Автор: доктор техн. наук, Большеротов А.Л.
При использовании данных материалов в любых целях, ссылка на автора обязательна.
Существующие методы оценки загрязнения окружающей
среды и воздействия на неё
Экологическая безопасность — совокупность состояний, процессов и действий, обеспечивающая экологический баланс в окружающей среде и не приводящая к жизненно важным ущербам (или угрозам таких ущербов), наносимым природной среде и человеку. Это также процесс обеспечения защищенности жизненно важных интересов личности, общества, природы от реальных или потенциальных угроз, создаваемых антропогенным воздействием на окружающую среду.
Первоначально, в рамках процесса экологической оценки, рассматривались только "биофизические" воздействия – воздействия на окружающую природную среду (например, на воздушную и водную среды, флору и фауну, шумовую обстановку, гидрологические системы и климат). Однако такой узкий подход к экологической оценке длился недолго.
В 1994 г. Комитет содействия развитию ОЭСР определил, что понятие “окружающая среда”, используемое для целей экологической оценки, должно включать:
- здоровье человека, благосостояние;
- природные среды, экосистемы и сельское хозяйство;
- климат и атмосферу;
- природные ресурсы (возобновляемые и минеральные);
- размещение и захоронение остаточных материалов и отходов;
- переселение, археологические, исторические и культурные памятники,
- ландшафт, последствия социального характера, а также воздействия "выше по течению" и "ниже по течению" (upstream and downstream effects) и трансграничные воздействия.
Затем список этих воздействий расширился и охватил социальную сферу, экономику и другие проблемы.
Для выявления полного списка воздействий, которые требуют детального исследования и выявления всех вероятных причин воздействий, а также путей взаимодействия между ними, необходим логичный и систематический подход.
Со временем для процесса экологической оценки был разработан целый ряд стандартизованных методов и вспомогательных инструментов, призванных повысить эффективность выявления воздействий,
а именно:
- экспертная оценка;
- компьютерные экспертные системы;
- наложение карт и географические информационные системы (ГИС);
- контрольные списки;
- матрицы;
- сети.
Рассмотрим подробно каждый из отмеченных выше методов.
Экспертная оценка.
Это наиболее доступный способ сделать экологическую оценку. При применении такого метода фактически не требуются исходные данные, и вся оценка базируется на субъективном мнении специалистов. Поэтому насколько точен такой метод настолько он и ошибочен.
Очень большое значение при такой оценке имеет грамотная постановка вопросов специалистам. Зачастую разработчики опросного листа должны быть не меньшими специалистами в вопросах экологии, чем эксперты. Кроме того, они должны хорошо знать предмет оценки, тонкости его функционирования, слабые места технологий для того, чтобы предвидеть вероятность негативного экологического воздействия и предложить оценить величину такого воздействия экспертам.
Компьютерные экспертные системы.
Компьютерная экспертная система – это система принятия решений, основанная на знаниях и современных компьютерных технологиях. Экспертная система регулярно предлагает вопросы, сформулированные на основе знаний, имеющихся в системе, своему пользователю. Затем система анализирует ответ на каждый вопрос и переходит к следующему вопросу, учитывая данный ответ и взаимосвязи исследуемых процессов. В результате образуется детерминированная система вероятных последствий и процессов в исследуемой части среды обитания человека.
Компьютерные экспертные системы являются методом анализа, обеспечивающего особенно интенсивную обработку экспертной информации. Эти системы позволяют систематически использовать ранее накопленный опыт и обладают, в связи с этим, значительным потенциалом.
Наложение карт и географические информационные системы (ГИС).
Это оригинальная и относительно простая методика была разработана McHarg. Суть её заключается в послойном наложении географических карт или их компьютерных изображений друг на друга. Такой метод напоминает метод прорисовки архитектурных деталей проекта отмывкой. Когда очень тонко разведённая в воде тушь послойно накладывается в нужном месте архитектурного рисунка. В результате появляется тонированный рисунок. Глубина и интенсивность цвета зависит от количества наложенных в этом месте слоёв разведённой туши. В ГИС используется тот же эффект для визуализации экологического воздействия, только путём наложения друг на друга фотоснимков или компьютерных изображений с определённой степенью затемнённости, соответствующей величине воздействия. Слабое воздействие имеет более светлое тонирование, сильное - более тёмное. В результате послойного наложения изображений друг на друга получаем визуальное представление об общей концентрации воздействий.
В более современной версии этого метода карту района делят на отдельные ячейки и в каждой из них хранят большой объём информации для экологической оценки определённого места территории. Такие системы могут использоваться для целей анализа экологической безопасности окружающей среды, для выбора наиболее благополучного с экологической точки зрения места для реализации необходимых программ, для жилищного, социального, культурного, рекреационного использования, а также для компьютерного моделирования.
