Кузнецов А.Е., Градова Н.Б., Лушников С.В. и др. Прикладная экобиотехнология. Учебное пособие. В 2-х томах

EP – период экспозиции (сут); BW – масса тела (кг).

Четвертый этап. Характеристика риска.

Вычисляются индексы риска (RI – risk indices) как отношение среднесуточной дозы к предельно допустимой и для канцерогенных, и для неканцерогенных эффектов. Риски для каждого из путей поступления каждого из веществ и соответствующие им индексы суммируются, в частности:

где Rk – риск, обусловленный поллютантом k;

RfDj,k – сравнительная (предельно допустимая) доза для пути контактирования

j(мг/кг·сут).

Взависимости от результатов такой оценки определяются допустимые экспозиционные дозы суммарно для всех форм загрязнений по каждому из путей поступления.

Для канцерогенных эффектов суммарный индекс (RV – risk value) вычисляется путем суммирования доз, аккумулированных в каждом возрастном классе на протяжении среднего срока жизни (например, 70 лет) для каждого канцерогенного вещества. Индекс затем сравнивается с приемлемым риском1. Для неканцерогенных эффектов вычисляются три экспозиционные дозы, которые должны быть сопоставлены со сравнительными фоновыми или предельно допустимыми дозами:

1. Экспозиционная доза, связанная с фоновой экспозицией.

2. Экспозиционная доза, связанная с загрязнением.

3. Совокупная доза, объединяющая первые две дозы.

Отношение совокупной дозы к предельно допустимой должно быть ниже 1. При расчетах принимаются во внимание возможный разброс в исходных данных, взятых из разных источников, и неопределенности некоторых значений, а также доверительные уровни. Для этого используют статистические

1 Некоторые страны приемлемым определили суммарный риск повышения канцерогенности 10–6 в течение всего срока жизни. Эта величина рекомендована ВОЗ, что, однако, представляется весьма осторожным, поскольку для достижения этой цели требуются слишком сложные в реализации и дорогостоящие технологии, а реальные выгоды для общества эфемерны. В России величина приемлемого риска канцерогенности, устанавливаемая органами Госсанэпиднадзора для условий населенных мест, может находиться в диапазоне 10–5–10–6; предельно допустимый уровень риска для канцерогенных веществ составляет 10–4, абсолютно неприемлемым является риск 10–3–10–2 (в зависимости от вида потенциально канцерогенного вещества). Пожизненный приемлемый риск для производственного воздействия 10–3.

322 Глава 12

функции распределения. Проводится анализ выходных данных на чувствительность к изменению входных значений.

Если фоновая доза выше, чем допустимая, должны приниматься во внимание другие источники загрязнений, а не только идентифицированные.

В результате рассчитывают риск заболеваемости населения (токсический – кратковременный и хронический – долговременный) и выдают предложения по регулированию работы источников загрязнения. Базовым для расчетов является значение риска, когда не предпринимается никаких мер для его снижения или устранения.

Процедура оценки риска воздействия загрязняющих веществ со стороны деятельности природопользователей, в частности предприятий, на определенной территории во многом аналогична вышеописанной процедуре.

На первом этапе анализируются выбросы и сбросы предприятий и выбираются те, чей суммарный вклад в риск (по величине приведенной дозы выбросов и сбросов) составляет выше 90%.

Далее определяются рецепторные точки, для которых будет произведен расчет воздействий. Точки выбираются, по возможности, равномерно по площади воздействия и с учетом плотности населения.

Вычисляются среднегодовые концентрации загрязняющих веществ для каждой рецепторной точки.

Рассчитываются риски в каждой рецепторной точке при действии каждого индивидуального загрязнения и от каждого предприятия, и суммарные риски от всех предприятий и загрязняющих веществ по каждой рецепторной точке, суммарные риски от деятельности каждого предприятия по всем рецепторным точкам и суммарный риск по всем предприятиям и рецепторным точкам на данной территории.

Этапы работ при оценке риска контаминированной территории и проведения ремедиации аналогичны описанным выше, однако объем привлекаемой информации и аналитические процедуры намного обширнее, поскольку наряду с оценкой риска здоровью человека оцениваются:

экологический риск: в настоящее время вычисляется на основе лабораторных токсикологических экспериментов;

риск, обусловленный загрязнением грунтовых вод: этот риск связан с распространением загрязнения с грунтовой водой;

эффекты загрязнения почвы в отношении состояния строительных материалов и конструкций.

