Выбор природоохранных технологий для предприятий энергоснабжения

2.2 Эколого-экономическая оценка загрязнения атмосферы ТЭС

Для исследования эколого-экономической оценки загрязнения окружающей среды от деятельности теплоэлектростанций изучены методы оценки эколого-экономического ущерба от выбросов.

Ущербом, наносимым окружающей среде, называют фактические или возможные потери, которые возникают в результате событий, явлений или негативных изменений в окружающей природной среде вследствие антропогенного воздействия, или в случае дополнительных затрат для компенсации таких убытков.

Вред, наносимый возобновляемым ресурсам, может быть восполнен в определенной мере силами самой природы. Так, например, загрязненный выбросами предприятий воздух рассеивается и перемешивается со свежим воздухом вследствие движения воздушных масс.

Газы, сажа, пыль, выбрасываемые в атмосферу, уносятся, концентрация таких веществ уменьшается, они частично осаждаются и в небольших количествах становятся безопасными. В водоемах загрязнению противодействует водная биота: микробы, беспозвоночные, водоросли, которые своей деятельностью уничтожают загрязняющие вещества, разлагают их, используя их в пищу, а потом и сами превращаются в пищу для других живых существ. Самоочищение водоемов происходит в процессе разбавления загрязненной воды свежей. Происходят процессы самовозобновления животных и растительности.

Самоочищение и самовосстановление окружающей среды возможно до определенных границ загрязнения, но при переходе таких границ природный объект очень часто бывает не в состоянии восстанавливаться своими силами, и более того, при дальнейшем загрязнении в нем прекращаются жизненные процессы и объект становится мертвым [22]. Для различных природных сред различны и пределы загрязнения, то есть различна степень их «чувствительности» к деятельности человека. Из-за загрязнения окружающей природной среды большой ущерб наносится водоемам и почве. Вследствие загрязнения воздуха наносится ущерб из-за коррозии металла, повреждения облицовок зданий, сооружений. Экономический ущерб приравнивается сокращению доходов общества вследствие ухудшения природных ресурсов или вредного воздействия загрязнения [18].

Количественную оценку ущерба представляют в натуральных, балльных, стоимостных показателях.

По масштабам распространения различают локальный, региональный и глобальный ущербы. По механизмам воздействия различают ущербы непосредственный и опосредованный, причем проявление ущерба может быть моральным, этическим, натуральным, социальным и эстетическим. Экологический ущерб может иметь скрытый, явный, текущий или прогнозный характер. Ущерб можно оценивать также по среде и объекту воздействия, по этим признакам ущерб можно разделить на первичного или вторичного воздействия.

Дифференциацию экологического ущерба по степени и характеру его проявления обычно осуществляют, используя экономическую оценку результатов воздействия негативных факторов на окружающую природную среду. В таком случае экологический ущерб классифицируется как фактический (реальный ущерб, который представлен в стоимостном выражении), потенциальный (который не требует дополнительных расходов на его ликвидацию), предотвращенный (ущерб, возможный за вычетом фактического), возможный (который наблюдается при отсутствии проведения природоохранных мероприятий), восполняемый (характеризуется обратимыми процессами) и невосполнимый (характеризуется необратимыми последствиями).

Ущерб окружающей среде, представленный в натуральных физических единицах, является натуральным экологическим ущербом, тогда как экономическую оценку такого натурального экологического ущерба, которая представляет его характеристику в стоимостном выражении, очень часто определяют как экономический ущерб (ущерб, принесенный экономике региона вследствие экологических нарушений).

Экономическую оценку экологического ущерба определяют потребностью общества в соизмерении с затратами, представленными для предотвращения отрицательного воздействия природопользования на окружающую среду и ее восстановление. Так, ущерб от истощения месторождений полезных ископаемых определяют их стоимостью балансовых запасов и затратами, расходованными на освоение новых таких же месторождений. Дополнительные затраты, которые возникают вследствие нанесения экологического ущерба окружающей среде и здоровью людей, можно подразделять на затраты от уже нанесенного, то есть реального экологического ущерба, а также на затраты на осуществление природоохранных мероприятий, направленных на предупреждение экологического ущерба. При возможном экологическом ущербе событие либо должно произойти обязательно (осуществление сбросов, выбросов вредных веществ, связанных с природопользованием), либо может произойти (выбросы и сбросы вредных веществ, связанные с расширением природопользования), либо может вовсе не произойти. Сумма указанных затрат будет определять экономическую оценку экологического ущерба (возможного и реального). Возможность нанесения окружающей природной среде экологического ущерба, а также соответствующие финансовые расходы на природоохранную деятельность связывают с понятием экологического риска.

Изучена «Временная типовая методика определения экономической эффективности осуществления природоохранных мероприятий и оценки экономического ущерба, причиняемого народному хозяйству загрязнением окружающей среды» [7], в соответствии с которой экономический ущерб представляет собой стоимостное выражение отрицательного антропогенного воздействия на окружающую природную среду. Экономический ущерб равняется сумме затрат на предотвращение негативного воздействия загрязненной окружающей природной среды на реципиентов и затрат от воздействия на реципиентов. В составе реципиентов числятся: население, сельскохозяйственные угодья, объекты жилищно-коммунального хозяйства, лесные ресурсы, элементы главных фондов промышленности, транспорта, рекреационные ресурсы, трудовые ресурсы [8].

Снижение негативного антропогенного воздействия выбросов ТЭС на окружающую природную среду способствует улучшению экологических, социальных и экономических результатов. Согласно этой методики, экологический результат природоохранной деятельности выражен в уменьшении выбросов вредных веществ в окружающую природную среду и снижения уровня ее загрязнения, улучшении качества и увеличении пригодных к использованию водных, лесных, земельных ресурсов и атмосферного воздуха. Социальный эффект проявляется в улучшении культурных, физиологических, рекреационных, творческих условий жизни населения. Экономический результат выражен в экономии или предотвращении ущерба природных и социальных ресурсов во всех областях народного хозяйства, в том числе и личного потребления [11].

