К интегральным результатам деятельности человечества, передаваемым от одного поколения к другому, обычно относят демографический, культурный и научно-технический потенциалы, а также достигнутый уровень жизни и состояние среды обитания.
К интегральным результатам деятельности человечества, передаваемым от одного поколения к другому, обычно относят демографический, культурный и научно-технический потенциалы, а также достигнутый уровень жизни и состояние среды обитания.
Наиболее ощутимым в смысле воздействия на среду обитания человека и достаточно хорошо изученным проявлением глобального экологического кризиса можно считать загрязнение окружающей среды. Оно непосредственно связано с развитием техносферы и научно-техническим прогрессом и отражает негативные для природы аспекты этого прогресса, последствия антропогенной деятельности. Бурное развитие цивилизации в последние десятилетия обрушило на природу потоки разнообразных загрязнителей. Особенно большую опасность представляют такие загрязнители, как соединения тяжелых металлов, высокотоксичные органические компоненты, радионуклиды и другие вредные вещества.
Как уже отмечалось, серьезным проявлением глобального экологического кризиса является опустынивание территорий суши, деградация земель и сокращение сельскохозяйственных площадей, связанные с развитием техносферы и техногенными процессами, негативные изменения природных ландшафтов.
К числу проявлений глобального экологического кризиса, характеризующихся угрозами планетарного масштаба, относится тенденция изменения климата и потепления на Земле.Эта тенденция наметилась в связи с увеличением в атмосфере концентраций углекислого газа, метана и некоторых других, так называемых “парниковых” газов.
Одно из важных проявлений глобального экологического кризиса состоит в истощении озонового слоя. Эта экологическая проблема вот уже более двух десятилетий вызывает большое беспокойство у ученых и специалистов многих отраслей знаний.
Серьезным проявлением глобального экологического кризиса является снижение биологического разнообразия, т.е. разнообразия форм и процессов в органическом мире, проявляющегося на всех уровнях организации живой природы. Как известно, среди важных документов, рассмотренных и подписанных в Рио-де-Жанейро на Международной конференции ООН по окружающей среде и развитию, Конвенция о биологическом разнообразии. Она выражает всеобщую озабоченность мирового сообщества утратой того, что не может быть восстановлено - большого числа видов живых существ и сокращением биологического разнообразия. Мы не знаем сегодня, сколько существует на Земле видов живых организмов. Их бесчисленное множество. По свидетельству ученых, только в тропических лесах их может быть до 30 миллионов.
Осмысление объективных причин ухудшения состояния окружающей природной среды и глобального экологического кризиса, в полосу которого по свидетельству ученых вступила Земная цивилизация, сегодня выходит на уровень первоочередных задач, определяющих пути нашего дальнейшего развития.
Экологическая ситуация в России складывается под воздействием общих для всего мирового сообщества факторов. Ей присущи все основные черты и проявления глобального экологического кризиса, вызванного природопокорительным отношением общества к окружающей среде и неспособностью биосферы поддерживать на необходимом уровне биогеохимические процессы самовосстановления.
Е целом по России выбросы загрязняющих веществ в атмосферу предприятиями промышленности, как отмечалось выше, составляют в год около 25 млн.т. При этом основной вклад вносят предприятия энергетики (26, 6%), черной и цветной металлургии (21, 7%).
Важным составным элементом экологической ситуации в России является радиационная обстановка.Естественный радиационный фон обусловлен источниками внеземного происхождения (космическим излучением) и земного происхождения: радионуклидами, присутствующими в земной коре, строительных материалах и в воздухе (калий-40, рубидий-87, радий-224,226, радон-220, 222, торий-230,232 и другие).
Опустынивание территорий, деградация земель, экологическая дестабилизация и разрушение природных ландшафтов, охватившие многие регионы планеты, в немалой степени коснулись и России.Более половины площади сельскохозяйственных земель, занятых под пашни, сады, виноградники и пастбища, в настоящее время подтопляется, поражено ветровой эрозией, засолением, перенасыщением азотными соединениями, тяжелыми металлами, болезнетворной микрофлорой. Площади пораженных земель превышают 300 млн. га.
На экологическую ситуацию в России определенное влияние оказывает озоновый дефицит в атмосфере. Истощение озонового слоя, являясь глобальной экологической проблемой, имеет проявление и на национальном уровне.
