Способ сбора информации об экологическом состоянии региона и автоматизированная система аварийного и экологического мониторинга окружающей среды региона

Способ сбора информации об экологическом состоянии региона и автоматизированная система аварийного и экологического мониторинга окружающей среды региона

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области контрольно-измерительных систем и может быть использовано при конструировании систем аварийного и экологического мониторинга окружающей среды региона, а также окружающей среды в зонах размещения морских газонефтяных терминалов.

Известные способы сбора информации об экологическом состоянии региона [RU №2210095; RU №2145120; RU №2079891; RU №2257598; US №3819862; GB №2179480; RU №2173889] включают размещение в регионе стационарных и мобильных контрольных постов, центрального контрольного пульта, оснащенных измерительной аппаратурой для регистрации сигналов, характеризующих состояние воздушной, водной, почвенной и радиационной обстановок с последующим анализом, зарегистрированных параметров по установленным критериям для исследуемого региона, путем использования физико-химических методов анализа состояния атмосферы и морской воды.

Известные устройства [RU №2210095; RU №2145120; RU №2079891; RU №2257598; US №3819862; GB №2179480; RU №2173889] содержат стационарные контрольные посты, мобильные контрольные посты, прямые и обратные связи, центральный контрольный пульт.

Наиболее полный состав измерительных средств экологического мониторинга представлен в известном способе экологического контроля загрязнений водной среды, донных отложений и атмосферы вдоль трассы магистральных трубопроводов, уложенных на дне водоемов [RU №2331876], заключающемся в размещении устройств регистрации в природной среде, регистрации сигналов гидрофизических полей с последующим хемилюминесцентным, хроматографическим, ионселективным, спектральным и радиометрическим анализами путем специальной группировки и обработки информации с последующей передачей на устройства документирования, в котором дополнительно измеряют временные вариации горизонтальных и вертикальных компонент вектора гидрофизического и геофизического полей в контролируемом регионе в разнесенных пунктах, выделяя вариацию, обусловленную вектором состояния исследуемого объекта, как искусственную акустическую аномалию в водной среде с регистрацией сигналов акустического импеданса донных слоев, выполняют детектирования молекулярных спиновых взаимодействий протонов морской воды, выявляют артефакты, обусловленные магнитогидродинамическим, биоэлектрическим и концентрационными эффектами, при последующем анализе дополнительно определяют содержание синтетических поверхностно-активных веществ в водной среде путем атомно-абсорбционной спектрофотометрии, концентрации хлорофилла, микроорганизмов, фитопланктона, зоопланктона, а устройство для экологического контроля загрязнений, содержащее водозаборную линию с размещенными на ней датчиками гидрофизических полей, подключенную к водозаборным входам устройств хемилюнесцентного, хроматографического, ионселектизного, спектрального, радиометрического анализов, а также подсоединенную своими электрическими выходами к спектометру ионизирующих излучений и совокупности логических схем, дополнительно подключено своими электрическими выходами к атомно-абсорционному спектрофотометру, рентгено-флуоресцентиому анализатору, на водозаборной линии дополнительно установлены фильтровальная установка с мембранными фильтрами для концентрирования хлорофилла, фильтровальная установка с воронкой Зейтца для отбора проб микроорганизмов, камера Ножотта для подсчета количества фитопланктона, камера Богрова для подсчета количества зоопланктона, центрифуга для определения содержания хлорофилла, геофон, гидрофон, датчик спектрометра протонного спинового эха и электроды, подключенные своими информационными выходами через совокупность соответствующих логических схем к входам блоков анализа хлорофилла, микроорганизмов, фитопланктона, зоопланктона, гидроакустических сигналов, спин-релаксационных параметров, артефактов соответственно.

