Регулирование эксплуатационного и аварийного загрязнения окружающей среды на объектах водного транспорта

ЭКОЛОГИЯ И ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

УДК 556.53 В. И. Решняк,

д-р техн. наук, профессор, ГУМРФ имени академика С. О. Макарова;

З. Юзвяк,

д-р техн. наук, профессор, Морская академия, (Щецин, Польша);

А. Г. Щуров,

д-р пед. наук, профессор, ГУМРФ имени академика С. О. Макарова

РЕГУЛИРОВАНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННОГО И АВАРИЙНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ НА ОБЪЕКТАХ ВОДНОГО ТРАНСПОРТА REGULATION OF OPERATIONAL AND ACCIDENTAL POLLUTION OF THE ENVIRONMENT AT TNE WATER TRANSPORT

Предложено в зависимости от природы происхождения загрязнения окружающей среды выделять такие его виды, как эксплуатационное и аварийное. Проанализированы особенности проявления эксплуатационного и аварийного загрязнения, а также механизмы его регулирования.

This paper offers to allocate such types of pollution of the environment as the operational and accidental, depending on the nature of the origin ofpollution. The particular qualities of manifestation of operational and accidental pollution and the mechanisms of its regulation are analyzed.

Ключевые слова: эксплуатационное и аварийное загрязнение, регулирование загрязнения.

Key words: operational and accidental pollution, pollution regulation.

ЗАГРЯЗНЕНИЕ окружающей среды техногенными объектами, в том числе и объектами водного транспорта, может происходить по-разному. В одних случаях такое загрязнение может наблюдаться как объективно присутствующее в условиях нормальной эксплуатации этих объектов. В других — загрязнение окружающей среды может возникать, когда параметры технологических процессов или технических устройств практически мгновенно выходят за пределы нормальных эксплуатационных значений, то есть в случаях аварий [1; 2].

Поэтому загрязнение окружающей среды необходимо рассматривать как эксплуатационное и аварийное.

В зависимости от интенсивности и характера проявления эксплуатационное загрязнение может проявлять себя как:

— постоянно действующее с равномерным распределением поступления загрязняющих веществ в окружающую среду во времени;

— периодически действующее.

К первой группе случаев эксплуатационного загрязнения можно отнести следующие: образование сточной воды на судах и предприятиях, выбросы при вентиляции резервуаров для хранения нефти или нефтепродуктов, образование бытовых отходов, образование подсланевой (льяль-ной) воды при эксплуатации судов и другие случаи.

Ко второй группе случаев можно отнести: образование ливневого стока, образование некоторых видов технологического стока (подтоварная нефтесодержащая вода), образование неко-

Выпуск 1

торых видов производственных отходов (строительный мусор, например при ремонте помещений).

Поступление загрязняющих веществ от техногенных объектов в окружающую природную среду часто неравномерно распределено во времени, что является немаловажным фактором для правильной оценки уровня загрязнения и принятия правильных решений для его снижения.

Наиболее объективным параметром, который характеризует эксплуатационное загрязнение, является интенсивность поступления загрязняющих веществ в окружающую среду, так как интенсивность характеризует и концентрацию загрязняющих веществ в загрязненной субстанции, например в сточной воде, и объем этой субстанции. Упомянутый выше фактор неравномерности поступления загрязняющих веществ учитывается такими понятиями, как валовая и мгновенная интенсивность поступления загрязняющих веществ.

Однако, как будет сказано ниже, параметром интенсивности не всегда удается воспользоваться при регулировании эксплуатационного загрязнения.

При исследовании эксплуатационного загрязнения практически всегда интенсивность поступления загрязняющих веществ в окружающую среду является известной.

Уровень отрицательного влияния эксплуатационного загрязнения можно снижать. Полностью исключить эксплуатационное загрязнение в большинстве случае невозможно. Например, образование хозяйственно-бытовой сточной воды определяется самим присутствием людей на объектах водного транспорта, например на судах. Появление возможности полного прекращения эксплуатационного загрязнения в определенных (отдельных) случаях может быть связано с появлением принципиально новых технологий, материалов и т. д. Например, подсланевая вода на судах может исчезнуть тогда, когда начнут применяться источники энергии, которые не используют нефтепродукты.

Аварийное загрязнение характеризуется прежде всего пространственно-временной неопределенностью его возникновения. Можно сказать сразу, что это обстоятельство является основной причиной того, что аварийное загрязнение окружающей среды практически не регулируется. Например, при эксплуатации судов есть единственная попытка регулировать аварийное загрязнение, которое может иметь место при бункеровке судов [3].

