Содержание к диссертации
Введение
1. Управление уровнем риска природнотехногенной сферы 14
1.1. Пути обеспечения экологической безопасности региона. 14
1.2. Методы оценки уровня экологической безопасности 17
1.3. Экономические механизмы управления уровнем риска природно-техногенной сферы 22
1.4. Разработка программы мероприятий снижения экологических рисков 30
2. Комплексная оценка уровня экологического риска региона 32
2.1 Задачи комплексного оценивания 32
2.2 Методология комплексного оценивания 34
2.3 Построение комплексной оценки уровня экологической безопасности в районе г. Туапсе 45
2.4 Краткие выводы 54
3. Многоэтапные программы обеспечения безопасности 55
3.1. Разработка многоэтапных программ обеспечения безопасности 55
3.2 Разработка многоэтапных программ с учетом риска 69
4. Управление уровнем экологической безопасности в районе г. Туапсе 79
4.1. Автоматизированная система экологического мониторинга в районе г. Туапсе и Туапсинсксго нефтеперерабатывающего завода...80
4.2. Разработка программы мероприятий снижения экологических рисков 85
4.3. Разработка комплекса технологий по охране окружающей среды 88
4.4. Комплексная оценка уровня экологической безопасности после проведения природоохранных мероприятий 96
Заключение 100
Литература 102
Приложения 111
- Методы оценки уровня экологической безопасности
- Методология комплексного оценивания
- Разработка многоэтапных программ с учетом риска
- Разработка программы мероприятий снижения экологических рисков
Введение к работе
Современный экологический кризис ставит под угрозу возможность устойчивого развития человеческой цивилизации. Дальнейшая деградация, природных систем ведет к дестабилизации биосферы, утрате ее целостности и способности поддерживать качества окружающей среды, необходимые для жизни. Преодоление кризиса возможно только на основе формирования нового типа взаимоотношений человека и природы, исключающих возможность разрушения и деградации природной среды.
Устойчивое развитие Российской Федерации, высокое качество жизни и здоровья ее населения, а также национальная безопасность могут быть обеспечены только при условии сохранения природных систем и поддержания соответствующего качества окружающей среды [1-3]. Для этого необходимо формировать и последовательно реализовывать единую государственную политику в области экологии, направленную на охрану окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов. Сохранение и восстановление природных систем должно быть одним из приоритетных направлений деятельности государства и общества.
К числу основных факторов деградации природной среды Российской Федерации относятся:
преобладание ресурсодобывающих и ресурсоемких секторов в структуре экономики, что приводит к быстрому истощению природных ресурсов и деградации природной среды;
низкая эффективность механизмов природопользования и охраны окружающей среды;
резкое ослабление управленческих и, прежде всего, контрольных функций государства в области природопользования и охраны окружающей среды;
высокая доля теневой экономики в использовании природных ресурсов;
низкий технологический и организационный уровень экономики, высокая степень изношенности основных фондов; последствия экономического кризиса и невысокий уровень жизни населения;
низкий уровень экологического сознания и экологической культуры населения страны. Сохранение природы и улучшение окружающей среды являются приоритетными направлениями деятельности государства и общества. Природная среда должна быть включена в систему социально-экономических отношений как ценнейший компонент национального достояния. Формирование и реализация стратегии социально-экономического развития страны и государственная политика в области экологии должны быть взаимоувязаны, поскольку здоровье, социальное и экологическое благополучие населения находятся в неразрывном единстве. Стратегической целью государственной политики в области экологии является 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. Для этого необходимо сохранение и восстановление природных систем, их биологического разнообразия и способности к саморегуляции как необходимого условия существования человеческого общества; обеспечение рационального природопользования и равноправного доступа к природным ресурсам ныне живущего и будущих поколений людей;
обеспечение благоприятного состояния окружающей среды как необходимого условия улучшения качества жизни и здоровья населения;
