Риски в экологии

В последние  годы определилась тенденция регулировать экологический риск законодательным путем, причем на самых высоких уровнях. Так, в 1995 г. Конгресс США постановил, чтобы все будущие законодательные акты в области здравоохранения и экологической безопасности основывались на таких научных данных, которые, во-первых, содержат оценки соответствующих рисков, и в которых, во-вторых, сочетаются эффективные меры снижения рисков с лежащими в разумных пределах затратами [25].  

Допустимые  и пренебрежимые  риски угрозы здоровью  

Использование в законодательстве параметров риска требует точного количественного определения двух важнейших понятий — максимально допустимого риска и пренебрежимо малого (безусловно приемлемого) риска. Риск признается пренебрежимым, если его уровень в силу своей малости не может быть надежно выявлен на фоне уже имеющихся рисков. В большинстве стран Западной Европы индивидуальный риск, которому подвергается население (а не работающий на производстве персонал), считается пренебрежимым, если его уровень не превышает величину 10^-6 за год. Исключение составляют Нидерланды, где значение 10^-6 в год считается максимально допустимым риском, а пренебрежимый риск зафиксирован на уровне 10^-8 год^-1. В США индивидуальный допустимый риск, составляющий 10^-6, установлен не для одного года, а для всей жизни человека, средняя продолжительность которой принимается равной 70 годам. Следовательно, ежегодный индивидуальный допустимый риск составляет в США величину, равную 10^-6/70 = 1,43×10^-8 год^-1.

Следует отметить, что приведенные значения индивидуального риска являются теоретическими. Практические значения допустимых индивидуальных рисков могут быть гораздо выше. Например, Верховный Суд США установил нижний предел значимого индивидуального риска, обусловленного присутствием в окружающей среде канцерогенов, равным величине 1·10^–3. Следовательно, в данном случае незначимым надлежит считать любой индивидуальный риск меньше 1·10^–3. Согласно нормативам Агентства США по окружающей среде, допустимый (приемлемый) риск от веществ с канцерогенными свойствами лежит в интервале от 10^–4 до 10^–6 [24].

Верхняя граница  допустимого риска (максимально  допустимый риск) различна у населения  и персонала, работающего во вредных  условиях. В России максимально допустимый индивидуальный риск для техногенного облучения лиц из персонала принят равным 1,0×10^-3 за год, а для населения — 5,0×10^-5 за год (последняя величина в 50 раз превышает уровень пренебрежимого риска, который в Российской Федерации принят равным 10^-6  за год). 

Рис. 1. Индивидуальный риск смерти, отнесенный к одному году

(по статистическим  данным Англии).

Сплошная  кривая — для мужчин, штриховая  — для женщин. Горизонтальные линии  указывают средний риск смерти в  результате: 1 — загрязнения воздуха; 2 — транспортной аварии; 3 — удара молнии. Заштрихована область между уровнями приемлемого (А) и недопустимого (Б) рисков.

На рис. 1 представлены уровни недопустимого (10^–3) и допустимого (10^–6) рисков вместе с возрастной зависимостью индивидуального риска смерти, отнесенного к одному году жизни.

Эта зависимость  отражает статистические данные по населению Англии, значения недопустимого и допустимого рисков усреднены по возрастам и считаются и одинаковыми для мужчин и женщин. На этом же рисунке показаны уровни аналогичным образом усредненные значения индивидуальных рисков смерти в результате загрязнения воздуха, транспортной аварии и удара молнии.

На рис. 2 показано, как зависят установленные правительством Нидерландов предельные значения социального риска от числа возможных жертв в результате техногенных аварий. Напомним, что социальный риск выражается величиной f — отнесенной к одному году частотой таких аварий на одном объекте, количество жертв которых не превышает значение N.   
 
 

Рис. 2. Уровни предельно допустимого и пренебрежимого рисков, принятые в Нидерландах.

График относится к социальному риску, а левая вертикальная ось — к индивидуальному; все значения отнесены к одному году.

Значения допустимого  риска используются в качестве критериев  в процессе управления экологическими рисками. Цель этого процесса — снизить  уровень риска до приемлемого. На рис.3 представлены стадии процесса управления риском.

Рис. 3. Схема  процесса управления риском  

Процесс управления риском базируется на результатах количественного  оценивания риска, которое позволяет 

·      сопоставлять альтернативные проекты потенциально опасных объектов и технологий

·      выявлять наиболее опасные факторы риска, действующие на данном объекте

·      создавать базы данных и базы знаний для экспертных систем поддержки принятия технических решений и разработки нормативных документов

·      определять приоритетные направления инвестиций, направленных на снижение риска и уменьшение опасности.

Как следует  из рис. 3, сначала осуществляется сравнение  результатов  оценки  риска  для  рассматриваемой  ситуации  и соответствующих критериев. После этого сравнения находятся варианты снижения риска, каждый из которых оценивается с учетом затрат на его реализацию. Оценка вариантов является итеративной  операцией, она  повторяется  до  тех  пор,  пока  не будет выбрано оптимальное решение.  

