Геохимическая опасность и риск на урбанизированных территориях: анализ, прогноз, управление
| Вид материала | Автореферат |
- Верещагин В. В, 216.25kb.
- На правах рукописи, 372.38kb.
- Календарный план учебных занятий по дисциплине «Техногенные системы и экологический, 322.76kb.
- Учебно-тематический план «управление рисками предприятия» Целевая аудитория, 66.64kb.
- Вопросы к экзамену по курсу «Банковский риск-менеджмент» для студентов 2 курса магистратуры, 27.97kb.
- 1. Анализ среды окружения. Рынок угрозы, шансы, риск, 412.61kb.
- Реферат Дипломный проект содержит 157 страниц, 11 рисунков, 40 таблиц, 25 источников,, 57.74kb.
- Валтарс Риск Менеджмент Система управления рисками. Принципы построения, внутренние, 43.81kb.
- Вопрос 21 раздел 2, 58.2kb.
- Рабочая программа по дисциплине Анализ и прогноз уровня загрязнения атмосферы, океана, 4335.45kb.
Часть 1. Теоретические и методологические исследования проблемы геохимической опасности и риска на урбанизированных территориях
Глава 1. Постановка проблемы
В первой главе рассматривается становление и развитие исследований природных техноприродных опасностей и рисков; проводится обзор и анализ отечественного и зарубежного опыта анализа и оценки опасностей и рисков, связанных с загрязнением природной среды, а также понятийно-терминологической базы при исследованиях опасностей и риска.
В настоящее время уже не вызывает сомнения, что технология устойчивого развития общества при обеспечении безопасности человека и окружающей его среды должна опираться на стратегию управления рисками (Кузьмин И.И., Махутов Н.А., Хетагуров,1997; Воробьев, 2001; Залиханов, 2002; Осипов, 2002; Дзекцер, Пырченко, 2005). В России, так же как и во многих странах мира, исследование формирования опасностей и возникновения рисков проводится практически во всех областях знаний, методология количественного анализа риска разного генезиса стала основной в производственной и научной деятельности многих крупных организаций страны (Оценка и управление природными рисками, 2003).
Систематические исследования природных и техноприродных рисков в России начались в 1991 г. Проблемам природных и техноприродных опасностей и риска посвящены исследования В.И.Осипова, Е.С.Дзекцера, А.Л.Рагозина, Г.Л.Коффа, В.И.Ларионова, М.А.Шахраманьяна, А.И. Шеко В.С., Круподерова, В.В.Кузьмина, А.П.Белоусовой, В.Н.Башкина, А.П.Курбатовой и многих других. Наибольшие успехи достигнуты в разработке анализа природных рисков: разработаны основные положения теории и методики количественной оценки, сформулирована концепция допустимого (приемлемого) уровня природного риска - общепризнанная основа для принятия научно-обоснованных управленческих решений по уменьшению потерь от природных опасностей; составлены первые в мире карты природного риска отдельных регионов, городов и России в целом разработаны «Рекомендации по оценке геологического риска на территории г. Москвы» (2002). Значительный вклад в развитие методологических исследований формирования геологической опасности и риска и методики управления риском, обусловленным подтоплением на урбанизированных территориях, внес Е.С.Дзекцер (Дзекцер, 1992,1994; Дзекцер, Пырченко, 2005).
Одним из основных направлений наряду с исследованиями природных опасностей и рисков стало изучение рисков, связанных с загрязнением различных компонентов природной среды, которые проводятся по двум направлениям, отличающимся реципиентами и методологическими подходами: 1) оценка риска для здоровья человека и 2) оценка экологического риска.
Для оценки риска для здоровья населения от воздействия факторов окружающей среды Агентством по охране окружающей среды США (Environmental Protection Agency) разработана методология, которая в дальнейшем использовалась во многих странах, в том числе и в России. Внедрение системы оценки риска осуществлялись поэтапно по мере адаптации к российским условиям и в настоящее время работы по оценке риска выполняются в соответствии с «Руководством по оценке риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду. Р 2.1.10.1920-04 ". Разработке данной проблемы посвящены работы С.Л. Авалиани, А.М. Большакова, С.М.Новикова, Ю.А. Рахманина, Г.Г.Онищенко, Б.А. Ревича, Колесникова Е.Ю., Румянцева Г.И., О.В.Пономаревой, А.А. Быкова, А.В.Киселева, К. Б.Фридмана и многих других исследователей.