минимизация ущерба, наносимого природной среде при разведке и добыче полезных ископаемых; - рекультивация земель, нарушенных в результате разработки месторождений полезных ископаемых;
снижение загрязнения окружающей среды выбросами, сбросами и отходами, а также удельной энерго- и ресурсоемкое продукции и услуг, путем технологического перевооружения и постепенный вывод из эксплуатации предприятий с устаревшим оборудованием;
оснащение предприятий современным природоохранным оборудованием;
обеспечение качества воды, почвы и атмосферного воздуха в соответствии с нормативными требованиями. Серьезные последствия, к которым привели природные катастрофы последних лет, свидетельствуют о том, что существующая система обеспечения безопасности требует радикальной перестройки. Вероятность возникновения природных и техногенных катастроф существенно возрастает с появлением крупных мегаполисов, ростом объемов хозяйственной деятельности, концентрацией крупных промышленных объектов и увеличении сложности производственных и технологических циклов. В [4-6] отмечается доминирование природных бедствий и катастроф в генерировании экономического ущерба от чрезвычайных ситуаций (ЧС). В 1970-2000 гг. на них пришлись 70-75 % соответствующих совокупных потерь мировой экономики. Здесь, однако, следует отметить, что увеличивающаяся техногенная нагрузка на природную среду, трасграничныи перенос загрязнений и вызванные этим экологические изменения привели к появлению нового типа комбинированных -природно-техногенных - рисков, усугубивших воздействие природных опасностей [7]. В России существует устойчивая тенденция роста числа и тяжести последствий чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера, масштабы которых, в ряде случаев таковы, что приводят к необратимым изменениям окружающей природной среды, сказываются на экономике и безопасности государства. Суммарный экономический ущерб становится сопоставимым со среднегодовым валовым внутренним продуктом страны. Средняя величина индивидуального риска населения на два порядка превышает уровни, допустимые в развитых странах мира.
К настоящему времени стало очевидно, что проблема безопасности имеет не только технические, но и социальные аспекты. Поэтому поддержание стабильности становится все более насущной задачей. Решение ее требует не только высокого уровня знаний, но и огромных затрат. Разрушить окружающую среду проще, а главное на много дешевле, чем ее восстановить [7].
Достижение целей безопасности сопряжено со значительными материальными затратами и в условиях ограниченности ресурсов возможно лишь путем научно обоснованной разработки и осуществления комплекса взаимоувязанных правовых, экономических и политических мер.
Переход от концепции "абсолютной" безопасности к концепции "приемлемого" риска, определил появление принципиально нового подхода к управлению развития общества, состоящего в том, что удовлетворение материальных и духовных потребностей населения (качества жизни) должно осуществляться при соблюдении обязательного требования по обеспечению безопасности человека и окружающей его среды.
Снижение риска возникновения ЧС включает оценку состояния сложных технических и природных систем; мониторинг и прогноз аварийных и катастрофических ситуаций; осуществление инженерных и технических мер по повышению надежности, продлению ресурса безаварийной эксплуатации оборудования; учет человеческого фактора, профессиональную подготовку специалистов и руководителей органов управления и особо опасных производств.
Методы оценки уровня экологической безопасности
Для того чтобы управлять уровнем экологической безопасности необходимо, прежде всего, его уметь измерять. В руководстве по оценке экологического риска, подготовленным агентством по охране окружающей среды США (ERA) под экологическим риском понимается вероятностьреализации неблагоприятных экологических последствий в результате воздействия одного или нескольких факторов химической, физической или биологической природы, которые могут вызвать неблагоприятную реакцию окружающей среды [16]. В России, в соответствии с [17], экологический риск - это вероятность наступления события, имеющего неблагоприятные последствия для природной среды и вызванного негативным воздействием хозяйственной и иной деятельности, чрезвычайными ситуациями природного и техногенного характера. И, соответственно, экологическая безопасность - это состояние защищенности природной среды и жизненно важных интересов человека от возможного негативного воздействия хозяйственной и иной деятельности, чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера, их последствий.
