авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 10 |

Геохимическая опасность и риск на урбанизированных территориях: анализ, прогноз, управление

-- [ Страница 4 ] --

Воздействие природной среды может быть: непосредственным - природная среда воздействует непосредственно на человека (например, воздействие загрязненного атмосферного воздуха – при дыхании, почв – при пылении, поверхностных вод – при купании, грунтовых вод (нецентрализованного водоснабжения) – при питье); опосредованным - воздействие осуществляется через объекты второго и более низких рангов. Объект опасности может повреждаться посредством различных воздействий, формирующихся в результате синергетических эффектов, так как геохимическая опасность, как ни одна другая, характеризуется многочисленными разветвленными цепями взаимодействий технической и природной подсистем.

Для модели II вероятность нанесения ущерба объекту зависит от вероятности: опасного геохимического состояния природного объекта, контакта реципиента (объекта опасности) с природным объектом, проявления реципиентом уязвимости. Как и в модели I, формирование потенциально опасного воздействия со стороны природной среды рассматривается на участке фиксации: на водозаборе, на участках размещения зданий и сооружений, в местах нахождения человека. Контакт объектов опасности с загрязненным компонентом природной среды может быть как детерминированным (расположение здания на территории, подтопленной агрессивными водами, нахождение человека на рабочем месте), так и вероятностным (нахождение человека на улице в период пыления почв, выпадения загрязненных атмосферных осадков и т.п.). Данное обстоятельство зависит и от специфики реципиента, и от функционального использования территории. Для модели II также важно результирующее воздействие, однако оно определяется в основном искусственной защищенностью реципиентов (очистные сооружения, гидроизоляция фундаментов и т.п.).

Возникновение ущерба зависит от внутренних свойств объектов опасности, их уязвимости - зависящей как от качеств самих объектов, так и от характера и интенсивности этих воздействий. Уязвимость материального объекта (например, фундамента здания) определяется его восприимчивостью к воздействию и состоянием конструкции и характеризуется его реакцией на опасные воздействия (Дзекцер, 1992). Уязвимость человека к опасным воздействиям со стороны загрязненной природной среды определяется его индивидуальной сопротивляемостью, которая зависит от наследственности, возраста, пола, физиологического состояния организма в момент воздействия неблагоприятного фактора, ранее перенесенных заболеваний и т.д. (Киселев, Фридман, 1997).

В целом с учетом факторов риска при реализации опасного воздействия со стороны природной среды, геохимический риск для объекта опасности выражается следующей зависимостью:

, (2)

где P(Hi) - вероятность формирования опасного геохимического состояния i-го природного объекта (см. формулу (1)), P(S*/Hi) – условная вероятность контакта S* реципиента (объекта опасности) с природным объектом, P(L/Hi&S*) – условная вероятность реализации ущерба L в случае контакта реципиента с природным объектом в его опасном состоянии Hi (функция уязвимости), L – ущерб.

По каждой цепочке «источник воздействий – компонент природной среды – объект опасности (реципиент)» риск оценивается отдельно для каждого исследуемого потенциального загрязняющего вещества. Риски от воздействия различных компонентов природной среды на реципиентов суммируются.

Глава 3. Основные методические положения оценки и прогноза геохимической опасности и риска

Оценка геохимической опасности

В настоящее время существует два подхода к оценке геохимического состояния компонентов природной среды с позиций опасности их воздействия на различные объекты: вероятностный и детерминированный.

При вероятностном подходе в соответствии с определениями опасности и риска, приведенными ранее, мерой опасности является риск. Общепринято, что для количественного измерения опасностей применяется «шкала», в которой в качестве единиц измерения используются единицы риска (Кузьмин, Махутов, Хетагуров, 1997). Таким образом, геохимическая опасность должна выражаться в единицах риска в зависимости от типа ущерба и соответственно категории опасности должны определяться исходя из величины риска. Данный подход в основном разрабатывается при оценке риска здоровью человека, методические исследования для других реципиентов находятся в стадии становления.

