Способ определения эффективности природоохранных мероприятий

Способ определения эффективности природоохранных мероприятий

Реферат

Изобретение относится к способам оценки эффективности природоохранных мероприятий, направленных на снижение вещественного загрязнения окружающей среды, находящейся в различных агрегатных состояниях (воздушный и водный бассейны, почва), химическими элементами и соединениями, поступающими из природных и антропогенных, организованных и неорганизованных, источников.

Заявляемое изобретение может быть использовано в экологических менеджменте и аудите, при выявлении наиболее эффективных природоохранных мероприятий, установлении очередности их реализации, оптимизации расходов на выполнение природоохранных работ. При этом возможно его применение и к единичному мероприятию и к их произвольной совокупности, формируемой заинтересованными сторонами.

Известны способы определения эффективности природоохранных мероприятий, в которых используют различные показатели ее экономической оценки: чистый годовой экономический эффект средозащитных мероприятий, общая экономическая эффективность средозащитных затрат, общая экономическая эффективность капитальных вложений в средозащитные мероприятия, сравнительная экономическая эффективность затрат на охрану окружающей среды (ОС), индекс доходности, внутренняя норма доходности, срок окупаемости капитальных вложений и др. (Временная типовая методика определения экономической эффективности осуществления природоохранных мероприятий и оценка экономического ущерба, причиняемого народному хозяйству загрязнением окружающей среды. - М.: 1986; Гирусов Э.В. и др. Экология и экономика природопользования. - М.: Изд. «Единство», 2003. - разд. 16,5; Яндыганов Я.Я. Экономика природопользования. - Екатеринбург: Изд. Урал. Гос. Эконом. ун-та, 1997. - разд. 13.2).

Общими при оценке экономических показателей является их расчет на основе сопоставления выраженных в денежной форме результата реализации мероприятий и затрат на их осуществление.

Основной результат выполнения природоохранного мероприятия - снижение загрязнения окружающей среды (предотвращенный ущерб). Он определяется как разница ущербов, наносимых ОС до и после выполнения мероприятия. Ущерб возмещают его продуценты (предприятия) платежами за загрязнение окружающей среды. Поэтому результат выполнения природоохранных мероприятий, как правило, обусловлен снижением платы за загрязнение. Дополнительный эффект может быть получен при реализации продукции из отходов производства или непосредственно отхода сторонним предприятиям, при снижении заболеваемости, смертности, инвалидности работников предприятия и населения, при сокращении эксплутационных расходов на природоохранную технику и технологии.

Затраты на реализацию мероприятия определяются инновациями (капитальными вложениями) в них и эксплутационными расходами, затратами на реагенты для очистки от загрязнений и т.п.

Прототипом заявленного способа служит способ расчета общей (абсолютной) экономической эффективности капитальных вложений в средозащитные мероприятия. Она определяется путем деления годового объема полного экономического эффекта, за вычетом эксплуатационных расходов на содержание и обслуживание средозащитных объектов, на величину капитальных вложений, обеспечивающих этот результат (Временная типовая методика определения экономической эффективности осуществления природоохранных мероприятий и оценки экономического ущерба, причиняемому народному хозяйству загрязнением окружающей среды, Москва, изд-во «Экономика», 1986. - 96 с.).

Недостатки известных способов:

определение результата природоохранных мероприятий на основе оценки ущерба окружающей среде и платежей за ее загрязнение с использованием произвольно устанавливаемой платы за одну физическую или условную тонну выбросов в атмосферу или сбросов в водный бассейн, за размещение 1 т отходов. Произвольность устанавливаемых ставок платежей очевидна. В частности, Временная типовая методика предусматривала плату за 1 условную тонну выбросов, равную 2,4 руб. В настоящее время ее величина остается фактически прежней, несмотря на 1000-кратную деноминацию и примерно 100-кратную инфляцию цен за период 1986-2004 гг. В свете отмеченного расчеты ущерба окружающей среде и платежей за ее загрязнение весьма субъективны; к загрязнителям относятся даже вещества при их концентрациях, равных или меньших ПДК. Однако вещества при концентрациях, равных или меньших ПДК, загрязнителями не являются.