Уровень безопасности производства во многом связан с технологией производства, выполнением правил техники безопасности, наличием средств, позволяющих эти правила реализовывать. Оценка уровня безопасности производства осуществляется, как правило, экспертным путем. Для этого проводятся всевозможные инспекторские проверки, осуществляется контроль за соблюдением технологических требований и т.д. Подобного рода мероприятия позволяют сформировать экспертную оценку вероятности возникновения ЧС связанной с производственной деятельностью в регионе.
Таким образом, оценить уровень риска - это значит определить вероятность возникновения угроз безопасности системе и отдельным ее компонентам, а также оценивать возможный ущерб.
Оценка риска или размера ожидаемого ущерба главным образом определяется существующей в обществе системе ценностей. Отражением этой системы в виде некоторых процедур, позволяющих представить размеры возможных потерь, служат различные методики определенияриска.
Естественно, что результаты такой оценки будут тем достовернее, чем проще исследуемый объект и надежнее исходные данные об источниках его потенциальной опасности и факторах, способствующих непрерывному и случайному высвобождению энергии и вредных веществ.
При определении источников опасности обычно пользуются некоторыми критическими параметрами, характеризующими объемы накопленных вредных веществ и запасов энергии. В качестве критерия критичности используются часто размеры вероятных зон поражения, образующиеся в результате аварийных выбросов вещества и энергии. Размеры зон вероятного поражения обычно пропорциональны объемам высвободившихся вредных веществ, их токсичности, а также величине и скорости рассеивания энергии в процессе развития аварии.
Согласно методике анализа гидроэкологического риска WERF (Фонд экологического исследования воды, США) [13], простая оценка риска (ступень 1) заключается в нахождении так называемого индекса опасности (quotient index or hazard quotient), определяемого как отношение между наблюдаемым и допустимым фоновым уровнем токсичных веществ в воде. Химические вещества, для которых этот индекс превышает предельное значение, подвергаются более сложной процедуре риск-анализа второй ступени с целью выработки мероприятий по уменьшению риска. Сравнение ожидаемой или измеренной величины воздействия с величиной воздействия, приводящей к нежелательным экологическим событиям, позволяет определить величину предварительного (оценочного) индекса опасности.
По мнению [13] метод расчета индекса опасности представляется полезным для предварительной оценки экологического риска. Однако следует иметь в виду, что значения этого индекса не ограничены интервалом [0;1], а могут принимать сколь угодно большие значения и,следовательно, индекс опасности не может являться вероятностной мерой риска. Кроме того, до сих пор не разработаны переходные зависимости, позволяющие строго интерпретировать значения этого индекса как количественные показатели возможных потерь.
Более перспективный и обоснованный подход к оценке экологического риска для здоровья населения, широко используемый в настоящее время во многих странах мира, в том числе и в России рекомендует Американская национальная академия наук [18-20]. Процедура оценки такого риска включает четыре стадии:1. Идентификация опасности;2. Оценка воздействующих доз канцерогенных и неканцерогенных веществ;3. Оценка зависимости доза-эффект (чувствительности к воздействию);4. Характеристика риска в виде индивидуальных (для одного человека из оцениваемой группы) и полных (для всей группы) значений летальных исходов и других количественных показателей возможных негативных для населения исходов.В этом случае полный социальный и индивидуальный риски могут быть установлены по формулам [13]
Методология комплексного оценивания
Предположим, что на первом этапе установлено и направлений для построения комплексной оценки уровня риска.
На втором этапе все эти направления разбиваются на две подгруппы. Это разбиение происходит лишь в том случае, если существуют локальные риски, оценка по которым может быть определена на основе объективных данных, то есть существуют показатели, которые могут быть просто рассчитаны, измерены или получены с помощью конкретных формальных процедур. В то же время оценка уровня риска по другим направлениям будет осуществлена только экспертным путем. В дальнейшем будем считать, что все выбранные локальные риски упорядочены таким образом, что по первым q из них показатели могут быть точно рассчитаны.