Научно-техническая революция XX века, как отмечалось выше, обусловила «взрывной характер» развития антропогенного воздействия на окружающую среду. В результате, по существу, по цепному механизму в геосфере произошли такие количественные и качественные изменения, кумуляция которых привела к превращению антропогенной деятельности в значащий фактор не только местного и регионального, но и глобального масштаба.
По утверждению специалистов ядерная энергетика является одной из наиболее «чистых» отраслей производства. Сравнительный анализ опасности различных объектов показывает, что риск смертельных поражений от выбросов АЭС при нормальной их работе в 400 раз меньше, чем от выбросов вредных веществ, источниками которых являются тепловые электростанции. Поэтому эксперты-специалисты ставят ядерную энергетику по степени опасности на 20-ое место, в то время как неядерной энергетике отводят 9-ое место. Вместе с тем, совершенно ясно и это никто не подвергает сомнению, что в случае возникновения и развития аварии на объекте ядерной энергетики поражающие факторы и ущерб несоизмеримы с техногенным воздействием и последствиями от любых других аварий и катастроф. Вот почему, несмотря на относительно малый риск опасных аварий (предельное значение вероятности большого выброса радиоактивных продуктов для АЭС у нас в стране установлено равным 10-7 на реактор, а оценочное значение вероятности тяжелого повреждения или расплавления активной зоны при запроектных авариях не превышает 10-5 в год), выявлению возможности возникновения радиационных аварий, их предотвращению и мерам по ликвидации последствий этих аварий придается исключительно важное значение.
Авария с разрушением реактора РБМК-1000 (реактор большой мощности, канальный, электрической мощностью 1000 МВт) и выбросом огромного количества радиоактивных веществ произошла на Чернобыльской АЭС в ночь с 25 на 26 апреля 1986 года.
Основной причиной взрыва явилось отсутствие надлежащего охлаждения емкости с радиоактивными отходами, которые вследствие выделения большого количества тепла при радиоактивных превращениях и радиолизе подверглись сильному нагреву, упарились до образования сухого остатка.
Причиной аварии послужило нарушение технологического режима: использование более концентрированной азотной кислоты, чем полагается по нормам, отсутствие перемешивания раствора в аппарате и его охлаждения.
Как известно, время «большой химии» началось в XIX веке, когда взрывообразно стало увеличиваться число синтезируемых человеком веществ, получила быстрое развитие химическая промышленность, стали нарастать объемы ее производства. Своего апогея производство и использование различных химических веществ достигло во второй половине XX века, когда особенно бурное развитие получила нефтехимическая промышленность.
Причиной аварии послужило нарушение технологического регламента, в результате чего в реакторе началась неконтролируемая реакция, повысились температура и давление, произошло срабатывание предохранительного разрывного диска и утечка содержимого реактора в том числе диоксина в атмосферу. В результате образовалось облако, по форме напоминающее перевернутый конус, которое с достаточной большой скоростью перемещалось по направлению ветра. Высота облака составляла 20-50 м. По мере охлаждения конденсированные частицы осаждались на землю, напоминая хлопья мокрого снега.
В ночь с 2 на 3 декабря в одном из резервуаров, содержащем 41 т уже полученного метилизоцианата, в результате попадания воды, началось реагирование метилизоцианата с этой водой с образованием монометиламина и диоксида углерода, что привело к срабатыванию предохранительного клапана и утечки через него 30-35 т содержимого резервуара. Туманоподобное облако газа накрыло густонаселенную территорию к югу от завода.
Авария произошла на одном из таких изотермических хранилищ с мгновенным выбросом в окружающую среду 7 тыс.т сжиженного аммиака. Как установило расследование, одной из причин могло послужить значительное повышение давления в резервуаре с аммиаком, что привело к отрыву резервуара от днища, подъему его на некоторую высоту от фундамента и опрокидыванию набок с одновременным смещением в горизонтальной плоскости. Резкое же повышение избыточного давления внутри резервуара было обусловлено временной остановкой компрессорной установки, охлаждающей и обеспечивающей сжижение испаряющегося аммиака. Запуск резервной компрессорной установки оказался неудачным.