Однако известные способ и устройство для его осуществления решают задачу в основном экологического мониторинга, в то время как в регионах месторождений необходимо учитывать и возможные аварийные ситуации, что необходимо при спасании людей и эвакуации персонала, когда произошло инициирование аварийной ситуации и развивается процесс аварийной ситуации, например развитие во времени и пространстве вредных (поражающих) факторов. На стадии разведки месторождения аварийные ситуации, приводящие к необходимости спасания людей и эвакуации персонала, могут возникнуть на плавучих буровых установках, буровых судах, судах обеспечения вследствие пожаров, взрывов, выбросов углеводородов, обледенения и потери остойчивости судов, обеспечивающих морское нефтегазовое месторождение (МНМ), столкновений судов между собой, с плавучей буровой установкой (ПБУ), с айсбергом. На стадии добычи углеводородов аварийные ситуации, приводящие к необходимости спасания людей и эвакуации персонала, могут возникнуть на морской добычной платформе (МДП), судах обеспечения, подводном добычном комплексе (ПДК) вследствие пожаров, взрывов, выброса углеводородов, обледенения и потери остойчивости судов, столкновений судов между собой, с МДП, с айсбергом. На стадии транспортировки углеводородов с помощью танкеров и судов транспортировки природного газа как специализированными судами, так и приспособленными для перевозки сжиженного газа аварийные ситуации, приводящие к необходимости спасания людей и эвакуации персонала, могут возникнуть на танкерах, судах для первозки сжиженного газа вследствие пожара, взрыва сжиженного природного газа (СПГ), посадки на мель, обледенения и потери остойчивости, столкновения с другим судном или айсбергом.

На базах обеспечения аварийные ситуации, приводящие к необходимости спасания людей и эвакуации персонала, могут возникнуть на объектах береговой инфраструктуры вследствие взрывов и пожаров, поступления в атмосферу сильнодействующих ядовитых веществ при авариях (разрушениях) на химически опасных объектах и при их транспортировке.

На всех стадиях освоения месторождения аварийные ситуации, приводящие к необходимости спасения людей и эвакуации персонала, могут возникнуть при локализации (ликвидации) опасностей техногенного происхождения, влияющих на экологическую безопасность функционирования морского нефтегазового месторождения (взрывоопасных предметов и объектов, затопленного химического оружия, затопленных радиационно-опасных объектов).

Во всех указанных случаях критическим условием эффективного решения задач спасения людей и эвакуации персонала является оперативность получения фактической информации о параметрах и обстоятельствах, угрожающих жизни и здоровью людей. В условиях освоения морских нефтегазовых месторождений на арктическом шельфе, удаленности от береговой инфраструктуры, сложных, гидрометеорологических условиях (штормы, ледовая обстановка, полярная ночь или просто ночное время) затруднительно оперативно оценить обстоятельства сложившейся аварийной ситуации.

На функционирование объектов и оборудования влияют многие факторы окружающей среды: глубина моря, ледяные поля, волновые нагрузки, ветровые нагрузки, нагрузки от морского течения, сейсмическое воздействие, особенности грунта, на который устанавливается МДП, а также монтажные нагрузки. Так, при увеличении глубины моря необходимо учитывать не только прямое воздействие волн, но и возможность появления резонансных колебаний, совпадающих с периодом воздействия волн на сооружение.

В известных способах и устройствах для морских акваторий этот подход обоснован слабо из-за не учета специфики морской среды и биоты, а также алгоритмов о функционирования морских экосистем и их ассимиляционных свойств. В основе морских экосистем лежит морская биота - индикатор состояния природной среды, коренным образом отличающейся от среды обитания человека. Главными ее отличительными признаками выступают открытость морских экосистем (единство Мирового океана), огромная пространственно-временная изменчивость среды обитания (подвижность морских вод), скрытость и инерционность происходящих процессов, сложность и ограниченность доступа к месту событий.

Другим существенным фактором, влияющим на выбор оптимальной технологии экологической оценки морских экосистем, выступает иной (чем для суши) характер антропогенизации акваторий. Здесь в гораздо меньшей степени проявляется очагово-дискретный характер загрязнений, связанных с неравномерной плотностью населения и размещения производства. Для морских экосистем очень существенен градиент "суша-море", превращающий прибрежную зону в динамичный приемник загрязняющих веществ (поллютантов) и отделяющий основную часть акватории от неблагоприятных воздействий населенной суши (соседней и отдаленной). В этом смысле территориальные геосистемы моря могут считаться природно- или экосистемно-ориентированными, т.е. в системной триаде "человек-техника-природа" главную роль играют природные факторы, включая биосферу. Эти особенности должны быть непременно учтены.

