авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 |

Разработка методов оценки экосистемных рисков в зонах воздействия выбросов на объектах газовой промышленности

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Демидова Ольга Анатольевна

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ОЦЕНКИ ЭКОСИСТЕМНЫХ РИСКОВ
В ЗОНАХ ВОЗДЕЙСТВИЯ ВЫБРОСОВ НА ОБЪЕКТАХ ГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

05.26.02 – Безопасность в чрезвычайных ситуациях в нефтяной и газовой промышленности

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук

Москва 2007

Работа выполнена в Обществе с ограниченной ответственностью «Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий – ВНИИГАЗ» и в Некоммерческом партнерстве «Центр по экологической оценке «Эколайн»

Научный руководитель: доктор технических наук Казак А.С.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Бухгалтер Э.Б.

доктор технических наук, профессор

Акимов В.А.

Ведущая организация: Московский филиал

ОАО «Гипроспецгаз»

Защита диссертации состоится 22 мая 2007 г. в 13.30 ч. на заседании диссертационного совета Д 511.001.02 при ООО «ВНИИГАЗ» по адресу 142717, Московская область, Ленинский район, пос. Развилка.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ООО «ВНИИГАЗ»

Автореферат разослан «_____» апреля 2007 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

кандидат технических наук Курганова И.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Строительство и эксплуатация производственных объектов ведут к преобразованию природных комплексов (экосистем) в зонах воздействия. Минимизация атмотехногенных воздействий на природную среду приобретает особое значение для газовой отрасли в связи с ростом объемов добычи, транспортировки, переработки и потребления газа а, следовательно, и объемов эмиссии поллютантов. Так, в 2005 г. валовые выбросы загрязняющих веществ (ЗВ) в атмосферу на объектах газовой промышленности России достигли 2351 тыс. т. Свыше 10% от этого объема составляют оксиды азота и серы, которые признаны значимыми химическими факторами опасности для экосистем.

В силу структурной и функциональной сложности экосистем результаты прогноза изменений в их состоянии характеризуются высокой степенью неопределенности. Низкая достоверность прогноза воздействий может стать причиной развития негативных эффектов, масштаб и интенсивность которых значительно превысят ожидаемые показатели. Такие явления можно классифицировать как чрезвычайные ситуации (ЧС) техногенного характера.

Методология анализа экологических рисков позволяют снизить остроту проблемы неопределенности при оценке воздействий на окружающую среду технологических объектов. На сегодняшний день методы количественной оценки рисков для экосистем, в том числе атмотехногенных рисков, разрабо-таны недостаточно, что и определяет актуальность темы данного исследования.

Цель работы разработка методов количественной оценки экосистемных рисков в зонах воздействия выбросов ЗВ от объектов газовой промышленности для обеспечения экологической безопасности их эксплуатации и предотвра-щения ЧС техногенного характера.

Основные задачи исследования:

  1. Анализ современных принципов и методов оценки атмотехногенных воздействий на экосистемы, включая методы оценки экосистемных рисков, применительно к объектам газовой промышленности.
  2. Разработка методики количественной оценки рисков для экосистем, затронутых выбросами ЗВ от объектов газовой промышленности.
  3. Апробация разработанной методики в рамках демонстрационных исследований регионального и локального уровня.
  4. Анализ результатов оценки рисков и разработка рекомендаций по управлению рисками для экосистем территорий исследования.

В качестве объектов демонстрационных исследований выступали наземные экосистемы:

  • зоны атмотехногенного воздействия объектов газовой промыш-ленности (ГП) Боливарианской Республики Венесуэла (ГП Венесуэлы) (региональный уровень);
  • территории размещения объектов Средне-Тиманского бокситового рудника (СТБР) в Республике Коми (локальный уровень).

Территория СТБР испытывает комплексное воздействие выбросов ЗВ от объектов СТБР и от компрессорных станций газопровода «Ямал – Центр».

Предмет исследования – методы количественной оценки негативных воздействий на экосистемы, связанных с выбросами ЗВ на технологических объектах.