Экономическим ущербом отдельно хозяйствующих субъектов (предприятий) считаются такие потери (затраты), которые терпит предприятие из-за негативного воздействия вредных загрязняющих веществ, которые привносятся в окружающую природную среду вместе с выбросами их производства. Вследствие этого экономический ущерб, причиненный негативным воздействием вредных загрязняющих веществ является частью издержек предприятия, которые связаны с компенсацией такого воздействия на ресурсы данного предприятия. Такое воздействие выражено в повышении износа основных фондов, в потери продукции и полуфабрикатов вместе со сточными водами и с отходящими газами, в недополучении готовой продукции из-за повышенной заболеваемости работников, из-за расходов на предотвращение негативного воздействия загрязненной окружающей природной среды [31].

Экономический ущерб - первая составляющая издержек предприятия на проведение природоохранных мероприятий. Вторая составляющая - текущие затраты на природоохранную деятельность, зависящие от уровня негативного воздействия загрязняющих веществ технологических процессов предприятия на окружающую природную среду.

Таким образом, сумма издержек предприятия на охрану окружающей природной среды состоит из экологического ущерба и текущих затрат на природоохранную деятельность.

Текущие затраты на природоохранную деятельность состоят из следующих затрат:

- на мероприятия природоохранной деятельности;

- на обслуживание и содержание основных фондов природоохранной деятельности;

- на эксплуатацию производственных фондов основной деятельности, обусловленную совершенствованием производственных технологий для минимизации экономического ущерба;

- на оплату услуг, направленных на охрану окружающей среды (очистка сточных вод предприятий).

Экономический ущерб предприятию заключается в следующем:

1) Затраты, вызванные воздействием загрязненной окружающей природной среды на предприятие:

- компенсации потерь сырья, полуфабрикатов, продукции, отходящих с выбросами (со сточными водами или отходящими газами);

- компенсация потерь продукции (или стоимость потерь продукции) вследствие снижения производительности труда, невыходов на работу работников при заболеваемости от влияния вредных веществ;

- возмещение потерь продукции из-за негативного влияния загрязненной окружающей природной среды на основные фонды (простой оборудования, внеплановый ремонт);

- компенсация за повышенный износ фонда технологического назначения вследствие негативного влияния загрязненной окружающей природной среды (затраты на капитальный или текущий ремонт).

2) Затраты на предотвращение негативного влияния загрязненной окружающей природной среды:

- предварительная очистка воды для использования в технических целях разбавление сточных вод;

- перенос водозабора к чистым источникам;

- эксплуатация системы очистки воздуха производственных помещений и для производственных нужд;

- обеспечение приспособленности основных фондов к негативному воздействию химически активных веществ (обеспечение антикоррозионным покрытием и проч.);

- создание санитарно-защитных зон [11].

Таким образом, чем объемнее текущие затраты на природоохранную деятельность, тем больше уменьшается экономический ущерб предприятию. Тем не менее, увеличение текущих затрат еще не означает увеличения общих затрат на производство. Такая закономерность объясняется тем, что при возрастании общих затрат снижается и экономический ущерб предприятию, включенный в себестоимость выпускаемой готовой продукции. Общие затраты на производство увеличиваются только в случае превышения текущих затрат на природоохранную деятельность над издержками на охрану окружающей природной среды. Сокращение текущих затрат не означает уменьшения себестоимости продукции. Уменьшение себестоимости может быть достигнуто только при увеличении эффективности природоохранных мероприятий [21].

Таким образом, экономический ущерб имеет пассивный компенсирующий характер, а текущие затраты на природоохранную деятельность - активный преобразующий. Другими словами, текущие затраты целенаправлены на устранение причин загрязнения окружающей природной среды, а экономический ущерб оказывается следствием этого загрязнения [8].

Экономический ущерб рассчитывается при использовании показателей объема сбросов или выбросов вредных загрязняющих веществ в окружающую природную среду. Последствия от загрязнения природных компонентов окружающей среды вредными веществами имеют широкий спектр воздействия, распространяющийся на: ухудшение здоровья населения вследствие загрязненного воздуха, воды, почвы; убытки от быстрого износа основных фондов вследствие коррозии; снижение продуктивности сельскохозяйственных почв и т.д.

Требуется количественная оценка указанных последствий в универсальном виде, представленном функцией f от объема выбросов. Эта количественная оценка требуется для соизмерения ее с другими потерями и затратами, включая затраты на предотвращение загрязнения.

Имея показатели объема выбросов V, можно представить суммарную денежную оценку ущерба в виде (2.40):

Р = f₁ (V) + f₂ (V) + f₃ (V) + ………+ f_n (V), (2.40)

где Р - денежная оценка ущерба;

f_n (V) - величина ущерба или потерь, которая возникает в n-й сфере деятельности вследствие ухудшения качества окружающей природной среды при выбросах вредных веществ производства.

Таким образом, методика оценки экономического ущерба, предложенная в [7] проста в теоретическом применении, но ее выполнение на практике вызывает значительные трудности. В основе оценки экономического ущерба от загрязнения выбросами лежит логическая причинно-следственная последовательность расчетов, которая заключается в следующих этапах: расчет выбросов вредных веществ из источника их образования - расчет концентрации вредных веществ в воздухе атмосферы (или в водоеме) - расчет натурального ущерба - расчет экономического ущерба [21].