Первый этап включает следующие элементы:

планирование исследований территории, сбор данных, описание и оценка загрязненного участка; привлекают гидрологические, гидрохимические, почвенные, метеорологические данные, характеризуют историю участка, степень распространенности, интенсивность загрязнения, его миграцию и локализацию в окружающей среде, состояние водозабора, а также природный потенциал почв к уменьшению загрязнений до уровня приемлемого риска; в случае риска со стороны биологических агентов (бактерий, плесеней, вирусов, эндотоксинов и паразитов, осо-

бенно в случае работы на местах складирования бытовых отходов или при микробиологической ремедиации почв) необходимо описать их физические, токсические, аллергенные и инфекционные свойства, подвижность и эмиссионное поведение;

характеристика биодоступности загрязнений в почве и грунтовых водах; изучают и привлекают данные о взаимодействии между организмами (почвенные фауна, бактерии, растения) и их химическим окружением;

составление списка предпочтений и дополнений (карт, схем, графиков и т. п.), относящихся к загрязненному участку и позволяющих оценить экспозиционную дозу;

выбор веществ-индикаторов;

описание организационно-технических мероприятий, средств контроля и измерения и мер по технике безопасности.

На этом этапе используют физические, физико-химические, химические методы анализа, биотестирование и биоиндикацию, временные зависимости (старение) биодоступности, методы оценки биодоступности различных фракций загрязненного материала в окружающей среде. Привлекают программные средства, включающие модели миграции загрязнений, модели оценки риска, в которых учитывают такие условия участка загрязнения, как тип почвы, глубина залегания грунтовых вод, геологические и гидрологические данные, близость к потенциальным рецепторам (например, водозаборным колодцам, туалетам, поверхностным водным телам) и т. п.

На втором этапе оценивается токсичность и экотоксичность индикаторных веществ.

Характеризуют доступность загрязнений в пределах человеческого тела, доступность в почве по сравнению с доступностью в экспериментах с животными. Анализируют достоверность данных (валидационный анализ) о путях воздействия на человека и окружающую среду.

По результатам первых двух этапов формируется первичная упрощенная модель оценки риска, отображающая потенциальные источники, реципиенты и пути поступления загрязнений между ними.

Третий этап – оценка экспозиционной дозы для человека и биотических компонентов экосистем для специфичных местных условий и возможных сценариев.

Важно, наряду с определением экспозиционной дозы по отношению к человеку, оценить возможные изменения в структуре сообществ с учетом возникновения устойчивости к загрязнениям по сравнению с классическими экотоксикологическими оценками, биоаккумулирование и вредные эффекты пищевых цепей, а также сформулировать экологические требования к качеству почвы, связанные с ее использованием человеком. На этом этапе могут быть предприняты дополнительные наземные исследования, выполнена пробная выемка грунта, откачка из колодцев, бурение, зондирование, взяты образцы почв и воды, выполнены геохимические, гидрологические, почвенные анализы для того, чтобы подтвердить присутствие загрязнений и произвести оценку риска, который мог бы ожидаться при определенных условиях экспозиции.

324 Глава 12

Четвертый этап:

характеристика риска, специфичного для места загрязнения, выявление наиболее уязвимых звеньев;

определение конечной цели, т. е. риск-обоснованных концентраций (Risk-based concentrations, RBCs), которые могут оставаться в среде после проведения очистных работ; основываясь на заданном уровне риска (приемлемого риска), вычисляют концентрацию загрязнения в почве и грунтовых водах, которая соответствует уровню риска;

определение сроков начала ремедиации в зависимости от критериев воздействия загрязнений (на человека, на экосистемы, скорости диффузии в грунтовых водах);

оценка эффективности разрабатываемых мер на основе анализа затратыприбыль, выбор технологии в соответствии с принципом «подходящий для использования» (suitable for use);

формирование оптимальной стратегии управления риском, взаимоотношений между различными сторонами (природопользователями и администрацией, федеральными, региональными и муниципальными органами, заказчиками, подрядчиками и субподрядчиками выполнения ремедиационных работ, покупателями и продавцами земельных участков), распределение рисков, обязанностей и ответственности между ними.

Не каждая оценка риска требует всех четырех шагов. Если уже на фазе 1 становится ясно, что нет загрязнений или видимых связей между источниками загрязнения и реципиентами, то фаза 2 не проводится. Однако существенным для каждой оценки является прозрачность каждой процедуры принятия решений. Результат оценки риска должен всегда указывать, является ли риск, связанный с конкретным природопользователем или с загрязненной территорией, участком, объектом, приемлемым и требуются ли некоторые формы природоохранных действий для уменьшения рисков до несущественных уровней. Это будет формировать базу, на основе которой определяется природоохранная стратегия, принимаются административные решения.