Научная новизна. Разработаны новые методические подходы к количественной оценке экосистемных рисков, связанных с выбросами соединений серы, азота и некоторых тяжелых металлов (ТМ), развивающие положения методологии критических нагрузок (КН) поллютантов, направленные на предотвращение развития ЧС техногенного характера. Предложено теоретическое обоснование и разработан алгоритм расчета показателей экосистемного риска на основе вероятностного моделирования величин КН и их превышений по методу Монте-Карло. Обоснована схема проведения оценки экологических рисков в рамках работ по оценке воздействий действующих или проектируемых производственных объектов на окружающую среду. Предложен метод определения допустимых уровней атмотехногенной нагрузки приоритетных ЗВ для зон воздействия выбросов ЗВ от технологических объектов.

Впервые выполнен расчет величин КН соединений серы и азота и их превышений для наземных экосистем Южной Америки (в границах зоны атмотехногенного воздействия объектов ГП Венесуэлы).

Разработанные методические подходы были впервые применены для количественной оценки атмотехногенных воздействий на экосистемы в рамках демонстрационных исследований для выбранных ЗВ и сценариев воздействия. Результаты оценки были использованы для выработки рекомендаций по управлению экосистемными рисками с целью предотвращения развития ЧС техногенного характера.

Защищаемые положения:

  1. Концепция количественной оценки экосистемных рисков, связанных с выбросами производственных объектов, на основе величин КН поллютантов.
  2. Алгоритм расчета показателей экосистемного риска на основе моделирования величин превышений КН по методу Монте-Карло.
  3. Обоснование схемы проведения оценки экосистемных рисков, связанных с выбросами соединений серы, азота и ТМ, при оценке воздействий на окружающую среду действующих и/или проектируемых производственных объектов газовой промышленности.
  4. Метод определения безопасных уровней атмотехногенной нагрузки приоритетных ЗВ для экосистем, затронутых выбросами объектов газовой промышленности.

Практическая значимость. Разработанные методические подходы к оценке экосистемных рисков позволяют выполнять количественную оценку воздействий на экосистемы, связанных с деятельностью производственных объектов, строительство и эксплуатация которых сопровождается поступле-нием в окружающую среду соединений серы и азота, ТМ. Результаты оценки экосистемных рисков предназначены для выработки оптимальных стратегий по снижению выбросов производственных объектов до экологически безопасных уровней с целью предотвращения ЧС техногенного характера.

Оксиды азота и серы являются значимыми компонентами выбросов предприятий нефтегазового комплекса. Поэтому разработанная авторская методика оценки экосистемных рисков может стать основой для создания отраслевых инструктивно-методических документов, ориентированных на специалистов в области промышленной безопасности и экологического проектирования.

Результаты диссертационного исследования использованы при разработке Генеральной схемы развития газовой промышленности Боливарианской Республики Венесуэла и при экологическом обосновании расширения СТБР.

Апробация и публикация результатов исследований. Материалы исследований по теме диссертации докладывались и обсуждались на заседаниях кафедры геохимии ландшафта и географии почв Географического факультета МГУ им. Ломоносова; на 24-й и 26-й конференциях Междуна-родной ассоциации оценки воздействия в Ванкувере (2004 г.), в Ставанге
(2006 г.); на Шестой субрегиональной встрече по деятельности в области эффект-ориентированных методов оценки под эгидой Конвенции о трансгра-ничном загрязнении воздуха на большие расстояния ЕЭК ООН (Москва-Пущино, 2004 г.); на 8-й Всероссийской научно-практической конференции «Геоинформатика в нефтегазовой и горной отраслях» (Москва, 2007 г.).

По материалам диссертации опубликовано 10 работ, в том числе 3 работы в журналах, включенных в «Перечень…» ВАК Минобрнауки РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и списка литературы из 195 наименований. Работа изложена на 172 страницах машинописного текста и содержит 38 рисунков,
15 таблиц и 4 приложения.

Автор выражает глубокую благодарность д.т.н. А.С. Казаку, д.б.н., проф. В.Н. Башкину, к.г.н. И.В. Припутиной, доценту Центрально-Европейского Университета О.М. Черпу за их ценные идеи и методическую поддержку. Большую помощь в сборе и обработке исходных данных для исследования оказали начальник Департамента по экологии, охране труда и промышленной безопасности ЗАО «Коми Алюминий» Е.А. Юркин и главный специалист Департамента М.В. Котова, специалисты ЗАО «Группа компаний «ШАНЭКО», а также В.М. Марунин, Н.В. Павлов и А.В. Танканаг. Автор выражает признательность коллективу НП «Центр по экологической оценке «Эколайн» и лично директору Центра к.х.н. М.В. Хотулевой за содействие в подготовке и проведении диссертационного исследования.

