5. Характеристики воздействий различных производств на природную среду и климат, интегральная оценка последствий.

Одной из наиболее острых международных проблем является проблема улучшения окружа­ющей человека природной среды. Научно-технический прогресс привел не только к появлению новых эффективных технологий, но и к увеличению техногенного давления на природу, а также к расходованию до опасной черты невозобновляемых природных ресурсов. Так, ежегодные выбросы пыли и химических соединений в воздух измеряются сотнями миллионов тонн, а изъятие минеральных ресурсов планеты – десятками миллиардов тонн. Особенно интенсивно загрязняются городские и пригородные территории, промышленные зоны.

Строительные объекты являются одними из самых мощных антропогенных факторов воздействия на окружающую природную среду. В частности, к строительным объектам относятся практически все стационарные источники выбросов. Для сокращения негативного воздействия объектов строительства на окружающую среду необходима переориентация строительства и смежных отраслей промышленности на обеспечение устойчивого раз­вития экономики при одновременном снижении техногенной нагрузки на природу.

Одним из способов улучшения экологической ситуации является принятие экологически безопасных решений на ранних стадиях проектирования строительных объектов. Для этого необходима разработка методических основ создания информационных систем принятия решений при оценке экологической безопасности строительных объектов.

Одной из главных сложностей в осуществлении экспертных оценок, служащих инструментом исследования многокритериальных и трудно формализуемых воздействий от объекта строительства, является несколько субъективный, качественный характер подобных оценок и трудности с количественной интерпретацией оцениваемых экологических параметров объекта.

Задача получения количественной экспертной оценки с учетом коэффициентов относительной важности оцениваемых показателей воздействия планируемой деятельности на окружающую среду в настоящее время решается в ряде стран путем применения информационных технологий с использованием методологии анализа жизненного цикла.

В самом деле, зачастую объект строительства считается экологически безопасным, потому что он создается не из природного, а из переработанного сырья. Это, однако, не означает, что он не расходует природное сырье и не производит эмиссии в окружающую среду на протяжении всего своего жизненного цикла. Поэтому определение экологической устойчивости или безопасности объекта строительства может ввести экспертов в заблуждение, если при этом игнорируется системный подход, в частности, возможность кумулятивного воздействия отдельных эмиссий. Например, процесс производства строительных материалов из отходов может иметь высокую энергоемкость, которая ведет к истощению природных ресурсов, глобальному потеплению, и кислотным осадкам на протяжении таких этапов жизненного цикла, как добыча природного сырья, производства и транспортирование. При этом более или менее полный анализ жизненного цикла возможен только при условии применения вычислительной техники, современных технологий сбора и обработки информации, глобальной и быстрой передачи данных. Реализация такого подхода требует соответствующей информационной поддержки, основанной на компьютерных технологиях. Таким образом, информационные технологии расширяют рассматриваемые границы окружающей среды, учитывают воздействия на различных этапах жизненного цикла и в различных сферах окружающей среды. Преимущество такого подхода заключается в реализации системного анализа для достижения сокращения комплексного воздействия на окружающую среду.

Поэтому разработка методологических основ создания информационных технологий при оценке экологической безопасности объектов строительства представляет собой актуальную научно-практическую задачу и соответствует научно-технологическим приоритетам развития строительного комплекса.

