5.1.1. Экологическая эффективность природоохранных мероприятий

Существуют нормы количества вредных веществ на 1 т готовой продукции. В Качестве критерия оценки можно рекомендовать индекс относительной токсичности массы (ОТМ), используемой в химической промышленности [9]:

I₀ = ПДК_i/ ПДК₁ (5.2)

где ПДК₁, и ПДК_i - предельно допустимые концентрации вещества, соответственно принятого за эталон и сравниваемого (эталонные ПДК₁: для воды 1 мг/л и для воздуха 0,01 мг/м3).

Используя индекс относительной токсичности и концентрации вещества в выбросе С можно рассчитать относительную токсичность единичного I_j, группового I_n и суммарного I_N выбросов:

I_j = I₀ С_j; I_n=∑ I_j=∑ I₀ С_j; I_N=∑ I_n=∑∑ I₀ С_j (5.3 - 5.5)

Общий индекс относительного загрязнения среды определяется по формуле

I_общ= α I_N^a + I _N^B + βI_N^л, (5.6)

где I_N^a, I _N^B, I_N^л - индексы относительной токсичности выбросов в атмосферу, воду и на поверхность литосферы; α, β - коэффициенты, характеризующие перенос загрязняющих веществ в поверхностные или грунтовые воды с учетом фильтрации, сорбции, трансформации (определяются экспериментально).

ОТМ выбросов находится с учетом единичного, группового и суммарного выбросов:

М_i = I_iV_i; М_п = I_nV_n,,; М_N = I_NV_N, (5.7-5.9)

где М_i, М_п, М_N - единичная, групповая и суммарная токсичные массы выбросов; V_i , V_n, V_N, - единичный, групповой и суммарный объем выбросов.

Общий баланс ОТМ технологического процесса

∑ (М_С + М_В) - ∑ М_Н - ∑ М_р = 0 (5.10)

где М_С + М_В - масса отходов, поступающих в окружающую среду со сточными водами и газовыми выбросами; ∑М_Н - масса нейтрализованных отходов; ∑ М_р - масса рассеянных отходов.

Относительная экологичнoсть процесса, инженерного объекта или предприятия, %:

А=(∑ (М_С + М_В) - ∑ М_Н)100/∑ (М_С + М_В) (5.11)

Из формулы видно, что при А → 0 процесс приближается к безотходному. Можно рассчитывать ОТМ производственного цикла цеха за время τ:

М_ц=∑ (М_С + М_В) τ -∑ М_Н τ=∑ М_общ τ (5.12)

где ∑ М_общ τ - сумма ОТМ отходов, поступивших в окружающую среду.

Удельная нагрузка на площадь F или объем V окружающей среды может быть определена по формулам

Р_F=М_общ/F; P_V= М_общ/V. (5.13-5.14)

Используя показатели токсичности, можно оценить эффективность природоохранных мероприятий, например полную эффективность очистных сооружений, %:

η= ((I_N1- I_N2)/ I_N1) 100 = ((М_N1- М_N2)/ М_N1) 100 (5.15)

где 1, 2 - индексы, характеризующие величины либо до и после внедрения нового аппарата, метода, процесса, либо перед очистными сооружениями и после них.

Для облегчения дальнейших расчетов и получения критериев, численно сопоставимых с принятыми в других методиках, принимают для гидросферы ПДК₁ - 1 мг/л. Значение единичной ПДК для атмосферного воздуха рассчитывается из известной системы уравнений:

ПДКа.в.= -2 + 0.86 lg ПДКв.п.; (5.16)

ПДКв= 0,61 lg ПДКв.п. (5.17)

где ПДКа.в., ПДКв.п., ПДКв - предельно допустимые концентрации соответственно в атмосферном воздухе, в воздухе промышленных помещений и в водоеме. ПДК для воздуха выражается в миллиграммах на кубический метр, для воды - в миллиграммах на литр.

При решении этой системы получаем

ПДКа.в.= 0,01 ПДК_В. (5.18)

В качестве единицы ОТМ принята условная единица 1 етм, соответствующая загрязненности 1 м3 природной или техногенной среды 1 кг ОТМ.

