Контактные средства мониторинга. Они предназначены для обнаружения одиночных источников экологической опасности и локальных загрязнений ОС. Они позволяют отбирать пробы природных объектов в конкретных точках местности и производить последующий анализ их в подвижных или стационарных лабораториях.

Перспективным направлением совершенствования контактных средств экологического мониторинга является широкое внедрение методов экспресс-анализа без отбора проб. В качестве таких датчиков можно использовать:

- переносные аналитические приборы для капиллярного электрофореза, газовой или жидкостной хроматографии, хромато-масспектрометрии и др.;

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

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

В настоящее время в войска и подразделения Министерство Чрезвычайных Ситуаций (далее – МЧС) начинают поступать новые технические средства мониторинга. Среди них укладка эколога, подвижные и стационарные лаборатории, судовые лаборатории. Рассмотрим некоторые из них.

Укладка эколога предназначена для оснащения экологических служб военных округов, флотов, объединений видов внутренних войск РК отдельных объектов и экологических лабораторий космодромов и полигонов. Ее достоинствами являются небольшие габариты (26 х 36 х 106 см) и масса (16,5 кг), модульность конструкции и удобства применения (рисунок 8.1).

Рисунок 8.1 – Укладка эколога

Модульность конструкции позволяет осуществлять раздельное применение технических средств для отбора и анализа проб почвы, воды, воздуха как в составе укладки, так и в составе подвижных и стационарных лабораторий.

В состав укладки входят следующие основные модули:

- «ПОЧВА» – для отбора проб почвы (масса около 5,0 кг);

- «ВОЗДУХ» – для отбора проб и экспресс-анализа выбросов приоритетных загрязняющих веществ в атмосферном воздухе (масса около 3,0 кг);

- «ВОДА» – для отбора, консервации и экспресс-анализа проб воды и донных отложений (масса около 4,5 кг);

- «ТЕРМОКОНТЕЙНЕР» – для консервации, охлаждения, транспортировки проб воды и почвы (масса около 3,0 кг).

Кроме того, в состав укладки входят планшет со вспомогательными средствами измерения и регистрации и жилет для ношения предметов общего назначения.

Судовая лаборатория «ГВОЗДЬ-К». Для контроля загрязнения водных объектов разработана судовая лаборатория «ГВОЗДЬ-К». Она позволяет производить контроль приповерхностного слоя воды, отбор проб из придонного слоя и донного грунта, а также с любого водного горизонта. В состав судовой лаборатории входят центральная вычислительная система, система спутниковой навигации, комплекс устройств для дистанционного обнаружения пленок нефтепродуктов и измерения их толщины, а также комплект оборудования для проведения гидрохимического анализа.

Дистанционные средства мониторинга. Они реализуют такие способы мониторинга, как наблюдение за позиционным районом опасного объекта или территории, где возможно развитие ЧС, и способны достоверно обнаруживать появление и оценивать масштабы отрицательных экологических явлений.

Все наземные средства экологического мониторинга имеют ограничения по дальности действия. Контроль и наблюдение с их помощью за состоянием ОС даже на относительно небольших территориях требуют создания дорогостоящей разветвленной сети. От этих недостатков свободны 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 карты, схемы дешифрирования космических снимков, блок-схемы, профили и графики.

Применение космических средств для экологического контроля имеют  преимущества по сравнению с существующими наземными и авиационными, такие как: оперативность получения глобальной информации с труднодоступных районов, высокая периодичность ее поступления, возможность съемки в различное время суток.

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 (далее – ФС); оптико-электронные средства (далее – ОЭС); радиолокационные средства (далее – РЛС); инфракрасные средства (далее – ИКС), средства, комбинирующие указанные признаки.

Основным 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 °С, 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 задачами, поставленными на наблюдение. К числу таких задач следует отнести следующие:

- обнаружение очагов лесных пожаров;

- обнаружение нефтяных пятен на акваториях, мест разрывов нефтепроводов;

- оценку уровня загрязнения подстилающей поверхности;

- определение изменений характера растительного покрова;

- оценку 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 ОС, экологическое картографирование и создание геоинформационных систем.

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.

Относительно просто реализуются пассивные методы, которые можно разбить на три основные группы:

- методы измерения прозрачности атмосферы для прямого излучения Солнца, Луны, звезд;

- методы измерения отраженного и рассеянного земной поверхностью и атмосферой излучения;- методы измерения уходящего теплового излучения;

- минимальный размер объекта наблюдения, который способен устойчиво обнаружить оператор-дешифровщик.

Активные спектрально-оптические методы дистанционного мониторинга атмосферы основаны на использовании процессов поглощения рассеяния и флуоресценции, возникающих при прохождении излучения искусственного источника (лампы или лазера) через атмосферу.

Лазерная система с импульсным источником излучения (лидар) широко используется для зондирования облаков и аэрозолей как в тропосфере, так и в стратосфере. Лидары применяются для экологического мониторинга дымовых шлейфов и аэрозольных дымок, исследования пограничного слоя атмосферы, в которых аэрозоль играет роль трассера, исследования переноса радиации и физики облаков, мониторинга вулканических эффектов в стратосфере.

Спутниковые измерения являются в перспективе наиболее эффективным средством для осуществления наблюдения за распространением загрязнений от естественных и антропогенных источников, включая и загрязнения атмосферы в результате эксплуатации ракетно-космической техники (далее – РКТ). В процессе функционирования РКТ, а также в случае экологических войн и аварий на некоторых военных объектах в атмосфере околоземном космическом пространстве образуются техногенные аномалии-газопылевая среда.

Большой интерес в аспекте заблаговременного обнаружения источников чрезвычайной ситуации (далее – ЧС) вызывает работа российских ученых, связанная с дистанционным воздействием на исследуемый объект пучками ускоренных заряженных частиц (например, дейтронов) и измерением параметров вторичного излучения. Последующая компьютерная обработка позволяет определять состав вещества и структуру контролируемого объекта. Состав вещества, например, определяется в считанные минуты с точностью до миллионной доли процента по каждому входящему в него элементу. При этом объект может быть удален на десятки и даже на сотни метров в воздухе, а в космосе – на сто и более километров. С помощью этой аппаратуры, которая может размещаться в автомобилях, самолетах и на спутниках, можно контролировать ядерные объекты и даже стихийные бедствия. Так, измерение возмущений геомагнитного поля – предвестников землетрясения за двое-трое суток предупредит о приближении стихийного бедствия. При этом отклонение от эпицентра составит около 100 км.

Контрольные вопросы

1. По каким признакам классифицируется оборудование для измерения и контроля загрязняющих веществ?
2. Какие приборы используют для экспресс-анализа без отбора проб?
3. Для чего предназначена «укладка эколога»?
4. Что входит в состав укладки эколога?