Возможные масштабы последствий аварий и катастроф на объектах нефтяной индустрии можно рассмотреть на ряде характерных аварий, имевших место как в России, так и за рубежом.
В августе 1994 г. произошла крупная авария на нефтепроводе Возей -Головные сооружения АО «Коминефть» (Усинский район Республики Коми). Суть аварии в образовании за короткий период (12-26 августа) многочисленных свищей в нефтепроводе на значительном его протяжении, из которых произошла массовая утечка нефти. Образование свищей и утечки нефти происходили постоянно и ранее, но в упомянутый отрезок времени этот процесс был особенно интенсивным. В результате, по данным АО «Коминефть», на грунт с последующим попаданием в водотоки вылилось 14 тысяч тонны сырой нефти. По другим данным, количество вылившейся нефти 79 тысяч тонн. По оценкам специалистов, возникшая экологическая катастрофа оказалась крупнейшей за последние 20 лет в истории нефтедобычи в СССР и России.
Как установило проведенное расследование, авария произошла по причине разрыва дефектного сварного шва длиной 565 мм и шириной 6 мм. Предпосылками аварии предположительно считают следующие причины: ослабление несущей способности насыпного грунта подушки трубопровода; деформации трубопровода из-за многолетних перепадов температуры; циклические нагрузки при резких изменениях режимов работы нефтепровода; подвижка грунтов.
Авария крупнейшего итальянского нефтеналивного танкера «Торри Каньон», построенного в США и плававшего под либерийским флагом, произошла утром 18 марта 1967 года, когда в штилевую погоду при хорошей видимости танкер наткнулся на камни у островов Силли вблизи берегов Великобритании, получил громадную пробоину и застрял.
Загрязнение окружающей среды является одной из главных причин глобального потепления и изменения климата, разрушения озонового слоя атмосферы, опустынивания и других процессов, протекающих на глобальном и региональном уровнях. Оно в большинстве случаев играет роль основного фактора формирования неблагоприятной экологической обстановки при техногенных авариях и катастрофах.
Оценка экологических последствий техногенного воздействия на окружающую природную среду производится по данным биологического и геофизического мониторинга, функциональные задачи которых включают наблюдение, оценку и прогноз реакции биотической и абиотической составляющих биосферы на техногенные и другие внешние воздействия. Программа биологического мониторинга обычно включает изучение состояния и динамики реагирования живых организмов различных природных сред на техногенные и иные нагрузки, а также изменений функций и структур признаков этих организмов. Геофизическими наблюдениями и оценками в интересах решения экологических проблем предусматривается мониторинг возобновимых ресурсов биосферы, состояние почвы, растительности, водных ресурсов и т.п.
Экологические последствия радиационных аварий и катастроф имеют существенные особенности, которые частично уже отмечались выше. Главными из них являются долгосрочный характер и непрерывное проявление в процессе возникновения, развития аварии, ликвидации ее последствий и восстановления качества окружающей среды.
Конкретный вид соотношений, связывающих дозы облучения с производными параметрами (уровнями радиационных полей или концентраций) зависит от используемых моделей процессов распространения и воздействия радиоактивных веществ, принимаемых при расчетах допущений, характера их источника и других факторов. При оценке аварийных выбросов принимается во внимание фаза аварии.
Рассмотрим некоторые аспекты экологических последствий радиационных катастроф на примере аварии на Чернобыльской АЭС, которая является не только самой крупной по своим масштабам, но и классической по опасным радиоэкологическим последствиям.
Накопление дозы практически полностью закончилось к 25-30 годам после начала сбросов, в последующие годы увеличение дозы было незначительным. Как следует из таблицы 3.4., максимальная накопленная эффективная доза отмечалась у жителей первого по течению села Мет-лино (1,4 Зв). Население на протяжении 18-88 км р.Теча получило эффективную дозу в пределах 0,21-1,2 Зв, в нижнем течении - до 0,10 Зв. Облучение населения на р.Исеть характеризуется эффективной дозой примерно в 5-10 раз меньше по сравнению с нижним течением р.Теча. Преобладающий вклад в эффективную дозу имело внешнее облучение, особенно в верхнем течении р.Теча, где его доля составляет до 80-90%.