Первый этап заключается в проведении анализа объектов, определении структуры выбросов и объемов выбросов определенных вредных загрязняющих веществ. Второй этап - проводится расчет концентрации вредных веществ по моделям рассеивания загрязнений в воздухе атмосферы или в водоеме, учитывая различные факторы. Так, при расчете концентрации загрязнений в атмосфере следует учитывать: местоположение источника, высоту трубы, розу ветров, рельеф местности, погодно-климатические условия и ряд прочих факторов. Третий этап - проводят оценку натурального воздействия на окружающую природную среду и хозяйственную деятельность. Натуральные воздействия рассматривают следующие:

- ухудшение качества жизни, измеряющееся ростом заболеваний населения по группам болезней; смертность населения; ухудшение рекреационных условий жизни и т.д.;

- сокращение срока службы имущества, оборудования, то есть основных фондов;

- рост концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе или в воде, используемых в качестве сырья в технологических процессах производства;

- сокращение продуктивности биоценоза, как пример - сокращение урожайности в сельскохозяйственном производстве. Используя эмпирические данные наблюдений, строят статистические или функциональные зависимости между концентрацией вредных загрязняющих веществ и изменениями натуральных показателей. Четвертый этап - проводят оценку натуральных изменений в стоимостном выражении. Экономический ущерб, который характеризует величину убытков, причиненных натуральными изменениями, оценивают по формуле (2.41):

_{n n}

P = ?f i (V) = ? X_i P_i (2.41)

^{i = 1 i = 1}

где X_i - натуральное изменение в i-й сфере деятельности;

Р_i - стоимостная оценка натурального изменения.

Такая схема определения экономического ущерба от загрязнений характеризуется идейной простотой, но на практике реализация этого метода имеет большие сложности, которые связаны в основном с требованиями о детальной информации об изменениях физических характеристик, натуральных показателей и их стоимостных оценок.

Такие обстоятельства требуют проведения специальных исследований для каждого конкретного случая. Поэтому особого внимания заслуживает подход, приведенный во «Временной типовой методике…» [7], который основан на упрощенной процедуре и сводящийся к расчету по единой формуле (2.40).

Изучена «Временная методика определения предотвращенного экологического ущерба» [6].

Согласно этой методики, ущерб от загрязнения окружающей природной среды представляет собой фактические и возможные убытки, привнесенные народному хозяйству от загрязнения окружающей природной среды (включая как прямые, так и косвенные воздействия, дополнительные затраты на ликвидацию негативных последствий загрязнения).

В ходе использования методики учитываются потери, связанные с ухудшением здоровья людей и сокращением трудового периода жизни и деятельности населения людей.

Ущерб от негативного воздействия загрязнений на атмосферный воздух и состояние окружающей природной среды, экономику регионов и отдельных природопользователей, проявляет себя в показателях повышения заболеваемости населения, загрязнения почв и водных ресурсов атмосферными выпадениями, снижения урожайности сельскохозяйственных культур, снижения биопродуктивности природных комплексов, преждевременного износа покрытий и основных фондов, что влечет дополнительные затраты на восстановление и ремонт, на стирку одежды, на очистку территорий и т.д., в показателях потерь от снижения рекреационного потенциала территории и мест отдыха, прочих потерь, связанных с отрицательными социальными, материальными и экологическими процессами.

«Временная методика…» предлагает методы оценки экологического ущерба, предотвращенного вследствие деятельности территориальных природоохранных органов Госкомэкологии России. Учитывается специфика эколого-ресурсного потенциала компонентов окружающей среды каждого из субъектов Российской Федерации и направлений их природоохранной деятельности. В данной методике экономическую оценку предотвращенного ущерба рекомендуется осуществлять по таким видам природных ресурсов:

- атмосфера;

- почва и земельные ресурсы;

- водные ресурсы;

- биологические ресурсы (животный и растительный мир).

Рассмотрим метод оценки предотвращенного экологического ущерба по загрязнению атмосферного воздуха.

Оценку величины предотвращенного ущерба от выбросов вредных загрязняющих веществ в атмосферный воздух можно проводить для одного крупного источника, для группы источников или для региона в целом.

При оценке предотвращенного ущерба для крупного источника (или оценке прогнозируемого показателя величины предотвращенного ущерба), в качестве группы источников можно рассматривать все источники в определенном городе или регионе, как единый «приведенный» источник. В таком случае для определения показателя предотвращенного ущерба используют усредненные значения расчетов экономической оценки ущерба на единицу массы атмосферных загрязнений (удельный ущерб) для основных экономических районов Российской Федерации. Расчет проводят согласно (2.42):

(2.42)

где:

- экономическая оценка удельного ущерба от выбросов вредных загрязняющих веществ в атмосферный воздух для r-го экономического района РФ, руб./уcл.т (Значение этого показателя для основных экономических районов РФ определяется по таблице в приложении к «Временной методике…» [6]).

- приведенная масса выбросов вредных загрязняющих веществ соответственно в начале и конце расчетного периода в конкретном регионе, уcл.т.

- коэффициент экологической ситуации и экологической значимости состояния атмосферного воздуха территории экономического района РФ.

J_Д - индекс-дефлятор, согласно отрасли промышленности, устанавливается Минэкономикой России на определенный период и соответствующий Госкомэкологии России по территориальным природоохранным органам.

Приведенную массу вредных загрязняющих веществ рассчитывают:

- для к-го конкретного объекта либо направления атмосферной охранной деятельности региона по формуле (2.43):

(2.43)

- для r-го региона (или района) в целом по формуле (2.44):

(2.44)

где: - масса выбросов в атмосферной воздух i-гo загрязняющего вещества или группы веществ, имеющих одинаковый коэффициент относительной эколого-экономической опасности, т/год.

- коэффициент относительной эколого-экономической опасности i-го загрязняющего вещества (группы веществ) (определяется по таблицам приложений «Временной методики…» [6]);

i - индекс загрязняющего вещества (группы загрязняющих веществ);

N - количество групп загрязняющих веществ.

2.3 Методы оценки экологических рисков, связанных с деятельностью ТЭС

По результатам проведенного литературного анализа определено несколько методов оценки экологических рисков: статистический метод, метод системного анализа риска, метод экспертных оценок. При использовании этих методов требуется проведение обработки статистических данных о произошедших аварийных ситуациях методами математической статистики для получения достоверных данных.

Эти методы требуют наличия профессионального и квалификационного уровня персонала, образующего экспертные группы при проведении работ.

Под термином «экологический риск» понимают вероятность развития неблагоприятных эффектов для здоровья человека, являющихся следствием воздействия загрязненной окружающей природной среды вредными химическими и радиоактивными веществами [15].

