Анализ методических подходов к оценке экологичности технологических процессов

УДК 574:630*2 Л.П. Майорова

АНАЛИЗ МЕТОДИЧЕСКИХ ПОДХОДОВ

К ОЦЕНКЕ ЭКОЛОГИЧНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ

ПРОЦЕССОВ

щ повышение экологичности и безопасности технологий и

.М. Ж. оценка их влияния на природную среду базируются на следующих позициях (см. рисунок).

Комплексная оценка производится на основании учета показателей (критериев).

При анализе существующих показателей оценки экологичности технологий и способов производства (табл. 1) в первую очередь рассматривались те, которые характеризуют воздействие на природную среду и устанавливают соотношения «воздействие - возможные последствия». Анализировались преимущества, недостатки, информационное обеспечение и возможности использования различных подходов оценки технологий. Показано, что:

1. Характеризовать экологичность технологий можно:

- нагрузкой на среду. Но при этом должны быть использованы интегральные, а лучше комплексные показатели, которые пока не разработаны;

- изменением состояния среды под воздействием разных технологий. Это более совершенная оценка. Однако методы прогнозирования из-за не разработанности и отсутствия сведений о состоянии естественных и нарушенных экосистем, оказываются неэффективными. Необходимы трудоемкие расчеты превращений в средах и прогнозы последствий. Очень велика степень неопределенности;

- ущербом природной среде и риском. Имеются методики определения ущербов от загрязнения водных объектов, атмосферы, земель. Интенсивно разрабатываются методы оценки риска;

- интегральными (комплексными) показателями, учитывающими природоохранные затраты;

Обобщенная схема оценки воздействия технологических процессов на окружающую среду

- величиной природоемкости производства;

- соотношением техноемкости среды и природоемкости производства.

2. Объективной и полной является оценка «природоемкости» технологий. Однако механизм такой оценки пока не проработан.

3. Для укрупненной ориентировочной оценки можно использовать размер платежей за загрязнение природной среды, хотя ставки платы не отражают реального ущерба здоровью населения и природным объектам.

К основным недостаткам имеющихся показателей и критериев можно отнести следующее:

- не учитывается класс опасности и формы веществ, присутствующих в выбросах, сбросах, отходах, а также эффект суммации биологического действия;

- в подавляющем большинстве случаев отсутствует учет специфики прилегающей территории;

387

Анализ критериев оценки воздействия на природную среду технологических процессов

№ Метод Расчетные формулы Преимущества Недостатки Информационн ая база Возможности использования

1 Суммарные платежи за загрязнение природной среды (при одинаковой мощности производства) или удельные суммарные платежи («технологичес кий норматив») Платежи за выбросы (сбросы) в пределах норматива ПХ = Пн + Пл + Псл , где Пн - платежи за выбросы, сбросы, размещение отходов в пределах норматива, руб.; Пл- платежи за выбросы, сбросы, размещение отходов в пределах лимитов, руб.; Псл -платежи за сверхлимитные выбросы, сбросы, размещение отходов, руб. - Простота расчетов; - наличие методик и утвержденных ставок платежей; - учет экологической ситуации в районе размещения и емкости сред для размещения выбросов, сбросов, отходов; - характеристика совокупного воздействия на основные составляющие природной среды, выраженные в едином (денежном) выражении. - Необходимость предварительной разработки нормативов ПДВ, НДС, ПНООЛР; - не учитывается «ресурсоемкость» технологий и требуемое «качество ресурса»; - сумма платежей не коррелирует ни с экологическим ущербом, ни с нагрузкой на реципиенты и экосистемы в целом. Характеристик а (состав и качество покомпонентно ) выбросов, сбросов, отходов. Ориентировочн ая оценка при сравнении вариантов технологий без учета трехступенчато го начисления платежей.

2 Суммарный экономический ущерб от загрязнения основных компонентов окружающей среды [1] Уа = У М • f, где у - удельный ущерб от определенного загрязнения; руб./ усл. т; 5 -коэффициент относительной опасности загрязнения среды; Мпр - - Позволяет суммарно оценить воздействие на основные компоненты природной среды в едином (денежном) эквиваленте; - при различной чувствительности -В расчетах используются общие укрупненные оценки ущербов при воздействии на разного типа реципиентов; - отсутствует учет Необходимы данные о состоянии и мас-се загрязняющих веществ в выбросах и сбросах, Целесообразно ранжировать воздействия для уменьшения объемов расчетов.

