Создание и внедрение в практику экологического контроля и мониторинга судовых природоохранных комплексов

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Санкт-Петербург - 2004

Специальности:-03.00.16 -Экология
- 05.11.13 -Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий.
Актуальность темы. Экологическая безопасность - одна из стратегических задач государства. Усиливающееся в последнее десятилетие антропогенное воздействие на окружающую среду различных отраслей промышленности, сельского и коммунального хозяйства ставит вопросы экологической безопасности по их важности в один ряд с вопросами политической стабильности и межгосударственных отношений. Наряду с военной и экономической, экологическая безопасность является основой устойчивого развития страны.
Одной из глобальных экологических проблем является проблема обеспечения экологической безопасности водных объектов — основы жизнедеятельности ныне живущих и будущих поколений.
Как известно, нашу цивилизацию с большим основанием можно назвать прибрежной или морской, поскольку более 50% населения планеты проживает в прибрежной зоне (на расстоянии до 200 км от моря). Средняя плотность населения в прибрежной зоне примерно в 2,5 раза выше, чем плотность населения всей суши (70 чел/км2). Выход к морю имеют около 140 государств. Следствием этого является растущее антропогенное загрязнение вод Мирового океана и особенно его прибрежной зоны.
На территории РФ - в пределах российской акватории расположено около 60 морских торговых и военных портов и портовых пунктов, которые являются интенсивными источниками загрязнения прибрежных вод. Строятся новые порты и нефтяные терминалы. Следует отметить наличие 3-х основных постоянных источников загрязнения морских прибрежных вод: загрязненные воды, выносимые в море с речным стоком, районы нефте- и газодобычи на морском шельфе, а также места скопления судов и проведения погрузо-разгрузочных операций, то есть акватории портов и внешних рейдов.
Водные объекты являются своеобразным аккумулятором загрязняющих веществ (ЗВ), поступающих в акватории в результате деятельности промышленных и сельскохозяйственных предприятий, водного ⅛ транспорта и его инфраструктуры, объектов коммунально-бытового
назначения, а также за счет неблагоприятных атмосферных воздействий и т.д. В связи с этим, необходимо осуществлять комплексный и оперативный контроль содержания ЗВ в акваториях, чтобы своевременно предпринимать меры по предотвращению неблагоприятного развития экологической
обстановки.

Перечень принятых сокращений. 7
Введение 8
Глава 1. Систематизация источников и состава поступлений 29
загрязняющих веществ (ЗВ) в акватории. Анализ существующих методов экологического контроля, Цели и задачи работы. Обоснование приоритетного перечня контролируемых параметров и основные направления работ с использованием спк.
1.1. Источники, объемы, состав поступлений ЗВ в 29
акватории от береговых объектов.
1.2. Поступление ЗВ в акватории от подвижных 52
источников.
1.3. Требования нормативных документов по контролю 60 качества вод.
1.4. Анализ существующих методов экологического 64 контроля, базирующихся на дискретном пробоотборе. Цели и задачи работы. Обоснование приоритетного перечня контролируемых параметров для СПК.
1.5. Основные направления работ с использованием СПК в 78 системе государственных природоохранных органов и экологических служб ВС РФ.
Выводы. 82
Глава 2. Методология оперативного экологического 84
контроля водных объектов с использованием мобильных носителей. Концепция построения судовых природоохранных комплексов как принципиально нового средства автоматизированного оперативного экологического контроля.
Технический облик, структура, базовый состав, средства измерения.
2.1. Концепция (методология) оперативного контроля 84 экологического состояния водных объектов на основе судовых природоохранных комплексов (СПК).
2.2. Обоснование требований и разработка предложений 91 по техническому облику и структуре принципиально нового средства автоматизированного оперативного экологического
контроля - СПК. Базовый состав СПК.
2.3. Средства измерения и- контроля судовых 102 природоохранных комплексов.
2.3.1. Погружные измерители основных 102 гидрофизикохимических показателей.
2.3.2. Система контроля радиационной обстановки. 117
2.3.3. Средства экспрессного гидрохимического анализа. 129
2.4. Специализированный комплекс средств, 145
обеспечивающий заглубление и буксировку измерителей и непрерывный пробоотбор.
2.5. Аппаратура дистанционного оптического 156 лоцирования водной поверхности для обнаружения пленок нефти и нефтепродуктов и комплект приборов для отбора проб с поверхности воды и измерения толщины пленки.
2.6. Аппаратура ультразвукового зондирования толщи воды.
2.7. Средства визуального наблюдения. 169
2.8. Средства анализа и представления информации. 171
2.8.1. Центральная вычислительная система (ЦВС). 171
2.8.2. Географическая информационная система (ГИС) эколога.
2.9. Устройства пробоотбора и стандартные и аналитические приборы.
2.9.1. Устройства отбора проб донных отложений и 177 пробоотборные системы для отбора проб воды.
2.9.2. Стандартные аналитические приборы. 181
2.10. Судовые природоохранные комплексы. 183
Выводы. 184
Глава 3. Организация и методы обработки информации в 187
судовых природоохранных комплексов.
⅛r 3.1. Обобщенная схема обработки информации в СПК. 187
3.2. Алгоритмы автоматизированного определения 192 физикохимических показателей свойств воды, измеряемых с помощью погружных преобразователей.
3.3. Алгоритмы определения концентрации загрязняющих 196 веществ с помощью проточных анализаторов.
3.4. Алгоритмы определения параметров радиационной 200 обстановки.
3.5. Алгоритмы обработки информации канала 203
'9 ультразвукового зондирования толщи воды (УЗК) и оптического
локатора поверхности воды.
3.6. Алгоритмы автоматического выделения аномалий. 207
3.7. Алгоритм автоматизированной оценки объема сброса 212 загрязняющих веществ при маневрировании судна с СПК в районе загрязнения.
3.8. Алгоритмы визуализации, документирования и 214
архивирования информации (интерфейс "оператор-система").
3.9. Методические основы построения распределения 219
характеристик состава и свойств воды по площади акватории по данным измерений с помощью СПК. 
3.10. Метод разграничения поверхностных вод разного 228 происхождения и выделения аномальных зон по совокупности результатов измерений, полученных с помощью СПК по разным показателям.
3.11. Методы анализа корреляционных связей между 234 измеряемыми параметрами при исследовании характеристик состава и свойств водной среды.
3.12. Метод обнаружения экологических аномалий 237 техногенного происхождения и классификации типа их
источников с использованием возможностей СПК.
Выводы. 247
Глава 4. Методы использования СПК и анализ результатов 249
натурной апробации в различных регионах,
4.1. Методы использования СПК и их отличительных 249 особенностей при решении природоохранных задач.
4.2. Опыт обеспечения экологической безопасности 267 деятельности Вооруженных Сил с применением СПК.
4.2.1. Экологический мониторинг в районе подъема 267
⅛w судна с радиоактивными отходами на Ладожском озере.
4.2.2. Контроль за воздействием на природную среду при 276 проведении испытаний и отработке новой техники.
4.2.3. Экологический мониторинг водных гаваней 284 Кронштадта, Ломоносова и Севастополя.
4.3. Экологический мониторинг акваторий с применением 299 СПК в районах расположения потенциально экологически опасных объектов.
4.4. Экологический мониторинг внутренних и морских 315 водных объектов с применением СПК.
4.5. Анализ результатов практического использования 353 
предложенных методов обработки и представления многопарамегрической информации СПК.
4.6. Практическая значимость создания и внедрения в практику экологического контроля и мониторинга судовых природоохранных комплексов.
Выводы
Выводы
Литература
Приложение