Наиболее распространенным случаем аварийного загрязнения на водном транспорте является аварийный разлив нефти или нефтепродуктов.

Аварийное загрязнение на каждом потенциально опасном с данной точки зрения объекте характеризуется вероятностью возникновения случаев аварийного загрязнения и ущербом для окружающей среды. Для такого аварийного загрязнения, как аварийный разлив нефти или нефтепродуктов, ущерб окружающей среде пропорционален количеству разлитых нефтепродуктов.

Вероятность аварийного загрязнения можно снижать, но исключить полностью нельзя.

Основной принцип регулирования эксплуатационного загрязнения заключается в том, что требуемые значения параметров, которые характеризуют качество окружающей среды, обеспечиваются путем регулирования поступления загрязняющих веществ от техногенных объектов в окружающую среду. Те значения интенсивности поступления загрязняющих веществ в окружающую среду, при которых обеспечивается требуемое качество окружающей среды, считаются допустимыми и после соответствующего утверждения представляют собой норму поступления загрязняющих веществ в окружающую среду. Если фактическая интенсивность превышает допустимую, предприятию необходимо предусмотреть и осуществить комплекс мероприятий, которые обеспечат снижение фактической интенсивности до допустимой.

Для того чтобы такой механизм работал, необходимо выполнить ряд следующих условий:

— установить параметры, которые достаточно объективно будут характеризовать качество окружающей среды;

— установить способы получения информации о наблюдаемых значениях указанных параметров;

— установить предельно допустимые значения параметров, которые характеризуют качество окружающей среды (нормы качества окружающей среды);

— установить параметры, которые характеризуют техногенный объект как источник загрязнения;

— установить способы получения информации о наблюдаемых значениях этих параметров;

— установить взаимосвязь между параметрами, которые характеризуют качество окружающей среды, и параметрами, которые характеризуют техногенный объект как источник загрязнения.

Чаще всего для характеристики качества используется такой параметр, как концентрация загрязняющих веществ. Для характеристики качества воды природных водных объектов используются также такие параметры, как БПК, ХПК, соП-индекс, которые дают возможность оценить загрязнение воды органическими веществами и ее бактериологическую опасность.

Получить информацию о наблюдаемых значениях параметров, которые характеризуют качество окружающей среды, можно двумя способами — расчетом или измерением. Но в любом случае все заинтересованные стороны должны пользоваться одним, установленным в законодательном порядке способом. Выбор способа получения необходимой информации зависит от многих факторов — точности способа получения информации, возможности реализации, стоимости и некоторых других. Способ получения информации каждый раз выбирается для каждого конкретного случая.

Такие нормы качества окружающей среды, как предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ (ПДК), устанавливаются на основании исследований влияния загрязнения окружающей среды на здоровье человека и природные объекты.

Как было сказано выше, наиболее объективным параметром, который характеризует техногенный объект как источник загрязнения, является интенсивность поступления загрязняющих веществ от техногенных объектов в окружающую среду.

Определение фактических значений интенсивности поступления загрязняющих веществ аналогично сказанному выше — возможно или расчетом, или измерением.

В настоящее время специалистами в данной области предложены математические зависимости, которые связывают параметры качества окружающей среды с параметрами, которые характеризуют техногенные объекты как источники загрязнения [4; 5]. Однако такие зависимости установлены только для стационарных объектов, что оказало влияние на формирование механизма регулирования загрязнения окружающей среды нестационарными объектами — объектами транспорта.

Выполнение указанных условий позволяет расчетным способом определить тот допустимый уровень поступления загрязняющих веществ от техногенных объектов (стационарных) в окружающую среду, при котором ее качество будет оставаться в рамках требуемых норм. Нормы поступления загрязняющих веществ рассчитываются индивидуально для каждого техногенного объекта (предприятия) и по каждому загрязняющему веществу и после утверждения природоохранными контролирующими организациями начинают действовать.

Эксплуатационное загрязнение нестационарными объектами — объектами транспорта, например судами или автомобильным транспортом, регулируется, но регулируется с помощью другого механизма, который является менее объективным по сравнению с описанным выше. В данном случае ограничение поступления загрязняющих веществ в окружающую среду обеспечивается установлением предельных значений концентрации загрязняющих веществ, которые содержатся в загрязненной субстанции, например сточной, подсланевой воде или в отработанных газах.