388

масса годового выброса реципиентов к отходам специфики параметры

загрязняющих веществ от разных технологий прилегающей источников

позволяет территории выбросов, сбросов,

Продолжение таблицы

источника, усл.т/год; f -коэффициент, учитывающий характер рассеивания примесей-загрязнителей в атмосфере. учесть опасность для экосистем; - имеются методики расчета и установлены основные соотношения. (зоны экологического бедствия, степень концентрации промышленности); - показатель агрессивности определяется через ПДК (недостатки нормативов ПДК); - не учитывается эффект биологического суммирования; - не учитывается эффект от аварийных ситуаций. коэффициент экологической ситуации, коэффициент экологоэкономической опасности и предельнодопустимые концентрации загрязняющих веществ.

3 Производствен но- экологический риск Я = м т =2 Q св Y СБ + с = 1 + Q,.Yна к = 1 где с = 1...П - количество случайных вредных материальных и энергетических выбросов; Учет воздействий при аварийных ситуациях и штатных режимах. Необходимость достоверной статистической информации о вероятности и сценариях аварийных - Возможные сценарии аварийных ситуаций, вероятность их возникновения; - качественный Предварительн ая оценка альтернатив.

389

к = 1...Ш - число непрерывных вредных выбросов; Усв - величина ущерба от одного случайного выброса; Уш -величина ущерба от выброса; QСБ -вероятность возникновения аварийных ситуаций (случайных вредных воздействий); Qна - вероятность возникновения ущерба в штатном режиме (0ш= 1). ситуаций при реализации различных технологий, что затруднительно при сравнении новых технологий с существующими (т.е. возникает значительная степень неопределенности). состав выбросов, сбросов, отходов при штатном режиме и аварийной ситуации; - состав реципиентов в зоне влияния предполагаемо й деятельности.

4 Приведенная масса ЗВ от стационарных источников N Ма = 2 (та Кап.Ка) ст V ст П1 гг ' г=1 где шаст - фактическая масса выбрасываемого в атмосферный воздух 1-го ЗВ от стационарных источников; Ка О1 -коэффициент относительной экологоэкономической опасности для 1-го ЗВ, выбрасываемого в атмосферный воздух; Ка й~ - фоновый поингредиентный коэффициент Простота расчетов. Отсутствие коэффициентов относительной экологоэкономической опасности для і-го ЗВ, выбрасываемого в атмосферный воздух и фонового поингредиентного коэффициента экологической ситуации и экологической значимости состояния атмосферного Покомпонентн ый состав выбросов, значения коэффициентов Ка О и Ка іг .. Предварительн ая оценка альтернатив при превалирующе м воздействии на атмосферный воздух.

06Е

экологической ситуации и экологической значимости состояния атмосферного воздуха в г- ном муниципальном образовании для 1-го вида ЗВ; I - вид ЗВ; N количество учитываемых ЗВ.

воздуха в г- ном муниципальном образовании для 1-го вида ЗВ.

Продолжение таблицы

Приведенный

объем

выбросов

М пр =2 А 1 -М 1

1 = 1 , где

М1 - масса годового выброса примесей 1-го вида, т/год; А1 - показатель относительной агрессивности 1-ой

примеси, усл. т/год; п -количество примесей.

Простота расчетов.

- Отсутствует учет специфики прилегающей территории;

- не учитывается эффект суммации действия;

- не учитываются

затраты ресурсов и затраты на

природоохранные меры._______________

Покомпонентн ый состав выбросов и сбросов, ПДК.

Предварительн ая оценка альтернатив.

Удельный

объем

выбросов

І Аі • Мі

Простота расчетов.

М =

уд.

где

V

М - масса годового выброса примесей 1-го вида, т/год; А; - показатель относительной

- Отсутствует учет специфики прилегающей территории;

- не учитывается эффект суммации действия;

- не учитываются

Покомпонентн ый состав выбросов и сбросов, ПДК, объем

производства

продукции.

Предварительн ая оценка альтернатив.

