Методы наблюдения и контроля за состоянием природной среды
Описание презентации по отдельным слайдам:
Описание слайда:
Методы и средства наблюдения и контроля за состоянием природной среды.
Описание слайда:
Повышение эффективности контроля за состоянием природной среды может быть достигнуто :
повышением производительности и оперативности измерений;
повышением регулярности измерений;
увеличением масштабности охвата одновременным контролем;
автоматизацией и оптимизацией технических средств и процесса контроля.
Описание слайда:
Средства экологического наблюдения контроля подразделяются на
контактные, которые подразделяются на два типа: без предварительного преобразования (кондуктоментрия, потенциометрия, полярография и др.), с преобразованием пробы (титрование). Контактные методы контроля подразделяются на методы использующие прямое измерение параметра и косвенное
В результате прямого измерения непосредственно определяется сам искомый параметр, например, показатель рН (метод рН-метрии). В случае косвенного измерения искомый параметр определяется в несколько стадий с использованием различных калибровочных графиков, таблиц и пр
неконтактные
Описание слайда:
Эффективность любого метода наблюдений и контроля за состоянием природной среды оценивается совокупностью показателей:
Селективность прибора, избирательность, способность отличать какие-либо характеристики определяемого вещества от посторонних (мешающих определению)
Точность средств измерений, обобщённая характеристика средств измерений, служащая показателем установленных для них государственными стандартами пределов основных и дополнительных погрешностей
Чувствительность определяет наименьшее количество элемента, которое может быть обнаружено данным методом
Воспроизводимость результатов измерений — повторяемость (в пределах установленной погрешности) результатов измерений одной и той же величины, полученных в разных местах, разными методами, разными средствами, разными операторами, в разное время, но приведенных к одним и тем же условиям измерений.
Экспрессность – скорость выполнения анализа
Описание слайда:
Основным требованием к выбираемому методу является
его применимость в широком интервале концентраций элементов (веществ), включающих как следовые количества в незагрязненных объектах фоновых районов, так и высокие значения концентраций в районах техногенного воздействия.
Описание слайда:
Структура контактных методов наблюдения и контроля за состоянием природной среды
Контактные методы контроля
химические
(пробирные)
физические
физико-химические
титрование
газохроматография
фотометрия
люминесцентный анализ
электрохимический анализ
масспектрометрия
рентгеноспектральный анализ
потенциометрия
полярография
кондуктометрия
ионометрия
фотоколориметрия
спектрофотометрия
визуальная колориметрия
фотоэлектрические методы анализа
молекулярная
атомно-абсорбционная
эмиссионная
Описание слайда:
Контактные методы экологического мониторинга
Фотометрический метод основан на сравнении оптических плотностей исследуемой и контрольной жидкостей. Фотометрический метод базируется на законе Бугера-Ламберта-Бера:
D = a b c,
где D – оптическая плотность раствора, а – коэффициент поглащения при определенной длине волны, b – толщина кюветы, с – концентрация исследуемого элемента (вещества). При постоянных значения а и b зависимость между оптической плотностью раствора и концентрацией загрязнителя должна быть линейной.
Описание слайда:
Контактные методы экологического мониторинга
К разновидностям фотометрического метода анализа относятся фотоколориметрический (визуальная фотоколориметрия, фотоэлектроколориметрия) и спектрофотометрические фотоколориметрические методы используют для проведения анализа полихроматический свет.
Для визуальной фотоколориметрии используют приборы визуального сравнения: пробирки, ручные колориметры, визуальные фотометры; для фотоэлектроколориметрии – фотоэлектрические фотометры, которые являются двухлучевыми приборами с двумя фотоэлементами.
Описание слайда:
Контактные методы экологического мониторинга
Спектрофотометрические методы анализа основаны на тех же принципах, что и фотоколориметрические, но в спектрофотометре используется поглащение монохроматического света.
Частными случаями использования спектрофотометрии являются турбидиметрический (для определения количества веществ, находящихся во взвешенном состоянии, посредством измерения интенсивности прохождения света) и нефелометрический методы анализа (для определения интенсивности рассеивания света в контролируемом растворе пробы). Для турбидиметрического метода анализа используются спектрофотометры различных типов с синим светофильтром, а также специальные приборы мутномеры. Рассматриваемый метод пригоден для измерения концентраций порядка несколько частей на миллион. Нефелометрический метод анализа более чувствителен для сильно разбавленных суспензий и при благоприятных условиях может дать точность, сравнимую с точностью других колориметрических методов.
