Содержание к диссертации
ОПРЕДЕЛЕНИЯ 5
СОКРАЩЕНИЯ 8
ВВЕДЕНИЕ 9
Глава 1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 15
Проблемы оценки экологической безопасности природно- 15 технических систем
Системный анализ и оценка экологической безопасности 18
Проблема формирования экологической ответственности за 49 принятие технических решений
1.4. Постановка цели и задачи исследования 51
Глава 2. ТЕОРИЯ, МЕТОДОЛОГИЯ И МЕТОДЫ ОЦЕНКИ 58
ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ СОЗДАВАЕМЫХ
СТРОИТЕЛЬНЫХ И ДРУГИХ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ
Теория и методология оценки геоэкологической безопасности 58 создаваемых природно-технических систем
Определение импликативных взаимосвязей в природно- 68 технических системах
Принципы разработки технических систем с учетом 79 экологических аспектов
Строительная система как объект системного экологического 82 анализа
Технико-экологический анализ и методы оценки 107 геоэкологической безопасности строительных систем
Техническая система как объект системного экологического 111 анализа и методы оценки геоэкологической безопасности
Импликативная связь технических и экологических 153 показателей
Выводы 175
Глава 3. КОМПЛЕКСНАЯ ОЦЕНКА ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКОЙ 178
БЕЗОПАСНОСТИ
Методы качественной и количественной оценки 178 проектируемых систем
Численные методы комплексной экологической оценки 180
Преобразования частных экологических показателей 188
Определение коэффициентов важности частных экологических 192 показателей
3.5. Выводы 195
Глава 4. ПРИЛОЖЕНИЕ ТЕОРИИ И МЕТОДОВ ОЦЕНКИ 196
ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ НА ПРЕДПРОЕКТНЬІХ
СТАДИЯХ СТРОИТЕЛЬСТВА ТЕПЛОВЫХ И.АТОМНЫХ СТАНЦИЙ
Процедура выбора пункта и площадки строительства тепловых 196 и атомных станций
Алгоритм выбора оптимального варианта пункта и площадки 198 размещения промышленных объектов по геоэкологическим критериям
Результаты практической реализации выбора оптимального 205 пункта и площадки строительства энергетических объектов по геоэкологическим критериям
Пункт размещения Архангельской АТЭЦ 205
Площадка Петровской ГРЭС 218
4.4. Выводы 227
Глава 5. ПРИЛОЖЕНИЕ ТЕОРИИ И МЕТОДОВ ОЦЕНКИ 229
ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ
ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ
Процедура выбора оптимального проектного решения 229
Экологические показатели конструкционных материалов 235
Разработка алгоритма и программного обеспечения для оценки 251 различных компоновочных схем
5.4. Результаты практического применение выбора оптимального 255
варианта создаваемых технических систем
5.5. Выводы 260
Глава 6. НАУЧНО-МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К 262
УПРАВЛЕНИЮ ЭКОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЕКТИРОВАНИЕМ
Элементы экологического менеджмента при проектировании 262 технических систем
Методологические подходы к формированию экологических 267 знаний и экологической ответственности
6.3. Выводы 283
7. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ 285
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 288
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 318
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 336
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 337
ПРИЛОЖЕНИЕ 4 338
ОПРЕДЕЛЕНИЯ
АНТРОПОЦЕНТРИЧЕСКАЯ ЭКОЛОГИЯ - экологическое мировоззрение, когда человек помещается над природой или вне ее и рассматривается как источник всех ценностей, а природе предписывается лишь потребительская ценность [102].
БЕЗОПАСНОСТЬ ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ - состояние природной среды,
обеспечивающее экологический баланс в природе и защиту окружающей
среды и человека от вредного воздействия неблагоприятных факторов,
вызванных естественными процессами и антропогенным воздействием,
включая техногенное (промышленность, строительство) и
сельскохозяйственное (СП 11-102-97).
БЕЗОПАСНОСТЬ ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ - это составная часть
экологической безопасности, обеспечивающая защиту
жизнеобеспечивающих ресурсов геосферных оболочек с целью сохранения
для нынешних и будущих поколений людей продуктивной природной среды.
ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ (ЖЦ) - последовательные или взаимосвязанные
стадии продукционной системы от приобретения сырья или разработки
природных ресурсов до утилизации продукции (ГОСТ Р ИСО 14040-99).
