Далее подставляя выражения (4)-(6) в зависимость (3), получим формулу для величины GОП в следующем виде:
, (7)
где ,
Выражение (7) достаточно ясно описывает величину экологической опасности в относительных показателях, однако для проведения вычислений требуются данные концентраций фактически измеренных выброшенных вредных веществ в атмосферу (Сiвыбр). Такой расчёт может быть осуществлён при анализе уже состоявшегося факта нанесения ущерба экологической обстановке в регионе. В то же время прогнозирование рисковых ситуаций при работе промышленных предприятий или при проектировании новых промышленных предприятий с использованием формулы (7) невозможно из-за отсутствия именно Сiвыбр.
Математическое выражение для концентрации вещества от точечного источника с постоянной мощностью - Q (кг/с) для г.У-Ка можно записать в виде:
, (8)
гдеQ - мощность источника (кг/сек); y и z - дисперсионные параметры, зависящие от устойчивости атмосферы и расстояния от источника «x»(м); U - скорость ветра м/сек; H - высота источника (м); x,y,z - осевая, поперечная и вертикальная координаты; f(A) - доля примеси в слое перемешивания (“А”- высота слоя перемешивания).
Поскольку предполагается, что в пределах сектора М-румбовой розы ветров, характерной для У-Ка, направление ветра распределено равномерно, то среднегодовая концентрация C(x,y) может быть рассчитана по формуле:
, (9)
где Q - мощность источника, кг/с; Рvi - вероятность реализации ветра со скоростью Ui, м/с в соответствующем секторе М-румбовой схемы; Pk(Ui) - вероятность реализации определенного класса устойчивости атмосферы при ветре Ui (А-1, B-2,..,F-6); и - направление ветра в полярных координатах; r - расстояние от источника загрязнения до точки (x,y); уz - характеристика дисперсии по вертикали; f(А,H,уz) - функция влияния высоты источника загрязнения (Н) и высоты слоя перемешивания (А); М/2р - угловая доля сектора в М- румбовой схеме ветров; г(x/U)=г(t) - функция изменения концентрации по оси шлейфа за счет фотохимических реакций, сухого и влажного осаждения во времени.
Для компьютерного анализа можно воспользоваться данными, показывающими качественный состав выбрасываемых в атмосферу вредных веществ и позволяющими оценить сумму ПДКiвыбр (предельно допустимая концентрация i-го вещества в воздухе) в регионе г. У-Ка.
Приведена авторская методика, основанная на новом подходе к количественной оценке экологической опасности, учитывающая параметры аварийных выбросов, категории стабильности атмосферы и розы ветров.
3 Расчет эколого-экономических ущербов
В данном разделе рассматривается оценка экономических ущербов и ущербов здоровью населения, связанных с геоэкологическими рисками загрязнения воздушного бассейна.
Важным коэффициентом при расчёте ущерба в стоимостных показателях (выражение (6)) является стоимостный коэффициент пропорциональности для условного загрязнителя атмосферы (тенге/усл.т.) - коэффициент .
В диссертационной работе данный коэффициент рассчитывается с использованием нового подхода, а именно путём выделения затратных областей в здравоохранении и экономике, связанных с загрязнением воздушного бассейна.
Появление в результате выбросов заболеваний приводит к значительным экономическим затратам: затраты на лечение (КЗГ - клинико-затратная группа, рассчитанная по методике USAID) и затраты связанные со стоимостью среднестатистической жизни -Value of Statistical Life (VOSL).
Данный принцип финансирования реализуется в оплате за пролеченного больного.
Стоимость одного пролеченного случая рассчитывается по следующей формуле:
, (10)
где - стоимость пролеченного случая; БС - базовая ставка финансирования стационарной помощи; КЗкзг - коэффициент затратоемкости по клинико-затратной группе, к которой относится случай; Ку - коэффициент уровня стационара.
Бюджет одного стационара за период рассчитывается как сумма оплаты по случаям по всем клиническим группам, по формуле:
, (11)
где ЧПкзг - число пролеченных в данном стационаре случаев по данной клинико-затратной группе за определенный (отчетный) период.