Оценивая уровень загрязнения окружающей среды, необходимо иметь в виду, что для одной природной среды (атмосферы, гидросферы) на основании существующих санитарных норм обязательно соблюдение условия

∑ I_j <=1 (5.19)

Если в сточных водах, выпускаемых с предприятия в водоем, присутствуют одновременно загрязняющие вещества, относящиеся к разным группам по лимитирующим показателям вредности: санитарно-токсикологического (ст), токсилогического (т), общесанитарного (ос) действия, то следует вначале привести их к суммарным значениям ОТМ внутри каждой группы (М_ст, М_т, М_ос) , а затем к общей ОТМ:

M_общ^в = ∑M_cт + ∑M_T + ∑M_cc. (5.20)

Сопоставление частных ОТМ в выбросах в водоем по группам вредности позволяет выявить, какие вещества создают неблагоприятную обстановку в водоеме и определить конкретные меры безопасности. ОТМ каждой группы веществ, отнесенная к площади водосброса в единицу времени, представляет модуль хuмuческого стока в единицах ОТМ с площади F промышленной площадки:

М_х.с.= M_общ^в / F, (5.21)

который в сопоставлении с модулем естественно-дионного стока характеризует нагрузку на окружающую среду в исследуемом районе.

Так как токсичность вещества для живых организмов – одно из проявлений его активности, можно сделать чрезвычайно важный вывод о наличии пока еще не исследованной коррелятивной связи между его токсичностью и эксергией и, далее, между токсичностью химических веществ, элементов, ионов и их энергетическими характеристиками. Это дает возможность определять в дальнейшем ПДК не эмпирическим путем, как это делается в настоящее время, а на основе строгих термодинамических характеристик, большинство из которых табулировано [9].

Оценка загрязнения атмосферного воздуха [10] методом расчета удельного ущерба, руб/год, причиняемого выбросом загрязнений в атмосферный воздух для любого источника, определяется по формуле

У_АТМ=γσfМ (5.22)

где γ = 2,4 руб/усл. т - константа, которая может меняться в зависимости от курса цен, σ- коэффициент относительной опасности, зависящий от типа территории (в методике он принят равным 10 для курортов и заповедников, 8 для пригородных зон и зон отдыха, 0,1 чел./га n для населенных мест с плотностью населения n чел./га, 0,2-0,0025 для лесов, для 0,25 пашен, 0,5 для садов; f - безразмерный множитель, учитывающий характер рассеивания примеси в атмосфере. Его величина зависит от скорости оседания частиц, высоты их выбросов от земли, температуры газа. В частности, для частиц, оседающих со скоростью 1 - 20 см/с, она находится в f = 0,89-4; для частиц, оседающих со скоростью < 1 см/с, f = 0,08; М - приведенная масса годового выброса загрязнений из источника, усл. т/год.

Коэффициент относительной безопасности определяется по формуле

(5.23)

где S_i - площадь i-той части зоны активного загрязнения (ЗАЗ);

S_ЗА3 - площадь зоны активного загрязнения, определяемая по методике, га;

i -- номер части ЗАЗ, относящейся к одному из типов территорий;

J - общее число типов территорий, попавших в ЗАЗ.

Величина приведенной массы выброса загрязнений в атмосферу определяется по формуле

(5.24)

где N - общее число загрязнителей; А - безразмерный показатель относительной активности примеси i-того вида, усл. т/т; m_i-масса годового i-того выброса в атмосферу, т. Например, для СО в методике принято А = 1, для S0₂ - 22, H₂S - 54,8, паров фтора - 980, коксовой и агломерационной пыли - 100 и т. п. [12].

Оценка загрязнения водоемов. Удельный ущерб, руб./год, от сброса загрязняющих примесей в К-тый водоем источником загрязнения определяется по формуле

У_В= γσ_кМ , (5.25)

где γ - константа [5,12]; σ_к - константа, имеющая разные значения для разных водохозяйственных участков; например, для Волги σ_к = 0,8-2,6; для Дона σ_к = 1,62-3,79 и т.д.

Показатель М рассчитывается по формуле

(5.26)

где А_i¹ - показатель jтносительной опасности сброса, рассчитываемый в соответствии с методикой [12]; т_i¹ - масса i-тoгo выброса, приходящаяся, например, на производство 1 т металла.

Значение показателя А_i¹ определяется по формуле

(5.27)

где ПДК _рх - определенная концентрация i-тoгo вещества в воде водных объектов, используемых для рыбохозяйственых целей, 1г/м³ ; например, значение для взвешенных веществ Aj = 0,33, для нефтепродуктов - 20, для меди - 100 и т.д.