5

6

агрессивности 1-ой примеси, усл. т/год; п -количество примесей; V-объем производимой продукции (целлюлозы), т/год. затраты ресурсов и затраты на природоохранные меры.

7 Показатель суммарной вредности выбросов П2 =2 П,, токсичность определяется как а. = ПДК 1 1 ПДК _ вводится деление на группы: I группа - вредные вещества, мало зависящие от параметров технологического процесса; II группа -вредные вещества, образование которых зависит от параметров технологического процесса. - П характеризует удельное количество вредных веществ и его токсичность; - методика предложена для определения суммарных вредных продуктов сгорания разных топлив и позволяет ранжировать топлива по интенсивности воздействия продуктов сгорания на природную среду; - учитывает скорость осаждения примесей. - Соотнесение с ПДК; - частный случай -сжигание топлив. Покомпонентн ый состав выбросов и сбросов, ПДК, объем производства продукции, характеристики сырья (топлива). Непосредствен но для оценки других технологий не может быть использована; - требуется вывод формул для П1 в соответствии со спецификой технологическо го процесса.

8 Природоемкос ть - приведенная величина техногенного П = И + Д - М , Р где И - стоимость изъятых из окружающей - Конкретизирует область соизмерения природных и производственных потенциалов; - Те же, что при определении экономического ущерба от загрязнения Состав выбросов и сбросов, их объемы, количество Предварительн ая оценка альтернатив.

392

ущерба, отнесенного к объему товарной продукции [2] среды местных ресурсов; Д - экономический ущерб от загрязнения отходами производства; М - экономический эффект мелиорации (как положительного воздействия); Р - объем товарных продаж. При сравнительной оценке технологии формула может иметь вид: П = И + Д Р - позволяет учесть «ресурсоемкость» и «качество ресурса»; - позволяет сравнивать воздействия при разных объемах производства и со «среднеотраслевым» показателем. природной среды; - не учитываются природоохранные затраты, входящие в технологию. отходов, способы их обезвреживани я, потребности в ресурсах, стоимостная оценка ресурса.

Продолжение таблицы

9 Экологичность ъ у Э = — , где С У- ущерб от загрязнения воздушной среды; С - стоимость 1 т готовой продукции. Коэффициент опасности веществ определяется по формуле а (ПДК^С2 *ПДКр^С2 а1 ] ПДКсс1 * ПДКр.з.1 - Экологичность устанавливается в долях (%) от стоимости выпускаемой продукции; - относительная простота расчетов по имеющейся методике. - Учитывается только ущерб от загрязнения атмосферы; - коэффициент опасности не учитывает возможных превращений вредных веществ. Покомпонентн ый состав выбросов и сбросов, ПДК. Предварительна я оценка альтернатив. Метод целесообразен для технологически х процессов, воздействующи х главным образом на воздушный бассейн.

10

Относительная

экологичность

типового

процесса,

технологическ

ой линии, цеха

[3]

А =

І

І (М с

+

где М + Мц - масса отходов, поступающих в ОС со сточными водами и газовыми выбросами; £Мн

- масса нейтрализованных отходов. При А^0 процесс является безотходным

- Позволяет учесть обезвреживание выбросов и сбросов;

- достаточно прост.

Не учтены твердые отходы, токсичность соединений в

выбросах и сбросах.

Покомпонентн

ый состав

выбросов и

сбросов,

эффективность

очистных

сооружений.

Сравнение «безотходности » технологий.

11

Средневзвешен

ный

коэффициент

вредности

производствен

ной сферы (по

основным

производствен

ным фондам)

Кв =---------~------------

в п

£(^ • КПД,). Ксм 1=1

^ - стоимость основных производственных фондов (среднегодовая) соответствующих санитарных классов, млн. руб.; Кс1 - условный коэффициент вредности предприятий соответствующих санитарных классов; КПД1 -коэффициент полезного действия очистных

сооружений; Ксм -коэффициент самоочищения природной среды. может

- Стоимость основных производственных фондов отражает

«совокупность технических средств, непосредственно воздействующих на природную среду». Градостроительная классификация по

санитарным классам также характеризует воздействие на

природную среду.

- Не определен Ксі и метод его оценки;

- не предложена методика оценки

Ксм.

