Необходимость защиты окружающей среды от опасных техногенных воздействий промышленности на экосистемы

Т хВ(кбеъ=У(кбе)  

Обратное преобразование дает  

В(кбе)=Т У(кбе)=Т  хД+Ь ъ хЙ(кбе)ъ  

Оно позволяет определить полное количество вредных веществ  в организмах биоценозов и их дозовые  нагрузки, как функцию времени, и  сопоставить с предельными, т.е. такими, которые могут вызвать необратимые  биологические изменения. При расчетах радиационной нагрузки элементов экосистем  должны учитываться, разумеется  

облучение при прохождении  радиоактивного облака;  
 

внутреннее облучение  из-за поглощения радиоактивных веществ  при дыхании, глотании воды, пищи;  

облучения от загрязненной радиоактивностью поверхности земли, от придонного слоя, воды водоемов.  
 

Отметим,что полезным источником данных о коэффициентах  переходов радионуклидов по разным камерам пищевых цепей, дозовых  коэффициентах загрязненных поверхностей является НТД МХО "Интератомэнерго" [8].

5 Управление экологическим  ущербом от загрязнения экосистем

5.1 Ограничение опасных  воздействий АС на окружающую  среду 

Атомные станции  и другие промышленные предприятия  региона оказывают разнообразные  воздействия на совокупность природных  экосистем, составляющих экосферный регион АС. Под влиянием этих постоянно  действующих или аварийных воздействий  АС, других техногенных нагрузок происходит эволюция экосистем во времени, накапливаются  и закрепляются изменения состояний  динамического равновесия. Людям  совершенно небезразлично в какую  сторону направлены эти изменения  в экосистемах, насколько они  обратимы, каковы запасы устойчивости до значимых возмущений. Нормирование антропогенных нагрузок на экосистемы и предназначено для того, чтобы  предотвращать все неблагоприятные  изменения в них, а в лучшем варианте направлять эти изменения  в благоприятную сторону. Чтобы  разумно регулировать отношения АС с окружающей средой нужно конечно знать реакции биоценозов на возмущающие воздействия АС. Выше весьма схематично были обрисованы задачи моделирования таких воздействий. Ясно, что критические значения экологических факторов должны быть предметом специальных исследований биологов.  

Подход к нормированию антропогенных воздействий может  быть основан на эколого-токсикогенной  концепции, т.е. необходимости предотвратить "отравление" экосистем вредными веществами и деградацию из-за чрезмерных нагрузок. Другими словами нельзя не только травить экосистемы, но и  лишать их возможности свободно развиваться, нагружая шумом, пылью, отбросами, ограничивая  их ареалы и пищевые ресурсы.  

Чтобы избежать травмирования  экосистем должны быть определены и  нормативно зафиксированы некоторые  предельные поступления вредных  веществ в организмы особей, другие пределы воздействий, которые могли  бы вызвать неприемлемые последствия  на уровне популяций. Другими словами  должны быть известны экологические  емкости экосистем, величины которых  не должны превышаться при техногенных  воздействиях. Экологические емкости  экосистем для различных вредных  веществ следует определять по интенсивности  поступления этих веществ, при которых  хотя бы в одном из компонентов  биоценоза возникнет критическая  ситуация, т.е. когда накопление этих веществ приблизится к опасному пределу, будет достигаться критическая  концентрация. В значениях предельных концентраций токсикогенов, в том  числе радионуклидов, конечно, должны учитывать и синергетические, т.е. перекрестные эффекты. Однако этого, по-видимому, недостаточно. Для эффективной защиты окружающей среды необходимо законодательно ввести принцип ограничения вредных  техногенных воздействий, в частности  выбросов и сбросов опасных веществ. По аналогии с принципами радиационной защиты человека, упомянутыми выше, можно сказать, что принципы защиты окружающей среды состоят в том, что  

должны быть исключены  необоснованные техногенные воздействия,  
 

накопление вредных  веществ в биоценозах, техногенные  нагрузки на элементы экосистем не должны превышать опасные пределы,  

поступление вредных  веществ в элементы экосистем, техногенные  нагрузки должны быть настолько низкими, насколько это возможно с учетом экономических и социальных факторов.  

