Статья: Использование математических методов обработки данных при сравнительном анализе динамического техногенного риска промышленных объектов

Рис. 4. График концентраций выбрасываемых загрязняющих веществ в атмосферу 2 трубой МСЗ №3 за указанный период.

В европейских странах устанавливаются квоты на выброс загрязнителей из трубы каждой установки в единицах концентрации (мг/куб. м) или мощности выброса (г/с). Так, Директива Европейского Парламента и Совета Европы по сжиганию отходов № 2000/76/ЕС от 4 декабря 2000 г. следующим образом нормирует предельные нормы выброса в воздух (таблица 2):

Таблица 2.Предельные нормы выброса загрязняющих веществ в воздух

Совокупное воздействие загрязнения атмосферного воздуха и загрязнения воздуха внутри жилых помещений ежегодно приводит к 7 млн. случаев преждевременной смерти, главным образом, в результате увеличения смертности от инсульта, болезней сердца, хронической обструктивной болезни легких, рака легких и острых респираторных инфекций. Более 8 0% людей, проживающих в городских районах, где ведется мониторинг качества воздуха, подвержены воздействию загрязнения воздуха, по своему уровню превышающего предельные значения, установленные в руководствах ВОЗ [10].

Проведен расчет максимального значения приземной концентрации вредного вещества по методике, изложенной в ОНД-86. Максимальное значение приземной концентрации вредного вещества Стах (мг/м³) определялось по формуле:

где А - коэффициент температурной стратификации, А=180; М - мощность выброса вредного вещества, г/с; F- коэффициент оседания вредных веществ, F=1; mи n- коэффициенты, учитывающие условия выхода газо-воздушной смеси из устья источника выброса; - коэффициент рельефа местности, п =1; Н - высота источника выброса, H=63м; V - расход газо-воздушной смеси, м3/ч; Т - разность между температурами выбрасываемой газо-воздушной смеси и воздуха.

Был рассчитан потенциальный канцерогенный риск начала развития хронических заболеваний при использовании этих максимальных приземных концентрации загрязняющих веществ (по результатам их рассеивания) на границе расчетной СЗЗ (15 м) в долях ПДКм.р при переработке ТКО (твердых коммунальных отходов) на МСЗ № 3, плазменным методом, а также определяются для сравнения фоновые концентрации для таких выбросов как NO2, SO2, CO, выбросы неорганической пыли, хлористого водорода по формуле:

где: С - средняя суточная концентрация вредного вещества; ПДКсс- предельно допустимая концентрация среднесуточная; K3-коэффициент запаса, равный 7,5 для 1 класса опасности, 6 - для 2 класса, 4,5 - для 3 класса и 3,0 - для 4 класса опасности; b - коэффициент изоэффективности, равный 2,4 для 1 класса, 1,31 - для 2 класса, 1,0 - для 3 класса и 0,86 - для 4 класса опасности; T - время средней продолжительности человеческой жизни (70 лет). На рис. 5, 6 представлены результаты расчетов.

Рис. 5. Риск начала развития хронических заболеваний.

Рис.6. Сравнительный анализ рисков мусороперерабатывающих предприятий

Основой и исходными данными для последующего прогнозирования качественных оценок воздушного слоя служат наблюдения по сети автоматизированных станций. Обнаружение фактов высоких концентраций вредных выбросов и их своевременное предупреждение в совокупности с прогнозированием потенциального возникновения этих негативных явлений - основная цель регулярного мониторинга. И если для создания базы данных не требуется, как правило, специально разработанных софт-пакетов (небольшой объем данных для исследователя может быть сохранен в том же MSExel, для баз данных большего объёма уже требуются специальные программы - Orange, Power BI, NodeXLи др...), то для осуществления прогнозирования используются математические модели, наиболее распространенные из которых - статистическая модель Arimax, содержащая зависимость будущего значения от прошлого в виде некоторого уравнения. Ансамблевый прогноз, Модель ПЛАВ, Модель GFS. GlobalForecastSystem(Глобальная Система Прогнозирования). Модель COSMO, содержащаяся в таких прикладных пакетах программ, как Loginom6.4. Low-codeплатформа Loginomделает продвинутую аналитику доступной бизнес-пользователям. Визуальный конструктор позволяет настроить все процессы анализа: интеграция, подготовка данных, моделирование, визуализация. Loginomсокращает время от тестирования гипотезы до создания работающего бизнес-процесса.