Специфические экологические последствия аварий и катастроф на объектах с химической технологией, главным образом, определяются процессами распространения вредных химических веществ в окружающей среде, их миграцией в различных средообразующих компонентах и теми изменениями, которые являются результатом химических превращений, происходящих в биомассе растений и живых организмов.
Как известно, потребление нефти и газа на планете, происходящее в огромных количествах, значительно превышает скорость и количество образования их в недрах земли. Вместе с тем значительная доля нефти и газа (до 10%) утрачивается в процессе переработки и транспортировки, загрязняя окружающую природную среду. Через факельные системы нефтеперерабатывающих заводов постоянно происходит выброс нефтепродуктов в атмосферу. Сбрасываются в окружающую среду жидкие и твердые отходы предприятий нефтехимии.
За 20-летний период, прошедший между двумя международными конференциями по окружающей среде (Стокгольмской и Рио-де-Жаней-ровской), произошли серьезные негативные изменения окружающей природной среды, которые обусловлены природопокорительским отношением к биосфере, техногенными авариями, стихийными бедствиями, имевшими место в рассматриваемый период, а также непрерывно возрастающими масштабами хозяйственной деятельности человека.
Ноосферно-технологический сценарий развития, по существу, может быть назван компромиссным. Являясь в основе своей ноосферным, опирающимся на законы физики и биологии, организацию разумного взаимодействия общества и природы, он ориентируется на удовлетворение потребностей настоящего поколения людей за счет экономического роста, энерго- и ресурсосбережения и применения безотходных технологий. При этом предусматривается такое развитие, при котором не пострадали бы будущие поколения в смысле удовлетворения потребностей.
Деятельность комиссии и работа конференции проходили, по существу, под знаком выработки глобальной программы решения проблем выхода из экологического кризиса и устойчивого развития цивилизации. При этом учитывалось, что предпринимаемые в настоящее время усилия в целях обеспечения прогресса человечества, удовлетворения человеческих потребностей и реализации человеческих устремлений в долговременной перспективе являются нереальными, поскольку они опираются на чрезмерную эксплуатацию ресурсов окружающей среды, которые и без того уже истощены. Сегодня человечество заимствует “экологический капитал” у будущих поколений, не рассчитывая на возвращение долга.
С учетом изложенных выше принципов и проблем, связанных с созданием условий устойчивого развития, рассмотрим основные положения концепции перехода России к устойчивому развитию.Как известно, руководствуясь рекомендациями и принципами, изложенными в Декларации и других документах Конференции ООН по окружающей среде и развитию, состоявшейся в 1992 г. в Рио-де-Жаней-ро, Россия вступает на путь перехода к устойчивому развитию, предполагающему сбалансированное решение социально-экономических задач и проблем сохранения благоприятной окружающей среды, природноресурсного потенциала с целью удовлетворения потребностей нынешнего и будущего поколений.
Анализ рассмотренных выше сценариев развития цивилизации и выхода из глобального экологического кризиса показывает, что по мере нашего движения по пути устойчивого развития должны повышаться гарантии обеспечения техногенной и экологической безопасности.
Экологические последствия хозяйственной деятельности и неизбежных при ней техногенных воздействий на окружающую среду выражаются, главным образом, в загрязнении ее компонентов различного рода вредными веществами (радиоактивными, химическими, биологическими), изменении протекающих в природе циклических биогеохимических, а также других естественных процессов.
Состояние здоровья населения оценивается совокупностью критериев и показателей загрязнения окружающей среды: атмосферного воздуха, вод и почв.Медико-демографические показатели по экологически неблагоприятным территориям сравниваются с аналогичными показателями на контрольных (фоновых) территориях в тех же климатическо-географических зонах. В качестве таких контрольных (фоновых) территорий принимаются населенные пункты или отдельные их части, на которых зафиксированы наиболее благоприятные значения медико-демографиче-ских показателей.
В табл. 4.13. приведены критические уровни диоксида серы, диоксида азота, фтористого водорода и озона, влияющих на наземную растительность, а также критические нагрузки по соединениям серы, азота и ионов водорода, влияющих на лесные и водные экосистемы (для европейской части России).
Для решения этих задач требуется проведение целого ряда мероприятий организационного, технического, экономического, нормативноправового, научно-исследовательского и иного характера. Эти мероприятия с учетом их характера, содержания, условий проведения и т.п. структурируются в рамках определенной системы.
