Оценка влияния потенциально опасных объектов на окружающую среду

УДК 681.518.3 И.М. Янников

Ижевский государственный технический университет, Ижевск

ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ПОТЕНЦИАЛЬНО ОПАСНЫХ ОБЪЕКТОВ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ

На основе анализа существующих методов предлагается новый подход к оценке влияния потенциально опасных объектов на окружающую среду. В рамках подхода к организации исследований в зоне влияния ПОО проводятся экспериментальные исследования, автоматизированная обработка результатов измерений с учётом полученных зависимостей и формированием базы данных измерений и эталонов. Расчёт оценки влияния производится при помощи моделирования и классификации ситуаций распространения загрязнителя в окружающей среде.

I.M. Yannikov

The Izhevsk state technical university, Izhevsk

ESTIMATION OF INFLUENCE OF POTENTIALLY DANGEROUS OBJECTS ON THE ENVIRONMENT

On the basis of the analysis of existing methods the new approach to an estimation of influence of potentially dangerous objects on an environment is offered. Within the limits of the approach to the organization of researches in a zone of influence of potentially dangerous objects the experimental researches, the automated processing of results of measurements in view of the received dependences and are spent by formation of a database of measurements and standards. Calculation of an estimation of influence is made by means of modelling and classification of situations of distribution polluting substances in an environment.

Совершенно очевидно, что существующие в настоящее время системы контроля и прогнозирования чрезвычайных ситуаций потенциально опасных объектов (ПОО) не могут дать абсолютных гарантий обеспечения безопасности их работы, следовательно, методы функционирования указанных систем и проведения мониторинга ПОО необходимо постоянно совершенствовать [1].

При осуществлении оценки влияния потенциально опасных объектов на окружающую среду учитываются в основном только данные производственноэкологического мониторинга, проводимые инструментальными методами. Мониторинг зон влияния ПОО, в том числе и биомониторинг, как правило, не проводится, либо проводится некачественно в связи с большим объёмом трудовых, временных и финансовых затрат, предлагаемых существующими методами «классического подхода» [2,3]. Кроме того, что указанные методы

(описание всех видов по всем параметрам) весьма финансово и трудозатратны, собранные данные не учитывают отдаленных последствий воздействия малых доз загрязнителя, не имеют поправок на адаптивные и компенсационные механизмы биообъектов. Площадки отбора проб выбираются в основном эмпирическим путем, без учета особенностей ландшафта в сочетании с влиянием потенциально опасного объекта [2,4].

В целях устранения вышеперечисленных недостатков предлагается оценку влияния ПОО на окружающую среду производить в несколько этапов:

- Организация работы на идентификационных экологических полигонах;

- Разработка базы данных и формирование эталонов биоиндикаторов;

- Проведение измерений в зоне влияния ПОО;

- Расчёт степени влияния ПОО на окружающую среду.

Поскольку основной целью биомониторинга является оценка и контроль влияния ПОО на окружающую природную среду с использованием биологических объектов-индикаторов, при его организации нами применяются идентификационные экологические полигоны (специально выделенные площадки в зоне влияния ПОО) на которых предварительно, путём воздействия загрязняющих веществ на биообъекты, проводятся эксперименты и накапливаются данные по возможным вариантам влияния ПОО на окружающую природную среду с определением зависимостей «доза-эффект» и «время-реакция» [5]. На рис. 1 представлен пример указанных зависимостей, при которых растения не видят определённых доз загрязнителя.

24

22

20

18

16

14

12

\//////\ 1

1.5

гтттттп 2

25

3

ш»\ КОЫТКО1_

08.2005

09.2005

10.2005

08.2006

Рис. 1. Динамика количества видов высших растений, экз., на идентификационном экологическом полигоне, в зависимости от дозы

внесённого раствора

В ходе наблюдений за изменением параметров биообъектов под воздействием загрязняющего вещества (ЗВ), оценивается динамика изменений состояния растительности (внешний вид, размеры, обилие, видовой состав растений).

Для определения степени влияния ПОО, как определенного уровня полученного биообъектами ЗВ, необходимо сравнить данные измерений в зоне его влияния с эталонами, сформированными на идентификационном полигоне в результате предварительных исследований по воздействию того или иного фактора (вещества). Эталоном является биоиндикатор определенного вида, имеющий параметры, определенные воздействием дозы ЗВ, выраженные в значениях уровня фоновой концентрации (УФС).

В связи с несостоятельностью предельно-допустимой концентрации (ПДК), как опорного значения для определения качества среды, для проведения исследований в качестве опорных использованы фоновые значения [6]. В данном случае фон - это определенный уровень содержания загрязняющего вещества в биоиндикаторе вне действия ПОО. Уровень фонового содержания (УФС) ЗВ - коэффициент изменения фона. После формирования эталонов определяют зависимости «доза-эффект» и «время-реакция» для каждого исследуемого биоиндикатора.

В общем виде предлагаемый подход к оценке экологической ситуации по данным биомониторинга можно представить в виде блок-схемы (рис. 2).

Идентификационный

полигон

Химический и физический анализ

Т

I

4------------------*------

База данных результатов

I-

Расчет УФС

і

і*

Анализ степени влияния объекта на окружающую среду

Решения

Рис. 2. Обобщенная схема

Для хранения данных, как эталонов, так и измерений разработана база эталонов и измерений [7]. Система ввода, хранения данных биомониторинга программно реализована.

