Главная | Обратная связь
МегаЛекции

Эколого-экономическая оценка ущерба

Наиболее универсальной можно было бы посчитать оценку степени загрязнения окружающей среды с позиций существования жизни на земле в целом. Человека при этом следовало бы рассматривать как один из многих элементов биоценоза, существенным образом зависящего от массы других элементов. Но сейчас, например, трудно предвидеть, сколь сильный вред существованию на земле человека нанесла бы гибель некоторых компонентов океанического планктона, фундамента трофических связей морских биоценозов. К сожалению, такой фундаментальный подход на современном уровне развития наших знаний практически невозможен: мы не располагаем достаточно полными данными о естественных связях множества организмов и не умеем оценивать эти связи в количественном отношении.

Поэтому сегодня необходимо, как минимум, оценить влияние загрязнения окружающей среды непосредственно на человека и связанные с ним элементы биоценоза. В этом смысле человека ставится в центр антропоцентрической экологической системы.

В антропоцентрической системе различают ближайшие и более удаленные взаимодействия человека с различными биологическими объектами, что позволяет развить идею ранжирования и нормирования (нормирование в инженерном прогнозировании ─ присвоение весов объектам, включенным в ранжированную последовательность) экологических объектов, оценить степень воздействия на них загрязнений окружающей среды и инженерные факторы, характеризующие среду обитания.

В какой-то мере попытка ввести ранжированную последовательность экологических объектов поможет в определенных пределах решить поставленную еще В. И. Вернадским задачу количественного выражения роли биогенного фактора в среде обитания. О ранжировании экологических объектов с позиций значимости их в хозяйственной деятельности человека весьма обстоятельно и вполне конкретно говорил также академик С. С. Шварц. В соответствии с экологической концепцией В. И. Вернадского и С. С. Шварца можно предложить следующую логику ранжирования экологических объектов.

Человек. Входит в экосистему совместно с другими компонентами биоценоза. В антропоцентрической системе он, естественно, занимает в ранжированной последовательности первое место.

Домашние животные и культурные растения. В эту группу (характеристику ─ группу эквивалентных элементов биоценоза можно также называть характеристикой, подчеркнув тем самым содержательную особенность экологического объекта) включены млекопитающие, птица, рыба, злаки, садовые культуры, специально культивируемые человеком полезные микроорганизмы и т. д. Их объединяет общий признак “культурности”. Условия существования подобных объектов формируются в значительной степени целенаправленной деятельностью человека. Стало быть, все они в большей или меньшей степени изолированы от воздействия природных факторов. Поэтому констатация нарушений в этой группе ─ косвенное свидетельство интенсивности нарушений биоценоза. Не нуждается в доказательстве утверждение о том, что “домашние животные и культурные растения” обеспечивают существование большей части рода человеческого. Это позволяет нам поставить данную характеристику сразу после характеристики “человек”.

Промысловые животные и дикорастущие растения.Объединены различные формы растений и животных, так или иначе используемые в хозяйственной деятельности человека. В ряде районов они формируют региональный экономический потенциал, и мы сочли возможным поместить эту характеристику на третье место.

Массовые виды компонентов биоценоза, не используемые человеком непосредственно в хозяйственной деятельности. Значимость экологических объектов, входящих в эту группу, подтверждает следующее: если из биоценоза выпадает массовый вид организмов (непосредственно не используемых человеком в его хозяйственной деятельности), экологические условия того или иного региона могут существенно измениться из-за нарушения биологического равновесия. Например, если уничтожить воробьев (а подобное известно), то не исключено, что сильно пострадают культурные и полезные дикорастущие растения, так как птицы регулируют численность их вредителей.

Малочисленные виды растений и животных, нейтральных в отношении хозяйственной деятельности человека. Исчезновение из биоценоза малочисленных компонентов в меньшей мере нарушает его динамическое равновесие. Например, исчезновение стеллеровой коровы (что, безусловно, печально), равно как и других животных, занесенных в “Красную книгу”, практически не отразилось на хозяйственной деятельности человека.

