ДВУХУРОВНЕВАЯ СИСТЕМА ОЦЕНКИ И УПРАВЛЕНИЯ РИСКОМ ДЛЯ ЗДОРОВЬЯ, ИСПОЛЬЗУЮЩАЯ МЕРЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО КАЧЕСТВА ЭНЕРГИИ

Анализ рисков для здоровья и выбор системы мер воздействия на риск приобрел в последнее время важное социальное значение. Классическая схема этапов оценки риска для здоровья и управления этим риском представлена на Рисунке 1.

В научном отчете ИКИ РАН [3] дано научное обоснование и подробная разработка моделей расчета экспозиции химических веществ для прогнозирования риска здоровью и причинно-следственной обусловленности заболеваемости населения при загрязнении окружающей среды. При моделировании процессов рассеивания загрязнителей в атмосфере использовалась адаптированная к условиям РФ модель рассеяния загрязнителей ISC и ее последняя модификация – AERMOD, разрабатываемая Управлением по охране окружающей среды США. В работе [5] описан учет временных неравномерностей выбросов и метеоусловий при моделировании рисков для здоровья от загрязнения воздуха с помощью метода Монте-Карло, используемый в применяемом программном комплексе. Программный комплекс EHIPS [8] был применен к расчету санитарно- защитных зон и оценкам рисков для здоровья на территориях, примыкающих к предприятиям, более чем 100 предприятий различных типов. Анализ расчетного риска для здоровья населения от нескольких нефтеперерабатывающих предприятий, полученный с помощью описанной методики был сделан в работах [1,2]. При анализе риска для здоровья населения руководству каждого рассмотренного предприятия давались конкретные рекомендации по управлению риском с целью снижения или устранения наиболее критичных его превышений. При этом системная идеология управления риском слабо разработана в сравнении с идеологией оценки риска.

Основная проблема всех концепций управления риском – отсутствие общепризнанного критерия для управления, который бы связывал здоровье населения с производственно-экономическими факторами. Следует отметить, что с помощью денежного критерия такой критерий получить затруднительно, поскольку невозможно ввести согласованное понятие «стоимости жизни» или «стоимости заболевания». Необходим некоторый интегральный критерий, который позволил бы сравнивать эффекты вреда для здоровья с экономическими выгодами, а в дальнейшем и управлять рисками на основе оптимизации этого критерия. В работе [4] дана концепция применения в качестве такого критерия меры экологического качество энергии. Такой критерий мог бы связать риски для здоровья с технологическими и экономическими процессами.

В настоящее время в качестве меры качества энергии рассматриваются два понятия: эксергия и эмергия (emergy). Эксергия отходов производства (материальных, тепловых и т.д.) измеряется как  отклонение характеристик отходов от равновесных характеристик среды. Эксергия производства в целом характеризует внутреннее качество самого производства, его чистоту, эффективность по веществу и энергии. Таким образом, если измерять выработку или потребление энергии эксергетическими характеристиками, они будут отражать качество энергии данного производства. Применимость термодинамической характеристики эксергии как экофизической меры качества энергии анализировалась в работе [6].

Анализу другой альтернативы меры экологического качества энергии – эмергии американского эколога Говарда Одума [9-12] – посвящена работа [7]. Emergy (эмергия) – это доступная энергия или эксергия, используемая для получения прямо или косвенно некоторого продукта или услуги [12]. Основная идея Одума – это пересчет любого вида энергии к единому «общему знаменателю», которым служит энергия солнечного света, падающего на Землю. Эмергия измеряется в солнечно-эквивалентных джоулях (solar-equivalent joules), сокращенно sej (эмДж).

В настоящее время считается, что  загрязнять можно, но не более определенного  порогового  уровня, который определяется референтными концентрациями, ПДК и т.п. Перенос этого подхода на эмергетический уровень означает, что допустимый предел загрязнения определяется тем, чтобы увеличение эмергии за счет производства должно быть не больше, чем уменьшение эмергии за счет потери здоровья населения. Итоговый баланс производства по эмергии должен быть положительным. Подчеркнем, что это подход именно к установлению предела, и понятно, что чем меньше наносится ущерб здоровью людей, выражаемый через потери эмергии, тем лучше.

В работе [4] предложен некоторый вариант общей структуры системы оценки и управления риском для здоровья, которую можно рассматривать как реализацию этапов классических схемы, представленной на Рисунке 1. Проблему ущерба для здоровья населения следует рассматривать на двух уровнях: локальном микроуровне (предприятие, промузел или город) и глобальном макроуровне всего социума (страны). Для анализа работы предприятия на микроуровне удобно применить эксергетический подход и рассчитать эксергетические характеристики предприятия, которые не зависят от того, как устроена социальная машина общества. Для макроуровня рассчитываются эмергетические характеристики, которые входят в некоторую глобальную одумовскую диаграмму потоков эмергии в обществе. Для пересчета эксергетических характеристик производства в эмергетические характеристики предполагается использовать результаты работы [10]. На Рисунке 2 представлена блок-схема такой общей системы, с указанием используемых мер качества энергии. В данной схеме в блоке «Источник» определяются параметры выбросов. В блоке «Среда» проводится расчет рассеяния выбросов (пока расчет проводится только в воздухе, но должна быть и водная среда, почва, продукты питания). Вместе с предыдущим блоком это образует расчет экспозиции населения (например, расчет среднегодовых или часовых концентраций загрязняющих веществ). В блоке «Приемник» рассчитывается характеристика «доза-эффект».