Выделяют несколько основных элементов оценки экологического риска, которые делят на четыре этапа [10, 20]:

1) Идентификация опасности;

2) Оценка воздействующих доз;

3) Оценка зависимости «доза-эффект»;

4) Характеристика риска.

В основе системы предельно допустимых концентраций (ПДК) загрязняющих веществ положены следующие положения:

- пороговые концентрации распространяются на всякое неблагоприятное воздействие;

- превышение нормативов ПДК может вызывать неблагоприятные для здоровья воздействия, причем отсутствует механизм практического определения количественного выражения такого воздействия.

Основными принципами оценки экологического риска являются:

- для неканцерогенных веществ применяется пороговая модель «доза-эффект»;

- для канцерогенных веществ применяется беспороговая модель «доза-эффект», а нормирование осуществляют по уровням приемлемого риска.

При этом контрольной является минимальная «достаточно низкая» доза, которая считается безопасной для населения в сложившихся условиях в период «среднестатистической» продолжительности жизни.

Эти методы оценки экологического риска затрудняют сравнение воздействия различных факторов на здоровье человека для их анализа в единой системе показателей.

Учеными Г.Д. Коваленко и А.В. Хабаровой предложен подход оценки экологического риска, где рецептором, то есть чувствительным звеном, является человек [15].

Авторы предлагают метод комплексной оценки экологического риска для здоровья населения, которое длительное время проживает в районах размещения и эксплуатации ТЭС. Метод учитывает хроническое воздействие малых доз ионизирующего излучения в комплексе с воздействием химических канцерогенных и не канцерогенных компонентов выбросов ТЭС.

На рисунке 2.3 представлен алгоритм оценки экологического риска, который включает оценку канцерогенных и не канцерогенных химических и радиоактивных выбросов в атмосферу ТЭС [15].



Рисунок 2.3 - Алгоритм оценки экологического риска [15]

Последняя стадия модели (алгоритма) оценки экологического риска при эксплуатации ТЭС является одновременно первым этапом процедуры управления экологическим риском. При эксплуатации ТЭС основная цель управления экологическим риском заключается в выявлении методов снижения риска при определенных ограничениях в ресурсах и во времени.

Согласно применения беспороговой модели, воздействие и радиоактивных и химических веществ даже в очень незначительных дозах считается вредным, то есть способно вызывать патологические изменения в организме человека [9, 24, 36]. Поэтому для оценки риска применяют преимущественно линейные модели интерполяции, представляющие зависимость «доза-эффект» при малых дозах загрязняющих веществ.

Совместное воздействие химических веществ и ионизирующего излучения на организм человека вызывает разные неблагоприятные эффекты, проявляющиеся в отдаленные периоды. В работах В.Ф. Демина и др. [9, 24, 36] описан аналогичный характер связей этих веществ: при снижении дозы вещества снижается частота эффекта, но увеличивается латентный период возникновения соматико-стохастических эффектов.

Метод комплексной оценки экологического риска предполагает использование вероятностного подхода для определения ожидаемого количества дополнительных случаев возникновения соматико-стохастических эффектов для человека при исследуемых уровнях воздействия радиоактивных или химических веществ [14].

Этот метод позволяет оценить радиационную или химическую составляющую загрязняющих веществ в выбросах ТЭС при расчетах экологического риска для здоровья населения при использовании единых показателей вероятности возникновения соматико-стохастических эффектов в расчете на единицу индивидуальной дозы и число случаев на единицу коллективной дозы с условием применения поправочных коэффициентов риска для здоровья человека.

В таблице 2.1 приведены данные коэффициентов риска соматико-стохастических эффектов, отнесенные к единице дозы для каанцерогенных, не канцерогенных химических и радиоактивных веществ, учитывающие вероятность развития соматико-стохастических эффектов и отнесенные к единице дозы. Коэффициенты для оценки риска от канцерогенных веществ расчитаны на единицу дозы вещества, поступающего в организм человека [15].

Оценка экологического риска основывается на установлении причинно- следственных связей показателей здоровья населения с факторами загрязнения окружающей природной среды [14, 15]. Для установления причинно-следственных связей при воздействии канцерогенных и не канцерогенных химических веществ и проявления соматико-стохастических эффектов у людей, проживающих длительное время в районах эксплуатации ТЭС, применяют зависимость между дозой вредного химического вещества и проявляемым эффектом. [14, 15].

Процедура оценки экологического риска для здоровья населения представлена концептуальной схемой [42] (рисунок 2.4).

Реализация экологического риска r, предопределенного присутствием в окружающей среде канцерогенных и не канцерогенных химических элементов и радиоактивных веществ, зависит от дозы вещества, попавшей в организм человека (2.45):

r = ѓ (D) (2.45)

Таблица 2.1 - Коэффициенты риска возникновения соматико-стохастических эффектов (на единицу дозы) [15]

Не канцерогенные вещества	FDch, мг-1
NOx	3,09Ч10-9
SO2	1,54Ч10-9
CO	4,11Ч10-11
Твердые частицы	8,23Ч10-10
Pb	8,23Ч10-7
Hg	4,11Ч10-8
Cu	6,17Ч10-6
V	1,76Ч10-6
Zn	1,37Ч10-6
Канцерогенные вещества	FDch, мг-1
As	8,39Ч10-6
Cd	3,52Ч10-6
Ni	5,09Ч10-7
Cr	2,35Ч10-5
Бенз(а)пирен	1,73Ч10-6
Радиоактивные вещества	FDch, Зв-1
	5,70Ч10-2

Ожидается, что при малых дозах соотношение между дозой и реакцией на такую дозу будет линейным, а воздействие химических не канцерогенных и канцерогенных веществ не будет иметь порога.