Основываясь на оценке риска, описывают предполагаемые меры и их влияние на риск. Информация обобщается с учетом технических неопределенностей и других специфических обстоятельств. Однако важно выяснить принципиальную реализуемость мероприятий (экономическую, техническую, организационную), достаточно ли для снижения рисков только мер административного контроля, мониторинговых работ или требуется проведение активных мероприятий по ремедиации и очистке загрязненных территорий в соответствии с установленными критериями риска, эколого-экономической эффективностью, общественной значимостью.

Далее определяют содержание надзора (aftercare) после проведения мероприятий, длительность, объем мониторинговых данных для оценки риска, оценивают более широкое воздействие (эколого-экономическая оценка, оценка жизненного цикла технологий и др.), выполняют анализ на устойчивость. Наконец, следует получить данные об изменении параметров безопасности при проведении соответствующих мероприятий и оценить их безопасность.

При проведении природоохранных мероприятий (после оценки риска) необходимо выбрать приоритетные цели (обязательные) и второстепенные (желательные). Потенциальные разногласия между этими целями должны быть устранены до выполнения природоохранных работ.

Разработан ряд методик ранжирования систем и приоритетных целей с точки зрения необходимости проведения природоохранных мероприятий. Например, в Западной Европе в целях ремедиации часто загрязненные участки подразделяются на 3 категории:

1)потенциально загрязненные участки;

2)загрязненные участки с определенным уровнем воздействия:

уровень воздействия 3 – существенное воздействие, необходима ремедиация; уровень воздействия 2 – нет существенного воздействия при текущем

использовании окружающей среды, возможно ограниченное использование; уровень воздействия 1 – фоновое воздействие, нет ограничений в использовании;

3)очищенные участки без или с остаточным уровнем воздействия:

остаточный уровень воздействия 2;

остаточный уровень воздействия 1;

остаточный уровень воздействия 0 – ремедиация до многоцелевого использования.

Сучетом ранжирования оцениваются минимальные и максимальные затраты на исследования загрязненных участков при данном уровне воздействия и затраты на ремедиацию в соответствии с определенными ремедиационными целями.

Стоимость обследования загрязненных мест при уровне воздействия 2 и 3 составляет от 3 до 20 евро/м2.

Затраты на ремедиацию 1 м2 площади при понижении уровня воздействия 3 до уровней 2 или 1 составляют 60–3000 евро/м2.

Существенным элементом работ, выполняемых на заключительном этапе очистки (ремедиации), является валидация, включающая валидационный отчет и надзор. По результатам валидации необходимо продемонстрировать, что ремедиационные цели проекта достигнуты. Для этого может понадобиться дополнительный отбор образцов с анализом остаточных концентраций загрязнений или осмотр сооружений на ремедиационном участке (фильтры, барьеры, изолирующие перегородки и т. п.).

Цель надзора – контроль эффективности принятых мер и, если необходимо, пересмотр анализа риска и коррекция природоохранных работ. Важной составляющей частью надзора в ходе и после обработки является мониторинг. Он может включать шум, пыль, грунтовую воду, поверхностные воды и воздух. Надзор обычно осуществляется местными органами инспекции при помощи местных или специализированных лабораторий.

На всех этапах к выполнению работ привлекаются высококвалифицированные специалисты, эксперты, представители административных органов, предприятий, виновных в загрязнении. Обычно проведение мероприятий на этапах

цикла при данном уровне технического развития. Сбережение ресурсов позволяет, с одной стороны, снизить экономические затраты на получение продукции, а с другой – уменьшить количество загрязнений, поступающих в окружающую среду.

Малоотходные и безотходные технологии основаны на более глубокой переработке сырья, т. е. на минимизации отходов и загрязнений, поступающих в окружающую среду. С научной точки зрения термин «безотходная технология» не совсем верен, поскольку даже теоретически нельзя создать полностью безотходные технологии или производства в силу второго закона термодинамики, т. е. необходимо учитывать затраты энергии и тепловые потери. Полностью безотходная технология – это идеальная модель, к которой нужно стремиться. При малоотходном технологическом процессе (производстве) в полезные продукты переходит б'ольшая часть сырья и отходов на всей цепочке производства, при этом образующиеся отходы незначительно воздействуют на окружающую среду, в пределах установленных санитарно-гигиенических и экологических норм. Имея в виду безотходное производство, подразумевают, что материальные потоки сырья и образующихся отходов (в виде вторичных материальных ресурсов) полностью переходят в конечную продукцию, включая поставку сырья, все стадии производства и отходы, при этом конечная продукция после использования вновь поступает в производство, т. е. рециркулируется.