ИМПЛИКАТИВНЫЕ ОТНОШЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ И
ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ - взаимоотношения между техническими и экологическими показателями технических систем, строящиеся по принципу логического эквивалента оборота «если...то». КОМПОНЕНТЫ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ - составные части экосистем: воздух, поверхностные и подземные воды, недра (включая грунты, горные породы), почвы, растительный и животный мир (СП 11-102-97) . ОБОСНОВАНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ - совокупность доводов (доказательств) и научных прогнозов, позволяющих оценить экологическую опасность намечаемой хозяйственной и иной деятельности для экосистем (природных территориальных комплексов) и человека (СП 11-102-97).
ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА (ОС) - совокупность компонентов природной
среды, природно-технических объектов и технических объектов;
ОПАСНОСТЬ ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ - возможность ухудшения показателей
качества природной среды (состояний, процессов) под влиянием природных
и техногенных факторов, представляющих угрозу экосистемам и человеку
(СП 11-102-97).
ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ - определение
характера, степени и масштаба воздействия объекта хозяйственной и иной
деятельности на окружающую среду и последствий этого воздействия.
Процедура учета экологических требований законодательства Российской
Федерации при подготовке и принятии решений о социально-экономическом
развитии общества (СП 11-102-97).
ПРИРОДНО-ТЕХНОГЕННАЯ СИСТЕМА - объективно существующая
часть природной среды, освоенная человеком, в пространственно-временных
границах которой осуществляется производственная деятельность и
поддерживается благоприятная окружающая среда.
ПРОДУКЦИОННАЯ СИСТЕМА - совокупность материально или
энергетически связанных единичных процессов, которая выполняет одну
или более конкретных функций (ГОСТ Р ИСО 14040-99).
РАЗРАБОТКА/ПРОЕКТИРОВАНИЕ - набор процессов, которые
преобразуют требования в установленные характеристики или в технические
условия продукции, процесса или системы (ISO/TR 14062:2002).
РИСК ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ - вероятность возникновения неблагоприятных
для природной среды и человека последствий осуществления хозяйственной
и иной деятельности (вероятностная мера экологической опасности) (СП 11-
102-97).
СТРОИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА (СС) - это система, под которой понимаются
комплексы зданий, сооружений, включая их основания, а также
инфраструктура обеспечивающих и коммуникационных инженерных сетей с
функционирующими в этих комплексах технологиями [189].
СТРУКТУРИРОВАННАЯ СИСТЕМА - совокупность технических элементов (систем) имеющих общее параметрическое множество [108]. ТЕХНИЧЕСКАЯ СИСТЕМА (ТС) - это упорядоченная совокупность отдельных элементов, связанных между собой функционально и взаимодействующих таким образом, чтобы обеспечить выполнение некоторых заданных функций [1].
ТЕХНОГЕНЕЗ - процесс изменения природных комплексов и биогеоценозов под воздействием производственной деятельности человека (ГОСТ 17.5.1.01-83).
ТЕХНОГЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ - негативное воздействие производственной деятельности человека на природные комплексы и биогеоценозы.
ТРЕБОВАНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ - комплекс ограничений по природопользованию и условий по сохранению окружающей среды в процессе хозяйственной и иной деятельности (СП 11-102-97). УСТОЙЧИВОСТЬ ПРИРОДНЫХ СИСТЕМ К ВОЗДЕЙСТВИЮ -способность природных систем сохранять свою структуру и функциональные свойства при естественно-природном и антропогенном воздействии (СП 11-102-97).
ЭКОЦЕНТРИЗМ - экологическое мировоззрение, при котором окружающий
мир является не собранием изолированных объектов, а системой феноменов,
которые фундаментально взаимосвязаны и взаимозависимы [102].
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТС в ЖЦ - характеристики ТС,
влияющие на состояние окружающей среды на протяжении
взаимосвязанных стадий - от приобретения сырья или разработки
природных ресурсов до утилизации ТС (ГОСТ Р ИСО 14040-99).
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ (ХАРАКТЕРИСТИКА
ЭКОЛОГИЧНОСТИ) - измеряемые результаты системы управления окружающей средой, связанные с контролированием организацией ее экологических аспектов. Основанных на ее экологической политике, а также
на целевых и плановых экологических показателях (ГОСТ Р ИСО 14004-98). ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ АСПЕКТ - элемент деятельности организации, ее продукции, ее услуг, который может взаимодействовать с окружающей средой (ГОСТ Р ИСО 14004-98).