При детерминированном подходе для оценки опасности геохимической ситуации с позиций ее воздействия на различные объекты используются разные системы санитарно-гигиенических норм и геохимических показателей, разработанных при детерминированной постановке задач исследования. Данные нормативы достаточно актуальны в современный период в особенности при проведении санитарно-токсикологических исследований, инженерно-экологических изысканий, составлении карт районирования городских территорий по степени геохимической опасности и т.п., однако их использование во многих случаях недостаточно обосновано, что требует дальнейшего совершенствования методической базы.

В данной главе представлены:

1) критический анализ методик оценки опасности геохимических состояний разных компонентов природной среды с позиций их воздействия на различные объекты опасности - воздействия загрязненных природных сред на человека (объект первого ранга) и агрессивных природных сред – на объекты инфраструктуры (объекты второго ранга);

2) результаты развития методических подходов к оценке геохимической опасности: а) компонентов природной среды с позиций их воздействия на объекты опасности, б) почв и пород зоны аэрации как вторичного источника загрязнения.

Анализ методических подходов к оценке опасных геохимических состояний компонентов природной среды с позиций их воздействия на объекты опасности

При оценке опасности загрязненных компонентов природной среды по отношению к здоровью человека и компонентам экосистемы в качестве основных показателей используются величины предельно допустимой концентрации (ПДК) и фоновые концентрации. Недостатки ПДК для оценки состояния компонентов природной среды как фактора воздействия на здоровье человека неоднократно обсуждались (Киселев, Фридман, 1997; Головин, Морозова и др. 2000), что, однако, не повлияло на широкое использование данного показателя в связи с отсутствием столь же удобного альтернативного варианта. Несмотря на то, что ПДК позволяет оценить не опасность, а безопасность геохимического состояния исследуемой среды, для оценки опасности часто используется коэффициент концентрации Кс (отношение концентрации химического вещества к ПДК). В большинстве случаев полагают, что чем больше величина Кс, тем выше опасность воздействия загрязненной природной среды на реципиентов, но такие оценки носят качественный характер и использование Кс в данном случае требует специального обоснования. Аналогичный характер носит использование для коэффициента опасности (HQ), обычно применяемого для характеристики развития риска неканцерогенных эффектов и представляющего отношение воздействующей дозы (или концентрации) химического вещества к его референтному уровню воздействия: Предполагается, что чем больше отношение концентрации (дозы) к референтному уровню воздействия превосходит единицу, тем более значительную опасность может представлять анализируемое воздействие, но при этом не учитывается нелинейный характер зависимости «доза-эффект». Превышение референтных доз (так же, как и ПДК) позволяет делать вывод только о возможности неблагоприятных эффектов без его количественной оценки.

Рассмотрены существующие подходы к оценке опасности геохимического состояния различных компонентов природной среды по отношению к различным объектам опасности (человеку, подземным частям зданий и сооружений) и другим компонентам природной среды.

При оценке качества подземных и поверхностных вод, используемых для питьевого водоснабжения, определяется не опасность, а безопасность их использования в соответствии с нормативными документами и при превышении ПДК в источниках, предназначенных для питьевого водоснабжения, любой случай превышения ПДК свидетельствует о некондиционности вод, а принимается решение о способах доведения состава вод до кондиционного (очистка, смешение с чистыми водами). Для характеристики экологической обстановки степень загрязнения питьевой воды и водоисточников питьевого и рекреационного назначения определяется в соответствии с «Критериями оценки экологической обстановки для выявления зон чрезвычайной экологической ситуации и зон экологического бедствия». Для поверхностных водоемов при определении степени загрязненности используются методические подходы, представленные в работах (Васильева и др., 1998; Моисеенко, 1995; и др.).

При оценке опасности агрессивного воздействия подземных вод на заглубленные части зданий и сооружений оценка опасности проводится по соответствующим нормативам, с выделением степени агрессивности в зависимости от концентрации компонентов. Рассмотрены разрабатываемые в настоящее время термодинамические методы оценки агрессивности (например, метод, основанный на определении степени термодинамической неравновесности по отношению к карбонату кальция). Данный подход позволяет более обоснованно подойти к оценке агрессивности, проявляющейся при нарушении карбонатного равновесия и приводящего к повреждению защитной карбонатной пленки на поверхности бетона, а также к отрицательному воздействию на фундаменты старинных зданий, сложенных блоками известняка.