Рисунок 2.4 - Концептуальная схема процедуры оценки экологического риска для здоровья населения [42]: А - область оценки риска; В - область управления риском

Так, гипотеза о линейной беспороговой зависимости «доза-эффект» при малых значениях доз дает возможность оценить вероятность дополнительного риска r(D) [3, 14, 15] по формуле (2.46):

r(D) = F_D ? c ? н ? t (2.46)



где c - концентрация химических канцерогенного и не канцерогенного веществ, мг/м³;

D - доза химических канцерогенного и не канцерогенного веществ, мг;

F_D - коэффициент риска, показывающего дополнительный риск, относящийся к единице дозы, мг^-1;

н - интенсивность ежедневного поступления в организм человека химических канцерогенного и не канцерогенного веществ, м³/сут;

t - время воздействия вредного токсического или канцерогенного вещества, сут.

Химическая составляющая. Вероятность индуцирования соматико-стохастических эффектов (проявление рака или наследственных эффектов под воздействием химических веществ) на единицу дозы химических веществ определяется соотношением (2.47):

r_ch = F_Dch ? Dind_ch (2.47)

где Dind_ch - индивидуальная доза химического вещества, мг;

F_Dch - коэффициент пропорциональности, который определяет кривую «доза-эффект» под воздействием химического вещества и отражает степень роста риска при увеличении воздействующей дозы на единицу дозы химического вещества, мг^-1.

Ожидаемое число дополнительных случаев проявления соматико-стохастических эффектов под воздействием химических веществ расчитывают по формуле (2.48):

R_ch = Dcol_ch ? F _Dch (2.48)

где Dcol_ch - общая доза химического вещества, чел.-мг.

Радиационная составляющая. Вероятность индуцирования соматико-стохастических эффектов (проявление фатального рака, наследственных эффектов под воздействием ионизирующего излучения) на единицу дозы радионуклида рассчитывают по формуле (2.49):

r _r = F _Dr ? D _r (2.49)

где D _{r -} доза ионизирующего излучения, Зв;

F _Dr - коэффициент пропорциональности, который определяет кривую «доза-эффект» под воздействием ионизирующего излучения и отражает степень нарастания риска при увеличении воздействующей дозы на одну единицу, Зв^-1.

Ожидаемое число случаев соматико-стохастических эффектов под воздействием ионизирующего излучения определяется соотношением (2.50):

R _r = F _Dr? S (2.50)

где S - коллективная эффективная эквивалентная доза, чел.·Зв.

Таким образом, экологический риск при воздействии выбросов в атмосферу ТЭС можно рассчитать с применением приведенного метода комплексной оценки экологического риска.

ГЛАВА 3. ОЦЕНКА ТЭС И ОБОСНОВАНИЕ ПРИРОДООХРАННЫХ РАБОТ

3.1 Краткая характеристика Мытищинской ТЭЦ-27

ТЭЦ-27 «Северная» представляет собой предприятие энергетики Московской энергосистемы, расположенное в поселке Челобитьево Мытищинского района Московской области, установленной мощностью 1060 МВт (рис. 3.1). ТЭЦ обеспечивает электроэнергией и теплом более миллиона потребителей города Мытищи, Северного и Северо-Восточного округов города Москвы (рис. 3.2) [40].

Рисунок 3.1 - Местоположение ТЭЦ-27 на общей на карте Москвы [40]



Рисунок 3.2 - ТЭЦ-27 на общей на карте Москвы [40]

ТЭЦ-27 является самой новой и самой современной теплоэлектроцентралью в системе Мосэнерго, использующей новые технологии. ТЭЦ считается самой экологически чистой в России и даже в Европе.

В качестве основного, как и резервного топлива, на станции используется природный газ, что предотвращает выбросы в атмосферу окислов серы, углеводорода и сажи.

Для повышения надежности функционирования, станция обеспечена двумя независимыми источниками газоснабжения. ТЭЦ-27 также обеспечена системами очистки, инфразвука, защиты от вибрации, шума, электромагнитных полей.

Впервые в России на станции внедрены установки каталического подавления окислов азота, которые позволяют раскладывать окислы азота в выбрасываемых газах на водяной пар и молекулярный азот, являющиеся неотъемлемыми компонентами воздуха.

Концентрация вредных выбросов ТЭЦ не превышает 1 % ПДК [23, 40].

На станции установлена информационно-управляющая система, которая обеспечивает экономичность и надежность работы оборудования, осуществляет непрерывный контроль за выбросами вредных веществ [40].

1-ый энергоблок ТЭЦ-27 введен в эксплуатацию в 1996 году, а 2-ой энергоблок - в 1998 году.

Суммарная электрическая мощность двух энергоблоков составляет 160 МВт, а суммарная тепловая мощность составляет 1100 Гкал/ч.

В 2005 году начали дальнейшее развитие ТЭЦ-27, используя новейшую технологию парогазового цикла.

Филиалом Мосэнерго - институтом Мосэнергопроект был разработан проект строительства 2-х парогазовых энергоблоков №№ 3 и 4.

Энергоблок № 3 ПГУ-450Т (мощностью 450 МВт) был введен в эксплуатацию в конце ноября 2007 года, а энергоблок № 4 ПГУ-450Т - в декабре 2008 года [23].

Энергоблок №3 ПГУ-450Т состоит из:

- 2 газотурбинных установок типа ГТЭ-160 с электрогенератором Т3ФГ-160-2М с воздушным охлаждением;

- 2 вертикальных котлов-утилизаторов Пр-224/51-7,70/0,5-509/206 (П-107);

- паровой турбины Т-125/150-7,4 с электрогенератором Т3ФА-160-2У3 с воздушным охлаждением.

Общая характеристика (энергетика и оборудование) ТЭЦ 27 представлена в таблице 3.1.

Большая разница энергетических характеристик заключается в том, что первый энергоблок был запущен в 1998 г., а четвертый - в конце 2008 г.