Понятно, что концентрация вещества в загрязненной субстанции не является достаточно объективным параметром, который мог бы характеризовать техногенный объект как источник загрязнения, потому что концентрация не отражает общее количество загрязняющих веществ, которые могут поступать в окружающую среду.

Выпуск 1

Кроме того, указанные ограничения устанавливаются заранее и распространяются на большую группу техногенных объектов, что не позволяет учитывать определенные индивидуальные особенности процесса поступления загрязнения и его распространения в окружающей среде. Например, на всех внутренних водных путях для всех судов, независимо от мощности судовой энергетической установки, грузовместимости или района плавания, норма поступления нефтепродуктов в водоем с очищенной подсланевой водой представляет собой одно числовое значение.

Некоторое повышение объективности механизма регулирования загрязнения окружающей среды нестационарными техногенными объектами может быть достигнуто установлением дифференцированных норм — предельных значений концентрации загрязняющих веществ, например в зависимости от объема загрязненной субстанции. Реализация такого предложения несколько усложнила бы процедуру контроля над загрязнением, однако сделала бы механизм регулирования более объективным. Некоторый подобный нормативно-правовой опыт можно наблюдать при регулировании загрязнения внутренних водных путей нефтепродуктами, которые могут поступать в водоемы с очищенной подсланевой водой. Норма очистки подсланевой воды установлена отдельно для судов и для плавучих очистных станций.

Причиной невозможности регулировать загрязнение окружающей среды нестационарными техногенными объектами с помощью механизма, который используется для стационарных объектов, является невозможность установления взаимосвязи между параметрами качества окружающей среды и параметрами, которые характеризуют техногенный объект как источник загрязнения, в виде математической зависимости.

Аварийное загрязнение окружающей среды характеризуется с помощью параметра, который называется риск. Риском называют произведение вероятности возникновения аварийного загрязнения на причиненный ущерб при этой ситуации:

R = PS ,

где R — величина риска;

P — вероятность возникновения аварийного загрязнения;

S — величина ущерба от аварийного загрязнения.

Как уже было сказано выше, в настоящее время механизм регулирования аварийного загрязнения еще не сформирован. И сказанное ниже является предложениями авторов по разработке такого механизма.

Механизм регулирования аварийного загрязнения должен предполагать расчет предельно допустимого значения риска для каждого объекта, на котором может возникнуть аварийное загрязнение.

Предельно допустимое значение риска должно рассчитываться через установление предельно допустимых значений вероятности аварийного загрязнения и ущерба. Это утверждение обосновывается тем, что собственно параметр риска нами не наблюдается и непосредственно не определяется, например измерением. Этот параметр всегда рассчитывается через известные значения вероятности и ущерба.

Существуют разные подходы к оценке ущерба. В основном величина ущерба рассчитывается в натуральных показателях, например таких, как объем загрязнения, или в стоимостном выражении, то есть через величину затрат на предотвращение отрицательного воздействия аварийного загрязнения на природную среду.

Предельно допустимое значение ущерба (ПДУ) теоретически может принимать значения в диапазоне от максимально возможного до нуля. Например, ПДУ для резервуара для хранения нефтепродуктов может теоретически принимать значения от значения полного объема резервуара до нуля.

Точное значение ПДУ в указанном диапазоне можно определять с разных позиций. Например, за величину ПДУ можно принимать то количество нефтепродуктов, которое может быть потеряно в окружающую среду за установленное время срабатывания системы, предотвращающей

аварийный разлив на аварийном объекте. В настоящее время пока не предложен метод определения предельно допустимого ущерба.

Для определения предельно допустимого значения вероятности аварийного (ПДВА) загрязнения необходимо учитывать следующие факторы. Во-первых, определяемое значение ПДВА должно учитывать фактически наблюдаемую частоту аварийных ситуаций на исследуемом объекте. Устанавливаемое значение ПДВА должно быть не больше фактической вероятности, так как в целом регулирование загрязнения должно как минимум не ухудшать ситуацию и вызывать стремление к снижению вероятности аварийного загрязнения. Во-вторых, устанавливаемое значение ПДВА должно быть реально достижимым. В противном случае норма не будет обеспечивать положительный эффект процесса регулирования аварийного загрязнения в целом.

Поэтому предельно допустимое значение вероятности аварийного загрязнения теоретически должно быть не больше наблюдаемой в практике эксплуатации исследуемого техногенного объекта частоты аварийных ситуаций и не меньше реально достижимой для данного уровня развития технологий, техники и материалов вероятности аварийного загрязнения.