На третьем этапе происходит формирование балльной шкалы оценок. Для всех локальных рисков формируется единая шкала. Если шкала оценок является /н-балльной, где т=2,3,4,..., то, соответственно, максимальная оценка, которую можно присвоить локальному уровню риска, будет т-баллов, а минимальная оценка- 1 балл.
На четвертом этапе определяются оценки локальных рисков, входящих во вторую подгруппу. Если і-й локальный риск оценивают pt экспертов, i=q+l,q+2,...,n, то оценки уровня риска могут быть получены путем применения стандартных процедур свертки экспертных оценок. Например, если sy - экспертная оценка по і-му локальному риску, полученная от j-го эксперта, то оценка О, по этому локальному риску может быть сформирована на основе следующей процедуры
На пятом этапе определяется множество показателей, которые характеризуют локальные риски, входящие в первую подгруппу, то есть определяются типы и количество показателей Qif i=l,...,q.
Шестой этап посвящен разработке шкал пересчета значений показателей в локальные балльные оценки. Для первых q локальных рисков, то есть локальных рисков, по которым оценку определяютпоказатели, имеющие характер объективных данных, формируются QtІ=Іотдельных шкал. Эти шкалы строятся следующим образом. Для j-го показателя, j—l,...,Qi і-го локального риска, i=l,2,...,q экспертно или на основании расчетов определяются наилучшее Щ и наихудшее Щ значения показателя. Затем эти значения откладываются на числовой оси.
Таким образом, полученный отрезок включает в себя все возможные значения, которые может принимать этот показатель. После этого отрезок разбивается на т отрезков, причем границы этих отрезков также определяются экспертно. Достаточно часто встречающийся способ разбиения — это разбиение на равные отрезки.
На седьмом этапе измеряются или рассчитываются значения показателей by, которые характеризуют локальные риски первой подгруппы.
На восьмом этапе пересчитываются значения показателей, полученных на седьмом этапе, в промежуточные балльные оценки. Для этого на соответствующей шкале находится значение того или иногопоказателя, и определяется промежуточная балльная оценка, которой это значение соответствует.
На девятом этапе определяются оценки уровня риска по направлениям, составляющим первую подгруппу.формированием пар направлений, по которым оценки уровня риска будут сворачиваться в обобщенную оценку. На этом этапе эти пары направлений также определяются экспертами, то есть эксперты формируют так называемую бинарную структуру свертки [9], которая наглядно иллюстрирует схему последовательного получения сначала обобщенных оценок, а затем и комплексной оценки объекта. Очевидно, что простейшая бинарная структура строится для двух локальных рисков. Естественно, что эта структура единственная, и также очевидно, что для двух локальных рисков существует только один вариант свертки оценок. Поэтому если для построения интегральной оценки уровня риска выделено только два направления, то не требуется привлечение экспертов для формирования бинарной структуры. Простейшая бинарная структура изображена на рис. 2.3.
Для трех локальных рисков, как и для двух, бинарная структура также может быть построена только одним способом. Эта структура представлена на рис. 2.4.
Однако для этой единственной структуры уже возможно построить три варианта свертки. Все возможные варианты получения обобщенной и интегральной оценок для трех локальных рисков представлены в Таблице 2.1.
