Экологические показатели

 

Экология, как известно, - это наука, изучающая условия существования живых существ и взаимоотношения их со средой обитания. Актуальной проблемой стало опасное для людей воздействие на природу в процессе их жизнедеятельности. Объективная противоречивость системы «человек – среда» является общей причиной появления опасностей для природы и самого человека. Материальными носителями опасных и вредных факторов для природы и человека, как ее неотъемлемой части, являются различные объекты, используемые в трудовых процессах. К таким объектам относятся средства труда (машины, оборудование и другие технические изделия); предметы и продукты труда; технологии, природно-климатические условия и т.д. Однако одним из основных источников вредного или опасного влияния на окружающую человека среду являются работающие изделия машиностроительного производства.

Экологические показатели характеризуют уровень вредных воздействий на окружающую среду в процессе эксплуатации технического изделия.

При обосновании необходимости учета экологических показателей для оценки качества изделия проводится анализ его работы с целью выявления возможных вредных химических, механических, световых, звуковых, биологических, радиационных и других воздействий на окружающую природную среду. При выявлении таких воздействий на природу соответствующие экологические показатели включают в номенклатуру показателей, принимаемых в перечень для оценки уровня качества  изделия.

Различают несколько подгрупп экологических показателей, связанных с влиянием используемой техники на атмосферу, на водные ресурсы (гидросферу), на землю (грунт), на живые организмы и т.д.

С другой стороны, экологические показатели техники можно подразделить на три основные группы:

– показатели, связанные с использованием материальных ресурсов природы;

– показатели, связанные с использованием природных энергетических ресурсов;

– показатели, связанные с загрязнением окружающей среды.

К первой группе показателей можно отнести ресурсоемкость изготовления техники, а также показатели потребления невосполнимых материальных ресурсов при эксплуатации, при ремонтах и утилизации техники после ее физического износа.

Ко второй группе можно отнести показатели расходования природных энергоносителей на всех стадиях и этапах жизненного цикла технических изделий.

Третья группа показателей включает параметры различных видов загрязнений окружающей среды и ущерба от этих загрязнений на различных стадиях жизненного цела изделий – от производства и эксплуатации до ликвидации отработавшей техники.

При определении экологических показателей качества новой техники находят относительные значения фактических значений. Например, отношения концентраций вредных веществ или уровень вредных (механических, физических и других) воздействий на природную среду к их предельно допустимым значениям. При этом должны соблюдаться следующие условия:

 

или

 

,

 

где С ₁, С ₂, …, С _n – концентрация соответствующих вредных веществ;

ПДК₁, ПДК₂, …, ПДК_n – предельно допустимые концентрации соответствующих вредных веществ;

В ₁, В ₂, …, В _n – фактические уровни вредных воздействий;

ПДУ₁, ПДУ₂, …, ПДУ_n – предельно допустимые уровни вредных воздействий на природную среду.

 Выбросы в атмосферу вредных веществ и пыли регламентируются ГОСТ 12.1.005-76 и санитарными нормами СН 245 – 71.

Установление нормативов предельно допустимых выбросов, загрязняющих атмосферу, для каждого источника осуществляется путем расчета, изложенного в Общесоюзном нормативном документе ОДН-86, с учетом требований ГОСТ 17.2.3.02-78 и других стандартов группы ГОСТ 12.0 – ГОСТ 12.4.

Предельно допустимые потоки (ПДП) радиационного, радиоактивного, электромагнитного, рентгеновского, лазерного, светового и других видов излучений регламентируются соответствующими ГОСТами и другими нормативно-техническими и санитарно-гигиеническими нормативными (СН) документами.

В качестве экологических показателей используют также вероятностные оценки, например, выбросов вредных газов, частиц, излучений и т.п. при эксплуатации, хранении, транспортировании и утилизации технических изделий.

Кроме того, для оценки экологичности изделия используют качественные характеристики, такие как наличие очистных устройств, глушителей, пылеуловителей и т.п.

В целом, при оценке уровня качества технических изделий с учетом экологических показателей исходят из требований и конкретных норм по охране окружающей природной среды.

Эти требования и нормы заданы международными стандартами, рекомендациями и правилами организаций, занимающимися вопросами охраны природы; международными и государственными регламентами, а также системой государственных стандартов в области охраны природы и экономного использования природных ресурсов (группа стандартов Т 58) и другими нормативными документами.

Уровни отдельных экономических показателей качества и обобщенный показатель уровня экологичности технического изделия определяются традиционно как отношение фактических значений соответствующих показателей к аналогичным показателям базовых образцов техники или к базовым значениям этих показателей.