Задачей заявляемого технического решения является расширение функциональных возможностей известных способов и устройств экологического и аварийного мониторинга.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе сбора информации об экологическом состоянии региона, включающем размещение в регионе стационарных и мобильных контрольных постов, центрального контрольного пульта, оснащенных измерительной аппаратурой для регистрации сигналов, характеризующих состояние воздушной, водной, почвенной и радиационной обстановок с последующим анализом, зарегистрированных параметров по установленным критериям для исследуемого региона, экологического контроля загрязнений водной среды, донных отложений и атмосферы, путем размещения устройств регистрации в природной среде, регистрации сигналов гидрофизических полей, с последующим хемилюминесцентным, хроматографическим, ионселективным, спектральным и радиометрическим анализами путем специальной группировки и обработки информации с последующей передачей на устройства документирования, измерения временных вариаций горизонтальных и вертикальных компонент вектора гидрофизизического и геофизического полей в контролируемом регионе в разнесенных пунктах с выделением вариации, обусловленной вектором состояния исследуемого объекта, в виде искусственной акустической аномалии в водной среде с регистрацией сигналов акустического импеданса донных слоев, выполнения детектирования молекулярных спиновых взаимодействий протонов морской воды, выявления артефактов, обусловленных магнитогидродинамическим, биоэлектрическим и концентрационными эффектами, определения содержания синтетических поверхностно-активных веществ в водной среде методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии, определения концентрации хлорофилла, микроорганизмов, фитопланктона, зоопланктона, в котором окружающая среда (атмосфера, гидросфера) и инфраструктура промышленного объекта разбивается на ряд объемов, для каждого их которых составляется модель материального баланса с учетом коммуникационных путей перемещения загрязнений между установленными объемами и прогнозная модель распространения загрязнений, при этом атмосфера аппроксимируется набором трехмерных расчетных объемов, ограниченных от очага загрязнения масштабными расстояниями 0-10 км, 10-200 км, 200-1000 км и свыше 1000 км соответственно, а также прогнозная модель распространения загрязнения, при этом прогнозная модель в водной среде строится с учетом изменения концентрации загрязняющих веществ, обусловленных их переносом с перемещающими массами воды, турбулентной диффузией примесей, осаждением на дне водоема вредных веществ, находящихся в форме взвесей и коллоидных частиц, переходом осадков, содержащих вредные вещества, вновь во взвешенное состояние, сорбцией и десорбцией вредных примесей неорганическими и органическими веществами, захватом биотой, разложением и распадом, на горизонтах гидросферы 0,5, 10, 20, 50, 100 метров и на дне; прогнозная модель распространения загрязнений в грунтовых водах строится с учетом вертикального переноса через неводонасыщенную область и дисперсии и переноса в водонасыщенных зонах, сорбции и десорбции загрязненных веществ в почвенных структурах, ионного обмена, разложения загрязняющих веществ биотой, химического состава почв и подземных потоков воды; прогнозная модель распространения загрязняющих веществ на территории промышленного объекта строится путем анализа N-го количества сценариев ее формирования как в штатном (повседневном) режиме функционирования объектов инфраструктуры промышленного объекта, так и в случаях возникновения аварийных ситуаций, при этом выполняют ранжирование установленных объемов по степени опасности для состояния компонентов окружающей среды; степень загрязнения морской среды устанавливают по параметрам загрязнения, которые определяют путем интегральной оценки качества воды по гидрофизическим, гидрохимическим и гидробиологическим показателям, степень загрязнения грунта определяют путем органолептического и структурного анализа, оценку экологической обстановки на акватории выполняют по показателям трофоспособности и степени загрязнения; автоматизированная система аварийного и экологического мониторинга окружающей среды региона, содержащая стационарные и мобильные контрольные посты, прямые и обратные связи, центральный контрольный пункт, включающие средства регистрации, обработки, документирования и отображения информации, в которой средства регистрации включают устройство для экологического контроля загрязнений, содержащее водозаборную линию с размещенными на ней датчиками гидрофизических полей, подключенную к водозаборным входам устройств хемилюнесцентного, хроматографического, ионселективного, спектрального, радиометрического анализов, а также подсоединенную своими электрическими выходами к спектометру ионизирующих излучений и совокупности логических схем, подключенными своими электрическими выходами к атомно-абсорционному спектрофотометру, рентгено-флуоресцентному анализатору, на водозаборной линии также установлены фильтровальная установка с мембранными фильтрами для концентрирования хлорофилла, фильтровальная установка с воронкой Зейтца для отбора проб микроорганизмов, камера Ножотта для подсчета количества фитопланктона, камера Богрова для подсчета количества зоопланктона, центрифуга для определения содержания хлорофилла, геофон, гидрофон, датчик спектрометра протонного спинового эха и электроды, подключенные своими информационными выходами через совокупность соответствующих логических схем к входам блоков анализа хлорофилла, микроорганизмов, фитопланктона, зоопланктона, гидроакустических сигналов, спин-релаксационных параметров, артефактов соответственно, в которую дополнительно введены блок телевизионных датчиков, блок датчиков ИК-излучения, датчики теплового излучения, метрологический модуль, гидролокатор бокового обзора, многолучевой эхолот, блок определения качества воды по трофосапробным показателям и характеристикам донных отложений, лидар, пенетрометр, датчик обнаружения метана, датчик сероводорода; средство отображения информации выполнено в виде геоинформационной системы.