- не прослеживается смысловая нагрузка произведения

Б. • КПД. • К

і г>і см

- недостаточна информационная база.

Покомпонентн

ый состав

выбросов и

сбросов, ПДК,

эффективность

очистных

сооружений,

коэффициент

самоочищения

природной

среды.

- Оценка степени промышленног о влияния городов и систем расселения;

- характеризует совокупные воздействия безотносительн о

составляющих

эколого-

экономические

системы;

- может использоваться для

определения

393 394

быть использована упрощенная формула £к„. б Кв" Еб первоочереднос ти вложения средств в природоохранн ые мероприятия.

12 Показатель ухудшения качества окружающей среды в районе промышленно й деятельности (К) [4] К, = £Шр *ар * Бр Р = 1 где Бр -модифицированная функция на основе экспертных оценок, Шр -весовой множитель, ^ относительная степень ущерба. - Введен весовой множитель воздействия по варианту (технологии); - предпринята попытка учета изменения факторов воздействия в окружающей природной среде; - простота расчетов; - возможно сравнение вариантов, реализуемых на одной площадке. - Экспертная оценка, имеющая определенную степень субъективизма; - ограниченность данных о поведении химических соединений в различных средах; - не учтена «ресурсоемкость» технологий (вариантов). Сведения об относительных масштабах распространения компонентов выбросов и сбросов, стойкости их в среде и возможности переноса, покомпонентны й состав. Сравнение вариантов природоохранн ых мер может быть использован для сравнения технологий.

Продолжение таблицы

13 Критерий Кэф = П * П * М , где - Метод достаточно - Не учитываются Покомпонентны - Сравнение

эффективности прост, основан на затраты на й соста технологически

технологическ П - эффективность систем уравнениях природоохранные выбросов и х процессов по

их процессов регулирования воздействия материального баланса мероприятия; сбросов, экологичности;

[4] на окружающую среду; П - технологических - не учитывается сведения об - оценка

коэффициент процессов; класс опасности объемах эффективности

экологичности очистных - устанавливает связи веществ и используемых природоохранн

сооружений; М - между стадиями возможность сырья и ых

технологический выход «жизненного цикла» суммирования материалов и мероприятий.

основной продукции, кг. объекта. биологического готовой

воздействия; - не учитывается возможность использования более дешевого сырья. продукции, эффективности очистных сору жений, энергопотреблен ии.

14 Коэффициент безотходности Кб=0,33(Кп+Кв+Кпг), где Кп - коэффициент использования породы, образующейся в результате горных работ; Кв -коэффициент использования попутно забираемой воды, образующейся при добыче угля; Кпг - коэффициент использования пылегазовых отходов. Простота расчетов. Не учтено воздействие на природные объекты и здоровье человека. Оценивается только «безотходность». Объемы вскрышных пород, забора воды, пылегазовых выбросов, направления и эффективность их повторного использования. Предложен для угольной промышленнос ти.

15 Коэффициент безотходности производства [4] К = 3/К„ • Кэ *Ка, где Км - коэффициент полноты использования материальных ресурсов, Кэ -коэффициент полноты использования энергоресурсов, Ка -коэффициент соответствия природоохранным требованиям, При непревышении ПДВ Метод позволяет учитывать использование сырья, материалов, электроэнергии и нагрузку на природную среду. - Нагрузка на среду определяется только коэффициентом соблюдения природоохранных требований. При соблюдении требований выделить технологию с меньшей нагрузкой на природную среду Покомпонентн ый состав выбросов и сбросов, сведения об объемах используемых сырья и материалов и готовой продукции, эффективности Сравнение вариантов природоохранн ых мероприятий. Подход может быть использован для сравнения технологий при условии достаточно

395 396

(ПДС) коэффициенты равны 1. 0<К<1.Если К>0,8-0,9, производство относят к категории малоотходных в зависимости от мощности предприятия; К>0,95-0,98 -к безотходным; К<0,8 - к рядовым. является проблематичным; - не учитываются затраты на проведение природоохранных мер и достижение нормативов ПДВ, НДС. очистных сооружений, энергопотребле нии полной проработке природоохранн ых мероприятий.