Процедура оценки риска в рассматриваемой постановке представляет собой детализированный алгоритм последовательности действий, состоящий из четырех этапов. 1) идентификация опасности, 2) оценка экспозиции, 3) оценка зависимости доза-эффект (данный этап принципиально различается для канцерогенов и неканцерогенов), 4) характеристика риска. Вероятность формирования опасного состояния компонентов природной среды не определяется, а оценивается уровень экспозиции и фактор времени с использованием детерминистического подхода. Использование данной методики для оценки риска от потенциальных опасностей не позволяет количественно оценить и проанализировать, насколько вероятно формирование опасности, реализация которой оценивается.
По сравнению с оценкой для здоровья человека слабее разработаны методы оценки экологического риска, что связано со сложностью растительных и биологических систем и их реакций на воздействие. В России данное направление находится в стадии становления.
Направление по оценке рисков, обусловленных загрязнением природной среды, является междисциплинарным, требующим участия специалистов как медицинского, так и естественнонаучного профиля (геохимиков, гидрогеологов, почвоведов и т.п.), в связи с тем, что рассматриваются не только неблагоприятные последствия для реципиентов при воздействии веществ, загрязняющих природную среду, но формирование загрязненности природной среды. В науках, исследующих различные компоненты природной среды, сформировались направления, занимающиеся вопросами оценки риска загрязнения исследуемых сред (подземных вод, почв, поверхностных вод и др.). В данном случае термин «риск загрязнения природной среды» означал вероятность или возможность формирования загрязнения, опасного для здоровья человека или состояния растений, животных или экосистемы в целом.
Проведенные нами исследования показали, что различные подходы к анализу и оценке риска загрязнения компонентов природной среды активно разрабатываются зарубежными, а в последнее десятилетие и российскими специалистами. В целом можно выделить два основных подхода к оценке формирования опасностей и рисков: вероятностный и детерминистический.
Детерминистический подход к оценке риска загрязнения различных компонентов природной среды развивается в многочисленных работах зарубежных и отечественных исследователей. Примером использования данного подхода за рубежом является оценка риска загрязнения подземных вод на основе совмещения двух факторов: уязвимости водной системы и нагрузки загрязняющего вещества, или опасного воздействия, создаваемого в результате деятельности человекаю Для характеристики риска загрязнения подземных вод используются методики, основанные: а) на сочетании индекса уязвимости DRASTIC (Aller et al, 1987) и опасного воздействия, б) на определении индексов и ранжирования зоны аэрации по сочетанию факторов, влияющих на поступление инфильтрующихся вод на уровень грунтовых вод (Eimers et al, 2000). Для оценки риска загрязнения поверхностных вод существуют несколько методологических подходов (ECOMAN Project (Harum et al, 2004); (CDHS); USGS (Eimers et al, 2000), метод индексов WRASTIC (Gillentine, 2000)).
В России исследованиям различных компонентов природной среды с позиций формирования риска в детерминистической постановке также посвящены многочисленные исследования. Детерминистический подход к оценке риска загрязнения подземных вод приведен в работах (Белоусова, 2004, 2007; Исаева, 2004), риска загрязнения почв (Овчинникова, 2003, 2004; Овчинникова, Васильевская, 2003), экологического риска для экосистем на основе анализа их устойчивости (Васильев, 1998; Воробьев, Батуев,1996), риска для растений при воздействии загрязненных сред (Самаев, 2004) и других исследователей.