Предлагаемое техническое решение в отличие от аналогов позволяет учесть такой важный фактор, как ликвидация последствий аварий с экологическими последствиями, что не решается известными способами, а достигается следующим образом.

На карту региона, представляющего, например, морское нефтегазовое месторождение, наносятся все объекты, которые составляют инфраструктуру и которые следует рассматривать в качестве источников экологической опасности при штатной их работе и в аварийных ситуациях.

Последовательно рассматривается характер воздействия потенциально экологически опасных объектов на экологическую обстановку в районе месторождения.

Проводят ситуационное моделирование источников и видов загрязнений от потенциально экологически опасных объектов, производств и производственных операций, определяющих экологическую нагрузку на окружающую среду. На тематические карты наносятся возможные загрязнения компонентов окружающей среды.

Оценивается степень опасности производственной деятельности морского объекта хозяйственной деятельности, включая морское нефтегазовое месторождение для состояния компонентов окружающей среды.

Производится ранжирование отдельных районов месторождения и различных месторождений по степени экологической опасности.

Выявляется вклад деятельности отдельных районов месторождения в локальное химическое загрязнение акватории и береговой территории.

Сущность изобретения поясняется чертежами. Для иллюстрации предлагаемого технического решения в качестве объекта хозяйственной деятельности выбран морской терминал, размещенный на шельфе, для добычи углеводородов.

Фиг.1 - структурная схема системы экологического мониторинга морского нефтегазового месторождения, которая включает: контрольный пункт 1, представляющий собой подсистему оценки и прогноза изменений состояния окружающей среды и выработки рекомендаций для принятия решения при нарушении штатного режима функционирования промышленного объекта, стационарные и мобильные контрольные посты 2, представляющие собой экологические посты наблюдений, снабженные измерительной аппаратурой, представляющие собой суда, летательные аппараты, дрейфующие и донные станции, подводные аппараты, конструкции морских терминалов, устройство сбора и обработки информации 3 представляет собой систему технических средств, учитывающих динамику изменения элементов окружающей среды и воздействующих на них факторов, устройство хранения информации, включающее базу 4 данных оперативной информации (характеристик цикла наблюдений, а также при аварийной ситуации), базу 5 данных исходной информации (характеристик регулярных наблюдений), нормативно-справочную базу 6 данных, содержащих необходимые документы, включая требования природоохранного законодательства, технические характеристики объекта, устройство отображения информации 7, представляющее собой систему технических средств формирования, обработки и хранения картографической информации, выполненной в виде геоинформационной системы.