В качестве базовых значений показателей экологичности часто принимают предельно допустимые (ПД). Например, основными параметрами, являются предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в рассматриваемой среде или предельно допустимые уровни (ПДУ) неблагоприятных воздействий.

Промышленное изделие, эксплуатация которого приводит к нарушению установленных экологических требований и норм по охране природы, не может быть отнесено к продукции, превосходящей мировой уровень или соответствующий ему, даже если все другие показатели качества соответствуют такой оценке.

Данные показатели могут относиться как к отдельным сферам окружающей среды (к атмосфере, гидросфере, литосфере, эфиру, живым организмам), так и к биосфере в целом и могут быть представлены в абсолютном или в относительном выражении, т.е. в виде параметрических (размерных) или безразмерных величин, а также в денежном выражении ущерба от загрязнения среды обитания.

Рассмотрим некоторые из показателей загрязнения окружающей среды, которые могут быть использованы для оценки негативного влияния техники на биосферу.

Одним из рассматриваемых показателей может быть предел годового поступления (ПГП), под которым подразумевается количество вещества (загрязнителя), поступление и распространение которого на определенном пространстве в течении года не вызывает отрицательных воздействий на человека и природные комплексы. Предел годового поступления загрязнений в окружающую среду для локальных пространств от отдельных машин и агрегатов связан с объемом и видом загрязняющих веществ, производимых рассматриваемой техникой, и предельно допустимыми концентрациями загрязнителей.

Распространенной характеристикой загрязнений, связанной с экологическими оценками, является объем отходов и выбросов.

В процессе изготовления техники и ее эксплуатации образуются разнообразные отходы, которые принято подразделять на основные и побочные. Основными являются отходы твердых материалов, используемых непосредственно для изготовления деталей машин, приборов и других изделий, полностью или частично утратившие первоначальные потребительские качества. Обычно это металлические отходы всех видов, металлосодержащие отходы (окалина, шламы, шлаки), неметаллические (древесина, пластмассы, резина и др.), производственный мусор и т.п. К побочным относятся отходы веществ, применяемых или образующихся при выполнении технологических процессов. Побочные отходы могут быть твердыми (зола, абразивы, древесные отходы), жидкими (СОЖ, минеральные масла и другие нефтепродукты, отработанные травительные растворы и электролиты) и газообразными (дым и другие отходящие газы). Кроме того, работа многих технических устройств сопровождается выделением теплоты и других энергетических отходов.

Снижение количества отходов, приходящихся на одно изделие (машину, агрегат и т.п.), повышает основные экологические показатели техники – коэффициенты рационального использования природного сырья и энергии. Подобное положительное изменение показателей происходит как за счет использования более совершенной технологии, так и за счет утилизации и рециклирования отходов. Использование вторичных сырьевых ресурсов и отходов – одно из важнейших направлений повышения эффективности производства – также является необходимым условием и показателем снижения уровня промышленных загрязнений окружающей среды и повышения экологических параметров техники.

Выбросами называют кратковременное (разовое) или за определенное время поступление в окружающую среду предприятия, населенного пункта или жилья человека загрязняющих веществ. Различают несколько видов выбросов:

– аварийные, возникающие в результате выхода техники из строя и аварий;

– приведенные, оцениваемые как суммарная величина выбросов всех загрязнителей в данное пространство за единицу времени;

– технически допустимые выбросы (ТДВ), под которыми подразумевается предельное количество загрязняющих веществ, устанавливаемое для данной техники или предприятия с учетом современных технических возможностей;

– биологически допустимые выбросы (БДВ), не приводящие к изменению в видовом составе живых организмов и их численности;

– предельно допустимые выбросы (ПДВ), устанавливаемые для каждого источника загрязнителей атмосферы при условии, что приземная концентрация этих веществ не превышает ПДК (ГОСТ 17.2.3.02-78). Под ПДВ подразумевается также объем или вес (количество) загрязняющего вещества, выбрасываемого отдельным источником за единицу времени, превышение которого ведет к неблагоприятным последствиям в окружающей природной среде или опасно для здоровья человека (ведет к повышению ПДК в среде, окружающей источник загрязнения);

– экономически допустимые выбросы (ЭДК), подразумевающие количество загрязняющих веществ, при котором издержки от загрязнения среды ниже или хотя бы равны расходам на предотвращение загрязнения. В противном случае наблюдается неоправданный экономический ущерб от загрязнения среды;

– эколого-социально-экономически допустимые, означающие количество загрязняющих веществ, при котором обеспечивается минимальный ущерб в социальной и экономической сферах;

– временно согласованные выбросы (ВСВ) – это выбросы вредных веществ, устанавливаемые для аналогичных по мощности предприятий или техники, достигших наилучших показателей по природоохранным характеристикам.