При оценке опасности воздействия почв и горных пород используются в основном два подхода, заключающиеся в оценке превышения концентрации компонента по отношению к: 1) ПДК (ОДК), 2) фону. В настоящее время разрабатываются другие методы, из которых наиболее удачным является ЭКОСКАН (Буренков, Гинзбург, Грибанова, 1997). Наиболее спорными являются такие аспекты как правомерность использования нормативов для почв при оценке опасности горных пород и применимость действующих критериев для оценки опасности почв и горных пород как вторичного источника загрязнения сопредельных сред.

При оценке загрязнения техногенных отложений и горных пород урбанизированных территорий обычно используются методики, разработанные для почв населенных мест, в соответствии с которыми уровень химического загрязнения определяется по таким показателям как коэффициент опасности Ко (отношение фактического содержания компонента к ПДК или ОДК), коэффициент концентрации Кс (отношение фактического содержания компонента к фоновому содержанию) и суммарный показатель загрязнения Zc. Возможность использования нормативов для почв при оценке загрязнения пород должна быть обоснована, исходя из поставленных задач. Использование при определении уровня загрязнения пород нормативов для почв в основном целесообразно в том случае, когда загрязненные грунты непосредственно воздействуют или могут воздействовать на здоровье человека, например, при распылении и обогащении загрязненными частицами грунта приземных атмосферных аэрозолей, что приводит к повышению концентрации металлов в уличной и жилищной пыли. В том случае, когда задачей исследования является изучение техногенного загрязнения пород и процессов концентрирования элементов на породах, использование показателей для почв является некорректным.

Анализ возможности использования ПДК показал, что при оценке опасности следует представлять, опасность «чего» оценивается. Значения ПДК представляют наименьшее из экспериментально определенных четырех показателей вредности: транслокационного, миграционного воздушного, миграционного водного, характеризующих переход компонента из почвы соответственно в растения, грунтовые воды и атмосферный воздух, и общесанитарного, характеризующего влияние загрязняющего вещества на самоочищающую способность почвы и ее биологическую активность. Об опасности непосредственного воздействия на человека можно судить по сравнению концентрации загрязняющего вещества с миграционным воздушным показателем, а величина данного показателя нормируется в основном для очень ограниченного числа компонентов. Другие показатели вредности характеризуют опосредованную опасность через субъекты второго ранга – растительность и грунтовые воды (в том случае, если они используются человеком в пищу и для питья).

Более обоснованным при оценке опасности воздействия почв и пород на здоровье человека является использование величины суммарного показателя загрязнения Zc, являющегося индикатором неблагоприятного воздействия на здоровье населения. Основные дискуссионные вопросы, касающиеся использования данного показателя, сводится к следующим: 1) недостаточная необоснованность корреляции категорий загрязнения почв и изменения показателей здоровья населения в очагах загрязнения, 2) использование при расчете Zc для почв региональных и базисных значений фона, а для пород кроме того – значений кларков, 3) использование при расчете химических элементов только I-III классов опасности, 4) игнорирование синергетического действия химических элементов.

Анализ нормативных материалов, литературных и фондовых источников показал, что в действующих нормативных и нормативно-методических документах фон определяется как содержание вещества на территориях вне сферы локального антропогенного воздействия территорий (СП 11-102-97), не подвергающихся техногенному воздействию или испытывающих его в минимальной степени (МУ 2.1.7.730-99). В то же время ряд исследователей полагает (Морозова, Москаленко, 2001; Москаленко, Гинзбург, 2001), что на урбанизированных территориях в качестве точки отсчета, следует применять базисные концентрации элементов, т.е. концентрации, характерные для данной экосистемы до начала планируемой хозяйственной деятельности в ее пределах. Результаты, полученные автором при использовании предлагаемого «базисного» подхода для оценки опасности загрязнения почв, пород и техногенных отложений на конкретных участках, подтвердили целесообразность его применения на урбанизированных территориях (см. гл.5).

