• переработка нефти — наиболее
высокая степень эксплуатационного и
аварийного рисков (опасность «системной аварии») в силу того, что предприятия
являются высокоэнергетическими, основаны
на функционировании сложных систем, расположены
вблизи крупных населенных пунктов.
Кроме того, с нефтяной промышленностью
связана высокая степень риска загрязнения,
прежде всего городской среды, возникающего
в ходе потребления нефтепродуктов (бензина
и машинных масел).
Распределение перечисленных
видов риска обусловлено географией российской
нефтяной промышленности, благодаря которой
добыча и переработка разделены большими
расстояниями.
В результате для природных
экосистем наиболее опасной является
добыча нефти, которая большей частью
расположена в слабо населенных регионах
Севера и Сибири, для здоровья человека
и его непосредственной среды обитания
самую высокую степень риска создают переработка
и потребление нефти.
Кроме того, нефтеперерабатывающее
производство в структуре нефтяной промышленности
представляет собой наиболее сложную
индустриальную систему, требующую постоянной
технической и технологической модернизации.
С одной стороны, модернизация сокращает
экологические риски, связанные с нефтепереработкой,
с другой — усложняет взаимосвязи между
внутренними элементами производственного
процесса и приводит к росту риска нормальной
(системной) аварии. Это требует развития
гибкого экологического менеджмента.
Следует, однако, подчеркнуть, что для
нефтеперерабатывающих предприятий современной
России все еще наибольший риск связан
с устаревшим оборудованием.
В структуре нефтяной промышленности
нефтедобыча преобладает над нефтепереработкой,
так как государство и компании до сих
пор ориентированы на экспорт сырой нефти.
Эта ситуация тормозит и экологическую
модернизацию отрасли, которая в нефтепереработке
развивается наибольшими темпами.
Основными акторами процесса
минимизации рисков в нефтеперерабатывающей
промышленности являются компании — владельцы
нефтеперерабатывающих предприятий, руководство
и экологические департаменты самих предприятий,
различные государственные структуры,
осуществляющие контроль над загрязнением,
население. Наиболее активную роль в процессе
осуществления экологического управления
играют городские власти и созданные ими
городские средоохранные организации.
Нефтеперерабатывающие предприятия расположены
в непосредственной близости к жилым районам
крупных городов, следовательно, являются
объектом повышенного внимания со стороны
именно городских властей.
Население в процессе минимизации
рисков нефтяной промышленности выступает,
прежде всего, в роли потребителя нефтепродуктов.
Потребителей можно разделить на две основные
группы по характеру требований, предъявляемых
ими к экологическому качеству продуктов
нефтепереработки. Группа потребителей
с высокими доходами предъявляет спрос
на высокооктановый бензин, стандарты
качества которого включают экологические
параметры. Группа с низкими доходами
ориентирована на потребление дешевого
топлива низкого качества, соответственно
экологически более опасного. Таким образом
уровень доходов населения определяет
его про- или антиэкологические потребительские
ориентации, (которые никаким образом
не связаны с сознательной экологически
или антиэколо-гически ориентированной
позицией людей) и соответствующим образом
формирует спрос, а в конечном результате
— политику нефтяных компаний. Появление
российского «зеленого» рынка (рынка экологически
чистых продуктов) зависит от роста заработной
платы и других доходов граждан.
Население, организующееся
в экологические движения и во многих
случаях оказывающее непосредственное
давление на компании и государство, существенной
роли в экологизации нефтепереработки
не играет — ВИНК представляют собой слишком
сильного для них оппонента, на которого
практически невозможно оказывать давление
пока еще недостаточно сильным ячейкам
гражданского общества. Однако косвенным
образом, на процесс минимизации рисков
повлияло западное экологическое движение,
так как международные стандарты качества
автомобильного топлива во многом являются
результатом протестных действий западных
экодвиже-ний в 70- 80-е годы XX века.
Работа нефтяных компаний на
западный рынок также является фактором
снижения экологического риска, поскольку
вынуждает их следовать западным стандартам
качества продуктов и западным стандартам
экологического менеджмента.
Сопоставление административного
и экономического экоменед-жмента показывает,
что последний намного эффективнее, в
силу непосредственной заинтересованности
компаний в его осуществлении. Эффективность
административного регулирования значительно
повышается при использовании экономических
инструментов управления, позволяющих
добиться экономической заинтересованности
производителя в соблюдении экологических
ограничений.
Развитие административного
управления, следовательно, должно строиться
на преимущественном использовании экономических
инструментов, позволяющих заинтересовать
компании в осуществлении экоменджмента
и включить механизмы саморегулирования,
которые пока еще не работают на российских
предприятиях.
