Комплексна система екологічного моніторингу атмосферного повітря урбосистем

Abstract

В дисертаційній роботі приведено результати наукових досліджень із розробки комплексної системи екологічного моніторингу атмосферного повітря урбосистем. Запропоновано базову схему побудови концепції екологічного моніторингу атмосферного повітря на муніципальному рівні. Конкретизовано складові концепції з виділенням цілей, задач, стратегічних результатів, статичних та динамічних індикаторів реалізації концепції. Обґрунтовано методологічний підхід до визначення зон активного забруднення, використання якого дозволить оптимізувати мережу стаціонарних постів спостереження за станом атмосферного повітря для ведення екологічного моніторингу урбанізованих територій. Розроблено спосіб побудови мережі стаціонарних постів моніторингу забруднення атмосфери населеного пункту, визначення їх кількості та місць розташування. Спосіб відрізняється від існуючих тим, що дозволяє чітко встановити кількість стаціонарних постів спостережень на території населеного пункту незалежно від кількості мешканців, визначити місця розташування стаціонарних постів з одержанням диференційованої інформації від системи спостережень. Розроблено структуру комплексної системи екологічного моніторингу атмосферного повітря урбосистем взаємодія підсистем в межах якої забезпечує логічне поєднання особливостей їх функціонування із метою забезпечення населення достовірною та диференційованою інформацією. Це є підґрунтям для прийняття організаційно-управлінських рішень із забезпечення екологічної безпеки. Запропоновано структуру інформаційно-аналітичної системи (ІАС) муніципального моніторингу якості атмосферного повітря та структури складових ІАС і підсистем комплексної системи моніторингу. Розроблено теоретико-множинну модель інформаційно-аналітичної системи екологічного моніторингу атмосферного повітря на муніципальному рівні, що включає підсистеми моніторингу параметрів екосистеми, підтримки прийняття рішень, інформаційний комплекс «база даних параметрів – база знань ситуацій» та дозволяє оперативно розпізнавати екологічно небезпечні ситуації та приймати адекватні рішення щодо їх корекції. Розроблено загальну схему інформаційної технології моніторингу та підтримки прийняття оперативних рішень з управління екологічною безпекою в системі муніципального екологічного моніторингу атмосферного повітря. На прикладі урбосистеми техногенно навантаженого міста Кременчука розроблено програму постійного контролю та спостереження (моніторингу) за забрудненням атмосферного повітря на відповідність вмісту забруднюючих речовин нормам ГДК, інтегровану з існуючою системою спостережень за забрудненням атмосферного повітря.