Анализ системы обеспечения экологической безопасности, структурно-функциональная схема которой нами была ранее рассмотрена, показывает, что экологический мониторинг в системе мероприятий, проводимых с целью обеспечения экологической безопасности, играет важную роль. Он является одним из первостепенных по значимости, объему и разнообразию проводимой работы из числа превентивных мероприятий.
Ранее нами были рассмотрены функциональные задачи, блок-схема, а также принципы организации и осуществления комплексного экологического мониторинга, которые могут быть положены в основу при построении единой государственной системы экологического мониторинга (ЕГСЭМ). Решение о создании такой системы принято Правительством Российской Федерации еще в начале 90-х годов прошедшего столетия.
В практике целенаправленной деятельности человека в интересах обеспечения устойчивого развития общества, управление экосистемами обычно не выделяется в самостоятельную задачу. Это управление осуществляется в рамках реализации экологической политики на федеральном, региональном, территориальном и местном уровнях.
Биосфера в целом и отдельные ее структурные элементы, в том числе экосистемы, природно-хозяйственные и другие комплексы, постоянно испытывают естественные и антропогенные воздействия.Естественные воздействия, не связанные своим происхождением с опасными природными явлениями, как правило, компенсируются саморегулирующей способностью экосистем и обычно при экологическом нормировании не учитываются. Естественные же воздействия крупного катастрофического масштаба, возникающие при таких стихийных природных явлениях как наводнение, землетрясение, оползни и т. п., экологическому нормированию по вполне понятным причинам не подвластны. Здесь предусматривается лишь своевременное прогнозирование возникновения такого рода воздействия на окружающую среду и принятие необходимых мер защиты, например, возведение дамб, защищающих от наводнений.
По сложившейся практике в России и в большинстве других развитых стран при разработке планов и проектов опасной для природы хозяйственной деятельности и градостроительства принято проводить оценку эффективности и достаточности принимаемых мер по обеспечению техногенной и экологической безопасности.
По сложившейся практике принято предъявлять экологические требования как на этапе планирования хозяйственной деятельности, так и в процессе ее осуществления, свертывания и прекращения.На этапе планирования хозяйственной деятельности в соответствии с законом “Об охране окружающей природной среды” экологические требования предъявляются при разработке заявлений о намерениях на строительство опасных объектов и ожидаемых экологических последствиях, выборе места для размещения опасных объектов и разработке проектов на создание и строительство объектов. Эти требования касаются экологической безопасности этих объектов для окружающей среды, а также для персонала, осуществляющего производственную или иную деятельность, и населения, проживающего в санитарно-защитной зоне и за ее пределами, охраны и оздоровления природы, рационального использования и воспроизводства природных ресурсов.
В соответствии с современными взглядами, содержание и организация экологической экспертизы вытекают из концепции обеспечения техногенной и экологической безопасности, принципов государственной политики снижения рисков.
Как уже отмечалось, наряду с экологической экспертизой в целях более надежного и эффективного обеспечения техногенной безопасности в России предусматривается декларирование безопасности промышленных объектов.
Оценка воздействия на окружающую среду хозяйственной деятельности предполагает выявление и прогнозирование ожидаемого влияния этой деятельности на среду обитания, на здоровье и благосостояние людей при осуществлении различных мероприятий и проектов, включая проектирование новых объектов, реконструкции уже действующих или при принятии решения об их ликвидации.
С развитием промышленного производства, концентрирующего в себе огромные запасы энергии и опасных для здоровья человека и окружающей среды различного рода веществ и материалов, все более явно видна прямая зависимость уровня безопасности общества от его осведомленности о возможных опасностях и психологической подготовленности к адекватному реагированию на складывающуюся аварийную обстановку.
В тех случаях, когда объект расположен в приграничном районе и существует реальная возможность трансграничного переноса опасных веществ, предусматривается передача страной-владельцем опасного объекта всей указанной выше информации другой стране. Страна-получатель этой информации должна предоставить информацию населению, находящемуся под ее юрисдикцией и потенциально подверженному антропогенному воздействию в случае аварии.
