Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Разработка методов и моделей для эколого-экономической оценки воздействия производственно-хозяйственных объектов на окружающую среду

ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Текст научной работыДиссертация по географии, кандидата технических наук, Дивович, Михаил Семенович, Москва

к

М-. 99- Г/39Л - О

Российский химико-технологйческий университет им. Д. И. Менделеева

На правах рукописи

ДИВОВИЧ МИХАИЛ СЕМЕНОВИЧ

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ И МОДЕЛЕЙ ДЛЯ ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ ВОЗДЕЙСТВИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННО-ХОЗЯЙСТВЕННЫХ ОБЪЕКТОВ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ

11.00.11 - Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

08.00.19 - Экономика природопользования и охраны окружающей среды

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель кандидат технических наук,

доцент Б.В.Ермоленко

Ж*

МОСКВА - 1999

Оглавление

Стр.

Введение 5

Глава 1. Анализ проблемы эколого-экономической оценки воздействия производственно-хозяйственных объектов на окружающую среду Ю

1.1 Анализ существующих методов эколого-экономической оценки воздействия на окружающую среду и эффективности их применения 10

1.2 Анализ эффективности действующей системы определения платежей за загрязнение окружающей среды как элемента стимулирующего механизма рационального природопользования 44

1.3. Постановка задачи создания многоуровневых и многовариантных методов и моделей для эколого-экономической оценки воздействия производственно-хозяйственных объектов на окружающую среду 60

Глава 2. Методы и модели дифференцированной эколого-экономической оценки текущей нагрузки производственно-хозяйственных объектов на окружающую среду 63

2.1 Основы подхода к оценке воздействия и построению модели 63

2.2 Формирование расчетной площадки (прямоугольника) 66

2.3 Типизация ячеек загрязняемой территории с учетом состава реципиентов и относительной опасности воздействия 70

2.4 Определение значений коэффициентов относительной агрессивности выбрасываемых в атмосферу вредных веществ 72

2.5 Определение массы выброса веществ в атмосферу 73

2.6 Расчет приземных концентраций вредных веществ, содержащихся в выбросах промышленных предприятий в атмосферу 73

2.7

2.8

2.9

2.10 2.11

2.12

2.13

2.14

2.15

Расчет средних концентраций вредных веществ в ячейках расчетной площадки Определение показателя удельной массы выброса Оценка нагрузки (в единицах массы загрязняющего вещества)

Оценка нагрузки в условных тоннах Оценка приведенной нагрузки с учетом типа загрязняемой территории (оценка уровня воздействия)

Комплексная оценка приведенной нагрузки Стоимостная оценка нагрузки на территорию Проведение дифференцированной текущей оценки ущерба на примере ТЭЦ-21 АО "Мосэнерго" Экспертная оценка воздействия

74

75

76

77

79 81 83

85 88

Глава 3. Методы определения платежей за загрязнение окружающей среды с применением модели дифференцированной эколого-экономической оценки нагрузки

93

Глава 4. Применение предлагаемых методов и моделей для эколого-экономического анализа воздействия производственно-хозяйственных Ь объектов на окружающую среду

103

Глава 5. Учет нагрузки на окружающую среду при построении оптимизационных моделей развития многоассортиментных отраслей химической промышленности (на примере промышленности химических средств защиты растений)

120

5.1 Общая постановка задачи и алгоритм ее решения 121

5.2 Описание формализованных объектов, используемых в блоке модели "Применение пестицидов в сельском хозяйстве" 127

5.3 Основные зависимости и ограничения блока модели "Применение пестицидов в сельском хозяйстве" 134

5.4 Описание формализованных объектов, используемых в блоке модели "Производство и

импорт пестицидов" 145

5.5 Основные зависимости и ограничения блока модели "Производство и импорт пестицидов" 150

5.6 Описание математической модели 158

Заключение 163

Список литературы 165

Приложение 176

#

Введение

Актуальность работы

В XX веке, а в особенности в течение последних десятилетий, быстрое увеличение численности населения земного шара и потребностей человечества в пище и сырье, а также резкий рост технического могущества человечества привели к совершенно новым по характеру взаимоотношениям человека и природы [1]. Человечество получило такую власть над природой, которая намного превосходит воздействия других видов; человек как биологический вид уже не находится в равновесии с окружающей средой [1]. В последнее время стало совершенно очевидно, что ресурсы биосферы отнюдь не безграничны ни в глобальном, ни в региональном смысле. Академик П. Капица [1] выделяет три основных аспекта современной глобальной проблемы "человек и природа":

• технико-экономический, связанный с истощением природных ресурсов земного шара;

• экологический, обусловленный загрязнением окружающей среды и нарушениями биологического равновесия в системе "человек - живая природа";

• социально-политический, поскольку для решения многих проблем требуются уже в настоящее время усилия всего человечества.