Одним из эффективных методов, позволяющих формировать системную оценку экологической безопасности строительных объектов, является анализ жизненного цикла (АЖЦ). Методология АЖЦ широко используется в странах Западной Европы, США и Канаде, получила признание в качестве международных стандартов [1]. Подход основан на предположении, что все этапы жизни объекта производят воздействия на окружающую среду и должны быть поэтому проанализированы, включая добычу природного сырья, изготовление конструкций, транспортирование, строительство, эксплуатацию и обслуживание, и, в конечном счете, ликвидацию и переработку отходов. Анализ, который исключает любой из этих этапов, является неполным и ограниченным, потому что игнорирует полный диапазон воздействия различных производственных процессов на разных этапах жизненного цикла. Например, процесс производства строительных материалов из отходов может иметь высокую энергоемкость, которая ведет к истощению природных ресурсов, глобальному потеплению, и кислотным осадкам на протяжении таких этапов жизненного цикла объекта строительства, как добыча природного сырья, производства и транспортирование. АЖЦ отвечает системному подходу, так как подсчитывает воздействия на различных этапах жизненного цикла и в различных сферах окружающей среды (лито-, гидро-, атмо-, биосфера). Преимущество АЖЦ заключается в расширении рассматриваемых границ окружающей среды, реализации комбинированного анализа для достижения сокращения комплексного воздействия на окружающую среду.

В зарубежной практике получил распространение метод интегральной оценки воздействия объекта на окружающую среду с помощью различных эко-индикаторов [2].

При этом вычисление индекса производится в несколько этапов. На этапе калькуляцииобъем выбросов объекта приводится к единому для группы вредностей эквиваленту.

Коэффициент эквивалентности выражает силу воздействия данного вещества относительно принятого характерного вещества. Для парникового эффекта характерным веществом является диоксид углерода СО₂, и коэффициент воздействия, таким образом, выражает потенциальные воздействия веществ по отношению к СО₂. Например, метан имеет коэффициент эквивалентности 25. Это означает, что эмиссия 1 г метана воздействует на парниковый эффект так же, как эмиссия 25 г СО₂.

На этапе нормализациипотенциальные воздействия или потребления ресурсов делятся на соответствующую нормализационную характеристику. Нормализаци­онные характеристики рассчитаны на основе инвентаризации всей деятельности общества в течение полного жизненного цикла объекта строительства. Нормализа­ционные характеристики рассчитаны для ряда стран как воздействие в течение одного года от одного человека на определенной территории.

На этапе взвешиванияэко-индексная оценка может быть проведена умножением нормализованного потенциального воздействия или потребления ресурса на весовой коэффициент, связанный с эффектом воздействия или потреблением ресурса.

Следует отметить, что изложенный метод пригоден для определения усредненных оценок вредностей на больших территориях (странах, регионах) и мало отражает локальные воздействия на жителей близлежащих к объекту территорий, на производственный персонал и локальные экосистемы. Напротив, отечественный опыт применения предельно допустимых концентраций (ПДК) направлен исключительно на локальное определение загрязнений и вредностей и практически не пригоден для оценок глобальных эффектов.

Таким образом, для стационарных строительных объектов целесообразна разработка методов оценки воздействий на окружающую среду, учитывающая сочетание глобальных и локальных особенностей.

Вредные техно- и антропогенные воздействия на окружающую среду и человека весьма разнообразны. Имеются различные попытки оценить количественно эти воздействия и свести их воедино для интегральной количественной оценки. При этом могут быть предложены экономические, балльные, квалиметрические, взвешенные оценки и т.д. Попытаемся сконструировать интегральную оценку вредных воздействий с точки зрения конечного воздействия на человека. Разумеется, такая оценка, как и все многокритериальные оценочные методы, является в значительной степени субъективной. Она будет нести также известную долю количественной неопределенности.

Прежде всего, отметим, что ряд внешних воздействий оказывает непосредственное влияние на ухудшение здоровье человека, в том числе и с летальным исходом. Остальные воздействия оказывают деградирующее влияние на локальные, региональные или глобальные экосистемы, что в конечном итоге также рано или поздно приводит к ухудшению качества жизни человека. Тогда по виду отрицательных последствий для жизни человека основные вредные воздействия могут быть классифицированы, например, следующим образом:

Воздействия, непосредственно приводящие к сокращению жизни человека (к тяжелым заболеваниям с высоким процентом летальных исходов):

истощение озонового слоя атмосферы;

повышение концентрации канцерогенных веществ;

повышение концентрации соединений тяжелых металлов в атмосфере и воде;

повышение концентрации радионуклидов в атмосфере и питьевой воде.