Для иллюстрации того, каким образом реализуется в практике государственная экологическая экспертиза проектов объектов, представляющих опасность, рассмотрим опыт такой экспертизы на примере исследовательского реактора «ПИК» Санкт-Петербургского института ядерной физики РАН, строительство которого было начато вблизи г.Гатчина в Орловой роще еще в 70-е годы, а в начале 90-х годов создавался проект его реконструкции.
Под прогнозированием антропогенных воздействий обычно понимается исследовательский процесс, осуществляемый с целью получения вероятностных суждений о характере и параметрах рассматриваемых явлений и воздействий в будущем. Под прогнозной оценкой антропогенных воздействий имеется в виду сопоставление прогнозируемых параметров, которыми характеризуются эти воздействия, с научно обоснованными приемлемыми значениями.
Моделирование процессов формирования при авариях опасных факторов техногенного воздействия и нагрузок на человека и окружающую среду строится на основе анализа характера аварий, динамики и поражающего действия возникающих при авариях физических полей, путей распространения радиоактивных, опасных химических и биологических веществ, формирования дозовых нагрузок на человека, другие популяции и экосистемы.
Модели распространения вредных веществ в окружающей среде являются инструментом для количественной оценки техногенных воздействий.Моделированию процессов распространения тех или иных субстанций в различных средах посвящено довольно большое количество фундаментальных работ. Вопросы, связанные с закономерностями турбулентной диффузии примесей в атмосфере и водных средах, нашли отражение в трудах отечественных и зарубежных ученых. Разработано достаточно большое количество математических моделей, которые могут использоваться для проведения расчетов.
Как известно, химически опасными являются практически все объекты, на которых в той или иной мере применяется химическая технология. Это, прежде всего, химические, нефтехимические и подобные им заводы, а также предприятия, близкие к химическим производствам. К объектам с химической технологией относится и значительная часть объектов не химических отраслей промышленности, на которых применяются вредные химические вещества и в технологических процессах предусматриваются химические превращения.
Основываясь на анализе современных подходов к прогнозированию негативных воздействий при различного рода событиях и явлениях экстремального характера, можно выделить два основных математических метода прогнозирования радиационной обстановки: детерминированный и вероятностный. Следует также отметить, что при прогнозировании радиационной обстановки может найти практическое применение также метод, базирующийся на теории игр и статистических решений.
Необходимо заметить, что указанные выше вероятностные характеристики, в соответствии с принятыми представлениями, по сути выражают риск определенных событий: в первом случае - риск техногенных аварий, катастроф и опасных природных событий, во втором - риск ухудшения здоровья человека, негативных изменений в окружающей среде и т. п. при неэкстремальных условиях, в последнем - риск возникновения чрезвычайной ситуации экологического характера.
К настоящему времени у большинства ученых, работающих в сфере безопасности, сложилось достаточно однозначное представление о том, что управление риском сводится к достижению такого состояния социально-экономических, организационно-технических, экологических систем, природно-территориальных, хозяйственных и иных комплексов, при котором бы мера их опасности от воздействия техногенных, природных и экологически неблагоприятных факторов, с учетом социальных, экономических и иных условий, была минимальной.
Анализ и оценка риска, по современным взглядам, представляет собой один из важных компонентов процесса управления техногенным и экологическим риском. Целью анализа и оценки этих видов риска, как правило, является выявление и идентификация источников техногенной и экологической опасности с установлением генетических связей между ними, а также оценка возможного влияния указанных источников на характер и размеры ущерба, который может быть причинен и причиняется населению, окружающей среде, хозяйственным и другим объектам.
Процедуры указанных оценок и классификаций основываются на использовании составляемых заранее таблиц.В частности, процедура качественной оценки возможных видов ущерба может быть реализована с помощью таблиц, составленных на основе анализа используемых на объектах технологических процессов и экспертной оценки их опасности, а также таблиц, где систематизированы данные по критическим количествам вредных веществ, при которых объект может быть отнесен к числу опасных, и размерам зон безопасности (табл. 6.1, 6.2, 6.3).
Указанный выше вспомогательный показатель для той или иной технологии (опасного узла или объекта в целом) и данного опасного вещества определяется через его среднее значение путем добавления к этому среднему значению поправок, учитывающих специфику рассматриваемого объекта, опасной деятельности и т.д.