Технический результат изобретения - повышение точности определения эффективности проводимых природоохранных мероприятий. Это достигается сопоставлением токсикологической эффективности, вводимого здесь понятия, с затратами на ее достижение.

Токсикологическая эффективность ΔТО, или Э_т, мероприятия является разностью токсических опасностей источника загрязнения до и после выполнения мероприятия.

За токсическую опасность ТО принимается безразмерная (критериальная) величина, определяемая по формуле:

C_i - фактическая концентрация i-го загрязнителя в источнике;

ПДК_i - предельно допустимая концентрация i-го загрязнителя в различных средах окружающей среды;

ϑ - количество единиц объема газовой или жидкой фаз в источнике загрязнений, поступающих в воздушную или водную среду, или количество единиц массы загрязнений, поступающих в почву.

При этом при расчетах по формуле (1) объемы газовой и жидкой фаз или масса загрязнения, поступающего в почву, принимают размерности, совпадающие с размерностями знаменателей в ПДК веществ для этих фаз и почвы. Соответственно объемы газовой фазы определяются в кубических метрах, жидкой фазы - в литрах, массы почвы - в килограммах. Числители концентраций С_i и ПДК, физическую массу веществ-загрязнителей выражают в миллиграммах.

По своему смыслу формула (1) для расчета ТО отражает количество единиц ПДК сверх допустимого в количестве единиц ϑ объема или массы источника загрязнения. В круглых скобках дробь представляет собой безразмерное число. Оно выражает концентрацию i-го компонента в единицах ПДК. Вычитание из дроби единицы означает, что концентрация компонента, равная 1 ПДК, нормативна, и он не является загрязнителем. При С_i ПДК все выражения для ТО по i-му компоненту превращается в нуль или становится отрицательным. Это свидетельствует об отсутствии токсической опасности от данного компонента. Таким образом, токсическая опасность - всегда число положительное, являющееся критериальным.

Токсическая опасность источника загрязнения определяется суммой токсических опасностей загрязнителей, в нем находящихся.

Технический результат достигается определенной последовательностью операций, составляющих сущность изобретения.

Сущность изобретения (последовательность его операций) заключается в том, что до начала выполнения мероприятия выявляют загрязнители, к которым относят вещества, фактическая концентрация которых в источниках загрязнения превышает ПДК, и определяют объемы их поступления в окружающую среду. По полученным данным, используя формулу (1), рассчитывают токсические опасности веществ во всех источниках загрязнения, подпадающих под действие намечаемого мероприятия. Полученную величину токсической опасности веществ суммируют. Сумма характеризует величину ТО веществ-загрязнителей во всех источниках загрязнения до реализации мероприятия. После его выполнения вновь определяют величину токсической опасности веществ в источниках загрязнения и вычисляют токсикологическую эффективность Э_т мероприятия как разность токсической опасности до (TO₁) и после (TO₂) его выполнения. Сопоставляя Э_т с затратами на ее достижение, рассчитывают токсиколого-экономическую эффективность мероприятия Э_тд по формуле:

где индексы 1,2 определяют параметры загрязнения окружающей среды соответственно до и после выполнения мероприятия;

Д - любой вид затрат на достижение результата, выраженных в денежной форме.

Величина Э_тд показывает, какое количество загрязнений в единицах ПДК ликвидируется на единицу денежных затрат в природоохранном мероприятии.

Кроме изложенной совокупности существенных признаков, обеспечивающей получение технического результата во всех случаях, заявляемое решение отличает ряд особенностей, характеризующих предлагаемый способ в частных случаях его выполнения:

раздельно определяют токсическую эффективность мероприятий для человека и для окружающей среды;

при определении токсикологической эффективности мероприятий применительно к человеку используют гигиенические экологические нормативы, характеризующие ПДК веществ на селитебных территориях (ПДК_с.с, ПДК_в, ПДК_п). Здесь индексы: с.с - среднесуточная в воздушном бассейне; в - в водном бассейне хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения; п - в почве;

при определении токсикологической эффективности мероприятий применительно к окружающей среде используют биологические экологические нормативы (ПДК_с.с, ПДК_р.х, ПДК_п). Здесь индекс р.х характеризует водоемы рыбохозяйственного назначения;

ранжируют мероприятия по величине токсиколого-экономической эффективности и выявляют те из них, которые обеспечивают минимизацию используемых средств на природоохрану.