Самое большое ограничение для использования ГИС в настоящее время - недостаток соответствующих данных и значительные затраты на их ввод в систему. Кроме того, большой проблемой является отсутствие унификации и способа определения комплексного (суммирующего) воздействия того или иного элемента окружающей среды. Ограничением в этой системе является и то, что таким методом невозможно отразить отдельно воздействие на атмосферу, на гидросферу и на другие составляющие окружающей среды в конкретной точке. Единственный выход - это создание для каждой единицы территории целой базы данных по каждому воздействию.
Перспективой данного метода является развитие его идеи о создании системы учёта и накопления экологической информации для каждой единицы территории с помощью новых методов и подходов.
Контрольные списки.
Под контрольными списками (таблицами) подразумевается список факторов, свойств, параметров, аспектов, компонентов, критериев или задач, структурированных особым образом с целью определения уровня техногенного воздействия на окружающую среду тех или иных элементов.
Общая характеристика контрольных списков (таблиц):
1. Контрольные списки (таблицы) являются мнемоническим устройством, которое сводит к минимуму возможность упущения важной информации и снижает вероятность совершения ошибок "от незнания".
2. Контрольные списки (таблицы) упрощают подачу информации, с ними проще работать, нежели, например, со статистическим анализом. Это повышает надежность получаемых на выходе заключений.
3. Контрольные списки (таблицы) снижают эффект ореола, тенденцию к повышению влияния одного крайне ценного фактора на проводимую оценку. Полностью устранить данный эффект получается сложно, однако таблицы, предоставляют возможность делить весь объем информации на составные части и проводить оценку каждой части отдельно независимо от других, что способствует снижению влияния ореола.
4. Контрольные списки (таблицы) снижают эффект Роршаха, то есть тенденцию оценщика видеть то, что он хочет видеть. Это достигается также путем разделения имеющейся информации на составные части.
5. Контрольные списки (таблицы) объединяют в себе огромный объем специфической информации о предмете оценки. Таким образом, они представляют собой накопленные данные об определенных областях знания, структурированные так, чтобы достигались поставленные цели.
6. Контрольные списки (таблицу) составить гораздо проще, чем вывести теорию, хотя и таблицы, и теории могут служить достижению одной и той же цели.
7. Контрольные списки (таблицы) повышают обоснованность, надежность, правдоподобность оценки, а также увеличивают объем знаний о предмете оценки.
Матрицы.
В данном методе в качестве источника информации используется матрица – таблица. Матрицы составляют для определения взаимодействия между видами строительной деятельности в рамках проекта и компонентами (характеристиками) окружающей среды. При использовании матрицы взаимодействие между конкретным видом строительной деятельности и компонентом окружающей среды может быть отмечено в клетке на пересечении рядов и столбцов. В клетках могут быть сделаны “примечания”, чтобы подчеркнуть существенность воздействия или другие особенности, связанные с природой воздействия, например:
- значки или символы могут наглядно определить тип воздействия (такие как прямой, косвенный, совокупный);
- цифры или размер значков могут указывать масштаб воздействия;
- могут быть сделаны описательные замечания.
Лучшая из известных матриц взаимодействий была разработана под руководством Л. Леопольда.
Матрица Леопольда и многие ее варианты используют таблицу воздействий, включающую по вертикали список возможных действий (отвод воды, строительство дорог и т.д.), а по горизонтали – множество потенциальных индикаторов воздействия.
В первоначальном ее варианте по горизонтали были перечислены 100 действий, способных воздействовать на окружающую среду, а по вертикали – 88 характеристик окружающей среды.
Воздействие, соответствующее пересечению каждого действия и каждого фактора описывается через его амплитуду и важность. Амплитуда является мерой общего уровня: например, постройка дорог изменит или вредно повлияет на существующую систему водостока и, таким образом, может оказать большое воздействие на сток. Важность является мерой значимости отдельного действия человека в каждом конкретном случае. Важность влияния конкретной дороги на сток может оказаться малой вследствие малой длины дороги или потому, что именно в данном конкретном случае дорога не сильно препятствует стоку.
Предполагалось, что, если каждое взаимодействие оценивать двумя числами, удастся отделить фактические данные, которые легче получить путем измерения амплитуд, от более субъективных оценок важности, выражаемых в баллах.
Основная проблема, возникающая в связи с использованием матриц воздействия, состоит в том, что схема «действие – единичный эффект» нереалистична. Возникают трудности определения последовательности воздействий и вызывающих их причин. Кроме того, наличие 8800 ячеек делает матрицу Леопольда громоздкой для использования.