Таблица 3.1 -Энергетическая характеристика ТЭЦ-27 [40]:

Характеристика	Показатель	Единицы измерения
Установленная мощность:
тепловая	720 (1876) +160,6%	гкал/час
электрическая	80 (1060) +1225%	Мвт
Годовая выработка энергии:
теплоэнергия	1787604 (2310900) +29,3%	Гкал
электроэнергия	395736 (3770000) +852,7%	тыс. квт*час
Удельный расход топлива:
на теплоэнергию	162,1	кг/Гкал
на электроэнергию	205,2	г/квт*час
Годовое потребление условного топлива	351838	ГУТ/год
Кол-во часов работы в году	8760	часов/год

Энергоблок № 4 аналогичный по составу оборудования, он также состоит из 2 газовых турбин, 2 котлов-утилизаторов и паровой турбины. Управление и контроль за технологическими процессами энергоблоков № 3 и №4 осуществляется с единого центрального управления.

Характеристика турбогенераторов и котлов ТЭЦ 27 «Северная» представлены в таблицах 3.2 и 3.3.

Таблица 3.2 - Характеристика турбогенераторов [40]

Марка	Год установки	Установленная мощность (МВт)	Время работы (час/год)	Годовая выработка электроэнергии (тыс.кВт·ч)	Среднегодовая электрическая нагрузка (МВт)	Среднегодовая тепловая нагрузка (Гкал/час)	Расход тепла на турбину (Ккал/ КВт.час)
ПТ-80	1996	80	6637	395736	59,6	87,8	1218

Таблица 3.3 - Характеристика котлов [40]

Марка	Тип	Год установки	Схема установки горелок	Марка горелок	Тип горелок	Время работы (час/ год)	Средне-годовая тепловая нагрузка	Удельный расход топлива	КПД (%)
Е-50	Паровой	1996	2 горелки на фронтальной стене в 1 ряд	ГМУ-15в	Вихревые	1420	12,1	234	94,2
КВГМ-180-150	Водогрев	1996	такая же	-	-	1146	106	152,1	93,19
КВГМ-180-150	Водогрев	1996	такая же	-	-	4213	121,7	150	94,3
КВГМ-180-150	Водогрев	1996	такая же	-	-	3169	112,5	150,7	94,02
КВГМ-180-150	Водогрев	1996	8 горелок в 2 яруса на боковых стенах	-	Прямо-точные	2141	107,9	150	94,45
ТГМЕ-464	Паровой	1998	8 шт. в 2 яруса на задней стене топки	-	Вихревые	-	-	151,6	94,4
ТГМЕ-464	Паровой	1996	8 горелок в 2 яруса на задней стене топки	-	Вихревые	6680	162,1	151,6	94,4

Дымовая труба ТЭЦ-27 является одной из самых высоких в Европе, имеет высоту 250 метров и диаметр 8,4 метра [40].

Для подачи питательной воды на котлы используются насосы KSB, изготовленные не как типовые, а по конкретным требованиям от заказчика по напору, КПД, производительности. Высокоэффективная парогазовая установка гарантирует суммарный КПД до 52%, а экономия газа составляет до 30%. Использование парогазовой технологии обеспечивает сокращение количества вредных выбросов в атмосферу [23].

Характеристики насосов блоков №3 и №4 ПГУ-450 ТЭЦ-27 ОАО «Мосэнерго» представлены в таблице 3.4.

Питательные насосы подают воду с высокими давлением и температурой, что обеспечивается конструкцией насосов.

Таблица 3.4 - Характеристики насосов блоков №3 и №4 ТЭЦ-27 [24]

Характеристики	Питательный насос высокого давления HGC 5/6	Циркуляционный насос котла высокого давления HPH 200-316	Циркуляционный насос котла низкого давления HPK-LE 100-250	Насос рециркуляции конденсата HPK-LE4 100-200	Насос сетевой воды первой ступени RDLO 600-705A
Поставлено, шт. насосов	8	8 насосов	8	8	5
Производитель-ность, м3/ч	258	625	122	114	5000
Напор, м	1058	25,06	13,55	51,1	70
Скорость, об/мин	2910	1485	1450	2950	994
Мощность, кВт	851	55	7,5	45	1043,5

К насосам предъявляются следующие основные требования: герметичность, динамическая устойчивость (отсутствие автоколебаний), прочность, длительный режим работы в любых режимах нагрузки.

Два насоса блока №3 укомплектованы гидромуфтой, а на блоке №4 все 4 насоса работают с гидромуфтами. Используются насосы секционного типа, их основными преимуществами перед двухкорпусными насосами являются габариты и весовые характеристики. Котлы работают с принудительной циркуляцией соответственно конструкции.

В качестве насосов циркуляции низкого и высокого давления установлены насосы типа HPK-LE и HPH соответственно. HPK-LE и HPH представляют собой одноступенчатые горизонтальные насосы со спиральным корпусом, с горизонтальным разъемом и радиальным рабочим колесом. В насосах заложен модульный принцип конструкции, благодаря этому номенклатура запасных частей незначительная.

Конструкция котла предполагает соединение насосов с двигателем посредством карданного вала. Двигатель жестко прикреплен к фундаменту, а насос висит на трубопроводах котла. Сетевые насосы первой ступени типа RDLO не требуют для работы подведения воды от внешних источников с целью охлаждения или для уплотнения в качестве запирающей жидкости.

3.2 Оценка выбросов (расчет зоны загрязнения)

Расчет выбросов загрязняющих веществ производят согласно РД 34.02.305-98 «Методика определения валовых выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от котельных установок ТЭС» [29] при использовании метода инструментальных замеров.

Суммарное количество загрязняющих веществ (М _j), поступающего в атмосферу с дымовыми газами (г/с, т/год), рассчитывают по уравнению:

M_j = c_j · V _с.г · В_р · k _п , (3.1)

где j - загрязняющее вещество,

с _j - массовая концентрация вещества j в сухих дымовых газах, мг/м³;

V _с.г - объем сухих дымовых газов, которые образуются при сгорании 1 м³ топлива;

В_р - расчетный расход топлива, тыс. м³/ч;

k _п - коэффициент пересчета; k _п = 0,278 Ч 10^-3 [29].