Воздействия, непосредственно приводящие к ухудшению качества жизни человека (инвалидность, заболевания, неприятные ощущения):

зимний смог (кислотно-пылевое загрязнение атмосферы);

летний смог (углеводное загрязнение атмосферы);

виброакустические воздействия (вибрация, шум, ультра- и инфразвуковые волны);

электромагнитные воздействия (высоко-, ультра- и сверхвысокочастные волны);

запах.

Воздействия, вызывающие деградацию экосистем и косвенное ухудшение качества жизни человека (включая социально-экономические последствия):

глобальное повышение температуры (парниковый эффект);

кислотные дожди;

переудобрение почв;

повышение концентрации тяжелых металлов;

повышение концентрации пестицидов в почве;

захоронение твердых отходов;

уменьшение (ухудшение) водных ресурсов;

уменьшение (ухудшение) биологических ресурсов;

сокращение невозобновляемых минеральных и энергетических ресурсов.

Как можно заметить, некоторые виды воздействий оказывают комплексное (как непосредственное, так и косвенное) отрицательное влияние, что необходимо отразить в количественной оценке воздействий.

В ряде исследований показывается, что количественное воздействие от каждого рассматриваемого объекта следует рассматривать в относительных единицах, а именно по отношению к той величине фонового воздействия, которое считается приемлемым по соображениям безопасности человека и экосистем. Так, в отечественных рекомендациях суммарная относительная оценка одновременного воздействия ряда вредных веществ обычно определяется как сумма отношений дополнительно возникающих концентраций к предельно допустимой концентрации каждого вещества.

В известной степени тот же подход характерен и для зарубежных исследований, однако при этом суммируется не просто отношения к допустимым концентрациям данного вещества, а к допустимым вредным воздействиям, оказываемым этим веществом. При этом учитывается, что от одного вещества может быть не один, а несколько видов воздействий, например, смог и кислотные дожди от одних и тех же оксидов серы, заболеваемость человека и деградация экосистем от одних и тех же пестицидов, а также одновременное токсическое и радиологическое воздействие от соединений некоторых тяжелых металлов.

Таким образом, при проведении интегральной оценки воздействий следует суммировать относительные величины, характеризующие отдельные перечисленные выше воздействия на человеческий организм и на экосистемы. Однако при этом не будет учитываться сравнительная тяжесть отдельных последствий. Для этого необходимы хотя бы субъективные оценки относительной тяжести последствий по типу квалиметрических взвешенных оценок.

Важным элементом интегральной оценки является приведение расходования первичных природных ресурсов к условному загрязнению. Для такой оценки представляется возможным выразить антропогенное воздействие на качество природной среды в момент времени t коэффициентом антропогенного воздействия IA_t

,                                                    (1)

где W_t- объем накопленных отходов к моменту t; R_t- объем использованных первичных ресурсов к моменту t;r_t= - коэффициент исчерпания ресурсов к моменту t.

Чем больше используются природные ресурсы и чем больше объем отходов, тем сильнее антропогенное воздействие на природу.

Влияние осуществляемого проекта на окружающую природу можно выразить через дополнительное потребление ресурсов DR и дополнительный выброс отходов DW. При этом новое значение коэффициента антропогенного воздействия будет равно

.                                                         (2)

Тогда приведенный расход ресурсов с учетом изменения коэффициента антропогенного воздействия будет равен

.                                                    (3)

Таким образом, для приведения расхода первичных природных ресурсов к условному загрязнению можно воспользоваться коэффициентом антропогенного воздействия. Приняв современное значение коэффициента исчерпания ресурсов r_t= 0,1, получим его значение около 0,11. Таким образом, суммарное весовое воздействие факторов потребления природных ресурсов должно составлять около 10 % общей суммы весовых коэффициентов. По мере исчерпания ресурсов этот коэффициент будет повышаться, что необходимо учитывать при расчете отдаленных по времени фаз жизненного цикла.