Кроме того, необходимо учесть следующие рассуждения. Снижение вероятности аварийной ситуации в целом приводит к снижению ущерба окружающей среде, однако одновременно требует затрат. Суммарные затраты будут характеризоваться областью минимума [2]. Отсюда возникает понятие оптимальной вероятности аварийного загрязнения, то есть такой, которой будут соответствовать наименьшие суммарные затраты на компенсацию ущерба и на мероприятия по снижению вероятности.

Поэтому для определения ПДВА необходимо располагать информацией о фактической частоте аварийных ситуаций на всех опасных участках наблюдаемого техногенного объекта, а также иметь возможность рассчитать область оптимальной вероятности.

Важными для исследования рассматриваемой проблемы также являются следующие обстоятельства.

Известно, что каждому событию предшествует ряд других событий, связанных причинно-следственными связями. Поэтому если аварийное загрязнение рассматривать как некоторое событие, то этому событию будут предшествовать другие события, которые по отношению к аварийному загрязнению можно рассматривать как его причины. Анализ этих событий с точки зрения их вероятности, а также с точки зрения типа логических связей, связывающих упомянутые события, позволяет установить лимитирующие события, то есть те события-причины, которые в наибольшей степени определяют вероятность аварийного загрязнения и его возможные масштабы.

Такой подход позволяет наиболее эффективно и одновременно экономично использовать технические средства, необходимые для предотвращения возникновения аварийного загрязнения и ликвидации его последствий.

1. Решняк В. И. Экология. Охрана окружающей среды на водном транспорте / В. И. Реш-няк. — СПб.: СПГУВК, 2010. — 105 с.

2. Решняк В. И. Экологическая безопасность при перегрузке нефти и нефтепродуктов в портах / В. И. Решняк. — СПб.: СПГУВК, 2007. — 237 с.

3. Наставление по предотвращению загрязнения внутренних водных путей при эксплуатации судов. — М., 2005.

Список литературы

Выпуск 1

4. Методическое пособие по расчету, нормированию и контролю выбросов, загрязняющих веществ в атмосферный воздух. — СПб., 2005.

5. Методика разработки нормативов допустимых сбросов веществ и микроорганизмов в водные объекты для водопользователей. — М., 2007.

УДК 502.1/2:656 В. С. Наумов,

д-р техн. наук, профессор, ФГОУ ВПО «Волжская государственная академия водного транспорта»;

А. Е. Пластинин,

канд. техн. наук, ФГОУ ВПО «Волжская государственная академия водного транспорта»;

А. Н. Каленков,

канд. техн. наук, ФГОУ ВПО «Волжская государственная академия водного транспорта»

ОЦЕНКА НЕФТЯНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОТ ПОДВОДНЫХ ИСТОЧНИКОВ

THE ESTIMATION OF OIL POLLUTION FROM SUBMARINE SOURCES

Рассматриваются вопросы моделирования разливов нефти от подводных источников с объектов транспортного и нефтегазодобывающего комплексов с применением современных информационных технологий. Предложена оригинальная регрессионная модель оценки параметров нефтяного загрязнения.

The questions of design of oil spill from submarine sources from the objects of transport and oil-extracting complexes with the use of modern information technologies are examined The original regressive model of estimation ofparameters of oil contamination is offered.

Ключевые слова: нефтяное загрязнение, подводные источники, регрессионная модель.

Key words: oil pollution, submarine sources, regressive model.

m

К

ПОДВОДНЫМ источникам нефтяного загрязнения (ПИНЗ) на море и внутренних водных путях (ВВП) относятся: 1) затопленные в результате транспортных происшествий суда либо плавсредства, получившие значительные повреждения ниже ватерлинии в районе грузовых танков или топливных цистерн, но остающиеся на плаву (в том числе челночные танкеры, суда обеспечения, а также танкеры для хранения и отгрузки нефти); 2) магистральные нефтепроводы; 3) морская техника для освоения углеводородных ресурсов на континентальном шельфе (буровые суда, установки и платформы).

В настоящее время наблюдается опасное повышение частоты разливов нефти от ПИНЗ, что обусловлено активным освоением континентального шельфа, где добывается, по разным оценкам, около 35 % от общемирового объема добычи жидких углеводородов и более 21 % добычи газообразных углеводородов [1]. Количество установленных морских буровых платформ в мире уже составляет несколько сотен, и очевидно, что оно будет расти, как и объемы добываемого и транспортируемого углеводородного сырья, исходя из постоянно увеличивающихся потребностей в нем мировой