5.2 Оптимизация экологического  риска экосистем 

Ущерб от эксплуатации АС есть количественна характеристика вредных последствий эксплуатации АС, в том числе в результате аварийных воздействий. Обычно различают  материальные, радиационные, социальные и экологические компоненты ущерба. Наиболее сложной является задача определения  экологического ущерба, под которым  следует понимать неблагоприятные  изменения в экосистемах - потери их продуктивности, свойств саморегулирования, существенные изменения их видового разнообразия. Можно говорить о радиоэкологическом ущербе как результате облучения  элементов экосистем, приводящего  к потерям популяций, сдвигам  в экологическом равновесии или  жизненных циклах компонентов.  

Наиболее зримый ущерб - это физические потери, гибель компонентов популяций. К таким  последствиям можно относить и болезни, приводящие к потерям функции  воспроизводства. В живой природе  связи между воздействиями и  последствиями формируются под  влиянием многочисленных факторов, которые  с трудом поддаются детерминированному выявлению. Поэтому исходы следует  считать величинами случайными и  использовать для их описания методы теории вероятностей. В этой связи  часто используют такую вероятностную  категорию, как экологический риск, определяемый как вероятность гибели элементов популяций в результате некого воздействия.  

На этом пути немедленно встает вопрос о зависимости между  величиной воздействия и вероятности  гибели особей. Известно, что среди  биологов есть много сторонников  пороговой концепции воздействий, когда допускается отсутствие последствий  при воздействиях, интенсивность  которых меньше определенных пороговых  значений. Именно так, например, принято  описывать токсическое действие вредных веществ.  

Много споров вызывает проблема радиационных последствий, которая  применительно к человеку, как  известно, разрешена в виде принятия безпороговой линейной концепции зависимости  доза-эффект. Применительно к экосистемам  более правдоподобными выглядят концепции сигмообразных зависимостей эффектов от воздействий. Будем считать, что такие зависимости,  

как к(е)=кхВ(е)ъ,  

где В - дозовая или  иная нагрузка, к - индивидуальный риск, нам известны.  

Тогда средний риск от воздействия  

к=Ы к (В )т /Т,  

где т /Т - относительное  число особей, воспринявших нагрузку В.  

Стоимостью экологического риска будем называть суммарные  потери в пораженных экосистемах, выраженные в некоторой ценностной форме.  
 
 

где S i - стоимость  единичной потери. Но как оценить  эту стоимость?  

Ясно, что в стоимость  ущерба должны входить не только оценки количества пораженных особей, потери потребительской массы загубленной  живой природы (количество древесины, килограммов рыбы, зерна, плодов), но и стоимости их нематериальной сути - потери чистоты рек, озер, воздуха, как необходимых компонентов  радостей жизни, ее красоты.  

В этом смысле каждую погибшую единицу природы следует  оценивать не только с точки зрения материала, товара, продукта, но и с  точки зрения элемента здания природы. Можно, как это предложено в работе [9], называть эти две части материальной и субъективной составляющими стоимости  ущерба.  

Тогда зная реальные расходы на безопасность и оценивая вероятные последствия аварий при  эксплуатации АС можно провести оптимизацию  безопасности экосферы.  

Строго говоря оптимизация  безопасности АС - это комплексная  задача, цель которой найти оптимальные  условия функционирования АС по всем значимым ее компонентам - техническим  схемам и параметрам оборудования, защитным системам, правилам эксплуатации и обслуживания, с учетом характеристик  площадки и внешнего окружения. При  такой оптимизации нужно учитывать  все компоненты расходов и возможные  потери по всем вариантам развития аварийных процессов. Поскольку  задача в такой постановке слишком  громоздка, часто расчленяют ее на более  элементарные. Так в соответствии с рекомендации МКРЗ говорят об оптимизации  радиационной безопасности. Можно подобным образом ставить вопрос об оптимизации  безопасности экосистем.  

Пусть мы знаем проектные  расходы на природоохранные мероприятия. Ясно, что чем меньше выделено средств  на защиту природы, тем ожидаемый  ущерб экосистемам от разнообразных  опасных воздействий будет больше. На компенсацию этого экологического ущерба необходимо истратить некоторые денежные ресурсы, которые должны быть добавлены к проектным расходам. Сумма расходов имеет минимум.  