Кроме того, результативность
всех типов минимизации риска, связана
с активностью населения. Ориентация потребителя
на жизнь в чистой среде, на потребление
экологически чистой продукции нефтепереработки
является основной движущей силой проэкологических
действий, как городских властей, так и
компаний. Непосредственное вовлечение
населения в управление качеством топлива,
например, в форме созданной Московской
нефтяной компанией «горячей линии» позволяет одновременно существенно
повысить эффективность действий по сокращению
загрязнения городской среды.
Общее направление экологической
модернизации совпадает с главной тенденцией
экологического обновления промышленности
на Западе, а именно в совмещении экологического
и экономического управления, превращения
экологических ограничений в факторы
повышения рентабельности производства.
Лекция 3. Основные
направления и методы снижения экологического
риска от загрязнения окружающей среды
Экологическая модернизация и снижение
экологического риска
По систематизации отечественных
и зарубежных методов и моделей анализа
риска различают следующие методы анализа
риска: детерминированные; вероятностно-статистические
(статистические, теоретико-вероятностные
и вероятностно-эвристические); в условиях
неопределенности нестатистической природы
(нечеткие и нейросетевые); комбинированные,
включающие различные комбинации перечисленных
выше методов (детерминированных и вероятностных;
вероятностных и нечетких; детерминированных
и статистических). Детерминированные
методы предусматривают анализ этапов
развития аварий, начиная от исходного
события через последовательность предполагаемых
отказов до установившегося конечного
состояния. Ход аварийного процесса изучается
и предсказывается с помощью математических
имитационных моделей. Недостатками метода
являются: потенциальная возможность
упустить редко реализующиеся, но важные
цепочки развития аварий; сложность построения
достаточно адекватных математических
моделей; необходимость проведения сложных
и дорогостоящих экспериментальных исследований.
Вероятностно-статистические методы анализа
риска предполагают как оценку вероятности
возникновения аварии, так и расчет относительных
вероятностей того или иного пути развития
процессов. При этом анализируются разветвленные
цепочки событий и отказов, выбирается
подходящий математический аппарат и
оценивается полная вероятность аварии.
Расчетные математические модели при
этом можно существенно упростить по сравнению
с детерминированными методами. Основные
ограничения метода связаны с недостаточной
статистикой по отказам оборудования.
Кроме того, применение упрощенных расчетных
схем снижает достоверность получаемых
оценок риска для тяжелых аварий. Тем не
менее, вероятностный метод в настоящее
время считается одним из наиболее перспективных.
К детерминированным методам относят
следующие: - качественные (проверочного
листа; “Что будет, если?”; Предварительный
анализ опасности; “Анализ вида и последствий
отказов”; Анализ ошибочных действий;
Концептуальный анализ риска; Концептуальный
обзор безопасности; Анализ человеческих
ошибок; Анализ влияния человеческого
фактора и ошибки персонала; Логического
анализа); - количественные (Методы, основанные
на распознавании образов (кластерный
анализ); Ранжирование (экспертные оценки);
Методика определения и ранжирования
риска; Анализ вида, последствий и критичности
отказа; Методика анализа эффекта домино;
Методика определения и оценки потенциального
риска; Количественное определение влияния
на надежность человеческого фактора.
К вероятностно-статистическим методам
относятся: - статистические: качественные
методы (карты потоков) и количественные
методы (контрольные карты). К теоретико-вероятностным
методам относятся: - качественные (Причины
последовательности несчастных случаев; -
количественные (Анализ деревьев событий);
Анализ деревьев отказов; Оценка риска
минимальных путей от инициирующего до
основного события; Дерево решений; Вероятностная
оценка риска ХОО. К вероятностно-эвристическим
методам относятся: - качественные – экспертного
оценивания, метод аналогий; - количественные
– балльных оценок, субъективных вероятностей
оценки опасных состояний, согласования
групповых оценок и т.п. Методы количественного
анализа риска характеризуются расчетом
показателей риска. Проведение количественного
анализа требует высокой квалификации
исполнителей, большого объема информации
по аварийности, надежности оборудования,
учета особенностей окружающей местности,
метеоусловий, времени пребывания людей
на территории и вблизи объекта, плотности
населения и других факторов. Сложные
и дорогостоящие расчеты зачастую дают
значение риска, точность которого невелика.