Прошедшая в 1992 году в Рио-де-Жанейро Всемирная конференция по окружающей среде в своем заключительном протоколе провозгласила переход мировой экономической системы к устойчивому развитию как единственно возможный способ выживания человечества [2, 3]. В России разработана Концепция перехода к устойчивому развитию, одной из приоритетных задач которой является уменьшение техногенного воздействия на природу [4, 5, 6]. Успешное решение этой проблемы требует применения надежных методов оценки воздействия производственно-хозяйственных объектов на окружающую среду и техно-

генной нагрузки на территорию, а также совершенствования действующего экономического механизма природопользования [7, 8]. Используемые в настоящее время подходы не позволяют достаточно объективно оценить уровень эколого-экономического ущерба [9 - 14]. От качества оценки существенно зависит эффективность проведения эколого-экономического анализа и принятия решений в сфере промышленного природопользования. Эколого-экономический анализ является важнейшим элементом средозащитного менеджмента при проектировании и строительстве новых производств, функционировании предприятий как субъектов природопользования, управлении действующими объектами, принятии решений в сфере управления средозащитной деятельностью, оценке эффективности природоохранных мероприятий, экономическом стимулировании поддержания нормативного качества окружающей среды, возмещении ущерба при его нарушении, экологическом страховании и многих других случаях.

Учитывая особую значимость и неотложность задач повышения эффективности природопользования при переходе к устойчивому развитию, разработка методов и моделей для эколого-экономической оценки воздействия (ЭЭОВ) на окружающую среду и их применение для управления производственно-хозяйственной деятельностью является безусловно актуальной.

Цель и задачи работы

Целью исследования является разработка методов и моделей для эколого-экономической оценки воздействия производственно-хозяйственных объектов на окружающую среду и определение основных подходов к их применению. Достижение поставленной цели предполагает решение последовательности задач, формулируемых следующим образом:

1. Проанализировать существующие подходы к оценке воздействия производственно-хозяйственных объектов на окружающую среду.

2. Разработать методы и модели дифференцированной и интегральной эколого-экономической оценки текущего и прогнозируемого воздействия производственно-хозяйственных объектов на окружающую среду.

3. Определить сферу применения и механизм реализации предложенных методов и моделей.

4. Разработать алгоритмическое и программное обеспечение для реализации предлагаемых методов и моделей оценки воздействия производственно-хозяйственных объектов на окружающую среду.

5. Разработать модели для эколого-экономической оптимизации нагрузок (воздействия) строящихся и реконструируемых предприятий на окружающую среду.

Научная новизна результатов исследования заключается в том, что:

1. Разработаны новые методы и модели, позволяющие на основе выявленных закономерностей осуществлять текущую и интегральную оценку ущерба от загрязнения атмосферы при меняющихся метеоусловиях и режимах работы производственно-хозяйственных объектов с учетом рассчитанного уровня воздействия на каждого из реципиентов и их расположения в зоне влияния.

2. Разработаны новые методы расчета платежей за загрязнение атмосферы на базе текущей оценки воздействия в каждой точке зоны влияния с применением стимулирующего механизма, учитывающего фактический уровень концентрации и его соотношение с нормативным и лимитным.

3. Разработаны принципы имитационного моделирования эколого-экономиче-ской системы "Производственно-хозяйственный объект - Окружающая среда" с целью осуществления текущей, интегральной и прогнозной оценки ущерба и расчета платежей за загрязнение окружающей среды.

4. Созданы математические модели, позволяющие на стадии разработки проектов строительства и реконструкции производственнно-хозяйственных объектов оптимизировать эколого-экономическую нагрузку на окружающую среду (на примере задачи развития промышленности средств химической

защиты растений).

Практическая ценность исследования

1. Разработанные методы и модели могут применяться:

• Проектировщиками при подготовке разделов ОВОС в инвестиционных проектах и проектах строительства и реконструкции производственных объектов.

• Инвесторами для принятия решений о финансировании инвестиционного проекта с учетом прогноза эколого-экономической эффективности на всех стадиях его жизненного цикла.

• Экспертными комиссиями при проведении государственной экологической экспертизы инвестиционных проектов и проектов строительства. •Администрацией предприятия при управлении производственно-хозяйственной деятельностью.

• В задачах управления средозащитной деятельностью при анализе вкладов в оцениваемое воздействие на прилегающую территорию отдельных загрязняющих веществ, источников выбросов и выделения, технологий, производств отдельных продуктов, подразделений предприятия.

• В региональных комитетах охраны природы с целью определения вкладов в суммарное воздействие отдельных производственно-хозяйственных объектов с учетом их взаимного влияния и общей нагрузки на территорию.

2. Укрупненная (интегральная) эколого-экономическая оценка ущерба от воздействия производственно-хозяйственных объектов на окружающую среду была положена в основу разработки диссертантом компьютерной информационной системы "ТОГА", позволяющей рассчитывать платежи за загрязнение атмосферы стационарными и передвижными источниками выброса, сбросы загрязняющих веществ в поверхностные и подземные водные объекты, а также за размещение отходов производства и потребления. Данная система используется для проведения комплексного эколого-экономического анализа функционирования действующих и проектируемых промышленных объектов, анализа эффек-

тивности природоохранных мероприятий, получения эколого-экономической информации в виде аналитических документов, справок и диаграмм.