СОКРАЩЕНИЯ
ЖЦ - жизненный цикл
ОС - окружающая среда
ПТС - природно-техническая система
СиТС — строительные и другие технические системы
СС - строительная система
ТС — техническая система
Введение к работе
Природно-техногенные системы все более активно замещают естественные природные ландшафты. Особенно велика доля в изменении природных объектов строительных и других технических систем (СиТС). Масштаб их воздействия локализован преимущественно в пределах городских и промышленных территорий, занимающих около 2% всей площади РФ, но эти территории являются местом постоянного проживания более 70% российского населения [70]. В процессе эволюции человека строительство (создание защищенного от воздействия внешней среды и комфортного местообитания) являлось важнейшим способом защиты от изменяющихся условий природной среды. Но неуклонный рост численности народонаселения и научно-технический прогресс превратили эти средства защиты человека от сил природы в мощное оружие, направленное против самой природы и вызывающее последствия, сравнимые с экзогенными геологическими процессами изменения жизнеобеспечивающих ресурсов геосферных оболочек. На современном этапе развития человеческого общества растет противоречие между потребностью общества в повышении комфортности среды обитания и в разнообразных услугах и продукции, что связано с дальнейшим техногенным преобразованием природной среды, и ограниченными возможностями Земли по представлению необходимых для удовлетворения этих потребностей ресурсов и поглощению техногенных выбросов. По приведенным в литературе оценкам за последние 20 лет в мире в результате хозяйственной деятельности человека сожжено не менее: 71,5 млрд. м нефти, 90 млрд. тонн угля, 11 трлн. м природного газа. При этом глобальный выброс в атмосферу по пяти основным ингредиентам только за один год достигает в млн.т: диоксид серы - 99, оксиды азота - 68, оксиды углерода — 177, твердых части - 57. углекислого газа - 6000. На первом месте по количеству выбросов стоят энергетические установки, на втором — транспорт (и в первую очередь автомобильный) [40]. Значительно возросло
потребление водных ресурсов, на промышленных объектах оно достигает в общей сумме 170-10 " литров в день, а общее использование до 1200-10 ~ литров в день. Оценка мировых запасов некоторых руд (меди, свинца, серебра и др.) ограничивает возможности их эффективной добычи перспективой в 15-20 лет [231].
Сохранение жизнеобеспечивающих ресурсов геосфер Земли в условиях растущего противоречия между хозяйственной деятельностью человека и природой является важнейшей задачей современности в условиях перехода к устойчивому развитию. Изучение эволюции биосферы с позиций катастрофизма Ж. Кювье и эволюционизма Ч. Дарвина приводит к неоспоримому выводу о существовании глобальных биологических катастроф и в прошлом. Эволюционно-катастрофический подход, лежащий и основе современной летописи развития биосферы, предусматривает чередование этапов длительного и относительно спокойного развития с кратковременными катастрофическими событиями, сопровождающимися резкой сменой условий существования живых организмов на Земле, перестройкой экосистем и их эволюцией на новом качественном уровне. По мнению академика В.И. Осипова экологический кризис, связанный с антропогенным воздействием на биосферу и её необратимым изменением — одна из острейших проблем современного общества [176].
Гармонизация взаимоотношений биосферы и техносферы возможна только в результате научно обоснованных технических, экономических и социальных и экологических компромиссов в процессе природопользования [20, 59].
Проблема гармонизации признана мировым сообществом, и нашла отражение в соглашениях, подписанных в Рио-де-Жанейро (1992 г.), а также в правовых актах Российской Федерации, в частности в Указе президента РФ «О концепции перехода Российской Федерации к устойчивому развитию» (1996 г.), Экологической доктрине РФ (2002 г.) и др.
Экологическая доктрина РФ, утвержденная распоряжением Правительства Российской Федерации от 31 августа 2002 г. № 1225-р, устанавливает в качестве стратегической цели государственной политики в области экологии «сохранение природных систем, поддержание их целостности и жизнеобеспечивающих функций для устойчивого развития общества, повышения качества жизни, улучшения здоровья населения и демографической ситуации, обеспечения экологической безопасности страны». Одним из основных принципов государственной политики в области экологии является «предотвращение негативных экологических последствий в результате хозяйственной деятельности и учет отдаленных экологических последствий» [277].