Разработка многоэтапных программ с учетом риска
Может показаться, что мы получили трехэтапнуго программу. Однако это не так, поскольку на третьем этапе выделенных средств не хватает для # реализации мероприятий, соответствующих дуге (4, 6) или (5, 6). Поэтому на третьем этапе программа прерывается и ее завершение происходит уже на четвертом этапе. Если допустима частичная реализация этапа программы или наоборот, выполнение нескольких этапов в объеме выделенных средств, то задача становится гораздо более простой и ее решение сводится к определению кратчайшего пути в сети без исключения дуг. Когда кратчайший путь определен, определяется минимальное число периодов финансирования таких, что суммарная величина, выделяемых в JD этих периодах средств, достаточна для реализации программы. 3.2 Разработка многоэтапных программ с учетом риска Учет различных рисков и управления рисками является важнейшими функциями в управлении программами. Рассмотрим подход к управлению рисками в многоэтапных программах, предполагаем, что на каждом этапе происходит повышение комплексной оценки на 1. В этом случае, как было показано выше, сеть, отражающая различные варианты реализации многоэтапной программы, состоит из m слоев, где m - число оценок, более высоких, чем существующая. Здесь мы рассмотрим случай, когда при оценке уровня экологической безопасности ограничиваются не более чем четырьмя оценками (плохо, удовлетворительно, хорошо, отлично). В этом случае сеть будет иметь не более трех слоев (Рис. 3.6). Первый слой соответствует значению комплексной оценки Ф (предполагаем, что исходное состояние системы имеет оценку 1 (плохо)), второй слой соответствует значению комплексной оценки 3, и третий слой -4. Каждой дуге сети (за исключением дуг, заходящих в вершину z) припишем затраты у на соответствующий переход и надежность Ру (верОЯТНОСТЬ ТОГО, ЧТО СООТВеТСТВуЮЩИЙ ЭТаП будет ВЫПОЛНен). Pij = 1 - I jj , где - Гц уровень риска. Задача заключается в определении пути ц., соответствующего вход с выходом, имеющего минимальную сумму затрат при ограничении на уровень риска " (3.4) при ограничении Рассмотрим различные случаи. 1. Число значений комплексной оценки равно 2. Следовательно, число слоев сети равно одному. Задача в этом случае решается просто. Определяем дуги (i. j) с минимальными затратами среди всех дуг, для КОТОрЫХ Pjj Р. 2. Число значений комплексной оценки равно 3, а значит число слоев равно 2 (Рис. 3.7) варианты программы. Каждому из них соответствует дуга, соединяющая вершину первого слоя с вершиной второго слоя, а число вариантов равно числу дуг. Для каждого варианта к определяем затраты SK как сумму затрат соответствующих этапов и надежности, как произведение надежностей Рк соответствующих этапов. Далее, как и в первом случае определяем вариант к, имеющий минимальные затраты среди всех вариантов с надежностью не менее Р. 3.Число вариантов комплексной оценки равно 4, а значит число слоев равно 3. В данном случае задачу решаем перебором всех подпрограмм первого этапа. При фиксированной подпрограмме к первого этапа. При фиксированной подпрограмме к первого этапа определяются ограничения на надежность подпрограмм второго и третьего этапов где Pj - надежность финансовой подпрограммы первого этапа. Теперь задача свелась к случаю 2 (три оценки, или два слоя). Пример. Рассмотрим систему, характеризуемую двумя показателями, каждый из которых принимает 4 значения оценки. Матрица получения комплексной оценки приведена ниже
Разработка программы мероприятий снижения экологических рисков
Снижение КО может достигаться за счет проведения мероприятий, снижающих локальные риски по различным направлениям. Если направление, связанное с загрязнением водоемов разбить на две части, тогда все мероприятия, направленные на снижение экологического риска можно разделить на четыре группы:группа а/ - мероприятия, направленные на снижение выбросов в атмосферу;группа а2 - мероприятия, направленные на уменьшение загрязнения грунтовых вод;группа аз - мероприятия, направленные на сокращение загрязненных стоков в водоемы;группа а4 - мероприятия, направленные на уменьшение загрязнения почвы.
Теперь решается задача определения оптимального набора мероприятий, так влияющих на функционирование предприятия, чтобы уровень экологической безопасности был бы не меньше заданного, а стоимость проведения всех мероприятий при этом была минимальна. Для определения оптимального набора таких мероприятий строится, так называемая, сеть напряженных вариантов, каждый из которых по существу является Парето оптимальным. Затем применяется алгоритм, выбирающий набор мероприятий минимальной стоимости.