Система "ТОГА" применяется экологическими службами промышленных предприятий, а также в учебном процессе ВУЗов, готовящих специалистов в области средозащитного менеджмента.

Апробация и реализация результатов исследований

Основные положения и выводы диссертации докладывались и получили положительную оценку на X, XI и XII Международных Конференциях Молодых Ученых по Химии и Химической Технологии (МКХТ) в 1996 - 1998 годах (диплом МКХТ - 96), а также на Международной научно-практической конференции по использованию достижений науки и техники в развитии городов, посвященной 850-летию основания Москвы (ГСБЕС, Москва, 1996 г.).

В 1996 году компьютерная информационная система "ТОГА" была успешно представлена диссертантом на конкурсе "Молодые дарования", проводившемся РАН и РАО "Газпром" (диплом конкурса). Кроме того, данная система была внедрена на трех промышленных предприятиях, о чем имеются соответствующие акты о внедрении; в 1998 году прошла апробацию на заседании технического совета ТЭЦ-21 "Мосэнерго".

Система "ТОГА" с 1993 года используется в учебном процессе на кафедре промышленной экологии РХТУ им. Д.И.Менделеева при выполнении лабораторных, курсовых и дипломных работ.

Глава 1. Анализ проблемы эколого-экономической оценки воздействия производственно-хозяйственных объектов на окружающую среду

1.1 Анализ существующих методов эколого-экономической оценки воздействия на окружающую среду и эффективности их применения

В конце 60-х годов стало ясно, что природоохранная (экологическая) и экономическая целесообразность, рассматриваемые отдельно друг от друга как критерии при принятии решений, часто приводят к взаимоисключающим результатам. Поэтому возникла необходимость применения некоего комплексного эколого-экономического критерия целесообразности, позволяющего оценивать как существующую экологическую ситуацию, так и делать прогноз о ее состоянии на будущее, рассматривая эколого-экономический эффект связанный с функционированием одного или группы производственно-хозяйственных объектов [48 - 57].

В качестве такого критерия в настоящее время используется эколого-экономическая оценка техногенного воздействия, оказываемого производственно-хозяйственными объектами на окружающую среду. Разнообразие природы различных видов воздействия (выбросы, сбросы, тепловое, радиационное, и шумовое загрязнение и т.д.), различная чувствительность природных сред к оказываемому на них воздействию (вода, воздух, почва, биота) требует производить такую оценку в сопоставимых единицах. К таковым можно отнести денежные (стоимостные) единицы и, в случае оценки одного и того же вида воздействия, приведенные к сопоставимому виду натуральные единицы (объемы воздействия) [9 -14].

Свое применение эколого-экономическая оценка воздействия находит: • при мониторинге уже существующих объектов, позволяя количественно оценить вред, наносимый в настоящее время прилежащей территории;

• выступает в роли информационной базы для принятия мер финансового (страховое возмещение), административного или уголовного характера, связанных с нарушением экологического законодательства;

• может использоваться при экологической экспертизе проектируемых или реконструируемых объектов с целью выбора оптимального проектного решения.

Эколого-экономическая оценка воздействия группы производственно-хозяйственных объектов, агрегированная по территориальному признаку может служить основой для ранжирования отдельных участков территорий, населенных пунктов, регионов с целью определения среди них приоритетных с точки зрения оказываемого воздействия. Такое ранжирование дает возможность определить перечень и очередность необходимых природоохранных мер, оптимально распределить собственные и привлеченные финансовые средства ит. д.

Представляет интерес ее применение для определения взаимного влияния производственно-хозяйственных объектов в пределах одной территории, их вкладов (ответственности) в суммарное воздействие и т. д. [21-47]

Таким образом, можно сказать, что эколого-экономическая оценка воздействия является существенным элементом экономического механизма природопользования и мощным инструментом при принятии природоохранных решений.

К настоящему времени в нашей стране и за рубежом накоплен большой теоретический и практический опыт в области эколого-экономической оценки воздействия производственно-хозяйственных объектов на окружающую среду [58, 87 - 100]. Методы проведения такой оценки могут быть различны. Любой из них можно считать приближенной оценкой реального воздействия [9 -14].

Каждое промышленное предприятие оказывает определенное воздействие на окружающую среду. В атмосферу поступают химические вещества, которые можно рассматривать как продукт обмена между производством и воздушным бассейном. В большей или меньшей степени такой обмен характерен для любого промышленного предприятия.

В результате указанного процесса атмосфера насыщается сложными химическими веществами. Наибольший объем загрязняющих веществ поступает от выбросов тепловых электростанций, предприятий горнорудной, металлургической, химической и нефтеперерабатывающей отраслей промышленности. Значительный удельный вес в структуре загрязняющих веществ занимают выбросы тех предприятий, которые сжигают или перерабатывают органические вещества - каменный и бурый уголь, нефтепродукты. Конечными продуктами сжигания топлива являются сернистый и углекислый газ, зольные элементы и окислы азота. Однако полного сгорания топлива практически не происходит. Поэтому выбрасываются также продукты неполного сгорания - различные органические соединения, угарный газ, твердые частички сажи.

От металлург