Массовую концентрацию (с _j), мг/м³, рассчитывают по соотношению:

(3.2)

где a - коэффициент избытка воздуха в месте отбора пробы, который рассчитывают по приближенной кислородной формуле:

(3.3)

где О₂ - концентрация кислорода в месте отбора проб дымовых газов, %.

Расчетный расход топлива В_р, м³/ч, определяется по соотношению

(3.4)

где В - расход топлива на котел, м³/ч;

q ₄ - потери тепла от неполноты сгорания топлива, %.

Расчет объема сухих дымовых газов (V _с.г) рассчитывают по формуле:

V _с.г = К · Q _i ^r , (3.5)

где Q _i ^r - теплота сгорания топлива, МДж/м³;

К - коэффициент, учитывающий характер топлива и равный для газа 0,345.

Таким образом, соотношение (3.1) для расчета суммарного количества загрязняющего вещества М _j записывают в виде соотношения (3.6):

(3.6).

Расчет зоны активного загрязнения ТЭЦ. Источником загрязнения окружающей среды является труба ТЭЦ (согласно классификации - организованный источник).

Зона загрязнения для таких источников представляет собой кольцо, которое заключено между окружностями с внешним (R_внеш) и внутренним (r_внутр) радиусами.

Внешний и внутренний радиусы зоны загрязнения определяют по формулам (3.7) и (3.8):

R_внеш = 20 · ц · h , (3.7)

r_внутр = 2 · ц · h, (3.8)

где h - высота источника; ц - безразмерная поправка, вычисляется по формуле (3.9):

ц = 1 + _ДТ / 75, (3.9)

где _ДТ - разность температур в устье трубы и в окружающей среде, град; _ДТ = 150.

Тогда ц = 1+150 / 75 = 3.

Таким образом, если h = 250, то:

r_внутр = 2 · 3 · 250 = 1500 (м);

R_внеш = 20 · 3 · 250 = 15000 (м).

Вычислив внешний и внутренний радиусы, определяем площадь зоны активного загрязнения (S) по формуле (3.10):

S = р · (R ²_внеш - r ² _внутр) = 699435000 м² = 69943,5 га (3.10)

Площадь зоны загрязнения выражается в гектарах (1 га =10000 м).

Таким образом, для зоны активного загрязнения площадью 69943,5 га необходима разработка комплекса природоохранных мероприятий, которые позволят предотвратить возникновение негативных экологических эффектов у потенциальных жертв загрязнения.

Комплекс мероприятий должен разрабатываться с учетом специфики объектов, попадающих в зону активного загрязнения и характера загрязнения.

Кроме того, не обходимо учитывать эффективность предлагаемых мероприятий. Для этого должен учитываться объем затрат на проведение мероприятий и экологический ущерб, который они позволяют предотвратить.

3.3 Оценка эколого-экономического ущерба от загрязнения

Эколого-экономический ущерб окружающей природной среде представляет собой фактические экономические, экологические или социальные потери, которые возникают в результате нарушения природоохранного законодательства, стихийных экологических бедствий, хозяйственной деятельности человека, катастроф (согласно «Методики определения предотвращенного экологического ущерба» [19]).

Ущерб проявляется в виде потерь материальных, природных, финансовых, трудовых ресурсов в народном хозяйстве, включая ухудшение социально-гигиенических условий проживания для населения.

Ущерб от загрязнения окружающей среды - это фактические и возможные убытки, связанные с загрязнением окружающей природной среды.

Также учитываются потери, связанные с ухудшением здоровья населения и сокращением периода жизни и трудовой деятельности людей.

Эколого-экономическую оценку ущерба окружающей природной среде проводят при определении фактических и возможных (предотвращенных) финансовых и материальных убытков и потерь от изменения качественных и количественных характеристик окружающей природной среды, включая и ее эколого-ресурсных компонентов (водные ресурсы, земельные ресурсы, атмосферный воздух, ресурсы животного и растительного мира) [19].

Оценку экономического ущерба можно проводить методом прямого счета и определять как сумму величин убытков для всех объектов, которые были подвержены воздействию вредных выбросов [4]. В таком случае используют следующую последовательность:

1) выбросы вредных примесей из источников их образования;

2) концентрация примесей в атмосфере (почве, водоеме);

3) натуральный ущерб;

4) экономический ущерб.

Первая стадия расчетов предполагает анализ объемов и структуры выбросов. На втором этапе для измерения концентрации выбросов проводится расчет рассеивания вредных примесей. Так, для выбросов в атмосферу учитываются: особенности местоположения источника, высота трубы, роза ветров, погодные условия, рельеф и пр.

На третьем этапе, учитывая концентрацию вредных примесей, можно оценить натуральный ущерб от загрязнения окружающей среды. Обычно речь о следующих видах воздействия:

· ухудшение качества жизни (включая рост заболеваемости, смертности и др.);

· сокращение сроков службы имущества (основных фондов и т.п.);

· ухудшение показателей производственного процесса (рост концентрации вредных примесей в воздухе и воде, используемых в производстве, сокращение урожайности в сельском хозяйстве, замедление прироста биомассы в лесном хозяйстве).

Этап расчета натурального ущерба является одним из наиболее сложных в рассматриваемой схеме: на состояние изучаемых объектов помимо загрязнителей оказывают влияние и другие факторы, поэтому сложно выделить «вклад» загрязнителя [37].

Для количественной оценки натурального ущерба используется несколько методов:

1) метод сопоставления состояния объекта в контрольном (загрязненном) и незагрязненном районах. Необходимое условие в данном случае - выбор контрольного района с такими прочими характеристиками, которые примерно одинаковы как в контрольном, так и загрязненном районе. При этом для получения более устойчивых показателей используются усредненные данные за 3-5 лет;

2) метод эмпирических зависимостей, основанных на фактических данных о влиянии фактора загрязнения среды на изучаемый показатель состояния объекта.