При разработке малоотходных технологий важны:

принцип системности (каждый отдельный процесс рассматривается как элемент более сложной производственной системы);

комплексное использование сырьевых и энергетических ресурсов (учитывается и возможность извлечения сопутствующих компонентов);

цикличность материальных потоков (замкнутый производственный цикл моделирует природные круговороты);

рациональная организация (невосполнимые потери природных ресурсов сводятся к минимуму за счет утилизации отходов);

экологическая безопасность.

Разработка малоотходных технологий развивается, главным образом, в следующих направлениях:

–Создание различных видов технологических систем на базе существующих, внедряемых и перспективных способов очистки отходов производства с рециркуляцией потоков, например, создание замкнутых систем водоснабжения промышленных предприятий, при которых сточные воды очищаются на локальных очистных сооружениях и используются в системах оборотного водоснабжения. Доля возвращаемой в производство воды может составлять от 5 до 100%.

–Создание и внедрение добавочных ступеней переработки, систем для переработки отходов производства с получением полезных продуктов.

–Создание принципиально новых технологических процессов для производства традиционной продукции, исключающих частично или полностью стадии производства, в которых образуется основное количество вредных веществ и загрязнений.

–Повышение выхода целевых продуктов из сырья с минимальным образованием побочных, снижение потерь при переработке сырья.

–Использование возобновляемых энергоресурсов и сырья (например, замена углеводородного топлива на биотопливо).

–Создание (формирование) территориально-промышленных комплексов, кластеров с замкнутой структурой материально-сырьевых потоков и отходов, минимальным образованием загрязнений, использованием

сетевых технологий и производств.

Степень ресурсосбережения и малоотходности производств можно оценить на основании таких показателей, как полнота использования сырья, выпуск товарной продукции из единицы сырья, вовлекаемого в переработку, коэффициент рециркуляции потока вещества через систему, ущерб, наносимый окружающей среде поступлением неиспользуемых отходов, включая затраты на удаление, складирование и рекультивацию земли, а также комплексных коэффициентов, специфичных для различных отраслей промышленности. Чем дороже сырье, тем более полно оно используется и рециркулируется.

В малоотходных и безотходных производствах широко используются процессы очистки загрязненных потоков и переработки отходов «на конце трубы» (end-of-pipe processes). Это требует больших капиталовложений в очистные сооружения, в установки переработки отходов. С другой стороны, пропорционально снижению количества отходов и загрязненных потоков снижаются и расходы на охрану природной среды.

12.4.2. Экологически чистое производство

Представление об экологически чистом производстве («сleaner production» в англоязычной терминологии) возникло на рубеже 1980 – 1990-х гг. на основе существовавших ранее представлений о чистой технологии и безотходной или малоотходной технологии. Согласно раннему представлению о чистой технологии, как оно было сформулировано Комиссией Европейского Сообщества в 1979 г., она должна была решать три различные, но взаимодополняющие задачи:

уменьшить количество загрязнений, выбрасываемых в окружающую природную среду (в воду, воздух и почву);

уменьшить количество отходов (малоотходная или безотходная технология);

сократить потребление природных ресурсов (воды, энергии и сырья). Программой защиты окружающей среды ООН (ЮНЕП) чистое производ-

ство было определено как непрерывное использование совокупной превентивной стратегии защиты окружающей среды для процессов и изделий с целью снижения рисков для человека и окружающей среды.

На настоящий момент чистое производство можно определить как идеологию хозяйственной деятельности, промышленной и технологической политики, ориентированной на решение задач экономического развития в условиях нарастания ограничений по материально-сырьевым, энергетическим, финансовым ресурсам и возрастания требований к охране окружающей среды. Возрастающие

сырьевые, энергетические, экологические ограничения создают предпосылки для пересмотра основных критериев эффективности производства, условий его экологизации.

Наибольший опыт в развитии чистых производств накоплен странами Западной Европы, в США, Канаде и Японии.