Матрицы такого рода долгое время являлись общепринятым методом оценки воздействия на окружающую среду в Северной Америке. Существуют несколько усовершенствованные вариации этого метода, в которых устранены отдельные недостатки, однако их общая структура не изменилась.
Сети.
При разработке данного метода была сделана попытка избавиться от недостатков других методов в частности от отсутствия учёта косвенного и опосредованного воздействия.
Сеть представляет собой последовательность множественных связей между проектной деятельностью и компонентами (характеристиками) окружающей среды. Сети особенно полезны для выявления и отображения воздействий второго порядка (косвенные, синергетические и т.д.). Упрощенные сети могут использоваться в сочетании с другими методами для обеспечения учёта важнейших воздействий второго порядка. Разработка сложных и детальных сетей с множеством детерминированных взаимосвязей потребует значительного времени и усилий, особенно если для этого не используются компьютерные программы. Сети сложны и эта сложность является основным препятствием для комплексного анализа взаимодействия строительного объекта и окружающей среды.
Бальная оценка.
В данном методе сделана попытка комплексно оценить состояние окружающей среды, учитывая различные факторы, в том числе и те, которые не имеют численного выражения (визуальное загрязнение, психологический дискомфорт и т.д.). Попытки комплексно оценить суммарное воздействие на окружающую среду различных факторов делались и ранее, но все эти оценки носили субъективный характер и не отражали действительной безопасности окружающей среды. В таблице дан пример одного из подходов оценки комплексного воздействия разноплановых факторов.
По мнению автора работы «Экспертиза и инспектирование инвестиционного процесса», такой подход может отражать в какой-то мере безопасность и не безопасность окружающей среды. Но на самом деле количество воздействующих факторов значительно больше, а степень значимости каждого фактора, трудно устанавливается и для оценки экологической безопасности строительства не может быть использована в таком виде.
Выбор метода при оценке экологической безопасности строительства зависит от поставленной задачи. Чем сложнее задача и точнее требуемый результат, тем менее пригоден становится каждый из методов.
Описанные методы имеют и ряд общих недостатков, которые не позволяют применять их полностью для оценки экологической безопасности строительства. Например, загрязнение окружающей среды строительным объектом, особенно в стадии эксплуатации, происходит как непосредственно в точке нахождения объекта, так и в точке утилизации загрязнений.
Классификация факторов окружающей среды (ФОС) по степени воздействия на организм человека
Примечание:
*Эквивалентные уровни звука только для жилых помещений в дневное время суток с учетом условия расположения здания в городской застройке.
**Верхняя строка - показатели температуры в холодный период года, нижняя - в теплый.
Учёт дополнительной нагрузки на предприятия по утилизации различных отходов крайне важен для сбалансированности деятельности всех предприятий, связанных с данным объектом строительства.
Места, зачастую достаточно удалённые от объекта строительства, где происходит утилизация бытового мусора, крупных строительных отходов, фекальных вод, ртутных ламп дневного света, радиоактивных материалов, утилизации животных, ритуальное обслуживание и так далее получают дополнительную техногенную нагрузку, которую необходимо учитывать при оценке экологической безопасности строительства.
Кроме того, при проведении строительных работ, и особенно при эксплуатации уже построенного объекта, рядом с основным объектом, появляются ряд объектов, которые имеют своё воздействие на окружающую среду, зачастую значительно большее, чем основной объект. Например, при строительстве экологически достаточно безопасного жилого дома или жилого комплекса из нескольких домов, рядом с домом появляются объекты – «спутники»: трансформаторная подстанция, автостоянка, остановка городского транспорта и т.д., которые имеют своё собственное техногенное воздействие на окружающую среду.
Описанные методы оценки также совершенно не учитывают опосредованное воздействие объекта строительства, в частности фактор концентрации строительных объектов (недвижимости), которое имеет важное значение для состояния окружающей среды.
В таблице представлен анализ достоинств и недостатков описанных методов и область их применения в строительной отрасли для оценки экологической безопасности.
Область применения, достоинства и недостатки известных методов оценки воздействия на окружающую среду
В связи с изложенным выше, существует необходимость разработки математической модели и метода оценки экологической безопасности строительства, лишённого недостатков существующих методов и максимально учитывающий современные потребности оценки, обеспечивающие устойчивое состояние экосистемы.
На основе исследования проблем оценки экологической безопасности строительства можно констатировать, что: экологическую безопасность строительства (ЭБС) обеспечивает комплексная многофакторная система оценки его воздействия на окружающую среду, перманентно осуществляемая в течение всего жизненного цикла объекта, на основе разработанных моделях, критериях безопасности, методах оценки и механизме обеспечения ЭБС .