Прогнозирование и моделирование  чрезвычайных ситуаций с целью управления рисками  

Существенным  этапом процесса поиска вариантов снижения  риска  (см. рис. 3)  является  прогнозирование  изменения параметров имеющейся ситуации и моделирование поведения рассматриваемого объекта. Под научным прогнозом понимают высказывание в виде вероятностного утверждения о зависящем от неопределенных или неизвестных факторов поведении некоторой системы в будущем, сделанное на основании изучения и обобщения опыта прошлого с использованием интуитивных представлений о развитии данной системы в будущем. Научные прогнозы делаются экспертами — специалистами в рассматриваемой области. В основе прогнозных экспертиз лежит особая научная  дисциплина  —  прогностика.  Часто  вместо  термина “научный прогноз” употребляют термин “экспертные оценки”.

Сущность метода экспертных оценок заключается в  том, что специалистам предлагают ответить на вопросы о будущем поведении  объектов или систем, характеризующихся  неопределенными параметрами или неизученными свойствами. Экспертные оценки оформляются в виде качественных характеристик или количественных значений вероятностей рассматриваемых событий или процессов, отнесенных к определенному отрезку времени. Важное значение при этом придается формированию оценочной шкалы, используемой экспертами. Установлено, что оптимальная оценочная шкала должна иметь сравнительно небольшое число градаций (от 3 до 8), каждой градации приписывается определенный вероятностный интервал или некоторое значение  вероятности.  Кроме  того,  каждая  градация  должна сопровождаться краткой качественной характеристикой (вербальным или лингвистическим пояснением).

Методы экспертных оценок с использованием вероятностей составляют часть вероятностного анализа безопасности технологических объектов с труднопредсказуемым поведением, обусловленным неизвестными значениями определяющих это поведение факторов. Вероятностный анализ безопасности может охватывать десятки и сотни различных сценариев (например, при использовании метода деревьев), но может и быть ограничен рассмотрением единичных событий или процессов.

В настоящее  время известно несколько десятков методов экспертных оценок, наиболее известный из них — коллективное обсуждение и согласование по методу Дельфи. Можно сказать, что создателями метода экспертных оценок были дельфийские оракулы,  то  есть  жрецы  храма  Аполлона  у  подножия  горы Парнас в Греции. Их предсказание о том или ином событии в античной Греции сообщалось народу только после того, как все члены совета мудрецов ознакомились со всеми обстоятельствами дела и обсудили их со всех сторон.

Принятие экспертных решений по методу Дельфи проводится в следующем порядке:

1. Формирование группы экспертов — крупных специалистов в той области, в которой находится данная проблема.
2. Первичное заполнение экспертами подготовленных опросных листов, сопровождаемое предоставлением им всей име-ющейся информации по проблеме (первый тур);
3. Обработка опросных листов и письменное изложение ее основных результатов.
4. ознакомление экспертов с результатами обработки опросных листов и вторичное заполнение ими аналогичных листов (второй тур) с указанием о том, что на те же вопросы должны быть даны новые ответы с учетом результатов первого тура. Таких туров может быть два или больше, в зависимости от степени согласованности ответов.

   Метод Дельфи применялся, в частности, при  анализе возможных нарушений  целостности емкостей в хранилище  радиоактивных отходов в ядерном  центре Хэнфорд США. Каждый из многочисленных сценариев возникновения аварийной ситуации в течение заданного интервала времени эксперты характеризовали одной из трех градаций оценочной шкалы с соответствующими интервальными значениями вероятности осуществления данной ситуации:

1. “Представляется  возможным, может считаться предвидимым в разумных пределах” (reasonably foreseeable): вероятность P > 10^–2.

2. “Очень неправдоподобен” (very unlikely): 10^–4 < P < 10^–2.

3. “В высшей  степени неправдоподобен” (extremely unlikely): P < 10^–4.

Более детализированной является оценочная шкала, предложенная Хантером и представленная в табл.1.  

Таблица  1.   Связь  между  количественными  характеристиками

возможности события и значениями соответствующей  вероятности (шкала Хантера)   

Таким образом, метод экспертных оценок применяется  для решения задач, связанных  с управлением риском (например, по планированию систем обеспечения  технологической, экологической и  социальной безопасности некоторого объекта) в тех случаях, когда строгий расчет невозможен из-за наличия принципиальных неопределенностей. Ниже рассматриваются  примеры  его  конкретного  использования  в сочетании с другим методом, называемым методом деревьев. Этот метод широко используется при принятии связанных с риском решений. К числу его достоинств относятся удобство и наглядность графического представления, а также существенное облегчение расчетов на компьютерах. Метод деревьев особенно эффективен в тех случаях, когда сложная проблема может быть расчленена на то или иное  количество  сравнительно  простых  задач,  каждая  из которых решается отдельно, после чего производится своеобразный синтез сложного решения. В процессе прогнозирования чрезвычайных ситуаций и их моделирования использование метода деревьев позволяет рассчитать вероятность реализации определенного сценария, включающего несколько событий. Структура дерева основывается на основных теоремах теории вероятности - теоремы сложения и теоремы умножения.