Приведем примеры реализации заявленного способа.

В природоохранную программу регионального уровня предложено включить мероприятия, направленные на снижение экологического ущерба, наносимого пятью источниками загрязнений, поступающих в различные среды (воздушный и водный бассейны, почвы). Индекс А характеризует источник антропогенного происхождения, индекс Е - природного (табл.1):

источник 1А. Отходящие газы агломерационной фабрики, выбрасываемые в атмосферу без пылегазоочистки. В результате выполнения природоохранного мероприятия пылеочистка установлена. Концентрация C₁ пыли в аглогазах до очистки 3 г/м³ (3000 мг/м³). После очистки она снижена до ПДК пыли (0,06 мг/м³). Объем газов до и после очистки составляет 2500 м³/т агломерата. Его годовое производство 1 млн т. Капитальные затраты К на пылеочистку составили 70 млн руб.;

источник 2А. Сточные воды очистных сооружений промливневых стоков машиностроительного завода, поступающие в водный бассейн. Основные вещества в сбросах - хром и взвеси, причем концентрация последних ниже, чем ПДК. После реализации мероприятия концентрация загрязнителя (Cr 6⁺) равна ПДК. Количество сбросов 10⁹ л/год, капитальные затраты К на мероприятие 10 млн руб.;

источник 3А. Сточные воды очистных сооружений, представленные отработанными травильными растворами трубопрокатного производства с основным загрязнителем - сульфатом железа. Количество сбросов, как и в источнике 2А, равно 10⁹ л/год, концентрация сульфата железа после очистки - на уровне ПДК, капитальные затраты 20 млн руб.;

источник 4А. Рекультивация хвостохранилища обогатительной фабрики с возвратом его дренажных вод в оборотный цикл предприятия. Мероприятие позволяет ликвидировать сверхлимитное загрязнение хвостохранилища, т/год: отходы флотации - 1287; медь - 0,9; цинк - 2,2; свинец - 11,3. Капитальные затраты 5 млн руб.;

источник 5Е. Природный источник загрязнения, представленный водами карстовой пещеры, поступающими в водоем. Количество сбросов 10⁹ л/год, очистка от основных загрязнителей (взвешенные вещества и сульфаты) до уровня ПДК, капитальные затраты 5 млн руб.

Для определения Э_тд мероприятий сопоставим их результаты в виде Э_т с капитальными затратами, т.е. определим отношение Э_т/К. Назовем это отношение абсолютной экологической эффективностью капитальных вложений в природоохранные мероприятия (Э_ткв).

Технику вычислений покажем на примере расчетов для источников 1А и 4А.

Источник 1А. В соответствии с формулой (1) и исходными данными токсическая опасность источников равна:

здесь 2,5·10⁹ - количество единиц объема выбросов за год, равное производительности фабрики (1 млн т агломерата), умноженной на удельный выброс газов (2500 м³/г агломерата).

Токсическая опасность источника после выполнения мероприятия (ТО₂) равна нулю, так как очистка по загрязнителю (пыли) проведена до уровня его ПДК. Поэтому в соответствии с формулой 2 (числитель):

Э_Т=T₁-T₂=T₁=125·10¹²ед.

Поскольку ПДК для человека и окружающей среды при выбросах в воздушный бассейн равны ПДК_с.с, то Э_т для них в этом случае равны.

Очевидно, что в соответствии с формулой (2):

Э_ткв=125·10¹²/70·10⁶=1,78·10⁶ ед./руб,

где 70·10⁶ - капитальные затраты на мероприятия.

Таким образом, 1 руб. капитальных затрат по мероприятию 1А позволяет убрать 1,78 млн единиц загрязнения. В данном примере одна единица равна 0,06 мг железосодержащей пыли (1 ПДК).