На основе эмпирических данных строятся функциональные зависимости (уравнения связи) между концентрациями вредных примесей и изменениями натуральных показателей;

3) метод удельных показателей. Удельными показателями являются, удельные эффекты: от снижения объема выбросов на единицу; от снижения объема производства определенных материалов на единицу. Значение удельных эффектов различно для каждой сферы хозяйственной деятельности (сельского, лесного хозяйства, здравоохранении промышленности). Расчет эффекта изменяется в зависимости от элемента биосферы, на который распространяется действие природоохранного мероприятия.

Четвертый этап: для оценки натуральных изменений в денежном выражении используется формула:

n

U = ? x_i p_i, (3.11)

i=1

где х_i - натуральное изменение i-го фактора;

p_i - его денежная оценка

Таким образом, x_i p_i = U_i - величина убытков, вызванных натуральными изменениями i-го фактора.

Метод прямого счета позволяет получить наиболее достоверные значения экономического ущерба. При этом имеется возможность выявить те субъекты хозяйства, деятельность которых приводит к возникновению наиболее значительных изменений природной среды и обусловливает наибольший экономический ущерб. Это позволяет ранжировать природоохранные мероприятия по очередности.

Практическая реализация рассматриваемого метода затруднена, поскольку требует детальной информации о показателях, характеризующих изменение окружающей среды. При этом необходимо знать исходное состояние окружающей среды - точку отсчета, по отношению к которой констатируется изменение. Исходя из сложности практической реализации метода прямого счета внимания заслуживает: метод расчета по «монозагрязнителю». В расчете используется формула

n

U = k G ? A_i m_i (3.12)

i=1

где k - денежная оценка единицы выбросов;

G - коэффициент, учитывающий региональные особенности территории, подверженной вредному воздействию;

A_i - коэффициент приведения различных примесей к агрегированному виду (к «монозагрязнителю»);

m_i - объем выброса i-го загрязнителя.

Последовательность расчета по данной формуле следующая:

1) приведение всех вредных выбросов в атмосферу или водоемы к «монозагрязнителю» на основе сравнения их степеней опасности коэффициент А_i характеризует относительную опасность i-го загрязнителя. Значения коэффициента А_i рассчитываются на основе сравнительного анализа вредного воздействия отдельных загрязняющих веществ и приводятся в методических таблицах;

2) расчет условной массы выбросов ? A_i m_i характеризующей общий уровень загрязнения окружающей среды, путем суммирования произведений объема выброса m_i на весовой коэффициент приведения по каждому загрязнителю А_i;

3) учет особенностей конкретной территории через коэффициент G, который позволяет учесть реакцию определенного региона на загрязнение (способность окружающей среды поглощать вредные примеси в северных регионах невелика, поэтому для них коэффициент G будет выше, чем для регионов лесной и лесостепной зоны умеренных широт). Значения коэффициента G отражены в таблице для определенного списка типов территорий (для водных ресурсов - по бассейнам рек);

4) расчет денежной оценки ущерба от приведенных выбросов с помощью коэффициента k (методически он разработан для выбросов в атмосферу и в водные объекты). Его значения подлежат частой корректировке, в том числе с учетом инфляции.

Преимуществом данного метода оценки ущерба от загрязнения окружающей среды является упрощенность расчетов, однако результат оценки при этом оказываются недостаточно точными. Практика показывает, что экономический ущерб целесообразно рассчитывать раздельно по основным элементам природной среды (воздуху, водным объектам, земельным ресурсам, недрам) в связи с методическими особенностями этих природных компонентов [26].

Согласно Временной типовой методике, для определения ущерба предлагается использовать как метод прямого счета, так и эмпирический (укрупненный) метод. Выбор того или иного метода зависит от цели расчета.

От отдельного источника выброса загрязнений годовой экономический ущерб рассчитывается по формуле:

У=У_аб + У_вв+У₃г+У_нз (3.13)

где У - экономический ущерб от всех видов выбросов, поступающих в природную среду от отдельного источника или предприятия в целом, руб./год;

У_а - удельный экономический ущерб, причиняем выбросом загрязнений в атмосферный воздух, руб./год;

У_в - удельный экономический ущерб, причиняемый годовым сбросом загрязняющих примесей в водные источники, руб./год;

У₃ - удельный экономический ущерб от годового нарушения и загрязнения земельных ресурсов, руб./год;

У_н - удельный экономический ущерб от годового нарушения и загрязнения недр, руб./год;

б, в, г, з - коэффициенты поправки на степень достоверности укрупненного метода (определяются как соотношения между показателями ущерба, рассчитываемые методами укрупненного и прямого счета). Удельные экономические ущербы, причиняемые воздействием загрязнения атмосфере, водоемам, земельным ресурсам, недрам, рассчитываются по специальным формулам.

Расчеты, выполненные укрупненным методом, показывают, что экономический ущерб народному хозяйству от загрязнения воздушного бассейна составляет около 60%, водного бассейна - около 30% и от загрязнения твердыми отходами - около 10% общего ущерба.

В основу современной системы платежей за загрязнение окружающей среды положен расчет экономического ущерба по методу обобщенных косвенных оценок. Согласно упрощенной интерпретации этого метода общий (суммарный) экономический ущерб, наносимый окружающей среде техногенным загрязнением, определяется как сумма ущербов от загрязнения атмосферы У_а, воды У_в, почвы У_п.

Экономический ущерб по отдельным объектам (атмосфера, вода, почва) может быть рассчитан по формуле:

У_э = ? Р_i М_i К_э (3.14)

где У_э - экономический ущерб от загрязнения окружающей среды, тыс. руб./год;

Р_i - базовый норматив платы за загрязнение окружающей среды, руб. /т;

M_i - масса выбрасываемых в окружающую среду загрязняющих веществ по отдельным ингредиентам, т;

К_э - коэффициент экологической ситуации и экологической значимости региона [11].

Таким образом, Полученные результаты позволяют судить о масштабах эколого-экономического ущерба, наносимого региону в результате выбросов в атмосферу вредных веществ, оценить эффективность мер, направленных на ликвидацию этого ущерба.

...