Средний коэффициент затратоемкости рассчитывается по формуле:
, (12)
где ЧП - общее число пролеченных случаев по стационару.
Общий объем финансирования стационарной помощи по области (региону) выражается формулой:
. (13)
Базовая ставка финансирования стационарной помощи определяется по формуле:
БС=СТ.БЮДЖ./ЧС, (14)
где СТ.БЮДЖ. - общий бюджет стационаров, работающих по системе КЗГ.
По мере накопления данных по пролеченным случаям и определения показателей средней затратоемкости по отдельным стационарам полная формула расчета базовой ставки будет иметь вид:
. (15)
При формировании КЗГ (и отнесении случаев к той или иной КЗГ) принимается во внимание совокупность основных параметров, определяющих среднюю затратоемкость лечения пациентов. Этими параметрами являются: диагноз, наличие или отсутствие хирургических операций, возрастная категория пациента.
Автоматизированный расчет затрат на лечение заболеваний осуществлялся с помощью информационной подсистемы «Расчет КЗГ».
В результате расчёта на лечение заболеваний, например для кишечных инфекций, с коэффициентом корреляции 0,87 от выбросов в атмосферу, только для одного стационара (БСМП) требуется общий бюджет помощи ЛПУ 292958 тенге, что показывает о необходимости дополнительного финансирования здравоохранения, или кардинального сокращения объёмов выбросов промышленных предприятий, прилегающих к жилой зоне города У-Ка.
Проанализировав имеющиеся заболевания в данном регионе, можно рассчитать общий годовой бюджет финансирования стационаров на лечение болезней, имеющих корреляцию с выбросами. Выбрав заболевания, имеющие коэффициент корреляции больше чем 0,8 в среднем для одного стационара получается, что затраты финансирования составляют 1 441 219 тенге. Так как значения вычислялись как средние для одного стационара, то общие затраты нужно умножить на 21 стационар в области, что составит 28 824 373 тенге.
Для определения экономической оценки ущерба окружающей среде в работе нами была использована OLAP-технология, позволившая выделить из всей массы заболеваний, имеющие непосредственную связь с выбросами в городе Усть-Каменогорска с коэффициентом корреляции выше 0,7.
Данная корреляция позволила произвести расчет уровня воздействия «доза-эффект», при этом было учтено, что в случае преждевременной смерти коэффициент «доза-эффект» выражается в виде процентного изменения базового уровня смертности на единицу увеличения концентрации загрязняющего вещества (т.е. коэффициент умножают на значение 0,01). В этом случае стандартная зависимость для оценки преждевременной смертности представлена уравнением (16).
, (16)
где M - число дополнительных случаев преждевременной смерти; B - базовый уровень смертности; P - население в группе риска; E - интенсивность воздействия на население в группе риска; Aj - концентрация загрязняющего вещества «j»; bj - коэффициент «доза-эффект» для смертности. Коэффициенты «доза-эффект» для заболеваемости чаще показывают как общее изменение последствий для здоровья в связи с изменением концентрации загрязняющего вещества. Тогда рассчитывают дополнительные случаи воздействия на здоровье «i» загрязняющего вещества «j» с помощью уравнения (17).
, (17)
где - дополнительные случаи воздействия на здоровье «i»; dij - коэффициент «доза-эффект» для заболеваемости.
Используя расчеты и данные, взятые из статистического справочника, а именно, для г. У-Ка, базовый уровень смертности 9 на 1000 человек населения, коэффициент «доза-эффект» для смертности - 0,087, коэффициент «доза-эффект» для заболеваемости - 27 на 100000 взрослых, концентрация загрязняющего вещества 0,002 г/м3, население в группе риска 380000 человек, население в группе риска 248366 взрослых, интенсивность воздействия на население в группе риска - 0,8, число дополнительных случаев преждевременной смерти будет составлять 4760, а число дополнительных случаев последствий для здоровья, составляет 107294. Таким образом, рекомендуется к использованию формула, отражающая ценность статистической жизни VOSL:
, (18)
где - готовность платить за риск для жизни; $ - количество денег для оплаты; M - число дополнительных случаев преждевременной смерти; SR- сокращение риска (значение данного соотношения было использовано нами при расчете в формулах как 0,016).