Оценка экосистемных рисков для района СТБР осуществлялась на основе данных, предоставленных ЗАО «Коми Алюминий» и ОАО «Боксит Тимана». Правом собственности на результаты данной части практического компонента диссертационного исследования обладает ЗАО «Коми Алюминий».

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, изложены цель и задачи исследования, сформулированы защищаемые положения, обоснованы научная новизна и практическая значимость полученных результатов, отражена степень их апробации на научных мероприятиях и в публикациях.

Глава 1 посвящена анализу принципов и методов оценки атмотехногенных воздействий производственных объектов на экосистемы применительно к объектам газовой промышленности.

В работах российских и зарубежных ученых (В.С. Безеля, А.А. Быкова, Е.Л. Воробейчика, К.Н. Дьяконова, Т.В. Звонковой, J. Treweek, J.C. Smrchek, W. Naito) указывается на приоритет экосистемного подхода к выбору и характеристике реципиентов техногенного воздействия. Совершенствование методологии оценки воздействий на экосистемы идет, на наш взгляд, в следующих направлениях:

  • развитие количественных методов прогнозирования воздействий, включая математическое моделирование и геоинформационные системы (ГИС);
  • поиск интегральных показателей состояния реципиентов и установление локальных критериев приемлемости воздействия;
  • уход от детерминистского подхода к прогнозированию воздействий и развитие методов оценки экосистемных рисков.

Рассмотрена методология анализа экологических рисков (АЭР) и ее роль при подготовке экологического обоснования строительства и эксплуатации промышленных объектов, в том числе объектов газовой отрасли.

Проведен анализ современных методов оценки рисков для экосистем, связанных с химическими факторами опасности. Показано, что большинство существующих методик построено на проведении оценки рисков для отдельных видов живых организмов и их популяций, результаты которой экстраполируются на экосистемный уровень. Только отдельные методики рассматривают в качестве реципиентов воздействия экосистемы в целом, но они, как правило, предполагают использование качественных методов прогноза воздействий.

Концептуальные основы количественной оценки экосистемных рисков, связанных с выбросами производственных объектов, на основе интегрального показателя – устойчивости экосистем к аэрогенному поступлению поллютантов – рассмотрены в работах А.С. Казака и В.Н. Башкина. При этом роль локальных (экосистемных) нормативов воздействия выполняют величины КН поллютантов. Величина критической нагрузки представляет собой такой объем выпадений поллютанта, который не приведет к необратимому изменению структуры и функций экосистем-реципиентов в течение длительного периода времени (50-100 лет).

Рассмотрено состояние современной методологии КН и опыт ее применения в различном масштабе, в том числе при оценке воздействия на экосистемы, расположенные в зонах воздействия выбросов магистральных газопроводов (региональный масштаб). Показано, что для предупреждения отложенных ЧС техногенной природы необходима дальнейшая разработка методов характеристики экосистемных рисков и определение общего порядка проведения оценки рисков в рамках данной методологии.

В главе 2 изложены методические подходы к количественной оценке экосистемных рисков в зонах воздействия объектов газовой промышленности, на основе величин КН поллютантов.

Следуя концепции экологического риска R.V. Kolluru, экосистемный риск определен как комплексный показатель, характеризующий вероятность развития негативных изменений в состоянии экосистем, и величину таких изменений.

В данной работе количественную оценку экосистемных рисков предложено проводить на основе расчета и пространственного анализа величин превышений критических нагрузок приоритетных ЗВ. Превышение критической нагрузки поллютанта Х (Ex(X)) рассчитывается согласно формуле (1):

, (1)

где Ex(X) – превышение критической нагрузки поллютанта Х; данная величина может принимать положительные, отрицательные значения или равняться нулю;

Xdep – аэрогенное поступление поллютанта Х в экосистемы (выпадения);

CL(X) – величина КН поллютанта Х.