Для опасных производственных объектов
точность расчетов индивидуального риска,
даже в случае наличия всей необходимой
информации, не выше одного порядка. При
этом проведение количественной оценки
риска более полезно для сравнения различных
вариантов (например, размещения оборудования),
чем для заключения о степени безопасности
объекта. Зарубежный опыт показывает,
что наибольший объем рекомендаций по
обеспечению безопасности вырабатывается
с применением качественных методов анализа
риска, использующих меньший объем информации
и затрат труда. Однако количественные
методы оценки риска всегда очень полезны,
а в некоторых ситуациях – единственно
допустимы для сравнения опасностей различной
природы и при экспертизе опасных производственных
объектов. Вероятностно-эвристические
методы используются при недостатке статистических
данных и в случае редких событий, когда
возможности применения точных математических
методов ограничены из-за отсутствия достаточной
статистической информации о показателях
надежности и технических характеристиках
систем, а также из-за отсутствия надежных
математических моделей, описывающих
реальное состояние системы. Вероятностно-эвристические
методы основываются на использовании
субъективных вероятностей, получаемых
с помощью экспертного оценивания. Выделяют
два уровня использования экспертных
оценок: качественный и количественный.
На качественном уровне определяются
возможные сценарии развития опасной
ситуации из-за отказа системы, выбор окончательного
варианта решения и др. Точность количественных
(балльных) оценок зависит от научной квалификации
экспертов, их способностей оценивать
те или иные состояния, явления, пути развития
ситуации. Поэтому при проведении экспертных
опросов для решения задач анализа и оценки
риска необходимо использовать методы
согласования групповых решений на основе
коэффициентов конкордации; построения
обобщенных ранжировок по индивидуальным
ранжировкам экспертов с использованием
метода парных сравнений и другие. Для
анализа различных источников опасности
химических производств методы на основе
экспертных оценок могут использоваться
для построения сценариев развития аварий,
связанных с отказами технических средств,
оборудования и установок; для ранжирования
источников опасности. К методам анализа
риска в условиях неопределенности нестатистической
природы относятся: - нечеткие качественные
(Метод анализа опасности и работоспособности
и Методы, основанные на распознавании
образов (нечеткая логика)); - нейросетевые
методы прогнозирования отказов технических
средств и систем, технологических нарушений
и отклонений состояний технологических
параметров процессов; поиска управляющих
воздействий, направленных на предотвращение
возникновения аварийных ситуаций, и идентификации
предаварийных ситуаций на химически
опасных объектах. Заметим, что анализ
неопределенностей в процессе оценки
риска – это перевод неопределенности
исходных параметров и предположений,
использованных при оценке риска в неопределенности
результатов. Комбинированные методы
сочетают различные комбинации детерминированных
и вероятностных, вероятностных и нечетких,
детерминированных и статистических и
других методов. Различают: - качественные
(Анализ максимальной возможности возникновения
несчастного случая; Блок-схема надежности;
Анализ безопасности; Анализ надежности
структуры; Таблицы состояний и аварийных
сочетаний, логико-графические методы
анализа риска). - количественные (Полный
анализ риска – методика оптимального
анализа риска; Метод организованного
систематического анализа риска; количественная
оценка риска и некоторые другие). Методы
применяются в зависимости от стадии анализа
риска и целей исследования. На стадии
идентификации опасностей рекомендуется
использовать один или несколько из качественных
("Что будет, если...?", Проверочный
лист, их комбинацию, АВПО, АОР) или количественных
(АДО, АДС) методов анализа риска. Методы
могут применяться независимо или в дополнение
друг к другу, причем, качественные методы
могут включать количественные критерии
риска (в основном, по экспертным оценкам
с использованием, например, матрицы «вероятность-тяжесть
последствий» ранжирования опасности).
Полный количественный анализ риска может
включать все указанные методы или некоторые
из них. Примерами комбинированных методов
полного количественного анализа риска
является методика оптимального анализа
риска - Optimum Risk Analysis (ORA). Методы анализа
риска в условиях неопределенностей нестатистической
природы предназначены для описания неопределенностей
источника риска – ХОО, связанных с отсутствием
или неполнотой информации о процессах
возникновения и развития аварии; человеческими
ошибками; допущениями применяемых моделей
для описания развития аварийного процесса.
Меры по снижению экологического
риска:
Сохранение и восстановление
естественных экосистем и биоразнообразия
Охрана здоровья и генофонда
человеческой популяции
Преодоление потребительского
отношения к природе и экологической безграмотности
при удовлетворении естественных потребностей
человека
Планирование и развитие производства
в соответствии с ёмкостью и способностью
природных экосистем к самовосстановлению
Приоритетность глобальных
требований экологического императива
по отношению к региональным нуждам природопользования
Замена использования невозобновимых
природных ресурсов на возобновимые
Рекультивация земель, восстановление
биологических ресурсов
Эколого-экономическая сбалансированность
общественного развития
Экономическое стимулирование
экологически чистых технологий и оборудования
Предупреждение кризисных экологических
ситуаций
Лекция 4. Классификация
источников выбросов вредных веществ.