Описание слайда:
Контактные методы экологического мониторинга
В основе спектрофотометрии (спектрально-эмиссионного метода) лежит излучение световой энергии атомами, ионами, реже молекулами. Излучаемые молекулами, атомами, ионами эмиссионные линейчатые спектры не зависят от вида химических соединений, из которых состоит исследуемое вещество. Поэтому этот вид анализа применяется для элементарного состава проб воды и почвы. Метод является универсальным, высокочувствительным, экспрессным и точным, кроме того, он позволяет одновременно анализировать до 30 элементов в одной пробе.
Описание слайда:
Контактные методы экологического мониторинга
Атомно-абсорбционный спектральный анализ основан на использовании способности свободных атомов элементов селективно поглощать резонансное излучение определенной для каждого элемента длины волны. Метод универсален, прост, высокопроизводителен. Используется для определения более 30- элементов. Является арбитражным.
Описание слайда:
Контактные методы экологического мониторинга
Использование люминисцентного (флуориметрического) метода для аналитических целей связано с появлением сильной флуоресценции у некоторых веществ (нефтепродуктов, фенолов и др.) при воздействии на них ультрафиолетовым излучением. Приборы, использующие принцип люминисцентного анализа называются спектрофлюориметрами.
Описание слайда:
Контактные методы экологического мониторинга
Газохроматографический метод основан на селективном разделении соединений между двумя несмешивающимися фазами одна из которых неподвижна (жидкость или твердое тело), а другая – подвижна (инертный газ – носитель). Рассматриваемый метод позволяет определять ничтожно малые количества веществ, не обладающих специфическими реакциями, анализировать смеси, состоящие из десятков и сотен компонентов с близкими свойствами.
Описание слайда:
Контактные методы экологического мониторинга
Электрохимические методы анализа используют зависимость различных электрических свойств среды от количественного и качественного состава исследуемого вещества. К рассматриваемым методам анализа относятся потенциометрический, полярографический, кондуктометрический, ионометрический.
Описание слайда:
Контактные методы экологического мониторинга
Потенциометрический метод основан на изменении потенциала электрода в зависимости от физико-химических процессов, протекающих в веществе.
Полярографический метод использует принцип восстановления анализируемого соединения на ртутном капающем электроде и используется, как правило, при анализе следовых количеств веществ, находящихся в разных агрегатных состояниях.
Описание слайда:
Контактные методы экологического мониторинга
Кондуктометрический метод основан на зависимости электропроводности и диэлектрической проницаемости вещества от концентрации и природы её компонентов. Приборы, основанные на кондуктометрическом методе анализа называются кондуктометрами или солеметрами .
Ионометрический метод основан на реакции ионоселективных электродов, обратимых к большому числу катионов и анионов. В настоящее время применяются иономеры .
Описание слайда:
Контактные методы экологического мониторинга
Масс-спектрометрический метод заключается в ионизации газообразной пробы электронной бомбардировкой, после чего образующиеся ионы подвергаются воздействию магнитного поля. В зависимости от массы и заряда ионы отклоняются с различной скоростью и соответствующим образом разделяются.
Рентгено-спектральный анализ основан на получении спектров различных элементов и веществ под воздействием рентгеновского излучения.
Описание слайда:
Этапы исследования проб
отбор проб,
консервация и хранение,
дозирование пробы для целей анализа,
анализ пробы на различные компоненты,
обработка и выдача результатов.
Описание слайда:
Неконтактные методы экологического мониторинга
Контактные методы наблюдений и контроля за состоянием природной среды дополняются неконтактными, основанными на использовании двух свойств зондирующих полей (электромагнитных, акустических, гравитационных) осуществлять взаимодействия с контролируемым объектом и переносить полученную информацию к датчику. Зондирующие поля обладают широким набором информативных признаков и разнообразием эффектов взаимодействия с веществом объекта контроля.