Исследования на выбранных участках, как и экспериментальная работа на ИЭП. осуществляются на всех этапах деятельности предприятия: начинаются до начала и в ходе строительства объекта, в период эксплуатации и конверсии объекта. При проведении биомониторинга время и периодичность отбора образцов (проб) различных видов биоиндикаторов устанавливаются в зависимости от особенностей жизненного цикла организмов. При выборе участков исследования необходимо учитывать линии стока конкретного ландшафта и другие особенности рельефа местности. [8].

I-------------------------------------1

Модуль расчета УФ€ ЗВ

Построение сети значений концентрации ЗВ

Поиск соответствующего эталона

в пространстве ситуации

:-----------------------------1

Рис. 3. Процедуры анализа экологической ситуации

Для анализа экологической ситуации в зоне влияния ПОО (её

классификации) необходимо провести сравнение пространственного

распределения значений параметров биоиндикаторов с данными моделирования пространственного распределения значений ЗВ в результате возможных

аварийных ситуаций. На рис. 3 представлена последовательность поэтапного решения указанной задачи [9].

На первом этапе в модуле расчета удельного фонового содержания (УФС) загрязняющих веществ в исследуемом биоиндикаторе происходит заполнение базы данных биомониторинга. В базу данных заносятся параметры эталонов биообъектов и данные измерений. В качестве параметров биообъектов могут быть использованы такие показатели как хлороз листьев, степень почернения, покраснение ствола у прикорневой поросли для липы мелколистной и др.

На втором этапе моделируются распределения концентрации ЗВ на карте местности в результате возможных аварийных ситуаций, которые возможны в соответствии с декларацией безопасности конкретного объекта, а также долговременных утечек. Результат - регулярная сеть точек со значениями концентрации ЗВ в атмосферном воздухе.

Предлагается моделировать эти ситуации с одним направлением и скоростью ветра, которые наиболее характерны для данной местности.

На третьем этапе производится классификация сложившейся экологической ситуации на основе сравнения данных моделирования пространственного распределения значений ЗВ в результате аварийных ситуаций и утечек и пространственного распределения значений параметров биоиндикаторов.

Описанный порядок действий по определению УФС программно реализован, удобен в пользовании и обеспечивает оперативное решение поставленной задачи.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Габричидзе, Т.Г. Основы организации системы многоступенчатого экологического мониторинга и ее сопряжение с АИУС РСЧС. [Текст] /Габричидзе Т.Г., Янников И.М. // Промышленная и экологическая безопасность. -2007. -№5 (7). - С. 13-18.

2. Янников, И.М. Анализ методов организации флористического мониторинга вокруг объектов по хранению и уничтожению химического оружия [Текст] /Янников И.М. // Вестник ИжГТУ, - Ижевск: Изд-во ИжГТУ -2007. -№2. - С. 135 - 138.

3. Кургузкин, М.Г. Проектирование системы экологического мониторинга особо опасных промышленных объектов [Текст] /Кургузкин М.Г., Корепанов М.А., Тененев В.А. // Теоретическая и прикладная экология. -2010. -№1- С.51-56.

4. Янников, И.М. Особенности расстановки постов биомониторинга с

учетом почв, рельефа и растительности [Текст] /Янников И.М., Телегина М.В. //Сб. матер. IV Международного конгресса «ГЕО-Сибирь-2009». -Новосибирск: СГГА. - 2009. - Т4. Дистанционные методы зондирования Земли и

фотограмметрия, мониторинг окружающей среды, геоэкология. - С.26 - 29.

5. Янников, И.М. Экологический полигон как база оперативного мониторинга объектов по хранению и уничтожению химического оружия [Текст] /Янников И.М., Козловская Н.В. // Вестник Министерства по делам ГО и ЧС Удмуртской Республики, Ижевск. - 2007. -№ 4. - С.23 - 31.

6. Изучение влияния мышьяк-содержащих соединений и возможность организации прогнозирования чрезвычайных ситуаций на химически опасном объекте [Текст] /Янников И.М., Габричидзе Т.Г., Зубко Т.Л. //Интеллектуальные системы в производстве. - Ижевск: Изд-во ИжГТУ -2007. -№1. - С. 56-63.

7. Алексеев, В.А. Создание базы данных биомониторинга потенциально опасных объектов [Текст] /Алексеев В.А., Янников И.М., Телегина М.В. //Вестник ИжГТУ - Ижевск: Изд-во ИжГТУ! -2008. -№4. - С. 138-143.

S. Русанов, A.M. Роль ландшафтной асимметрии в формировании почв и почвенного покрова Предуралья. [Текст] /Русанов A.M., Милякова E.A. // Вестник ОГУ -2005. -№4. - С. 10S-113.

9. Баранов, МА. Aнализ экологической ситуации в зоне влияния потенциально химически опасного объекта. [Текст] / Баранов МА., Телегина М.В., Янников И.М. // Вестник ИжГТУ - Ижевск: Изд-во ИжГТУ, -2010. -№2 (45).- С. 137-139.

© И.М. Янников, 2011