Вероятностный подход к оценке риска. Вероятностный характер формирования техноприродных опасностей и возникновения риска при их реализации потребовал изменения детерминированного мышления и привлечения вероятностных подходов при оценке риска. Анализ публикаций по проблемам, связанным с оценкой риска, показывает, что по сравнению с отечественными исследованиями за рубежом значительно больше внимания уделяется разработке вероятностных методов оценки риска, анализу и оценке неопределенностей. Наиболее успешно развиваются вероятностные методы оценки риска в США, в последние годы вероятностные подходы все чаще используются в Европе и Азии (Öberg, Bergbäck, 2005).
Использование вероятностных методов в исследованиях окружающей среды началось с 1996 г. Так как получение вероятностных оценок при анализе риска преимущественно базируется на использовании методов, основанных на теории вероятности, US EPA был организован семинар по использованию метода Монте Карло и годом позже было издано соответствующее руководство (Guiding principles…, 1997). В Европе осознание ценности вероятностного подхода происходило не столь быстро, но Европейский комитет по токсикологии, экотоксикологии и окружающей среде (European Commission's 'Scientific Committee on Toxicity, Ecotoxicity and the Environment (CSTEE)) неоднократно подчеркивал важность использования вероятностных методов.
Значительное количество работ по вероятностной оценке риска публикуется в Северной Америке, Европе и Азии. В качестве примера можно привести исследования риска загрязнения почв свинцом (McKenna, 1998; Tristán, Demetriades et al, 2000; Korre, Durucan et al, 2002; Griffin, Goodrum et al, 1999; Goodrum, Diamond, 1996), мышьяком (Cohen, Beck et al, 1998; , Katsumata, Kastenberg,1998); Lee, Kissel, 1995), хромом (Paustenbach, Meyer et al, 1991), ПАУ (Dor, Empereur-Bissonnet et al, 2003; Baccini, Henseler, 1987). Активно разрабатываются вероятностные подходы к исследованию и оценке риска, связанного с загрязнением подземных вод при различных видах техногенного воздействия (Rosen, LeGrand,1997; Kennedy, 2004; Leeson, Edwards et al, 2003; Mills, Lew, 1999). Cудя по многочисленным публикациям в журнале «Risk Analysis», «Water Resources Research», «Ground Water» и др., особое внимание в процедуре оценки рисков в подземной гидросфере уделяется разработке и усовершенствованию методических подходов к анализу различных видов неопределенностей (Binley, Beven, 1992, 2003; Feyen, Beven, 2001; Gelhar, 2002; Hu , 2006; Kennedy, 2004; Lahkim, Garcia,1999;Wagner, Gorelick, 1992).
В России применение вероятностных методов при оценке рисков, связанных с загрязнением природной среды развивается значительно медленнее, в процедуре риск-анализа предпочтение отдается детерминированным методам. Примерами исследований, использующих вероятностный подход при оценке загрязнения различных сред, могут служить следующие работы, посвященные : прогнозу миграции углеводородных загрязнений от техногенных источников с использованием вероятностного моделирования (Куранов, Расторгуев, 2002), оценке риска загрязнения почвенно-растительных систем на основе вероятностного рассмотрения процессов миграции тяжелых металлов в системе "почва-растение" (Ефремов, 2008), обоснованию безопасного состояния подземных вод на основе оценки риска (Кузьмин, 2006), оценке загрязнения речных вод с использованием стохастических дифференциально-разностных уравнений (Полосков, 2005).
Выделение такого понятия как «геохимический риск» в работах ряда исследователей значительной степени было вызвано стремлением обозначить риск по среде развития опасностей, обусловленных загрязнением или агрессивными свойствами различных компонентов природной среды (горные породы, почвы, поверхностные и подземные воды, донные отложения), сформировавшихся под влиянием природных или техногенных факторов и представляющих угрозу для различных реципиентов. В нашей стране начало исследований геохимического риска в основном приходится на конец 80-х – начало 90-х гг. прошлого столетия. Однако в толковании понятий «геохимическая опасность» и «геохимический риск» существовали существенные расхождения, в связи с чем в каждой конкретной работе авторы обязательно приводили свой вариант терминов. В 1989-1990 гг. появился ряд исследований, посвященных рассмотрению геохимического риска как критерия геоэкологического нормирования территорий, оценке геохимического риска в схемах охраны геологической среды культурно-исторических зон Московского региона. В 1995-1997 гг. изучение геохимического риска, характеризующего актуальную и потенциальную возможность техногенного загрязнения рекреационных зон Московской области, было проведено сотрудниками Института литосферы РАН (Кофф, Петренко и др. 1997). В тот же период в рамках комплексной программы "Безопасность Москвы" коллективом специалистов под руководством академика В.И.Осипова была составлена карта геохимического риска территории г. Москвы в масштабе 1:50000.