Таким образом, количество выбросов постоянно растет и очевидно, что ни одна технология сама по себе проблемы ТКО не решит. И МСЗ, и полигоны являются источниками выбросов полиароматических углеводородов, диоксинов и других опасных веществ. Эффективность технологий можно рассматривать лишь в общей цепочке жизненного цикла предметы потребления - отходы. Проекты МСЗ, на борьбу с которыми общественные экологические организации потратили много сил, в нынешней экономической ситуации еще долго могут так и оставаться проектами. С целью дальнейшего сокращения загрязнения окружающей среды отходами и экономии природных ресурсов за счет использования отходов, необходимо разработать и внедрить целевую программу "Отходы" с основными направлениями:

- проведение паспортизации отходов любого природопользователя с четким определением их опасности и сертификации.

- создание необходимых условий для сокращения объемов образования отходов, повышение уровня их использования и предотвращения на этой основе загрязнения окружающей среды, путем совершенствования правовых, экономических) организационно-управленческих, нормативно-методических и других регуляторов образования, использования и размещения отходов.

- использование существующего промышленного потенциала округов для переработки образования отходов, участие в финансировании программ, направленных на снижение образования отходов, их переработки.

Учитывая полученные результаты расчёта риска начала развития хронических заболеваний от МСЗ № 3, становится ясным, что техногенную опасность со стороны нефтеперерабатывающих и нефтехимических объектов следует учитывать при разработке технологий, которые должны отвечать стратегическим требованиям энергетической, экономической и экологической безопасности.

Продукты переработки углеводородных систем в процессе их использования оказывают серьезное влияние на качество жизни человека. Так, например, выбросы в атмосферу от автотранспорта сегодня составляют до 80% от общего загрязнения и в значительной степени зависят от качества применяемых топлив. После ряда аварий в ядерной энергетике и других потенциальных опасных отраслях промышленности было осознано, что бытовавшая ранее «концепция техники безопасности», опирающаяся на принцип «реагировать и выправлять», не отвечает требованиям времени. Так как само общество заботится о снижении ущерба от опасных и вредных производственных факторов путем внедрения соответствующих мер и средств защиты. Такой подход ориентирован на источник опасности, основным методом обеспечения и совершенствования безопасности служит метод проб и ошибок.

Пассивность и сосредоточение внимания лишь на эмпирических данных поставили соответствующих специалистов в положение пожарной команды, лихорадочно реагирующей на кризисные ситуации. Вот почему выходом из создавшегося положения стала выдвинутая новая «концепция приемлемого риска», в основе которой лежит принцип «предвидеть и предупреждать». Она основывается на знании природы объективно существующих опасностей, закономерностях появления и снижения обусловленного ими ущерба. Система безопасности должна быть ориентирована на объекты, подвергающиеся воздействию, т.е. на человека и окружающую среду, а не на источник.

Для объективного решения проблемы уменьшения тяжести последствии аварий (снижения вероятности реализации поражающего потенциала современных промышленных объектов и рациональной подготовки к действиям в ЧС) необходимо заранее оценивать опасность количественно. При этом, очевидно, методы количественной оценки потенциальной опасности промышленных объектов должны быть, по возможности, чувствительны к организационным и инженерно-техническим мероприятиям по снижению опасности.

Любая технология несет определенный риск для окружающей среды и общества, который нельзя игнорировать. Особенно важен тщательный анализ рисков для новых технологий, возникающих не в результате «эволюционного» развития, а в результате качественного скачка в науке и возникновением разрыва между новыми знаниями и предыдущим опытом.