Подставив расчетные значения в формулу (18), получаем, что ценность статистической жизни VOSL в промышленной зоне г. У-Ка будет составлять $294032, т.е. даже если платежеспособность человека будет составлять 1$, ценность человеческой жизни будет составлять 294 тыс. долларов, что согласуется с цифрами по ценности человеческой жизни в развитых странах, таких как США и ряд Европейских стран, где ценность человеческой жизни составляет 10,7 млн $.
Суммируя затраты, связанные с лечением заболеваний, появляющихся в результате загрязнения окружающей среды, а также затраты, возникающие при появлении «Доза-эффекта», получаем 294 032$ +192 162$ = 486 194 $.
Таким образом, в целом количество выбросов будет составлять для г. Усть-Каменогорска приблизительно 124038,5 тонн.
Используя полученные нами значения, можно получить искомый стоимостный коэффициент пропорциональности для условного загрязнителя атмосферы ($/усл.т.). Данный коэффициент по нашим расчетам для ВКО будет составлять 486 194$ /124038,5 тонн = 3,92 $/тонн
Таким образом, приводятся практические рекомендации по расчету эколого-экономических ущербов, основанные на предложенных автором математических моделях и апробированный в рамках проекта «ZdravPlus» USAID.
4 Автоматизированная система расчета рисков
В данном разделе приводится описание информационной системы, разработанной для расчета экологической опасности, рисков и ущербов. Производится анализ полученных результатов и выделяется роль информационной системы в методике оценки рисков выбросов промышленных предприятий.
Общая схема информационной системы «УК Эко риски» (Усть-Каменогорские экологические риски) представлена на рисунке 2.
Рисунок 2 - Общая схема информационной системы «УК Эко риски»
Данные из базы данных по загрязнению атмосферы поступали на SQL-сервер и с использованием OLAP технологии, строились многомерные кубы, и путём среза создавались сводные таблицы Excel. Информация по аварийным выбросам поступала из независимой базы данных в отдельный модуль информационной системы, по которым производился количественный анализ, и осуществлялся расчёт экологической опасности в регионе. Для работы информационной системы был разработан программный продукт, обеспечивающий взаимодействие информационных объектов и позволяющий осуществлять исследование экологических рисков. Интерфейс информационной системы, для ввода параметров, влияющих на величину риска, представлен на рисунке 3.
Рисунок 3 - Интерфейс информационной системы «УК Эко риски»
В результате наших исследований, проведенных для характерных данных промышленных предприятий г. У-Ка, был произведен анализ влияния весового коэффициента PR на величину экологической опасности GОП в относительных единицах. Так, на рисунке 4 представлена зависимость изменения GОП(PR) г. У-Ка.
Рисунок 4 - Графики зависимости величины экологической опасности от коэффициента риска а) при малых значениях коэффициента риска, б) при больших значениях коэффициента риска.
Важным результатом является выявление области PR, где проявляется сильное влияние PR на величину GОП, при значении PR = 70-100 наблюдается увеличение GОП с низкого уровня 1-10 условных единиц (рисунок 4а) до 106-107 условных единиц (рисунок 4б).
При этом дальнейшие исследования по вероятности проявления таких событий позволят спрогнозировать вероятность появления высокой GОП. Используя выражения (7), (8) и (9) и данные по конкретному промышленному предприятию, можно определять риски, появляющиеся от работы этого предприятия, без проведения количественных измерений загрязняющих веществ на территории изучаемого региона. Для проверки основных результатов диссертационной работы были проведены исследования влияния залповых выбросов промышленных предприятий ВКО - АО УМЗ и ТОО «Казцинк».
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Краткие выводы по результатам работы:
1 Выведена новая теоретическая зависимость концентрации вредных веществ с учетом специфики состояния атмосферы и розы ветров отдельного региона, на основе которого построена модель распространения и рассеивания шлейфа аварийных выбросов от точечного источника промышленных предприятий;