Объекты загрязнения, источники и виды загрязнителей. Загрязнение окружающей среды - явление сложное, оно по-разному влияет на экологические объекты. Процессы метаболизма экологических объектов протекают в непосредственных контактах с воздухом атмосферы, водой и почвой. Собственно, эти компоненты совместно с экологическими объектами и образуют биосферу. Под действием аэродинамических, гидрологических, геофизических и других процессов воздух, вода и почва модифицируются. На них “накладываются” эффекты загрязнения среды из-за хозяйственной деятельности человека и причин, не зависящих от него (извержение вулканов, гниение лесов, заиливание водоемов, рек и лиманов, разложение трупов диких животных и т. п.).

Однако, основная причина, принципиально изменяющая в последние 20-25 лет окружающую среду, ─ появление огромного количества отходов, в виде неразлагающихся элементов. Они, прежде всего, выводят из строя механизмы биологического самоочищения, как бы освобождая дорогу для непосредственного токсического воздействия на полезные для человека биологические объекты, и одновременно с этим дают зеленую улицу развитию некоторых вредных для человека примитивных форм жизни (синезеленые водоросли, анаэробные бактерии и т. д.). Имеются примеры существенного повреждения значительных по площади и протяженности экологических систем (озеро Эри в США, река Рейн в ФРГ). Ученые справедливо считают, что взамен бактериологической эры загрязнения биосферы пришла эра химическая.

Анализ процессов загрязнения окружающей среды следовало бы начать с определения того, что именно загрязняется и каким образом это происходит. Иными словами, следовало бы проанализировать все объекты загрязнения, все источники и виды загрязнителей, что внебольшой книжке невозможно. Поэтому будем ориентироваться на укрупненное разграничение объектов загрязнения: воздух, вода, почва. Кратко остановимся на их экологической характеристике.

Воздух. Прежде всего хочется отметить, что воздух загрязняется как искусственно (т. е. отходами современных технологий), так и естественным путем независимо от деятельности человека.

Вода. Немалую тревогу сегодня вызывает положение с пресной водой.

Почва. Об опасности перегрузки почвы веществами неорганического происхождения предупреждали еще русские академики В. В. Докучаев и В. Н. Сукачев.

Гидротехнические сооружения (плотины, водохранилища, каналы) сами по себене загрязняют окружающую среду, но неправильное их возведение и эксплуатация может стать причиной заболачивания и засоления почвы.

Нефтетанкеры и контейнеры с экологически опасными грузами. Аварии нефтетанкеров в последние годы приводят к весьма серьезным последствиям.

Биологические источники загрязнения. Особо следует отметить биологическую коррозию.

Перейдем теперь к выяснению степени вреда, который наносит хозяйственная деятельность человека окружающей среде. Прежде всего необходимо пронормировать веса экологических объектов.

Основа длянормирования весов экологических объектов- их ранжирование. Принцип ранжирования - хозяйственная деятельность человека. Присвоив экологическим объектам номера, получим следующую ранжированную последовательность: человек - (i1, или i = l); домашние животные и культурные растения (i2, или i=2); промысловые животные и дикорастущие растения (i3, или i=3); доминирующие и массовые виды компонентов биоценоза (i4, или i=4), малочисленные виды растений и животных, нейтральных в отношении хозяйственной деятельности человека (i5, или i=5).

В нашу задачу входит “взвесить” экологические объекты по признаку значимости их для хозяйственной деятельности человека.

Существуют два основных способа нормирования весов экологических объектов и загрязнителей. Первый базируется на опросе экспертов, второй - на математическом моделировании.

Способ оценки весов характеристик (объектов) любой природы на основе опроса экспертов (анкет) обстоятельно освещен в советской и зарубежной литературе. Поэтому отметим (в тезисной форме) лишь его основные особенности. Создается группа экспертов в составе 18-20 человек. Ставится задача: ранжировать экообъекты и определить их веса в фиксированном диапазоне изменения весов (например, от 1 до 0). Диапазон изменения весов условно разделяется на статистические классы (например, со “ступенью” 0,1). Экспертам предлагается анкета, в которую они вносят веса каждого экологического объекта или загрязнителя. Мнения экспертов отображаются в виде вариационного ряда или гистограмм, в которых по оси Х откладываются статистические классы. Вес, указанный экспертом, “попадает” в тот или иной статистический класс. По оси У отмечается частота попадания веса в данный статистический класс. В полученном таким образом вариационном ряде определяется медиана, которую принимают за среднее значение веса по данному экологическому объекту. Согласованность мнений экспертов выясняется с помощью коэффициента конкордации. Приближение его к единице свидетельствует о полной согласованности мнений экспертов в оценке веса соответствующего объекта. Наоборот, стремление коэффициента конкордации к нулю означает отсутствие согласованного мнения. В этом случае проводится второй (третий) тур опроса.