В блоке «Население» проводится учет распределения риска по различным социально значимым категориям населения. Это  подготовка к  переходу к  социальным индикаторам ущерба для здоровья. Такие характеристики включают заболеваемость, смертность и др. Важно отметить, что на основе риска возможна лишь очень грубая оценка таких индикаторов. Однако в рамках циклической системы управления с обратной связью критичным является то, чтобы риск давал правильную оценку изменения этих индикаторов в результате управления, а  это  можно  предположить  с  достаточной достоверностью.  В блоке «Социум» рассчитывается «индекс социального ущерба от потери здоровья», служащий далее для выработки оптимальных мер управления риском и роль указанного индекса играют эмергетические характеристики ущерба здоровью.

В блоке «Экономика» проводится выбор мер воздействия, т.е. решение задачи многокритериальной оптимизации с помощью ассортимента имеющихся рычагов воздействия и оптимизация баланса между эмергетическими/эксергетическими характеристиками производства и ущерба здоровью населения при различных мерах воздействия.

В блоке «Рычаги воздействия» проводится разработка средств осуществления выработанной на предыдущем шаге системы мер воздействия, а в блоке «Производство» проводится осуществление операций, предусмотренных разработанными рычагами воздействия: реконструкция производства, изменение режима выбросов, отселение жилых районов, находящихся в опасной зоне, изменение системы штрафов и др.

Система замкнутая, итерационная. Стрелки на схеме имеют двоякое значение: а) указывают направление цикла практических мер по многошаговому последовательному снижению экологического ущерба от производства, б) указывают направление цикла итеративных вычислений в рамках сценариев «что будет, если принять такие-то меры».

В предлагаемом подходе риск для здоровья будем рассматривать не как объективную характеристику здоровья населения, а как внутренний параметр системы управления окружающей средой в общей одумовской диаграмме. В одумовском подходе наличие обратных связей в системе является основной функционирования. Известно, что если работает система управления с обратной связью, то система выходит на некоторый определенный уровень, гомеостаз. Внутри этой системы есть некоторый гомеостаз между риском как условным индексом и эмергетическими характеристиками производства. Таким образом, равновесный режим такой системы определяет выход на некий эмергетический эквивалент единицы риска. Риск служит аппроксимацией в системе управления для не наблюдаемой напрямую величины – ущерба здоровью населения. Эмджоульный эквивалент здоровья человека будет включать в себя оценку того, насколько общество ценит здоровье человека. Поскольку в настоящее время диаграммы Одума разрабатываются на макроуровне, а не на микроуровне, этот эквивалент должен определяться по глобальным диаграммам, а оттуда уже переноситься на микроуровень.

Оценив на макроуровне коэффициент эквивалентности в эмджоулях между характеристиками производства и ущербом для здоровья, необходимо спуститься на микроуровень, например, на уровень отдельного предприятия. На микроуровне мы учтем то, что диаграммы Одума сами по себе учесть не могут: высоту труб, расстояние до жилых районов, всю конкретику по загрязнению окружающей среды.

Список литературы

1.     Авалиани С.Л., Балтер Б.М., Балтер Д.Б., Ревич Б.А., Стальная М. В., Фаминская М.В. Анализ риска для здоровья от загрязнения воздуха 15 нефтеперерабатывающими предприятиями. 1. Выбросы и риски. // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. 2015 – № 2. –С 36-46.

2.     Авалиани С.Л., Балтер Б.М., Балтер Д.Б., Ревич Б.А., Стальная М. В., Фаминская М.В. Анализ риска для здоровья от загрязнения воздуха 15 нефтеперерабатывающими предприятиями. 2. Типы источников и пространственные факторы. // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. 2015 – № 3 – С.17-22.

3.     Научное обоснование и разработка моделей расчета экспозиции химических веществ для прогнозирования риска здоровью и причинно-следственной обусловленности заболеваемости населения при загрязнении окружающей среды. Отчет ИКИ РАН – М., 2012. -153с.

4.     Фаминская М.В. О циклической схеме управления риском для здоровья на основе экологического качества энергии// Ученые записки РГСУ, часть II. – 2013. – № 5. - С.92-98.

5.     Фаминская М.В. Учет временных неравномерностей выбросов и метеоусловий при моделировании рисков для здоровья от загрязнения воздуха с помощью метода Монте-Карло// Ученые записки РГСУ. -2013.-№ 5, т.1.-С.49-53.

6.     Фаминская М.В. Эксергия – экофизическая мера качества энергии. – Математические методы и приложения. Труды двадцатых математических чтений РГСУ. Ч.1. - М. - 2011. - С.295-299.

7.     Фаминская М.В., Потехина Е.В. Эмергия и экологическая иерархия качества энергии// Ученые записки РГСУ. -2011. - № 9,Ч.1. - С. 110-116.

8.     Balter B., Stal’naya M., Egorov V. Comparing Two Alternative Pollutant Dispersion Models and Actual Data within an Environmental Health Information Processing System (EHIPS). Modelling of Environmental Chemical Exposure and Risk. –2001.- pp. 151-164.

9.     Brown M.T., Cohen M.J. Emergy and Network Analysis. – Systems Ecology. Fl., USA. – 2008.-P.1229-1239.

10. Jorgensen S.E., XU F.-L., Costsnza R. Ecological Indicators for Assessment of Ecosystem Health. – CRC Press. USA. – 2010 – 467 p.

11. Odum, H. T. Self-organization, transformity, and information. Science. – 1988. – Vol. 242, no. 4882. – pp. 1132- 1136.

12. http://en.wikipedia.org/wiki/Emergy.