Фиг.2 - блок схема алгоритма формирования прогнозирующей системы.

Фиг.3 - схема обработки данных при определении загрязнения водных акваторий:

C - измеренные концентрации загрязняющих веществ;

X, Y - преобразованные и взвешенные значения концентраций;

I_м - индекс загрязнения тяжелыми металлами;

I_з - индекс содержания загрязняющих веществ;

I_т - индекс содержания токсических веществ;

I_пр - индекс содержания примесей;

I_ос - общий санитарный индекс;

I - индекс загрязнения в контролируемом створе;

I_р - индекс загрязнения реки (водотока).

Фиг.4 - блок-схема последовательности операций оценки экологической обстановки на акватории по результатам регулярного экологического контроля водной среды. Блок 8 состояния параметров водной среды по априорным данным, блок 9 регистрации гидрологических, гидрохимических и гидрофизических параметров в период выполнения измерений по заданной трассе на нескольких горизонтах гидросферы и на границе атмосфера-гидросфера, блок 10 построения на карте изолиний на уровне 1,5 ПДК, блок 11 определения площадей и аномалий и максимального значения внутри аномалии, блок 12 вычисления характеристик аномалий.

Фиг.5 - блок-схема последовательности операций оценки экологической обстановки на акватории по результатам регулярного экологического контроля донных отложений. Блок 13 хранения эталонных показателей пригодности, блок 14 технических средств отбора проб грунта в пунктах контроля, блок 15 огранолептического и структурного анализа, блок 16 определения количества проб пригодности/непригодности для оценки, блок 17 определения соотношения проб и их координат, блок 18 количественного анализа содержания вредных веществ, блок 19 нормирования на ПДК, блок 20 вычисления средних значений по всем контрольным пунктам акватории, блок 21 определения качества в соответствии с требованиями стандартов, блок 22 оценки экологической обстановки на дне акватории, блок 23 оценки соответствия состояния водной поверхности и грунта требованиям стандартов.

Фиг.6 - схема последовательности операций ситуационного моделирования экологической обстановки в районе обустройства морских нефтегазовых месторождений. Операция 24 нанесения на карту-схему источников экологической опасности, операция 25 последовательного ситуационного рассмотрения характера воздействия потенциально экологически опасных объектов на экологическую обстановку, операция 26 ситуационного моделирования источников и видов загрязнения при штатной деятельности и в аварийных ситуациях, операция 27 циклической оценки степени опасности функционирования месторождения для конкретного состояния компонентов окружающей среды, операция 28 получения оценки степени опасности химического загрязнения приземной атмосферы, операция 29 получения оценки степени опасности химического загрязнения земель, операция 30 получения оценки степени химического загрязнения поверхностных вод и донных отложений, операция 31 получения оценки степени опасности воздействия загрязнения на растительность, операция 32 получения оценки степени опасности радиоактивного загрязнения, операция 33 получения обобщенной оценки степени опасности химического загрязнения в зоне функционирования месторождения, операция 34 получения оценки степени интегральной токсичности поверхности вод, операция 35 оценки влияния вклада месторождения в локальное химическое загрязнение, операция 36 ранжирования районов месторождения по степени экологической опасности в масштабах шельфа.

Фиг.7 - блок-схема прогнозного моделирования экологической обстановки в районах обустройства морских нефтегазовых месторождений. Операция 37 выбора методического аппарата для определения неизвестных параметров прогнозного моделирования, операция 38 моделирования взрывных явлений и пожаров, операция 39 моделирования распространения вредных веществ в окружающей среде, операция 40 прогнозного моделирования аварийных воздействий на экологическую обстановку, операция 41 вычисления размеров зон распространения облака загрязняющих веществ, операция 42 вычисления аварийного разлива нефтепродуктов на акватории и траектории перемещения нефтяного пятна, операция 43 вычисления аварийного заражения территории сильнодействующими ядовитыми веществами, операция 44 вычисления путей и зон проникновения вредных веществ в грунт при аварийных разливах, операция 45 вычисления доз поступления отравляющих веществ по потенциальным цепочкам до обслуживающего персонала, операция 46 вычисления доз количества радионуклидов из акватории по потенциальным цепочкам до обслуживающего персонала.