Оценка загрязнения земельных ресурсов (удельный ущерб) вследствие нарушения земельных ресурсов, определяется по формуле

У_зем = [(У_атм + У_в + У_т)S_н]/ Q_п, (5.28)

где У_атм - ущерб от загрязнения атмосферы из-за нарушения земель, руб./га; У_в - ущерб от загрязнения водоемов из-за нарушения земель, руб./га; У_т - ущерб от отчуждения земель, руб./га; S_н - площадь нарушенных земель, га; Q_п - годовой выпуск продукции, т/год.

Показатели, входящие в формулу (5.28), рассчитывают по зависимостям:

У_атм =V_AC_Akhz, (5.29)

где V_A - объем пылегазаообразных выбросов в атмосферу с 1 га земель, т; C_A - удельная оценка ущерба от выбросов в атмосферу в год, руб./т; k - коэффициент, учитывающий зональные особенности территории; h - коэффициент, зависящий от высоты выбросов; z - коэффициент, учитывающий характер использования территории в зоне влияния нарушенных земель;

У_в = V_в С_в, (5.30)

где V_в - объем выноса загрязняющих веществ в водные бассейны с загрязнителей, расположенных на 1 га земель, т/га; С_в - удельная оценка ущерба от поступления загрязняющих веществ в водоемы, руб./т;

(5.31)

где п - индекс вида сельскохозяйственной продукции; Р_п - годовое количество недоданной сельскохозяйственной продукции из-за нарушения земель, т/га; и - себестоимость п-ного вида продукции, получаемой соответственно в контрольной зоне и зоне влияния нарушенных земель, руб./т.

Полный годовой экономический ущерб от загрязнения У, руб., определяется по формуле

У = у_з b Q_п, (5.32)

где у_з - удельный ущерб от загрязнения окружающей среды на единицу выбросов, руб./год; b - масса выбросов на единицу продукции, т/т; Q_п - годовой выпуск продукции.

Экономический ущерб рассчитывается по формуле

У_выб= У_атмα + У_сβ + У_земγ + У_нη, (5.33)

где У_выб - экономический ущерб от массы всех видов выбросов, поступающих в природную среду от отдельного источника или предприятия в целом, руб./год; У_атм- удельный экономический ущерб, причиняемый выбросом загрязнений в атмосферный воздух, руб./год; У_с - удельный экономический ущерб, причиняемый годовым сбросом загрязняющих примесей в водные источники, руб./год; У_зем - удельный экономический ущерб от годового нарушения и загрязнения земельных ресурсов, руб./год; У_н - удельный экономический ущерб от годового нарушения и загрязнения недр, руб./год; α, β, γ, η - поправочные коэффициенты на степень достоверности укрупненного метода, определяются в каждой из сфер природоохранной деятельности как соотношение между показателем ущерба, определенного методом укрупненного счета, и показателем ущерба, определенным методом прямого счета.

В общем виде принцип расчета определения ущерба можно выразить формулой [3]

(5.34)

где i - вид хозяйственной деятельности; К_i - количество единиц основного расчетного элемента факторов восприятия (1000 чел. для здравоохранения и коммунального хозяйства, 1 га - для лесного и сельского хозяйства и т. д.); у_i(х) - удельный ущерб, наносимый единице основного расчетного элемента от частного антропогенного воздействия х. В качестве х могут приниматься концентрации вредных веществ, валовые выбросы или другие показатели.

Методика оценки ущерба по валовым атмосферным выборам, разработанная Сумским филиалом Харьковского политехнического института, предусматривает оценку ущерба от источника загрязнения по трем ингредиентам: пыли, SO₂ и СО. Удельные ущербы на 1 т загрязняющего вещества задаются по семи зонам средних концентраций, на которые разбивается район, прилегающий к источнику выброса. Расчет ведется по формуле

(5.35)

где У - ущерб по валовым атмосферным выбросам; z - вид загрязняющих веществ (z = 1, 2, 3, ..., k); M_z - суммарное количество Z-того загрязняющего вещества, тыс. т; j - зона средних концентраций загрязняющего вещества Z (j = 1, 2, 3, ..., п); у_izj - удельный ущерб на j-той зоне на 1000 т загрязняющего вещества Z в год, наносимый расчетной единице факторов восприятия (локальные ущербы здоровью населения, коммунальному, сельскому и лесному хозяйствам, промышленности и др.); R_izj - количество расчетных единиц факторов восприятия, попадающих на j-тую зону загрязнения z.