На рис. 4 показаны кривые ущерба при проектных мерах  защиты экосистем, стоимость компенсации  экологического ущерба и суммарные  расходы, имеющие минимум, который  и соответствует оптимальному варианту защиты окружающей среды. Разумеется все  расходы должны быть исчислены в  одной системе цен,должны быть приведены  к одному моменту времени, т.е. дисконтированы.  
 
 

Тогда условием минимума расходов будет равенство производной  от суммарной стоимости нулю:  
 
 

или  

Следовательно, минимум  затрат реализуется при  
 
 

Итак, для оценок экологического ущерба экосистем необходимы расчеты переходных процессов в  экосистемах при возмущении равновесия, определение пределов устойчивости экосистем. Следует сказать, что  допустимые и критические параметры  сред должны быть дифференцированы, для  того чтобы регулировать безопасность в локальном, региональном и глобальном масштабе.  

Нормы защиты окружающей среды должны предусматривать обязательное восстановление качества среды, т.е. необходимую  дезактивацию территорий, рекультивацию  пахотных земель, oчистку воды водоемов. Желательно, чтобы в проектах АС были предусмотрены средства борьбы с чрезмерным загрязнением окружающей среды и для эффективного восстановления качества окружающей среды. Такие меры как фильтрационная очистка водоемов, промывка загрязненных участков с последующим  сбором и очисткой всех сливов с  загрязненных участков, временные укрытия  особо ценных участков могут быть вполне экономически целесообразны  и эффективны. Цель этих мероприятий - недопущение поступлений в элементы экосистем вредных веществ в  количествах, превышающих возможности их экологических емкостей. Эти мероприятия составляют тот комплекс, который называют управлением состояния системы Атомная станция + Окружающая среда [10].

5.3 Вредные факторы  и мониторинг окружающей среды 

Важным элементов  охраны окружающей среды является мониторинг экосистем, контроль состояния "здоровья" биоценозов. Задачи мониторинга состоят  в том [4], чтобы  

получить комплексную  информацию о концентрациях вредных  веществ в различных компонентах  экосистем,  
 

сопоставить результаты измерений с нормативными показателями содержания веществ в компонентах  экосистем,  

оценить состояние  экосистем и возможные последствия  техногенных воздействий,  
 

использовать результаты измерений для совершенствования  расчетного моделирования процессов  в экосистемах и оценок последствий  техногенных воздействий,  

использовать результаты анализа для разработки "обратных связей" и управления состоянием системы" АЭС + окружающая среда".  

6. Литература 

1. М. Попов, Т.  Ерохина  

"Состояние загрязнения  атмосферы на территории СССР  в 1990 г. и тенденция его изменения  за последнее пятилетие",

"Метеорологи и  гидрологи", N 4, 1991 г. 

2. Ю.А. Израэль  

"Проблемы всестороннего  анализа окружающей среды и  принципы комплексного мониторинга"

в сб. "Всесторонний анализ окружающей природной среды", Ленинград, Гидрометеоиздат, стр.16, 1988 г. 

3. Д. Никитин, Ю.  Новиков  

"Окружающая среда  и человек",

Изд. 2-ое, М., Изд. Высш. школа, 1986 г. 

4. А.М. Букринский, В.А. Сидоренко, Н.А. Штейнберг  

"Безопасность  атомных станций и ее государственное  регулирование",

Атомная энергия, том 68, вып. 5, май 1990 г. 

5. Публикация МКРЗ N 26,  

"Радиационная  защита",

Москва, Атомиздат, 1978 г. 

6. Р.М. Алексахин,  И.И. Крышев, С.В. Фесенко, Н.И.  Санжарова  

"Радиоэкологические  проблемы ядерной энергетики",

Атомная энергия, том 68, вып. 5, май 1990 г. 

7. Г. Козубова, А.  Таскаева (ред.)  

"Радиационное  воздействие на хвойные леса  в районе аварии на Чернобыльской  АЭС",

Ур.О АН СССР, Сыктывкар 1990 г. 

8. НТД МХО Интератомэнерго  38.220.56-84  

"Методы расчета  распространения радиоактивных  веществ с АЭС и облучения  окружающего населения",