В последние годы выявились существенные недостатки экспертных оценок. Не всегда удается создать достаточно профессионально подготовленную группу экспертов, особенно по новым проблемам; сами эксперты не всегда объективны; зачастую не удается согласовать мнения экспертов, а это значит, что возникает проблема учета особых мнений экспертов-“еретиков”.

Способ нормирования весов экологических объектов на основе математического моделирования разработан в инженерном прогнозировании. Математическая модель .позволяет формализовать самые общие исходные соображения экспертов в виде системы начальных условий (в них включены и чисто математические ограничения, гарантирующие однозначность нормирующей функции (j ( i )). Подбирается непрерывная функция, удовлетворяющая этим начальным условиям, она принимается за j ( i ). Предположим, что уже имеется ранжированная последовательность экообъектов и экспертам надлежит указать их веса. Эксперт, очевидно, рассуждает так: если первый член ранжированной последовательности имеет максимальный вес, то последний - вес, стремящийся к нулю. В интервале между максимумом и минимумом не может быть неожиданного возрастания или убывания веса, т. е. экстремума. Эти соображения “переводятся” на математический язык в виде трех начальных условий, т. е.

при i = 1 j ( i ) = 1

при ¥

при 1 > i > ¥ ½ (j( i ) ½ > ½ j (i + 1) ½

Первое из этих условий отображает факт равенства весовой функции единице для первого ( i =l) члена ранжированной последовательности при общем числе экообъектов п. Соответственно второе условие характеризует стремление к нулю весовой функции при достаточно большом числе членов последовательности ( ¥). Третье условие фиксирует отсутствие экстремума (макс или мин) между первым и последним членами последовательности, т. е. любое предыдущее значение весовой функции по модулю будет больше последующего.

Трем начальным условиям (1) удовлетворяют функции вида

(j( i ) = i / ai-1

Наиболее общие соображения экспертов и соответствующие им начальные условия, по существу, одинаковы для ранжированных последовательностей любой природы (экология, техника, экономика). Поэтому функция (2) довольно универсальна.

Можно надеяться, что дальнейшие исследования, включая практическое применение изложенных методических аспектов, позволят более точно определить “вес” человека в общей системе экологических объектов. Стоит лишь еще раз подчеркнуть, что промышленная экология базируется на признании ведущей роли человека в биоценозе.

Результаты ранжирования и нормирования весов экообъектов сводим в таблицу значений весов для основных экологических объектов (табл. 31).

 

Таблица 31

Основные экологические объекты (характеристики)

Код Экологические объекты Вес объекта в ранжированной последовательности
i1 Человек 2,00
i2 Домашние животные и культурные растения 1,00
i 3 Промысловые растения и дикорастущие растения, используемые в хозяйственной деятельности 0,76
i 4 Массовые виды компонентов биоценоза, не используемые в хозяйственной деятельности человека 0,50
i 5 Малочисленные виды компонентов биоценоза, нейтральные в отношении хозяйственной деятельности человека 0,31

 

 

Нельзя согласиться с некоторыми природолюбами, которые считают, что нужно в равной мере оберегать и защищать все элементы биоценоза. Наши соображения, основа которых ─ антропоцентрическая система, если и не дают исчерпывающий ответ на вопрос, что вообще нужно защищать, то, по крайней мере, подсказывают целесообразные пути дальнейших изысканий.

Оценка степени загрязнения среды обитания. Качественная оценка степени загрязнения среды обитания.Прежде всего необходимо найти критерий нормализации среды обитания. Руководствуясь им, можно выбрать технико-биологические средства защиты окружающей среды. Этот критерий должен быть связан со значимостью экологических объектов в биоценозе рассматриваемого региона.

Поскольку в рассматриваемой ситуации отсутствуют количественные данные, то для аттестации значений у используют балльные оценки (к примеру, по пятибалльной шкале).

Выбор размерности балльной системы в рассматриваемом случае не принципиален.