Экологически чистое производство требует комплексных подходов в сфере управления производством и, в частности, подразумевает:

установление приоритета в отношении эффективного использования ресурсов, сбережения сырья и энергии, замены материалов, устранения токсических обрабатывающих материалов, модификации изделий и оборудования в сторону низкоотходных технологий, усовершенствования производственного процесса, удаления загрязняющих веществ из продукта и уменьшения количества и токсичности всех выбросов и отходов

до и в процессе обработки продукта, т. е. до их выхода из производственного цикла, а также применения рециркуляции и повторной утилизации как первоочередных мер по защите окружающей среды и увеличению рентабельности производства;

в сфере производства изделий сосредоточение основного внимания на снижении вредных воздействий на окружающую среду в течение всего жизненного цикла изделия – от извлечения сырья до окончательного выпуска изделия, за счет его соответствующего проектирования;

использование безопасных и экологически эффективных систем производства, способов изготовления продукции, технологий и веществ в сочетании с эффективными методами работы;

при разработке промышленного продукта или проекта использование такой методики оценки, которая позволила бы оценить полный цикл существования продукта от исходного сырья до утилизации (рециклизации) целевого и побочных продуктов как вторичных материальных ресурсов;

развитие научно-технической деятельности с главной опорой на разработку чистых технологий и приоритетом для тех технологий, которые способствуют большей эффективности производства и уменьшению загрязнения окружающей среды;

информированность и ответственность в отношении проблемы защиты окружающей среды на всех уровнях управления производством, тщательное изучение производственных факторов, которые могут представлять собой опасность для окружающей среды, поощрение такой политики, которая уделяет внимание защите окружающей среды и контролю за выбросами, причем формы ответственности и формы поощрения устанавливают управленческие структуры, которые разрабатывают достижимые цели, связанные с защитой окружающей среды, и обеспечивают технологическую гибкость промышленности перед лицом экологических проблем.

Таким образом, чистое производство адресуется ко всем фазам процесса производства или жизненного цикла продукции с целью предотвратить или минимизировать как ближайшие, так и отдаленные риски для человека и окружа-

330 Глава 12

ющей среды, при этом требуется контролировать продукцию в течение всего ее жизненного цикла, начиная с извлечения сырья и материалов, получения и использования продукции и вплоть до ее утилизации. Основной чертой экологически чистых производственных процессов, технологий или производственного оборудования является предотвращение появления загрязнений в местах их возникновения (в «начале трубы») и очень низкий уровень образования отходов. Благодаря этому можно сократить потребление ресурсов, затраты энергии, минимизировать отходы, применять малоотходную технологию, но главное, можно предотвратить или значительно уменьшить при минимальных затратах вредное воздействие отходов промышленного производства на здоровье человека и окружающую среду. Этот подход одновременно решает проблему на нескольких организационных уровнях и требует принципиальных изменений и в технологии, и в эксплуатации, и в системе организации труда и управления производством, и в использовании продукции, и в нормативно-законодательной сфере, т. е. комплексных решений в оценке уровня технологии, обеспечения качества продукции и экологических показателей.

В соответствии с пониманием чистого производства приоритеты в мероприятиях по снижению количества загрязнений в результате производственной деятельности располагаются следующим образом (в порядке убывания):

предотвращение образования отходов и загрязнений,

уменьшение образования отходов и загрязнений,

повторное и циклическое использование отходов,

обработка с восстановлением энергии и материалов,

обезвреживание и нейтрализация отходов и загрязнений,

удаление на конечном этапе («на конце трубы»).

Согласно этой последовательности приоритетов, в первую очередь изыскивают возможности предотвратить образование загрязнений (такие как изменение продукции или технологического процесса, восстановление и повторное циклическое использование) перед тем, как обратиться к мерам по уменьшению загрязнения «на конце трубы», т. е. проблема отходов решается у источника их образования. Накопленный опыт показывает, что предотвращение загрязнения, в отличие от очистки «на конце трубы», является более выгодным с экономической точки зрения и лучше соответствует задачам устойчивого и экологически безопасного развития (чисто там, где не сорят).

Устранение загрязняющих агентов на месте или вблизи их источника обычно обходится дешевле, чем сбор, обработка и удаление отходов. К тому же при этом гораздо меньшему риску подвергаются рабочие, местное население и окружающая среда. Экономия может обусловливаться снижением затрат на сырье и оплату труда, меньшим потреблением энергии, меньшими затратами на техническое обслуживание, на управление отходами, большей безопасностью для работающих и меньшей подверженностью изделий разрушению. В области энергетики, например, большую экономию можно получить от повышения эффективности использования энергии, чем от инвестиций, затраченных на очистные сооружения. Помимо этого, экономия энергии позволяет уменьшить выбросы в окружающую среду загрязнений.