Фиг.8 - блок-схема операций модели использования информационно-измерительного подкомплекса (ИИП) в системе ситуационного и прогнозного мониторинга (ССМП) для регулярного экологического контроля. Операция 47 выбора и обоснования реперных точек на акватории, операция 48 циклического измерения состояния водной среды в реперных точках и по трассе между ними, операция 49 регистрации параметров (показателей) трофосапробности водной среды и загрязнения вредными веществами, операция 50 отображения полученной информации по каждому циклу измерений водной среды на электронных картах, операция 51 формирования базы данных по показателям водной среды, операция 52 проведения отбора проб донных отложений в реперных точках, операция 53 анализа проб донных отложений на пригодность для рыбохозяйственных целей и степени загрязнения вредными веществами, операция 54 отображения полученной информации по циклу измерений донных отложений на электронных картах, операция 55 формирования базы данных по экологическим показателям донных отложений, операция 56 оценки экологической обстановки на обследуемой территории.

Фиг.9 - блок-схема использования ИИП в ССПМ для оперативного экологического контроля акватории. Операция 57 патрулирования в районе возможного несанкционированного воздействия на водную среду, операция 58 определения фонового состояния водной среды по фоновым показателям, операция 59 выделения аномалий по превышениям над адаптивными порогами вдоль трассы патрулирования, операция 60 анализа расположения выделенных аномалий для планирования этапа их оконтуривания, операция 61 оконтуривания аномалий и нанесения контуров на электронную карту, операция 62 отслеживания динамики движения аномалий в обследуемом районе, операция 63 регистрации в аномальных зонах всей совокупности параметров водной среды измеряемых посредством ИИП, операция 64 формирования базы данных оперативного экологического контроля акватории.

Фиг.10 - факторная модель системы анализа зарегистрированных параметров. Внешняя среда 65, вход 66 переменных параметров, блок управления 67, объект исследования 68 (который включает оператор преобразования входных переменных в выходные, параметры состояния и его характеристики), выход 69.

Фиг.11 - функциональная схема измерительных устройств стационарных и мобильных постов. Схема содержит водозаборную линию с размешенными на ней датчиками температуры 70,71, радиоактивности 72, электропроводности 73, pH 74, REDOX-потенциала 75, кислорода 76, блок ионоселективных электродов 77, гидрофон 78, геофон 79, датчики ионов тяжелых металлов 80, датчики содержания активных и газообразных веществ 81, датчики физиологических параметров 82, датчик спектрометра протонного спинового эха 83, электроды 84, мареограф 85, антенну 86 гидроакустического канала связи, спутниковую навигационную антенну 87, датчик атмосферного давления 88, водозаборное устройство 89, соединенное с водозаборными входами устройств хемилюминесцентного 90, хроматографического 91, ионселективного 92, спектрального 93, радиометрического 94 анализа, атомно-абсорционный спектрофотометр 95, блок анализа хролофилла 96, блок анализа микроорганизмов 97, блок анализа фитопланктона 98, блок анализа зоопланктона 99, блок обработки гидроакустических сигналов 100, блок обработки спин-релаксационных параметров 101, блок спектрометра ионизирующих излучений 102, устройство документирования 103, блок обмена информацией (контроллер) 104, блок логических схем 105, блок телевизионных датчиков 106, блок датчиков ИК-излучения 107, блок датчиков теплового излучения 108, метрологический модуль 109, гидролокатор бокового обзора 110, многолучевой эхолокатор 111, блок определения качества воды по трофосапробным показателям и характеристикам донных отложений 112, лидар 113, пенетрометр 114, датчик обнаружения метана 115, датчик сероводорода 116. В качестве примера реализации датчиков 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 88, 89, 90, 91 можно использовать соответствующие блоки устройства-прототипа.

Электроды 84 представляют собой слабо поляризующие хлорсвинцовые электроды [см., например: О характере и причинах изменения естественного электрического поля водной толщи океана по вертикали. / Богоров В.Г., Деменицкая P.M., Городницкий A.M. и др. // Океанология, Л., т.1X, вып.5, 1969].