Все дальнейшие вычисления связаны с разработкой (для последующего использования) генеральной экологической таблицы (ГЭТ, табл. 30), в которой значения поставлены во взаимно однозначное соответствие с потенциально возможными экологическими ситуациями. Значения определяются по ГЭТ (максимальные оценки).

В целом состояние экологической системы вГЭТ оценивается по 25 признакам, что больше чем достаточно. В практических расчетах можно ошибиться в неправильной оценке, например, одной позиции. Следовательно, возможная ошибка составит 4%, что в пределах точности экологических расчетов.

Максимальное значение коэффициента нормализации равно единице. Такое состояние возникает тогда, когда конкретно сложившаяся экологическая ситуация соответствует пятой позиции по всем экологическим объектам. Минимальное значение коэффициента нормализации будет иметь место, когда все оценки в первой строке базисной матрицы будут равны нулю (санаторные условия для человека и условия заповедника для остальных экологических объектов).

Количественная оценка степени загрязнения окружающей среды. Коэффициент загрязнения окружающей среды может быть представлен как совокупность загрязнений от всех потенциально возможных загрязнителей s, отнесенная к приведенному числу загрязнителей

Исходная предпосылка для определения величины s - выяснение предельной концентрации (или плотности) загрязнителей р . Под предельной концентрацией загрязнения, как это уже принято в экологии, будем понимать отношение концентрации загрязнителя N, которое фактически сложилось в данном экологическом регионе, к физиологически допустимой концентрации Ф для нормального существования биосферы и ее элементов (экологических объектов):

Р= N/Ф

где N - фактическое количество загрязнителя; Ф - физиологическая норма (ПДК).

В последние годы существования Советского Союза проведена большая работа по выявлению физиологически предельных норм загрязнения окружающей среды, установлены предельно допустимые концентрации вредных веществ (физиологические нормы) в воде, в атмосфере, почве.

Если в конкретной среде обитания появляется не один, а несколько загрязнителей, то их совокупное действие, т. е. величина S, будет равно

S = S · (N/Ф) · F(j),

где F(j) - некоторая функция, обозначающая в формальном отношении нормирование весов загрязнителей, в ранжированной последовательности из j загрязнителей. В физическом смысле функция F(j) характеризует относительную токсичность (вредность) загрязнителя.

Нормирующая функция F(j) определяется из опросов экспертов или методами математического моделирования, рассматриваемыми в работах по инженерному прогнозированию. В последнем случае значения формирующей функции F(j) определяются по формуле

F(j) = j / 2 j-1

где j - номер загрязнителя в ранжированной последовательности из т загрязнителей.

 

Таблица 32

Генеральная экологическая таблица (ГЭТ)(адаптированный вариант)

Код Состояние среды обитания (позиции, р) Оценка вредности среды обитания для экологических объектов
i =1 i =2 i =3 i =4 i =5
Безвредная среда обитания, загрязнители воздуха, воды и почвы не накапливаются 2,0 1,0 0,75 0,50 0,31
Нормальная среда обитания, но загрязнители воздуха, воды и почвы постепенно накапливаются 4,0 2,0 1,50 1,0 0,62
Обнаруживаются случаи обратимых морфофизиологических нарушений, не связанных с изменением генетической структуры популяции 6,0 3,0 2,25 1,5 0,93
Обнаруживаются случаи необратимых морфофизиологических нарушений с изменением генетической структуры популяции 8,0 4,0 3,0 2,0 1,24
Предельно вредная среда обитания 10,0 5,0 3,75 2,5 1,55

 

 

Таблица 33

Ранжированная последовательность относительной степени токсичности загрязнителей

Номер в ранжиро ванной последова тельности   Загрязнители Относительная степень токсичности
Пылегазовые и жидкие загрязнители, склонные к синергизму и не разлагающиеся естественным путем 0,996
Пылегазовые и жидкие загрязнители, не склонные к синергизму, но и не разлагающиеся естественным путем 0,992
Пылегазовые и жидкие загрязнители, склонные к синергизму и способные самопроизвольно разлагаться под действием естественно-биологических процессов 0,855
Одиночный пылегазовый или жидкий загрязнитель с высокой степенью токсичности, не разлагающийся естественным образом (стойкий загрязнитель) 0,692
Одиночный пылегазовый или жидкий загрязнитель высокой степени токсичности, разлагающийся естественным образом (нестойкий загрязнитель) 0,468
Пылегазовые и жидкие загрязнители, взаимно нейтрализующиеся при смешении 0,301

 

В природных условиях различные загрязнители смешиваются, образуя конгломерат. Для практических расчетов весьма важно определить степень токсичности конгломерата. В целом этот вопрос еще недостаточно изучен. Для приближенных расчетов относительная степень токсичности определена как среднее значение функции F(j), нормирующей -веса загрязнителей в ранжированной последовательности.