Методы определения нефтяных
загрязнений и экологический мониторинг.
Нефть и продукты ее переработки – наиболее
распространенные и опасные вещества,
загрязняющие грунтовые и поверхностные
воды. В большинстве случаев масштабное
загрязнение происходит вследствие аварий
при добыче, транспортировке и хранении
нефтепродуктов, а также источником загрязнений
являются сточные воды нефтеперерабатывающих
заводов, не прошедшие достаточной очисти.
Поступление нефтепродуктов в воду сопровождается
образованием пленок, но с течением времени
происходит распределение компонентов
в различные формы миграции. Причиной
является то, что нефтепродукты представляют
собой сложную смесь соединений, обладающих
существенно различающимися между собой
свойствами. Таким образом, компоненты,
относящиеся к нерастворимым и малолетучим,
образуют тонкую пленку на поверхности
водоема, легкие нефтепродукты частично
растворяются в воде или образуют эмульсию,
а тяжелые – сорбируются на донных отложениях.
Нефтяная пленка существенно ухудшает
газообмен и испарение на границе атмосфера-гидросфера,
в результате гибнут планктон, водная
флора, рыбы, морские животные и т.д.
В настоящее время существует ряд методов
для экологического мониторинга нефтяных
загрязнений. К основным методам физико-химического
анализа, применяющимся для определения
содержания нефтепродуктов в воде, относятся
гравиметрический, ИК-спектрометрический,
флуориметрический и газохроматографический,
каждый из которых имеет свои преимущества
и недостатки.
Гравиметрический метод, как правило,
используется при анализе природных вод
и промышленных стоков, имеющих довольно
высокую концентрацию нефтепродуктов.
Он основан на экстракции компонентов
нефти из пробы малополярными растворителями,
очистке экстракта от полярных органических
веществ с помощью специальных сорбентов,
удалении экстрагента путем его выпаривания
и взвешивании остатка. Гравиметрический
метод можно отнести к «абсолютным» методам
аналитической химии, так как для его применения
не требуется предварительная градуировка
средств измерения и наличие стандартных
образцов проб. Однако данный метод не
может использоваться для определения
низких концентраций нефтепродуктов,
поскольку нижняя граница диапазона измерений
составляет 0,3 мг/дм³, а например, для питьевой
воды предельно допустимая концентрация
– 0,1 мг/дм³.
Метод ИК-спектрометрии согласно ГОСТ
Р 51797-2001 установлен в качестве арбитражного
для определения нефтепродуктов в питьевой
воде. К основным стадиям анализа с помощью
ИК-спектрометрического метода относятся
экстракция нефтепродуктов из пробы органическим
растворителем, очистка экстракта от полярных
соединений методом колоночной хроматографии,
последующая регистрация интенсивности
спектра поглощения С-Н связей в диапазоне
волновых чисел 2700–3150 см
и определение концентрации нефтепродуктов
по оптической плотности или площади спектра.
Главное преимущество метода – слабая
зависимость аналитического сигнала от
типа загрязняющего пробу нефтепродукта,
т.е. есть возможность совместного определения
содержания летучих и нелетучих компонентов.
Существенным недостатком является применение
в качестве экстрагентов высокотоксичных
веществ (четыреххлористый углерод, хладон
113).
Основой флуориметрического метода является
экстракция нефтепродуктов гексаном.
При необходимости экстракт очищается,
после чего производится измерение интенсивности
его флуоресценции, которая возникает
в результате оптического возбуждения.
Основные достоинства данного метода
– экспрессность, высокая чувствительность,
малые объемы исследуемой пробы. Но, несмотря
на это, флуориметрический метод не пригоден
для массового экологического контроля,
так как в нем аналитический сигнал формируют
только ароматические углеводороды, а
их доля зависит от природы нефтепродуктов
и может быть очень мала. Таким образом,
существует вероятность получения недостоверного
результата.
Газохроматографический метод – один
из наиболее перспективных физико-химических
методов анализа. Он основан на экстракции
нефтепродуктов из анализируемой пробы.
Извлеченный и очищенный от полярных соединений
экстракт анализируют на газовом хроматографе.
В качестве аналитического сигнала выступает
суммарная площадь хроматографических
пиков углеводородов С помощью газохроматографического
метода можно не только установить суммарное
содержание нефтепродуктов в воде, но
и идентифицировать отдельные углеводороды,
что в свою очередь позволяет определить
источник загрязнения.