Таким образом, величина КН поллютанта играет роль референтной дозы – общепринятого норматива воздействия в исследованиях по оценке экологических рисков.

Величины КН и их превышений рассчитываются для рецепторных участков экосистем, внутренне однородных по условиям миграции и трансформации поллютантов в окружающей среде и, следовательно, ответным реакциям на загрязнение. Оценку риска следует проводить для групп рецепторных участков. В этом качестве могут выступать естественные природные комплексы; их границы также могут быть проведены на основании нормативных требований (как, например, границы санитарно-защитной зоны производственного объекта).

Предложено рассчитывать величину воздействия на экосистемы как процент, который занимают рецепторные участки с превышениями КН, от площади каждой группы рецепторных участков. Рецепторные участки с превышениями составляют ареал превышений КН поллютанта(ов).

Функция экосистемного риска (RX) является функцией распределения. Она описывает вероятностное распределение случайной величины X, которая характеризует площадь ареала превышений КН поллютанта относительно площади группы рецепторных участков (в %) (M(Ex(X)>0)):

(2)

Функция экосистемного риска позволяет рассчитать:

  • вероятность того, что превышения КН будут отмечены на территории, меньшей или равной заданному значению M(Ex(X)>0);
  • вероятность того, что величина M(Ex(X)>0) будет находиться в заданном интервале значений.

Для вычисления случайной величины X необходимо определить вероятности превышения КН поллютанта для каждого рецепторного участка (pi') и площади этих рецепторных участков (Si).

Для расчета величин pi' предложено проводить моделирование превы-шений КН по методу Монте-Карло. Традиционно расчет превышений КН осуществляется на основе оптимальных значений входных параметров.
В рамках данного подхода расчет величин Ex(X) осуществляется многократно; для каждого модельного эксперимента по случайному закону формируется набор значений входных параметров на основе имеющихся массивов таких значений. Вариабельными (случайно изменяемыми) могут быть выбраны некоторые входные параметры для расчета величин превышений КН.

Согласно центральной предельной теореме, при большом количестве рецепторных участков небольшого размера функция распределения случайной величины X как суммы независимых малых случайных величин хорошо аппроксимируется функцией нормального распределения. Для проверки нормальности функции экосистемного риска предложено подготовить выборку значений M(Ex(X)>0) и проверить гипотезу о нормальном распределении данного параметра с помощью критериев согласия (например, критерия Шапиро-Уилка). Если распределение не подчиняется нормальному закону, то для расчетов показателей экосистемного риска необходимо вычислять эмпирическую функцию распределения X.

При проведении оценки экосистемных рисков на основе КН поллютантов предложено следовать формальной процедуре оценки экологических рисков, включающей четыре этапа.

На этапе идентификации опасности следует установить источники и состав выбросов проектируемого предприятия, определить возможные сценарии воздействия. Необходимо также охарактеризовать реципиенты воздействия (экосистемы в границах зоны атмотехногенного воздействия действующего или проектируемого объекта) и провести их ранжирование (выделить особо ценные и/или уязвимые экосистемы) и провести подразделение территории исследования на рецепторные участки. На основе имеющейся информации о факторах опасности и реципиентах производится качественная характеристика экосистемных эффектов и определяется список поллютантов, для которых целесообразно проведение детальной оценки риска (приоритетных ЗВ).

Оценка экспозиции должна включать расчет величин аэрогенного поступления приоритетных ЗВ в экосистемы, соответствующих выбранным сценариям воздействия. На этапе оценки экосистемных эффектов следует провести расчет и картографирование величин КН приоритетных ЗВ. Рекомендованные алгоритмы и входные параметры для расчета КН поллютантов для наземных экосистем приведены во врезке 1.

Характеристику экосистемных рисков предложено проводить в два этапа. На первом этапе необходимо осуществить детерминистический расчет превышений КН на основе оптимальных значений входных параметров. В случае выявления рецепторных участков с Ex(X)>0, на втором этапе целесообразно провести имитационное моделирование величин превышений КН по методу Монте-Карло и расчет показателей экосистемного риска. Рекомендуемое число модельных экспериментов – не менее 1000.



Pages:   || 2 | 3 | 4 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.