Источник 4А. Результат мероприятия выражен в виде массы загрязнителей, ликвидированных при его выполнении. Определение ожидаемого результата мероприятия таким образом в природопользовании является распространенным. Поскольку при этом не приводятся объемы выбросов/сбросов и концентрации загрязняющих веществ до и после выполнения мероприятий, то в расчетах нельзя непосредственно использовать формулы (1) и (2). Однако можно показать, что величина физической массы загрязнителей является следствием формулы (1):

где m_i - безразмерная величина, численно совпадающая с количеством единиц физической массы i-го загрязнителя сверх допустимого, выраженной в миллиграммах (см. пояснения к формуле (1).

Тогда по i-му загрязнителю:

где Δm_i - безразмерная величина, численно совпадающая с разницей количества единиц физической массы i-го загрязнителя сверх допустимого, выраженных в единицах массы ПДК (миллиграммах), до и после выполнения мероприятия.

Поэтому в соответствии с формулой (4) и исходными данными по источнику 4А:

Аналогично рассчитываются Э_т для меди, цинка, свинца. Суммарная Э_т мероприятия равна 1178·10⁹ ед. (1,178 Тед).

Э_ткв=Э_т/К=1,178·10¹²/5·10⁶=236·10³ ед./руб.

Э_т и Э_ткв для окружающей среды рассчитывались аналогичным способом, но с использованием для водных бассейнов ПДК_р.х (мероприятия 2А, 3А, 5Е).

Результаты расчетов (табл.1) показывают, что представленные мероприятия по величине Э_ткв различаются на несколько порядков. В частности, Э_ткв мероприятия 1А превышает этот показатель для мероприятия 2А в 14,8 тыс.раз. Столь большие различия в Э_ткв позволяют проранжировать мероприятия по данному показателю (в порядке его убывания), например, для человека (табл.2).

Выявляется, что на долю наиболее эффективного мероприятия приходится 98,2% токсикологической эффективности всей их совокупности при гораздо более низкой доле капитальных вложений (63,3%). Вклад других мероприятий в Э_т незначителен (от 0,01 до 0,92%).

Вывод: к реализации необходимо принять только мероприятие 1А. Это позволит при более чем 98%-ном его вкладе в устранение токсикологической опасности сократить капитальные затраты в защиту окружающей среды со 110 до 70 млн руб., или более чем на 1/3. Только его Э_ткв (1,78·10⁶) больше средней Э_ткв по совокупности мероприятий, равной 127, 296·10¹²/110·10⁶, или 1,16·10⁶ ед./руб. капитальных вложений.

Расчеты автора по другим мероприятиям показали, что различия их Э_ткв могут превышать миллионы раз. При этом капитальные затраты могут быть снижены более чем в десять раз при выполнении только наиболее эффективных мероприятий при вкладе последних в ликвидацию токсикологической опасности на уровне 90-95% от всей совокупности природоохранных предложений.

Очевидно, что при аналогичных расчетах Э_тд природоохранных мероприятий можно использовать не только затраты на их выполнение в виде капитальных, но и другие виды затрат, например приведенных или эксплуатационных.

Таким образом, примеры выполнения предлагаемого способа, результаты расчетов и пояснения к ним показывают возможность выполнения всех признаков основного и дополнительных пунктов приводимой далее формулы предлагаемого изобретения.

Диапазон применения заявленного способа не ограничен. Может быть выполнена оценка токсиколого-экономической эффективности Э_тд как единичного источника, так и неопределенно большой совокупности источников загрязнения с ранжированием последних и выбором наиболее эффективных из них.

Таблица 1
Загрязняемая среда	№ источн. загрязнения	Вещество источника загрязнения	Эт,ед.	К, млн/руб.	Эт/К, ед/руб.	Сверхлимитный сброс, т/год
Название	Агрег. состояние	ПДК1 i	Ci,1	Для человека	ОС
Атмосфера	1А	пыль железосодержащая	Т	0,06	3000	125·1012	125·1012	70	1,78 млн
результат	125·1012	125·1012
Водный бассейн	2А	хром (VI)	Ж	0,05/0,02	0,11	1,2·109	4,5·109	10	120
взвешенные вещества	Т	5/20	0,94	нет	нет
результат	1,2·109	4,5·109
3А	сульфат железа	Ж	500/100	15000	29·109	149·109	20	1450
результат	29·109	149·109
Почва	4А	отходы флотации	Т	3000	-	429·109	429·109	5	236000	1287
медь	Т	3	-	300·109	300·109	0,9
цинк	Т	23	-	96·109	96·109	2,2
свинец	Т	32	-	353·109	353·109	11,3
результат	1178·109	1178·109
Водный бассейн	5Е	взвешенные вещества	Т	5/20	5385	1076·109	268·109	5	215000
сульфаты	Т, Ж	500/100	1000	1·109	9·109
результат	1077·109	277·109