Поэтому с целью снижения напряженности экологических проблем необходим дальнейший поиск научно-методологических и научно-практических подходов и решений для повышения геоэкологической безопасности вновь создаваемых технических объектов. Основная направленность этих решений должна быть на [59, 189, 191, 221, 238, 277]:
- максимальное сохранение естественных природных ландшафтов;
- оптимальное управление на этапе проектирования природно-
техногенными процессами, сопряженными с реализацией проектов, и
функционированием природно-технических систем, с целью предотвращения
нарушения динамического равновесия и возникновения критических
ситуаций;
- снижение темпов истощения абиотических и биотических ресурсов;
- минимизация негативного воздействия и влияния на свойства
жизнеобеспечивающих геосферных оболочек Земли.
Приоритеты экологических требований к техническим системам, а соответственно и критерии оценки негативного воздействия техногенной деятельности, менялись во времени [73, 197] и нашли отражение в различных концепциях (табл. 1.1):
- концепция разбавления выбросов;
концепция контроля «в конце трубы»;
концепция «более чистого производства»;
концепция «проектирования для экологии»;
концепция «экосистемного комплексного подхода».
Таблица 1.1
Концепции защиты окружающей среды
При этом следует отметить, что ни одна из концепций не отменяет
требований предыдущих, а идет в дополнение, что является весьма существенным в деле сохранения среды обитания и требует более
тщательного экологического обоснования и повышения ответственности за принятие технических решений. Претворение в жизнь современных концепций «проектирование для экологии» и «экосистемного комплексного подхода» предусматривает принятия всех технических решений с позиции полной экологической ответственности с учетом негативного воздействия на протяжении всего жизненного цикла ТС и оценки управленческих решений на базе четвертного итога — экономического, социального, технико-технологического, экологического.
Основным недостатком традиционной системы экологического обоснования выбора проектного варианта является запаздывание комплексного экологического анализа и оценки экологической безопасности от процесса принятия основных технических решений. Решение проблемы повышения геоэкологической безопасности ПТС может быть достигнуто превентивными методами на этапе проектирования за счет:
- использования системного экологического анализа и оценки
различных строительных и технических концепций и вариантов;
установления импликативных отношений структурных, технических и функциональных показателей и экологических показателей проектируемых СиТС;
использования частных и комплексных геоэкологических критериев на различных этапах разработки, при структурной и параметрической оптимизации и выборе альтернативных вариантов с учетом жизненного цикла;
формирования научно-методологических принципов принятия экологически обоснованных и сбалансированных решений.
Это связано в свою очередь с обоснованным определением иерархии экологических критериев для оценки СиТС, что возможно только при комплексном изучении всех проявлений их взаимодействия с системами более высокого иерархического уровня, в которые они входят, и геосферами Земли в полном ЖЦ.
Наиболее целесообразно оценку геоэкологической безопасности проводить на ранних стадиях разработки (инженерные изыскания, научно-исследовательские работы), т.к. при этом закладывается материальная база, обладающая огромным мультипликативным потенциалом по отношению к жизнеобеспечивающим ресурсам Земли. Системный экологический анализ, оценка и принятие решений при проектировании СиТС с учетом последующего жизненного цикла позволит снять наиболее напряженные проблемы техногенного воздействия еще до их возникновения. При этом именно на стадии инженерных изысканий, научно-исследовательских и проектных работ важно использовать все ступени экологического анализа:
экологическое обоснование преимущества и целесообразности нового строительства и проектирования новых ТС;
экспертный анализ и оценка геоэкологической безопасности проектируемых СиТС с учетом реализации ЖЦ и определением наиболее важных экологических аспектов;
моделирование и формализация негативного воздействия проектируемых СиТС на всех этапах ЖЦ для количественного определения частных и комплексных экологических показателей с целью использования их при структурной и параметрической оптимизации, анализе и оценке геоэкологической безопасности промежуточных вариантов.
Таким образом, весьма актуальным является разработка теории и методов оценки геоэкологической безопасности при разработке ПТС. Это имеет важное хозяйственное значение, так как позволит решить проблему минимизации негативного воздействия на ОС и сохранение жизнеобеспечивающих ресурсов геосферных оболочек при удовлетворении экономических, социальных и технических требований к создаваемым системам. Внедрение такого подхода будет способствовать формированию экологической ответственность за принятие технических решений, что особенно актуально для реализации концепции устойчивого развития общества.