Наука о риске сформировалась в последней четверти закончившегося века, она безусловно будет одной из ведущих в новом столетии. Важнейшая особенность науки о риске - ее междисциплинарный характер с теснейшем взаимодействием естественных и гуманитарных наук.

Главная цель анализа риска состоит в снижении его до приемлемого уровня. Важно принимать во внимание следующие тезисы, учитывающие жесткость регулирования:

1. Любой риск, который можно устранить, не создавая при этом дополнительных или новых рисков, является неприемлемым и должен быть предотвращен или сведен к минимуму риска возникновения чрезвычайной ситуации, а также ее последствий.

2. Если риск устранить нельзя - то его надо оценить и разработать эффективные способы его снижения и контроля. Отсюда следует принципиальный вывод -- важнейшим элементом анализа риска оказывается идентификация опасности, где создается концептуальная модель (без четко сформулированной опасности или в ее отсутствие риска нет).

Применительно к чрезвычайным ситуациям в качестве идеализированной цели управления выступает обеспечение управления развития общества при условии его полной безопасности для здоровья и жизни людей. Как и всякий идеал, данная цель принципиально недостижима: определенная степень риска всегда присутствует, однако ее практическая ценность состоит в том, что она (цель) закономерно вытекает из объективной потребности общества к сохранению целостности и динамической устойчивости как биосоциальной системы. В то же время мера продвижения этой системы к идеалу в реальном масштабе времени, равно как и средства их достижения, выбираются обществом, исходя из конкретных экологических, культурно-исторических и социально-экономических условий. Это определяет тип управления.

В настоящее время в России осуществляется переход от регистрации совершившегося факта к осознанию необходимости использования методов анализа опасности для предварительного исследования технических систем и объектов повышенного риска с целью предотвращения аварий. Однако исследования риска как научное направление находится пока лишь в стадии становления, и существующий в стране научный базис анализа риска не адекватен потребностям развития общества.

Анализ должен охватывать все этапы - от создания до «захоронения» исчерпавшей себя технологии, вплоть до устранения вредных последствий ее использования.

Следует отметить, что промышленные объекты гражданского предназначения с точки зрения предлагаемой математической теории отличаются от гражданских лишь качественными характеристиками (указать какими - там в разы больше взрывчатых веществ или этих углеводородов - Вам же лучше известно или там новые параметры появляются по опасности.

Как сообщает министерство обороны РФ, мусороперерабатывающие заводы в Вооруженных силах России в первую очередь могут появиться в отдаленных и труднодоступных гарнизонах, эта идея не связана с утилизацией боеприпасов и военной техники, и будут отличаться от гражданских только степенью техногенной опасности и усиленной охраной. Кроме того, министр обороны РФ С.К. Шойгу сообщил, что в скором времени будет запущена программа по строительству мусороперерабатывающих заводов в воинских частях. "Целый ряд гарнизонов находятся в удаленных регионах, соответственно, вопросы жизнеобеспечения, экологии должны решать военные. В этом плане, например, для арктических подразделений и подразделений, расположенных в труднодоступных местах, решение вопроса с экологией, включая и переработку твердых бытовых отходов, это нормальная естественная практика" (цитата). Он напомнил, что последние несколько лет Минобороны провело ряд экологических экспедиций по сбору, утилизации мусора и различных конструкций, которые оставались на островах Арктики еще со времен Советского Союза.

Таким образом, расчеты рисков и их динамики для промышленных гражданских объектов легко переносимы на военные объекты с небольшими корректировками по ряду количественных и качественных показателей.

В связи с возникновением трудноразрешимых проблем санитарного характера как при захоронении на полигонах, так и в случаях компостирования и повторного использования в качестве оптимального способа, позволяющего почти полностью уничтожать отходы, количество которых из года в год увеличивается, было предложено мусоросжигание.