16 Коэффициент безотходности Кб=^ Пб.п/ПБ.п, где Нб.п - продукция безотходного производства, руб.; Пв.п -валовая продукция современного производства, руб.; Пв.п=Чп,+Mв.п, где Чп.с - чистая продукция современного производства, руб.; Мвл -материальные затраты безотходного производства; Мвп=ВгпПср, Вгп - масса готовой продукции, т; Пср -средневзвешенная цена единицы массы материальных ресурсов, руб.; Сравнение современными технологиями. с Показатель недостаточно конкретизирован. Объемы производства, затраты, сведения о передовых технологиях, стоимость основных материальных ресурсов. Сравнение технологий по критерию «безотходности ».

Продолжение таблицы

17 Социальноэкологический ущерб [5] Э = ]Гксэ • Т -Л? • ДКС І = 1 где К”- социальноэкономический коэффициент преобразования к стоимостному виду степени воздействия І- го вредного фактора Т'С окружающей среды; Т -продолжительность воздействия І- го вредного фактора; Л" - количество людей, подверженных вредному воздействию І- го фактора окружающей среды; ДКС -относительное изменение социального качества от воздействия І- го фактора окружающей среды; - Учет экономического и социального фактора; - может быть адаптирован для сопоставления технологий. - Проблематично в методическом плане определение Ксэ -уровня социального качества; - высокая трудоемкость расчетов. Покомпонентн ый состав выбросов и сбросов, продолжительн ость действия факторов, численность населения, подверженного воздействию, изменения составляющих природной среды в результате воздействия, весовые коэффициенты. На современном этапе использование этого критерия затруднено.

18 Индекс загрязнения среды 1общ=аШа+Шв+рШл, где Ша , Мв, Мл -индексы относительной токсичности выбросов в атмосферу, воду и на Характеризует совокупное воздействие на составные части географической оболочки. Трудоемкость расчетов и проведения экспериментальных исследований. Объемы и покомпонентн ый состав выбросов, сбросов, Имеется принципиальна я возможность использовать для сравнения

397

поверхность литосферы; а, в - коэффициенты, характеризующие перенос ЗВ в поверхностные или грунтовые воды с учетом фильтрации, сорбции, трансформации (определяются экспериментально). отходов, ПДК, коэффициенты, характеризующ ие перенос технологий.

19 Общий экономический ущерб, нанесенный биосфере Экономический ущерб от поступления разных соединений из одного источника Э . = Уз . + УЭ у1 ул ув 1=1 1=1 где Эуп - ущерб от загрязнения воздуха 1-м соединением, руб./год; Эув1 - ущерб от загрязнения водоемов 1-м соединением, руб./год. - Интегральный показатель, учитывающий взаимодействие составляющих ущерба 1 через среднестатистический показатель валового общественного продукта на душу населения; - приемлем для сравнения предприятий и технологий. - Не учтен ущерб от загрязнения почв; - ущерб от загрязнения гидросферы определяется применительно к рекреационному пользованию; - не учитывается эффект суммарного воздействия веществ и возможные превращения их в среде; - не учитывается влияние на других, кроме человека, реципиентов; - относительная Статистически е показатели, масса выбросов и сбросов і-го вещества; токсикометрич еские характеристики - ПДК і-го вещества в атмосферном воздухе и водных объектах. Критерий может быть использован при оценке альтернативны х технологий.

398

трудоемкость расчетов.

Продолжение таблицы

20 Потенциальны Ґ - Г

й п

территориальн ^пт = X І=1 1 - ехр -0,174

ый риск [6] V. _

где С. - среднегодовые концентрации 1-го

компонента в ]-ой точке территории при различных погодных состояниях; С^ -концентрация 1-го

компонента в ]-ой точке территории для к-го погодного состояния; Кз -параметр расчета

увеличения риска; р -коэффициент, учитывающий особенности токсических свойств

вещества. Условно

формула может быть упрощена при

использовании

для

наиболее неблагоприятных критериев.

- Используется для

описания риска

хронической

интоксикации (в том числе канцерогенного риска), связанной с загрязнением атмосферы, т. е. учитывает риск утраты здоровья

населением;

- может использоваться

при сравнении

технологий,

оказывающих основное воздействие на

атмосферный воздух, при размещении

предприятий в

промышленной зоне городов.