В диссертационной работе приведены результаты научных исследований по разработке комплексной системы экологического мониторинга атмосферного воздуха урбосистем. Доказано, что существующий теоретический базис реализации систем экологического мониторинга требует усовершенствования в части формирования единого концептуального антропоцентрического подхода к решению проблем как эффективного оценивания качества компонентов окружающей среды так и полноценного информирования общественности об их состоянии. Предложено базовую схему построения концепции экологического мониторинга атмосферного воздуха на муниципальном уровне. Конкретизированы составляющие концепции с выделением целей, задач, стратегических результатов, статических и динамических индикаторов реализации концепции. Проведено экспериментальные и аналитически-расчётные исследования состояния загрязнения атмосферного воздуха в условиях современных изменений застройки городов. Особое внимание уделено влиянию автомобильного транспорта на состояние ингредиентного и шумового загрязнения атмосферного воздуха, как в пределах магистральных улиц так и в зонах селитебной застройки. Обоснованы методологические подходы к определению зон активного загрязнения, использование которых позволит оптимизировать сеть стационарных постов наблюдения за состоянием атмосферного воздуха для ведения экологического мониторинга урбанизированных территорий. Разработан способ построения сети стационарных постов мониторинга атмосферного воздуха населенного пункта, определение их количества и мест расположения для оценки качества атмосферного воздуха. Предложенный способ отличается от существующих тем, что позволяет четко установить количество стационарных постов наблюдений на территории населенного пункта независимо от количества жителей, места расположения стационарных постов. Позволяет получить дифференцированную информацию от системы наблюдений: в зонах селитебной застройки, находящихся в пределах зон активного загрязнения промышленных объектов I-III классов опасности, автотранспортных магистралей (дорог) и в зонах селитебной застройки, расположенных вне зон активного загрязнения промышленных объектов и транспорта. Полученная таким образом информация сети наблюдений позволит определять вклад источников загрязнения различного вида в общий уровень загрязнения атмосферного воздуха урбосистемы. Разработана структура комплексной системы экологического мониторинга атмосферного воздуха на муниципальном уровне управления экологической безопасностью, основанная на взаимодействии подсистем в ее пределах. Выделены следующие подсистемы: прогнозирования метеорологических условий загрязнения атмосферы и предупреждения об опасных метеоусловиях; наблюдения, с дифференциацией качественных характеристик информации постов контроля; презентации результатов наблюдений, их анализа, наработанных решений с широким и дифференцированным доступом; оценки результатов наблюдений и краткосрочного прогнозирования изменений; независимого экспертного оценивания текущей и оперативной информации о состоянии загрязнения атмосферного воздуха; накопления исходной первичной и вторичной (в том числе разработанных организационно-управленческих решений) информации системы мониторинга (база данных). Предложена структура информационно-аналитической системы (ИАС) муниципального мониторинга качества атмосферного воздуха и структуры составляющих ИАС и подсистем комплексной системы мониторинга. Разработана теоретико-множественная модель построения структуры информационно-аналитической системы экологического мониторинга (ИАС ЭМ). Обоснована структура детализированной модели ИАС ЭМ, в составе которой четко определены функциональные подсистемы ИАС, комплексы обеспечивающие функциональные взаимоотношения, связывающие элементы ИАС в единую структуру. Определен состав и структура основных функциональных элементов ИАС ЭМ. Разработана общая схема информационной технологии мониторинга и поддержки принятия оперативных решений по управлению экологической безопасностью в системе муниципального экологического мониторинга атмосферного воздуха. На примере урбосистемы промышленного города Кременчуг разработана программа постоянного контроля и наблюдения (мониторинга) за загрязнением атмосферного воздуха на соответствие содержания загрязняющих веществ нормам ПДК, интегрированную с существующей системой наблюдения за загрязнением атмосферного воздуха.

In the dissertation work the results of scientific researches on development of integrated system of urbosystem atmospheric air environmental monitoring are given. The basic scheme of constructing the concept of atmospheric air environmental monitoring at the municipal level has been proposed. The concept components with the allocation of goals, tasks, strategic results, static and dynamic indicators of the concept implementation have been specified. The methodological approach to the active pollution zones definition, the use of which will allow optimize the stationary observation posts network for the atmospheric air state in order to conduct urbanized territories environmental monitoring, has been substantiated. The method of constructing a stationary posts network for monitoring the settlement atmosphere pollution, determining their number and locations has been developed. The method differs from the existing ones by allowing establish precisely the stationary observation posts number on the settlement territory regardless of the residents’ number, determine the stationary posts locations with the obtaining differentiated information from the observation system. The structure of the complex system of urbosystem atmospheric air environmental monitoring has been developed, the subsystems interaction within the framework of which provides a logical combination of their functioning peculiarities in order to provide the population with reliable and differentiated information. This is the basis for the organizational and managerial decisions making on ensuring environmental safety. The structure of the information-analytical system (IAS) of municipal atmospheric air quality monitoring and the structure of IAS components and the complex monitoring system subsystems has been proposed. The theoretical-multiple model of the atmospheric air environmental monitoring information-analytical system at the municipal level has been developed, which includes subsystems for the ecosystem parameters monitoring, decision-making support, "parameters database - situations awareness database" information system and allows to recognize environmentally hazardous situations operatively and to make adequate decisions regarding their correction. The general scheme of information monitoring technology and making operational decisions support on environmental safety management in the municipal environmental atmospheric air monitoring system has been developed. On the example of the urbosystem of the technogenically loaded town of Kremenchuk, a program of atmospheric air pollution permanent control and observation (monitoring) has been developed concerning the pollutants content correlation to the MPC norms, integrated with the existing system for atmospheric air pollution monitoring.