Для оценки экологической вредности или экологической безопасности (чистоты) техники разработано большое количество методических подходов, основанных на анализе состава загрязнителей, их степени вредности, устойчивости и миграции в окружающем пространстве, на анализе статистических оценок и математических моделей, на расчетах экономических ущербов и т.п. Для примера рассмотрим несколько подходов к оценке обобщенных экологических показателей техники.

При решении вопроса о выборе техники следует выполнить прогнозирование ее влияния на состояние окружающей среды. Одним из методов, предназначенных для этого, является метод, исходящий из условия минимума затрат на производство техники и ее эксплуатацию с учетом ущерба, наносимого окружающей среде. Если этот ущерб с учетом всех видов загрязнений, присущий данному техническому изделию, составляет в стоимостном выражении величину U, то оптимальный экономический показатель экологичности Ф должен отвечать условию

 

Ф = С + U → min,

 

где С – затраты на производство и эксплуатацию единицы техники с учетом расходов, связанных с защитой окружающей среды;

Ф – полная стоимость техники с учетом ее вредного влияния на окружающую среду и человека.

Величина С определяется относительно легко, так как для этого обычно имеются необходимые сведения. Оценка величины U сопряжена со значительными затруднениями из-за отсутствия достаточно полных и систематизированных данных о влиянии загрязнений на окружающую среду.

Ущерб U от загрязнений окружающей среды данными техническими изделиями в общем случае может быть представлен в виде суммы следующих потерь:

 

U = U _п + U _х,

 

U _п – потери предприятия;

U _х – народно-хозяйственные потери от ухудшения экологии.

Потери U _п складываются из дополнительных затрат предприятия на добычу или закупку природного сырья в связи с его уменьшением, ухудшением качества и т.п.; из расходов социального страхования работников, связанных с ухудшением окружающей среды; из, возможно, специального налога и штрафных санкций природоохранных органов государства.

Потери общегосударственного, народно-хозяйственного значения состоят:

– в снижении урожайности;

– уменьшении поголовья скота, диких зверей, птицы, рыбы и т.д.;

– уменьшении лесов, водоемов, их загрязнении и т.д.;

– увеличении природных катаклизмов: засух, наводнений; изменении климата и т.п.;

– уменьшении долговечности различных сооружений (зданий, мостов, памятников и т.д.).

Народнохозяйственные потери U _х = U _хп + U _хк от технологического загрязнения окружающей среды состоят из прямых U _хп и косвенных U _хк потерь. К прямым потерям, вызываемым, к примеру, только загрязнениями атмосферы, относят потери, связанные с очисткой и уборкой помещений и территорий, с охраной и реставрацией зданий и сооружений, с коррозией металлов и т.п.

Косвенные потери U _хк обусловлены снижением урожайности сельского хозяйства и производительности скотоводства, промышленности, снижением эффективности работы транспорта и т.д.

Оценку экологичности техники можно провести с помощью коэффициента степени чистоты Д = Д_х × Д_ф, где Д – общая степень чистоты данного вида техники; Д_х, Д_ф – степени материальной (химической) и энергетической (физической) чистоты. Значения Д_х и Д_ф находят из следующих выражений:

 

; ,

 

где ; ;

 - степень загрязнения i -й среды (атмосферы, гидросферы, литосферы) j -м видом вещества;

 -  степень загрязнения i -й среды j -м видом физического поля или излучения;

 - нормальное (естественное) содержание i -го вещества в j -ой среде;

 - превышение фактического содержания i -го вещества в j -ой среде над его естественным содержанием;

 - интенсивность или напряженность в i -й среде естественного фона j -го поля или излучения (ионизирующего, радиационного, теплового, шумов и вибраций, электромагнитных полей и др.);

 - превышение интенсивности фактического излучения или поля над естественным фоном.

Коэффициент степени чистоты Д изменяется от 0 до 1.

С учетом коэффициента Д суммарный экономический ущерб в первом приближении можно оценить по формуле

 

,

 

где А – коэффициент пропорциональности;

С _ij – коэффициент, определяемый статистической обработкой данных по экономическому урону от i -го загрязнителя в j -ой среде;

К _ij – концентрация i -го загрязнителя в выбросах в j -ю среду;

,  - соответственно естественная и предельно допустимая концентрации загрязнителя в данной среде;

Р _ij – объем производства или количественная характеристика масштабности источника загрязнения.