В отечественной практике накоплен опыт оценки удельных ущербов. Получены показатели ущерба на 1 т выбросов для предприятий черной металлургии, медеплавильных и коксохимических производств. Существуют оценки удельных ущербов в теплоэнергетике и алюминиевых производствах. Разрабатываются методы оценки удельных ущербов для других предприятий на единицу материальных и энергетических ресурсов при выбросах в атмосферный воздух и водные объекты.

На основании данных, полученных на 38 объектах черной и цветной металлургии, сделана оценка экологического ущерба от промышленных загрязнений даже по стадиям производства и потребления металлопродукции: геологоразведка - 2 % (нарушение массива пород, загрязнение ландшафта и т. п.), добыча руд - 20 % (изъятие угодий, загрязнение территорий, водного и воздушного бассейнов и т.д.), обогащение руд - 20 % (те же нарушения), переработка сырья - 50 % (то же), обработка металлов и получение продукции - 5 % , использование металлопродукции - 1 % [3].

Экономические ущербы прогнозируют по формуле

(5.37)

где у_iⁿ - i-тый локальный ущерб на прогнозируемый период (η); у_i^б(х_iⁿ) - i-ый удельный ущерб при уровне факторов влияния прогнозируемого периода (х_iⁿ) ,определенный по зависимостям базового года (Б); j_i^η - индекс изменения факторов состояния i-того локального ущерба в прогнозируемом году (η) по отношению к базовому (Б); k_i^η - значение факторов восприятия, соответствующих i-тому локальному ущербу в прогнозируемом году(η) .

Таким образом экологическая эффективность в общем случае для всех затрат, связанных с защитой ООПС, определяется отнесением экологических достижений к вызвавшим их затратам. Экологические достижения рассчитываются по разности показателей качества окружающей среды до и после введения природоохранных мероприятий. Их объем в стоимостном выражении связан с решением проблем социальной эффективности, затрат на технику промышленной экологии, экономической оценки использования природных ресурсов и эффективности инвестиционных проектов и программ.

5.1.2. Экологические платежи и методы их расчета

Методы определения платежей за загрязнение атмосферы

Плата за выбросы загрязняющих веществ в размерах, не превышающих установленные прuродопользователю предельно допустимые нормативы выбросов, определяется умножением соответствующих ставок платы на величину загрязнения и суммирования полученных произведений по видам загрязняющих веществ:

при (5.37)

где i (i = 1,2, ...,п) - вид загрязняющего вещества; П_Н^АТМ - плата за выбросы загрязняющих веществ в размерах, не превышающих предельно допустимые нормативы выбросы, руб.; С_Н^АТМ - ставка платы за выброс 1 т i-того загрязняющего вещества в пределах допустимых нормативов выбросов, руб.; М _i ^АТМ - фактический выброс i-того загрязняющего вещества, т. При этом

С_Н^АТМ = Н_бн ^АТМ К_э^АТМ , (5.38)

где Н_бн ^АТМ - базовый норматив платы за выброс 1 т i-того загрязняющeгo вещества в размерах, не превышающих предельно допустимые нормативы выбросов, руб.; К_э^АТМ - коэффициент экологической ситуации и экологической значимости атмосферного воздуха в данном регионе.

Плата за выбросы загрязняющих веществ в пределах установленных лимитов определяется путем умножения соответствующих ставок платы на разность между лимитными и предельно допустимыми выбросами загрязняющих веществ и суммирования полученных произведений по видам загрязняющих веществ.

Плата за сверхлимитный выброс загрязняющих веществ определяется путем умножения соответствующих ставок платы за загрязнение в пределах установленных лимитов на величину превышения фактической массы выбросов над установленными лимитами, суммирования полученных произведений по видам загрязняющих веществ и умножения этих сумм на пятикратный повышающий коэффициент.

