детальностью, обзорностью, разновременностью и разнородностью информации. Требования к периодичности наблюдения, полосе обзора и разрешающей способности космических средств дистанционного зондирования для наблюдения некоторых природных объектов представлены в табл. 4.1.

Особое значение приобретают космические средства для экологического контроля загрязнения атмосферы, так как оно представляет собой не только прямую угрозу здоровью людей, но и оказывает весьма существенное влияние на климат всей планеты. Тепловой баланс Земли в значительной степени зависит от отражательной способности ее атмосферы, которая возрастает с увеличением концентрации аэрозолей. Это явление приводит к тому, что все большая часть солнечной энергии не достигает земной поверхности, отражаясь от атмосферы в космическое пространство. Еще более существенное воздействие на тепловой баланс Земли и соответственно на ее климат оказывает повышение в атмосфере концентрации диоксида углерода, оксида углерода, а также других газообразных и пылевых продуктов, порожденных деятельностью человека.

Таблица 4.1.