Аналогом датчика спектрометра протонного спинового эха 83 является зонд протонного спинового эха [Зверев С.Б. Новый метод исследования динамики вод океана. Владивосток. Труды Тихоокеанского океанологического института ДВО РАН, т.3, 1990, с.160-172], что позволяет исследовать физико-химические свойства морской воды на молекулярном уровне. При этом выполняется оценка функциональных зависимостей вязкости, плотности, сжимаемости, теплоемкости, электропроводности и растворяемости газов от внешних факторов (температуры, солености, гидроакустического давления), а также определяются данные о количестве парамагнитных соединений в морской воде, о характере взаимодействия растворенных в морской воде веществ с молекулами воды, что обеспечивает выполнение оценки влияния антропогенного фактора при эксплуатации магистральных трубопроводов в аномальных зонах, например, в районах захоронения химического оружия, а также выявляет зоны с аномальными значениями релаксационных параметров, связанных с глубинными гидротермами, разломами, вулканизмом, сбросами промышленных отходов, газовыделений химического происхождения по совокупности параметров спиновой релаксации, таких как скорость спин-решеточного взаимодействия, которая характеризует процесс установления термодинамического равновесия между спиновой подсистемой и решеткой, скорость спин-спиновой релаксации, которая характеризует сохранение спиновой памяти об условиях, в которых создавалась намагниченность, скорость спин-решеточной релаксации во вращающейся системе координат, которая характеризует процесс установления равновесий намагниченности вдоль высокочастотного поля.

Водозаборная линия включает также средства отбора проб воды, донных организмов, и грунта, и зоопланктона. Для отбора проб воды могут быть использованы, как в прототипе, водозаборные шланги или батометры, например, типа ПЭ 1420, представляющий собой батометр с телескопическим устройством из образующих корпус секций. В сложенном состоянии он опускается на заданную глубину, обеспечивая свободное прохождение жидкости через пробоотборник. После этого по тросу направляется посыльный груз, выдвигающий секции. Образующаяся полость заполняется жидкостью. Затем вода сливается в емкость через отверстие дна, открывающееся при надавливании. Для извлечения донных организмов и грунта могут быть использованы портативные грейферы с телескопическим устройством и планктонные сети. Отобранные пробы подвергаются разделению и концентрированию посредством автоклавного модуля типа МКП-04.

Блок телевизионных датчиков 106, блок датчиков ИК-излучения 107, блок датчиков теплового излучения 108, гидролокатор бокового обзора 111, многолучевой эхолот 110 предназначены для обследования морских терминалов на предмет повреждений подводных коммуникаций и сооружений. В качестве гидролокатора бокового обзора 49 использован гидролокатор типа SIS 3000 (ф. Bentos Inc.), обеспечивающий картирование дна на больших глубинах и съемку подводных трубопроводов.

Лидар 113 предназначен для определения концентраций газовых компонентов слоя атмосферы. Метод определения концентраций газовых компонентов слоя атмосферы заключается в том, что по основной трассе зондирования посылают оптические импульсы на различных длинах волн, причем длины волн оптических импульсов выбирают в полосах поглощения определяемых газовых компонентов, и регистрируют сигналы обратного рассеяния, по интенсивностям которых судят о значениях концентраций газовых компонентов, оптические импульсы посылают не менее чем по двум дополнительным трассам зондирования, причем направления дополнительных трасс выбирают таким образом, чтобы точки пересечения основной и каждой из дополнительных трасс лежали на обеих границах зондируемого слоя атмосферы.

При этом световые импульсы посылают в атмосферу посредством лидара 113 из точек, расположенных на прямой линии. Дополнительно к зондированию по основному направлению посылают импульсы из еще двух точек вдоль двух лучей, пересекающихся внутри слоя в некоторой точке и пересекающих основную трассу зондирования в точках пересечения ее с границами. Скорректированные на геометрический фактор (умноженные на квадрат расстояния зондирования) сигналы обратного рассеяния P_ki на длинах волн _ki, находящихся в полосе поглощения газового компонента, принимают из дополнительных точек, и в точке их пересечения находят их отношение и вычисляют их величины.