Описание слайда:
Неконтактные методы экологического мониторинга
Принципы функционирования средств неконтактного контроля условно подразделяют на:
пассивные, когда осуществляется прием зондирующего поля, исходящего от самого объекта контроля;
активные, когда производится прием отраженных, прошедших или переизлученных зондирующих полей, созданных источником
Описание слайда:
Неконтактные методы экологического мониторинга
Неконтактный контроль атмосферы осуществляется с помощью радиоакустических и лидарных методов. Вначале радиоволны были использованы для анализа состояния ионосферы (по отражению и преломлению волн), затем сантиметровые волны применимы для исследования осадков, облаков, турбулентности атмосферы
Описание слайда:
Неконтактные методы экологического мониторинга
Область использования радиоакустических методов ограничена сравнительно локальными объемами воздушной среды (порядка 1-2 км в радиусе) и допускает их функционирование в наземных условиях и по борту аэроносителей.
Одной из причин появления отраженного акустического сигнала являются мелкомасштабные температурные неоднородности, что позволяет контролировать температурные изменения, профили скорости ветра, верхнюю границу тумана.
Описание слайда:
Неконтактные методы экологического мониторинга
Принцип лидарного (лазерного) зондирования заключается в том, что при своем распространении лазерный луч рассеивается молекулами, частицами, неоднородностями воздуха, поглощается, изменяет свою частоту, форму импульса, в результате чего возникает флюоресценция, которая позволяет качественно или количественно судить о таких параметрах воздушной среды как давление, плотность, температура, влажность, концентрация газов, аэрозолей, параметры ветра. Преимущество лидарного зондирования заключается в монохроматичности (одноцветность), когерентности (согласованности нескольких колебательных или волновых процессов во времени, проявляющаяся при их сложении) и возможности изменять спектр, что позволяет избирательно контролировать отдельные параметры воздушной среды. Главный недостаток – ограниченность потолка зондирования атмосферы с Земли влиянием облаков.
Описание слайда:
Неконтактные методы экологического мониторинга
Основными методами неконтактного контроля природных вод являются радиояркостной, радиолокационный, флюоресцентный.
Радиояркостной метод использует диапазон зондирующих волн от видимого до метрового для одновременного контроля волнения, температуры и солености.
Радиолокационный (активный) метод заключается в приеме и обработке (амплитудной, энергетической, частотной, фазовой, поляризационной, пространственно-временной) сигнала, отраженного от взволнованной поверхности
Описание слайда:
Неконтактные методы экологического мониторинга
Для дистанционного контроля параметров нефтяного загрязненной водной среды (площадь покрытия, толщина, примерный химический состав) используется лазерный отражательный, лазерный флюоресцентный, фотографирование в поляризованном свете.
Флюоресцентный метод основан на поглощении оптических волн нефтью и отличии спектров свечения легких и тяжелых фракций нефти. Оптимальный выбор длины возбуждающей волны позволяет по амплитуде и форме спектров флюоресценции идентифицировать типы нефтепродуктов.
Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.
Источник
Наблюдение за окружающей средой (мониторинг окружающей среды)
Наблюдение за окружающей средой (мониторинг окружающей среды) – это наблюдение за физическими и химическими процессами, происходящими в окружающей среде, определение ее метеорологических, климатических, аэрологических, гидрологических, океанологических, гелиогеофизических, агрометеорологических характеристик, а также определение уровня загрязнения атмосферного воздуха, почв, водных объектов, в т.ч. по гидробиологическим показателям, и околоземного космического пространства, осуществляется комплексной системой наблюдений за состоянием окружающей среды, оценки и прогноза изменений состояния окружающей среды под воздействием природных и антропогенных факторов. Основной целью деятельности этой системы является обеспечение потребностей государства, юридических и физических лиц в достоверной информации, необходимой для предотвращения и (или) уменьшения неблагоприятных последствий изменения состояния окружающей среды. Состав комплексной системы формируется на основе государственной наблюдательной сети Росгидромета, представляющей собой систему стационарных и подвижных пунктов наблюдений, в том числе постов станций, лабораторий, центров, бюро, обсерваторий, а также территориальных систем, право формирования которых предоставлено органам государственной власти субъектов РФ, локальных систем, осуществляющих наблюдения в районах расположения потенциально опасных объектов.