Методика расчета общего объема платежей предприятия за загрязнение атмосферного воздуха предполагает следующую последовательность расчетов:

1. Расчет фактически произведенной массы выбросов:

а) в пределах установленного лимита - как суммы произведений объема выброса каждого ингредиента т/год, в пределах лимита на коэффициент приведения к условным тоннам, усл.т;

б) сверх лимита - как суммы произведений объема выброса каждого загрязняющего вещества сверх лимита на коэффициент приведения;

2. Расчет коэффициента кратности норматива платы (К_К) за сверхлимитное загрязнение по формуле

К_К = М_ф/ М_л, (5.39)

т. е. на основе превышения массы фактических выбросов M_ф в усл. т, над массой выбросов в пределах лимита М_л;

3. Расчет платежей предприятий за выбросы в атмосферу в пределах лимита:

П_л=Н_лМ_л (5.40)

- как произведения норматива платы за выбросы в пределах лимита Н_л на фактическую массу выбросов М_л , усл. т;

4. Расчет объема платежей за сверхлимитные выбросы как произведения размера платежей за условную тонну на коэффициент кратности и на массу выброса сверх лимита;

5. Общая сумма выплат предприятия складывается из итогов расчетов по пунктам 3 и 4 как сумма выплат за загрязнение в пределах лимита и за сверхлимитные выбросы в атмосферу.

Методы определения платежей за загрязнение водных ресурсов

Плата за сбросы в водные объекты загрязняющих веществ в размерах, не nревышающux установленные nриродоnользоваmелю nредельно допустимые нормативы сбросов, определяется умножением соответствующих ставок платы на величину загрязнения и суммирования полученных произведений по видам загрязняющих веществ:

при (5.41)

где i - (i = 1, 2, . . ., n) вид загрязняющих веществ; П_Н^ВОД - плата за сбросы загрязняющих веществ в размерах, не превышающих предельно допустимые нормативы сбросов, руб.; С_Н^ВОД - ставка платы за сбросы 1 т i-того загрязняющего вещества в пределах допустимых нормативов сбросов, руб.; М_i^ВОД - фактический сброс i-того загрязняющего вещества, т; М_Н^ВОД - предельно допустимый сброс i-того загрязняющего вещества, т. Причем

(5.42)

где - базовый норматив платы за сброс 1 т i-того загрязняющeгo вещества в размерах, не превышающих предельно допустимые нормативы сбросов, руб.; - коэффициент экологической ситуации и экологической значимости поверхностного водного объекта.

Плата за сбросы в водные объекты загрязняющих веществ в пределах установленных лимитов ( ) определяется умножением соответствующих ставок платы на разницу между лимитными и предельно допустимыми сбросами загрязняющих веществ и суммированием полученных произведений по видам загрязняющих веществ.

Плата за сверхлимитный сброс загрязняющих веществ (П_л^вод) определяется умножением соответствующих ставок платы за загрязнение в пределах установленных лимитов на величину превышения фактической массы сбросов над установленными лимитами, суммированием полученных произведений по видам загрязняющих веществ и умножением этих сумм на пятикратный повышающий коэффициент.

Общая плата за загрязнение поверхностных и подземных водных объектов определяется как сумма:

П^вод = П_н^вод + П_л^вод + П_сл^вод, (5.43)

Методы определения платежей за размещение отходов

Размер платы за размещение отходов в пределах установленных nриродоnользователю лимитов определяется путем умножения соответствующих ставок платы с учетом вида размещаемого отхода (нетоксичные, токсичные) на массу размещаемого отхода и суммирования полученных произведений по видам размещаемых отходов:

при ( 5 .44 )

где - размер платы за размещение i-того отхода в пределах установленных лимитов, руб.; - ставка платы за размещение 1 т i-того отхода в пределах установленных лимитов, руб.; - фактическое размещение i-того отхода, т, м3; i – (i =l, 2, ..., n) вид отхода; = - годовой лимит на размещение i-того отхода, т, м3. При этом

(5.45)

где - базовый норматив платы за 1 т размещаемых отходов в пределах установленных лимитов, руб.; = - коэффициент экологической ситуации и экологической значимости почв в данном регионе

Размер платы за сверхлимитное размещение токсичных и неmоксичных отходов определяется умножением соответствующих ставок платы за размещение отходов в пределах установленных лимитов на величину превышения фактической массы размещаемых отходов над установленными лимитами, умножением этих сумм на пятикратный повышающий коэффициент и суммированием полученных произведений по видам размещения отходов:

при , (5.46)

где - размер платы за сверхлимитное размещение отходов, руб.; - ставка платы за размещение 1 т i-того отхода в пределах установленных лимитов, руб.; - фактическое размещение i-того отхода, т, м3; - годовой лимит на размещение i-того отхода, т, м3.