Различные аспекты проблемы анализа, оценки и управления техноприродными геохимическими опасностями в различных компонентах природной среды и обусловленными ими рисками на урбанизированных территориях освещены в работах российских исследователей (Бахирева, 1999; Бахирева, Кофф и др., 1989; Галицкая, 1999; Щетников, 1998 и др.). В качестве примеров исследования геохимического риска в зарубежных странах можно привести ряд публикаций (Voltaggio; Spadoni, 2007; Regenspurg, Fonjallaz et al, 2007; De Vivo, Boni et al, 1998; Shand, Degens, 2008; Servida; De Capitani, 2009). Несмотря на достаточно многочисленные работы по данной проблеме, в целом исследования носили несистематический характер и не имели общей теоретической и методологической, что определяет важность и актуальность дальнейшего развития и совершенствования данного направления.
Сложности, возникшие при формировании понятийно-терминологической базы, в том числе в исследованиях природных и техноприродных рисков, связаны с различным их генезисом опасности и риска (техногенным, природным, техноприродным, социальным и др.), а также со спецификой объектов и методик исследования, В связи с этим, многие понятия и, в первую очередь такие основополагающие понятия как «опасность» и «риск» оказались неясными, даже противоречивыми. В работах (Рагозин, 1997; Природные опасности и общество, 2002) отмечается, что благодаря работам В.Д.Роуи (Rowe, 1977), Р.Х.Марка и Д.Е.Стюарда-Александера (Mark,Stuart-Alexander,1977), Р.Т.Лаэрда, В.Петака и А.Аткиссона (Petak, Atkinson,1982), А.Удиаса (Udias,1986), Ф.Ж.Айалы (Ayala, 1987), В.И. Кейлис-Борока (Кейлис-Борок и др., 1980, 1982, 1984) и др. сложилось общепринятое для природных и техногенных опасностей понимание риска как вероятностной меры потерь, которая может быть установлена путем умножения вероятности негативного события на величину возможного ущерба от него, тем не менее, и впоследствии возникали затруднения при интерпретировании понятий опасности и риска. В особенности это касалось техноприродного риска, который рассматривался как: а) вероятностный ущерб качеству среды (относительно потребностей человека), б) вероятностный ущерб человеку, объектам инфраструктуры и др. при реализации воздействия нарушенной среды (Дзекцер, 1994).
Приведенный в диссертации анализ терминов, разработанных в различных областях знания, показал, что существующие различия при определении понятия «опасность» обусловлены рассмотрением различных сторон объективной реальности (свойство, состояние, процесс - категорий, отражающих различные грани окружающего мира, которые каждый автор воспринимает по-своему (Кузьмин, Левашов, 2004)), но большинство авторов склоняется к тому, что опасность – это предметная категория. Различия при определении понятия «риск» связаны с разными реципиентами – объектами опасных воздействий, так как в качестве объектов рассматриваются либо компоненты природной среды, либо человек, биота или объекты инфраструктуры (например, термин геологический риск может означать риск формирования опасного состояния природной среды и риск различного вида потерь при воздействии нарушенной среды). Аналогичные терминологические неопределенности присущи и понятиям «геохимическая опасность» и «геохимический риск».
В связи с этим нами были внесены дополнения в понятийно-терминологический аппарат и сформулированы понятия «геохимическая опасность» (на основе рассмотрения геохимической опасности, как опасного геохимического состояния компонентов природной среды или опасной геохимической ситуации) и «геохимический риск», классифицирующий риск по среде формирования опасности и учитывающий вероятности? как формирования опасной геохимической ситуации, так и ее реализации.