По найденным отношениям, связанным с искомыми концентрациями, N_k, средними по слою, оптико-локационным уравнением определяют концентрацию каждого газового компонента. Описание аналога приведено в патенте RU №2017139.

Пенетрометр 114 установлен на телескопическом устройстве и предназначен для выполнения морской грунтовой съемки. Аналогом пенетрометра 27 является пенетрометр типа «CPT Fugro» с глубиной проникновения зонда в грунт до 20 м.

По результатам морской грунтовой съемки, на основании моделирования определяется пространственно-временное распределение средней по глубине концентрации взвеси и толщины слоя осадков на морском дне, а также гранулометрический состав грунта.

Задача обнаружения утечки газа из нефтепровода решается аналогичным образом.

Для определения площади и глубины загрязнения от утечки нефти донная станция снабжена пенетрометром 114, который представляет собой конусовидный снаряд, оснащенный датчиками, которые под воздействием силы тяжести или с помощью бура через телескопическое устройство заглубляется в загрязненный грунт. По измеренным коэффициентам сопротивления и трения определяются прочностные характеристики грунта.

В последствии по полученным данным выполняют картирование района загрязнения - топографическую и навигационную карту, на которой отображаются границы загрязнения.

Датчик обнаружения метана 115 предназначен для измерения концентрации метана в водной толще. Датчик представляет собой полупроводниковый прибор, принцип работы которого заключается в том, что диффузия молекул углеводородов из воды через специальную силиконовую мембрану транслируется в камеру датчика. Адсорбция молекул углеводов на активном слое датчика приводит к электронному обмену с молекулами кислорода, таким образом, меняя сопротивление активного слоя, которое преобразуется в выходное (измеряемое) напряжение.

Основные характеристики датчика:

- 10 µм силиконовая мембрана;

- рабочая глубина 0-3500 м;

- рабочая температура 2-20 °C;

- время измерения от 1 до 3 сек;

- время стабилизации диффузии до 5 минут, в зависимости от турбулентности;

- входное напряжение 9-36 B;

- расход энергии 160 мА/ч;

- выходной сигнал - аналоговый 0-5 B и цифровой RS-485;

- метан 50 нмоль/л-10 µмоль/л.

Аналогом датчика обнаружения метана 115 является датчик типа METS («CAPSUM»).

Датчик обнаружения метана 115 может быть использован, как для обнаружения утечек углеводородов из трубопроводов.

Датчик сероводорода 116 предназначен для обнаружения сероводорода в окружающей среде.

Полупроводниковый слой датчика сероводорода 116 выполнен из частично галогенированного безметального или содержащего переходной металл фталоцианина, при этом галогенирование используемого фталоцианина выполнено до замещения атомами галогена (Cl, Вr, I) 50-75% периферических атомов водорода, входящих в изоиндольные группировки фталоцианинового макрокольца. Аналогом датчика сероводорода является датчик сероводорода, приведенный в описании к патенту РФ №1789915.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Посредством измерительных средств регистрируют параметры окружающей среды в регионе. Выполняют анализ зарегистрированных сигналов, который включает следующий ряд этапов.

Степень загрязнения морской среды устанавливают по параметрам загрязнения, которые определяют путем интегральной оценки качества воды с установлением категории качества воды по комплексу показателей, которые разбиты на 4 группы: общий санитарный показатель (I_oc), показатели металлов (I_м), специфических загрязняющих веществ (I_з), токсичных веществ (I_m). Все показатели, кроме общего санитарного, строятся по относительным концентрациям веществ:

где C_i - концентрация i-го вещества в воде;

ПДК_i - соответствующие предельные допустимые концентрации хозяйственно-питьевого водопользования.

Показатели содержания металлов, токсичных и специфических загрязняющих веществ определяют как среднюю арифметическую оценку по всем входящим в I_м, I_m, I_з показателям, умноженным на произведение штрафных функций. Методика построения общего санитарного показателя I_ос основана на экспертно-аналитическом подходе. Показатели I_ос, I_м, I_m, I_з