Таблица 2
Мероприятие	1А	4А	5Е	3А	2А
Эткв	1,78·106	2,36·105	215,4·105	1,45·105	1,2·102
Эт, Тед	125	1,178	1,077	0,029	0,012
Эт нараст., Тед.	125	126,178	127,255	127,284	127,296
Эт,%	98,20	0,92	0,85	0,02	0,01
Эт, % нараст.	98,20	99,12	99,97	99,99	100,00
К, млн руб.	70	5	5	20	10
К нараст., млн руб	70	75	80	100	110
К,%	63,63	4,55	4,55	18,18	9,09
К, % нараст.	63,63	68,18	72,73	90,91	100
Примечание. Тер=1012 ед.

1. Способ определения эффективности природоохранных мероприятий, включающий сопоставление полученного результата с затратами на его достижение, отличающийся тем, что результат выражают в натуральных показателях, а затраты - любым экономическим показателем в денежном выражении, при этом до начала выполнения мероприятий выявляют загрязнителя, к которым относят вещества, фактическая концентрация которых в источниках загрязнения превышает ПДК и определяют объемы их поступления в окружающую среду, по полученным данным рассчитывают токсические опасности TO₁ i-x веществ во всех источниках загрязнения, подпадающих под действие намечаемого мероприятия, рассчитанные величины суммируют, причем за сумму токсических опасностей принимают безразмерную, т.е. критериальную, величину, определяемую по формуле

где C_i - фактическая концентрация i-го загрязнителя в источнике;

ПДК_i - предельно допустимая концентрация i-го загрязнителя в различных средах окружающей среды;

n - число загрязнителей в источниках загрязнения;

ϑ - количество единиц объема газовой или жидкой фаз в источнике загрязнений, поступающих в воздушную или водную среду, или количество единиц массы загрязнений, поступающих в почву,

затем после выполнения мероприятий вновь повторяют измерения фактических концентраций веществ для выявления загрязнителей, к которым относят вещества, фактическая концентрация которых в источниках загрязнения превышает ПДК, и определяют объемы их поступления в окружающую среду, по полученным данным рассчитывают сумму токсических опасностей TO₂ загрязнителей после выполнения мероприятия, вычисляют разность токсической опасности загрязнения до (TO₁) и после (TO₂) выполнения мероприятия, которую принимают за токсикологическую эффективность Э_т, выражающую результат мероприятия в натуральных показателях, сопоставляют результат с затратами на его достижение, выраженными любым экономическим показателем в денежном выражении, по формуле

где Э_тд - токсиколого-экономическая эффективность мероприятия Э_тд;

индексы 1 и 2 определяют параметры загрязнения окружающей среды соответственно до и после выполнения мероприятия;

Д - любой вид затрат на достижение результата, выраженных в денежной форме.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что размерности C_i и ПДК_i для воздушного бассейна выражают в мг/м³, для водного бассейна - в мг/л, или в мг/дм³, для почвы - в мг/кг, объемы выбросов загрязнителей в воздушный бассейн определяют в м³, сбросов в водный бассейн - в литрах, или кубических дециметрах, массы загрязненной почвы - в килограммах, физическую массу вещества-загрязнителя - в миллиграммах.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что раздельно определяют токсикологическую эффективность природоохранного мероприятия применительно к человеку и окружающей среде, при этом в расчетах применительно к человеку используют гигиенические экологические нормативы, характеризующие ПДК веществ на селитебных территориях, т.е. ПДК_с.с, ПД_в, ПДК_п, а в расчетах применительно к окружающей среде используют биологические экологические нормативы, т.е. ПДК_с.с, ПДК_р.х, ПДК_п.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что природоохранные мероприятия ранжируют по величине ожидаемой токсиколого-экономической эффективности Э_тд и к реализации принимают наиболее эффективные из них.