По состоянию на 01.01.2006 гидрометеорологическая наблюдательная сеть включала более 1860 метеостанций и около 3100 гидрологических постов всех видов и разрядов. Наблюдения за загрязнением атмосферного воздуха осуществлялись в 250 городах на 755 постах, за загрязнением поверхностных вод суши – на около 1200 водных объектах. В акваториях морей и океанов наблюдения проводились на 273 станциях. Сеть наблюдений за радиоактивным загрязнением окружающей среды включала более 1300 стационарных пунктов. Специализированные наблюдательные сети проводят измерения общего содержания озона и парниковых газов в атмосфере, кислотности и химического состава атмосферных осадков и трансграничного переноса загрязняющих веществ, качества поверхностных вод по гидробиологическим показателям, загрязнения почв пестицидами и токсикантами промышленного происхождения.
Научно-методическое сопровождение проводимых наблюдений, а также сбор, обработка поступающих данных и ведение Единого государственного фонда данных о состоянии окружающей среды, ее загрязнения обеспечиваются научно-исследовательскими учреждениями Росгидромета. Порядок предоставления Росгидромету информации о состоянии окружающей среды, ее загрязнении и ЧС техногенного характера, которые оказали, оказывают и могут оказать негативное воздействие на окружающую среду, регулируется специальным Положением, утвержденным постановлением Правительства от 14.02.2000.
Для организации работы в области защиты населения и территорий от ЧС Росгидрометом создана функциональная подсистема РСЧС «наблюдения, оценки и прогноза опасных гидрометеорологических гелиогеофизических явлений и загрязнения окружающей среды».
Информация об уровнях загрязнения окружающей среды, получаемая в результате наблюдений на стационарных и подвижных пунктах, носит достаточно ограниченный и «точечный» характер, не позволяющий получить картину пространственного распределения загрязняющих веществ по территории. В связи с этим важным инструментом мониторинга (оценки и прогнозирования) загрязнения окружающей среды является математическое моделирование распространения загрязняющих веществ с использованием фактических метеорологических, гидрологических и океанологических параметров, определяющих их перенос и распределение в окружающей среде. В этом случае данные фактических наблюдений используются в качестве реперных для калибровки моделей, особенно в случае недостаточности информации об источнике (интенсивность и объем выброса (сброса), характеристика загрязняющих веществ и т.д.). Таким образом, наблюдения и моделирование взаимно дополняют друг друга при решении задач оценки и прогнозирования загрязнения окружающей среды.
В целом модели распространения загрязнения подразделяются на две категории. Первая категория моделей служит для предотвращения долгосрочных эффектов загрязнения. Данные, получаемые в рамках этой категории моделей, относятся к периоду осреднения от месяца до года. Вторая категория моделей используется для решения задач по предотвращению острого (кратковременного) воздействия загрязнения на человека и экосистемы, в т. ч. обусловленного техногенными авариями и катастрофами. Эти модели базируются на использовании поступающих в реальном масштабе времени фактических гидрометеоданных и ожидаемых их изменений (прогнозе) до 5 суток. Данные, получаемые в рамках таких моделей, относятся к периоду осреднения от десяти минут до нескольких суток. Практическая реализация подобных моделей обеспечивается Федеральным информационно-аналитическим центром Росгидромета по обеспечению оперативной и прогностической информацией в чрезвычайных ситуациях, связанных с аварийным загрязнением окружающей среды (ФИАЦ Росгидромета), выполняющим функции органа постоянной готовности в составе информационно-управляющей системы РСЧС и федерального информационно-аналитического центра создаваемой Единой государственной автоматизированной системы контроля радиационной обстановки на территории РФ. Информационное обеспечение федеральных органов исполнительной власти оперативной и прогностической информацией, связанной с загрязнением окружающей среды на территории РФ осуществляется ФИАЦ Росгидромета.
Национальная система наблюдений РФ за состоянием окружающей среды является составной частью глобальных систем наблюдений и участвует в реализации многих международных программ.
Источник: Гражданская защита: Энциклопедия в 4 томах. Том II (К–О); под общей редакцией С.К. Шойгу; МЧС России. – М.: ЗАО ФИД «Деловой экспресс», 2007.
Источник