Важность обоснованного подхода к выбору фона при оценке уровня загрязнения почв и пород очевидна, так это в значительной степени влияет на выбор решения о дальнейшем использовании территории и в случае недопустимого загрязнения грунтов – способах их утилизации. Анализ собственного многолетнего опыта и литературных и фондовых данных позволил сделать вывод о том, что при выборе «реперных» параметров для оценки опасности загрязнения почв, пород и техногенных отложений необходимо исходить из специфики объекта сравнения. При определении уровня загрязнения почв, пород или техногенных отложений, которые залегают или могут оказаться в поверхностных слоях и непосредственно воздействовать на здоровье населения сравнение целесообразно проводить относительно базисных параметров. При исследовании концентрирования загрязняющих элементов на породах следует использовать фоновые содержания элементов в породах исследуемых участков, так как значения фоновых концентраций могут существенно варьировать в зависимости от минералогического состава пород, ландшафтно-геохимических и других факторов, а кларки пород представляют среднее из очень больших выборок.

Оценка геохимической опасности почв и пород как вторичного источника загрязнения

Кроме непосредственного влияния на здоровье человека, загрязненные почвы и породы могут влиять опосредованно - через загрязнение растительности, подземных, а также поверхностных вод (в случае разгрузки подземных вод в поверхностные водотоки и водоемы, плоскостного стока с загрязненных территорий). Одним их наименее изученных вопросов является оценка почв, техногенных отложений и горных пород как вторичного источника загрязнения подземных вод, что обусловило необходимость совершенствования методологического подхода. В современной практике оценка обычно проводится по степени загрязнения почв и пород валовыми или подвижными (что более обосновано) формами тяжелых металлов по отношению к миграционному водному показателю вредности. К основным недостаткам данного метода относятся следующие: 1) данный показатель разработан для ограниченного количества химических элементов, 2) использование метода не позволяет оценить время достижения загрязняющих компонентов уровня грунтовых вод и масштаб возможного загрязнения подземных вод.

Одним из важнейших факторов, определяющих опасность почв и пород как вторичного источника загрязнения, является форма нахождения химических элементов в твердой фазе. Используемый для определения подвижных форм ацетатно-аммонийный буфер позволяет представить суммарное содержание водорастворимой, обменно-сорбированной, карбонатной и сульфатов. Валовые формы (в случае извлечения их сильной кислотой) кроме вышеперечисленных включают органоминеральные и гидроксидные формы. Для детального изучения форм нахождения целесообразно проводить их определение фазовым геохимическим методом (Сает, Несвижская, 1974). Данный метод впервые использован автором для оценки опасности загрязнения пород и техногенных отложений.

Для оценки геохимической опасности зоны аэрации как вторичного источника загрязнения подземных вод тяжелыми металлами, нами предложен подход, заключающийся в определении форм нахождения химических элементов фазовым геохимическим методом и расчетах влаго- и массопереноса в зоне аэрации, что позволяет оценить изменения содержания загрязняющих веществ в породах и их концентрации, поступающие на уровень грунтовых вод. Рассмотрены основные этапы процедуры: определение форм нахождения химических элементов в породах в вертикальном разрезе для каждой литологической разности в верхней части, в центре и в нижней части слоя; выяснение физико-химических процессов (растворение, десорбция, деструкция), выбор модели; выяснение вида изотермы сорбции и определение параметров сорбции; определение параметров влагопереноса (в случае невозможности использование из базы данных); моделирование влаго- и массопереноса (прогноз изменения концентраций в зоне аэрации, а также поступающих на уровень грунтовых вод в заданные периоды времени); моделирование переноса загрязняющего вещества в водоносном горизонте (в исследуемой части площади). Примеры апробации методического подхода рассмотрены в главе 5.

Анализ, оценка и прогноз геохимического риска

В разделе рассмотрены основные понятия, используемые при оценке риска (вероятность объективная и субъективная, частота, неопределенность), дана классификация неопределенностей.

Для классификации неопределенностей при формировании геохимической опасности и риска в социоприроднотехнической системе предлагается следующая классификация неопределенностей, разработанная на основе анализа и обобщения ряда существующих классификаций (Дернер, 1997; Дзекцер, 1997; Человеческий фактор, 2003; Филиппов, Филиппов, 2000; Фон Нейман, Моргенштерн,1970).

Выделены следующие типы неопределенности:

1. Неопределенность целей.



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 10 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.