С учетом изложенного на основании некоторых экспертных оценок можно предложить следующее распределение относительной тяжести последствий между тремя вышеперечисленными группами воздействий: 0,6 : 0,2 : 0,1. Исходя из такой оценки, можно вывести средний по каждой группе относительный вес каждого воздействия, например, для первой группы 0,6/4=0,15, для второй группы 0,2/5 = 0,04, для третьей группы 0,1/5 = 0,02. При этом непосредственные воздействия на жизнь и здоровье человека имеют, естественно, приоритетно высокий вес.

Учитывая важность первой группы воздействий, следует по возможности привести все вредные эффекты к сокращению продолжительности жизни человека.

Так, существует следующая оценка радиологического воздействия на человека: коллективная эквивалентная поглощенная доза излучения в 1 чел-Зиверт приводит к потере 1 чел-года жизни населения [3]. Согласно ряду западноевропейских исследований, приемлемый риск летальных исходов составляет 1 случай в год на миллион жителей, что например, соответствует концентрации бенз[а]пирена (сильного канцерогена) в воздухе городов 0,1 мг/м³. Для условий Европы (около 700 млн. жителей, включая Европейскую часть России) это соответствует потерям примерно 20 тыс. чел-лет за год. Таким образом, отдельные виды воздействий могут быть в принципе приведены к единой оценке внутри группы путем сравнивания воздействий на сокращение жизни человека.

Если все допустимые (приемлемые) воздействия первой группы будут приведены к указанному выше риску, то допустимо использовать вычисленный выше удельный вес (0,1) для всех воздействий этой группы. Аналогичные методы могут быть предложены для второй и третьей групп, поскольку каждое приводимое к единой оценке воздействие также относительно. Исходя из изложенного, можно предложить следующую формулу для интегральной оценки воздействий при реализации какого-либо рассматриваемого проекта:

,                                                    (4)

где E_j- объем выделения j-го вида вредности при реализации проекта;    k_jj- коэффициент приведения j-го вида вредности к i-му воздействию;    T_i- допустимое воздействие i-го вида;    W_i- коэффициент тяжести последствий i-го воздействия.

В дальнейшем по мере уточнения экспертных оценок, а также при добавлении или изменении состава вышеперечисленных воздействий целесообразно пересмотреть относительные коэффициенты тяжести, а также соотношение между группами воздействий.

Коэффициент приведения одного вида вредности (представителя) к воздействию принят за единицу. Коэффициенты приведения других видов вредностей к этому воздействию могут быть приняты обратно пропорционально предельно допустимым концентрациям соответствующего вещества. Коэффициенты приведения различных видов потребления природных ресурсов (минералов, топлив, химических элементов, биоресурсов) могут быть приняты обратно пропорциональными распространенности этих ресурсов в соответствующих сферах окружающей среды.

Объем выделения вредностей в расчете на 1 чел. следует определять раздельно для локальных, региональных и глобальных воздействий. При этом атмосферные воздействия могут быть как локальными, так и глобальными (при трансграничном переносе), гидросферные - как правило, локальными и региональными, почвенные и биологические воздействия - как правило, локальными. Соответствующим образом следует рассчитывать и значения допустимых воздействий: в локальном, региональном или глобальном масштабе.

В таблице 2 приведены ориентировочные оценки основных вредных воздействий для европейского региона, выполненные авторами на основе ряда зарубежных и отечественных исследований. За основу принято допустимое воздействие, соответствующее указанному выше приемлемому риску. Допустимое воздействие в ряде случаев оценено как частное от деления существующих удельных среднеевропейских выбросов на коэффициент предполагаемого сокращения выбросов на ближайшие годы, в других случаях - как фактический, намеченный или нормативный уровень воздействия.