Так как, исходное состояние района характеризуется неудовлетворительными уровнями экологической безопасности (оценка 1) по всем направлениям. Соответственно, КО также равна /. Повышение уровня экологической безопасности по каждому направлению требует затрат на проведение соответствующих мероприятий. Обозначим Sy-затраты на повышение уровня безопасности по направлению а-, до оценкиу, 1=1,...,4, j=l,...,3 (sn соответствует затратам на поддержание уровня экологической безопасности в существующих пределах).
Первоочередная задача, которую необходимо решить на этом шаге -это разработать вариант программы повышения КО до оценки 2 (удовлетворительный уровень экологической безопасности) с минимальными затратами. Каждый вариант программы при этом описывается вектором локальных уровней безопасности.Так, вариант (2,3,2,1) означает, что реализация программы обеспечивает:снижение выбросов в атмосферу до величины, соответствующейоценке уровня экологической безопасности по этомунаправлению равному 2;уменьшение зарязнения грунтовых вод, соответствующемуоценке уровня экологической безопасности равному 3;сокращение загрязненных стоков в водоемы - до оценки уровнябезопасности равному 2;оценка уровня экологической безопасности, связанный сзагрязнением почвы остается низким. Комплексная оценка риска при этом равна 2, то есть данный вариант программы является допустимым. Затраты на реализацию данного варианта составляют
Для разработки программы, минимальной по стоимости, можно рассмотреть все допустимые варианты, и выбрать из них вариант с минимальными затратами. Однако при большом числе локальных рисков и большом числе возможных оценок локальных рисков число допустимых вариантов становится большим, и простой перебор не эффективен.
В дальнейшем вариант программы будем называть напряженным, если увеличение локального риска хотя бы по одному направлению приводит к увеличению комплексной оценки риска.
Алгоритм построения всех напряженных вариантов описан выше. Рассматриваем последний столбец матрицы и определяем максимальную строку с требуемой оценкой. Для этой строки определяем максимальный столбец с требуемой оценкой. Эта оценка будет определять напряженный вариант. Далее, начиная со столбца с меньшим номером (на единицу),повторяем процедуру, и т.д. Заметим, что каждому напряженному варианту матрицы КО соответствуют две обобщенные оценки следующего уровня дерева критериев. Для каждой из них находим все напряженные варианты в соответствующих матрицах обобщенных оценок.
Начиная с 1999 года на Туапсинском НПЗ основным направлением природоохранной деятельности считается ликвидация нефтесодержащих отходов производства, образующихся в производственном процессе и ранее накопленных [69].
Утилизация нефтешламов производится двумя способами: при помощи микробиологического разложения и химическим методом.
Микробиологический метод применяется для утилизации шлама от очистки сточных вод, как ежегодно образующегося, так и накопленного ранее, В результате на заводе прекращено накопление данного вида шлама, и ликвидированы два шламонакопителя очистных сооружений объемом 10000 м3.
Преимущества технологии микробиологического обезвреживания по сравнению с другими методами:- безотходность (саморегенерация)- малая энергоемкость- возможность выполнения работ в месте загрязнения- выделение до 40% нефтепродуктов для повторного использования- при удалении нефтяной пленки с поверхности моря нефтеокисляющие бактерии в течение 1-3 суток удаляются гидробионтами трофической цепи моря- высокая эффективность- возможность очистки многокомпонентных примесей как органических, так и неорганических на одном оборудовании.
На основании данной технологии работы выполняются по очистке почвы, воды, нефтешламов и отходящих газов от вредных примесей микробиологическим путем.
Работы могут выполняться в полевых или стационарных условиях:при полевых работах необходимо интенсивное рыхление загрязненной почвы, внесение в нее ассоциации микроорганизмов;в стационарных условиях необходим вывоз загрязненного грунта на стационарную установку и последующее использование очищенного грунта
Похожие диссертации на Методы оценки и оптимизации уровня безопасности региона