- Не учитываются воздействия на другие составные части биосферы и других, кроме человека, реципиентов;

- трудоемкость расчетов;

- необходимость большого объема информации.

Сведения о

выбросах

загрязняющих

веществ, их

характеристики

(класс

опасности,

ПДКсс), данные

о вероятных

погодных

состояниях.

Использование

критерия для

оценки

технологий

достаточно

проблематично.

399

21 Коэффициент экологического действия [7]

К =

Вт

Вф~

Вт

Вт + Вп

, где

Вт - теоретическое

воздействие, необходимое для производства; Вф -фактическое воздействие; Вп - воздействие,

определяемое конкретным производством.

Если Вф>>Вт, то К——0, т.е. данное производство абсолютно не учитывает требований экологической безопасности, что

неизбежно ведет к экологическому «просчету» или

экологическому «бумерангу».

Позволяет определить требования экологической безопасности производства. Чем выше К, тем более совершенно производство с учетом воздействия на ОС и тем более существенно приближение к

безотходной технологии.

Критерий не

конкретизирован, крайне сложен в применении.

Теоретическое и фактическое воздействие производства на ПС в целом.

Характеризует

совокупные

воздействия

безотносительн

о

составляющих

эколого-

экономических

систем.

Имеется принципиальна я возможность использовать для сравнения технологий.

- не принимается во внимание возможность использования более дешевых и доступных ресурсов и затраты на природоохранные меры;

- часто проблематично информационное обеспечение.

Достаточно простой и информативный показатель должен отвечать следующим принципам:

1. Доступность информации, обеспечивающей формирование оценочного показателя.

2. Комплексность и интегральный характер, учитывающий воздействие на все компоненты окружающей среды и различных реципиентов.

3. Достаточно высокая «чувствительность», позволяющая улавливать отличия в технологиях.

4. Структурирование видов техногенного воздействия на окружающую среду и приведение количественных характеристик воздействия к формализованным критериям.

5. «Технологичность», обеспечиваемая учетом удельных нормативов землеемкости, ресурсоемкости, энергоемкости, отходности.

Наряду с критерием экологичности при сравнении технологических процессов может быть использован подход по аналогии с функцией потерь Тагучи. В качестве модели выступают показатели по наилучшим существующим технологиям. Результатом оценки является степень несоответствия модели.

Таким образом, для оценки экологичности технологий необходимо учитывать суммарную нагрузку на природную среду, включая качество и уникальность изымаемых ресурсов, и угрозу необеспеченности ресурсами.

---------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Временная методика определения предотвращенного экологического ущерба. - М., 1999. - 34 с.

2. Моисеенкова Т.А. Эколого-экономическая сбалансированность промышленных узлов / Т.А. Моисеенкова. -Саратов: Изд-во Саратов. ун-та, 1989. - 213 с.

3. Донченко В.К. Экологическая экспертиза: Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / В.К. Донченко, В.М. Питулько, В.В. Растокуев и др.; под ред. В.М. Питулько. - М.: Издательский центр «Академия», 2004. - 480 с.

4. Мазлова Е.А. Экологические решения в нефтегазовом комплексе / Е.А. Мазлова, Л.Б. Шагарова. - М.: Изд-во «Техника» ООО «ТУМА ГРУПП», 2001. - 112 с.

5. Беспамятное Г.П. Предельно допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде: Справочник / Г.П. Беспамятнов, Ю.А. Кротов. - Л.: Химия, 1985. - 528 с.

6. Алымов В.Т. Анализ техногенного риска: Учебное пособие для студентов вузов / В.Т. Алымов, В.П. Крапчатов, Н.П. Тарасова. - М.: Круглый год, 2000. - 160 с.

7. Критерии оценки экологического состояния территории / под ред. Н.Г. Рыбальского. - М.: МПР России, 1992. -76 С. 111ГЛ

— Коротко об авторе -------------------------------------------

Майорова Л.П. - кандидат технических наук, доцент, заведующая кафедрой «Экология, ресурсопользование и безопасность жизнедеятельности» Тихоокеанского государственного университета, г. Хабаровск, mayorova@mail.khb.ru.