Верхние и нижние значения функции образуют область существования относительной токсичности. Некоторые значения относительной токсичности приводятся в таблице 33.

Последовательность потенциально “возможных” технико-биологических средств охраны среды по степени загрязненности последней разделяется на 5 категорий сложности:

- практически не вредная (не токсичная) для экологических объектов среда обитания (категория I);

- среда обитания, которую можно привести в безвредное состояние обычной организационной деятельностью человека, без специальных технических средств (категория II);

-среда, которую можно привести в безвредное состояние обычными (ранее освоенными) средствами - фильтры для газа и стандартные устройства для очистки воды и почвы (категория III);

- среда, которую можно привести в безвредное состояние только с помощью системы специальных технико-биологических средств защиты (категория IV);

- среда, которая приводится в безвредное состояние комплексными технико-биологическими средствами; требуется разработка комплексных программ, полное изменение технологии производства или (как крайняя мера) ликвидация предприятия - источника загрязнения (категория V).

Естественно соотнести с наибольшим значением критерия нормализации самую высокую категорию сложности технико-биологических средств охраны среды обитания. На том же основании категорию I следует соотнести с минимальным значением коэффициента нормализации. То же можно сделать и для значений коэффициента нормализации в интервале между ними. Учтя все это, строим аттестационную шкалу. Для более точной аттестации целесообразно для категорий III, IV, V ввести три уровня (нижний, средний, верхний) и детализировать в последней графе критерий нормализации, распределив его равномерно по каждому уровню категории сложности. Ориентируясь, в основном, на рубрики аттестационной шкалы, отметим следующие потенциально возможные средства охраны среды обитания.

I и II категории сложности. Особо следует сказать о технологии оборотного водоснабжения. По образному выражению М. И. Львовича, “за ворота предприятия нельзя выпускать ни кубометра сточной воды, а если в отдельных случаях это может понадобиться, то только для того, чтобы отработанную воду одного предприятия использовать на другом, если оно не нуждается в высококачественной воде”. Иными словами, принцип замкнутого оборотного водоснабжения должен стать в ближайшее время основой промышленного водоснабжения. Опытные производства с безотходной технологией (предприятия по производству серной кислоты, сернистого газа и т. д.) в Советском Союзе уже существуют, они доказали свою рентабельность. В настоящее время технология безотходного производства внедряется на предприятиях черной металлургии.

III категория сложности, средства физико-химической очистки и биологической очистки, освоенные в основном промышленностью. Для разложения не распадающихся загрязнителей их обрабатывают гамма лучами, затем воду выдерживают в отстойниках. Результат - чистая вода и “живой ил” (используется для производства удобрений).

Для небольших предприятий установки локальной газоочистки в ряде случаев ─ единственное и крайне необходимое средство снижения уровня загрязнения окружающей среды. Сегодня в нашей стране ни одно предприятие не вводится в действие без фильтров.

IV категория сложности. Прежде всего следует сказать о разработке и реализации автоматизированных систем управления сооружениями охраны среды обитания (АСУ СО). В Советском Союзе имелся удачный опыт создания таких АСУ. Например, институтом ВОДГЕО создана первая очередь АСУ по водоохранным комплексам (АСУ ВК), восемь станций контроля речной воды, шесть ─ сточных вод, пять местных диспетчерских пунктов и один центральный. На станциях автоматически замеряются уровень и температура воды, ее электропроводность, рН, мутность, содержание кислорода, меди, железа, аммиака и т. д. Они оборудованы средствами телемеханики для передачи информации и приема команд с диспетчерских пунктов. Годовой экономический эффект внедрения первой очереди АСУ ВК на реке Северный Донец 589 тыс. руб.





©2015- 2017 megalektsii.ru Права всех материалов защищены законодательством РФ.