Поняття «екологічний ризик» в системі екологічних понять.

Проявом недостатньої розробки теоретико-методичного апарата оцінки ГЕР є спільні трактування змісту понять «екологічний ризик», «геоекологічний ризик», «екологічна небезпека», «екологічна ситуація», «надзвичайна ситуація», «екологічна криза», «екологічна катастрофа». Аналіз показав, що під геоекологічним ризиком як складовою екологічного ризику слід розуміти ймовірність відмови ПГТС виконувати задану функцію, оскільки оцінка ГЕР полягає у визначенні ступеня ймовірності виникнення екологічно несприятливих явищ, процесів, ситуацій; натомість інші вищеназвані екологічні поняття фіксують оцінку вже сформованих негативних процесів та явищ. Поняття «геоекологічний ризик» відрізняється і прогнозним характером – відображає суть нелінійного багатоваріантного розвитку геосистем, виступає ймовірнісною величиною, що змінюється в межах від 0 до 1

Одним з таких часто використовуваних понять є «екологічна небезпека», це поняття визначається багатозначно різними вченими, це і певна ситуація, і екологічні впливи і ймовірність розвитку і прояву будь-яких негативних процесів. Проведений аналіз показав, що деякі автори підміняють поняття «екологічна небезпека» поняттям «Геоекологічний ризик». Загальним для обох понять є наявність негативних наслідків реалізації подій і явищ для соціуму та екосистем, але екологічна небезпека характеризується можливістю настання яких-небудь несприятливих подій, а ГЕР описує ймовірність настання цих подій. У ЕБ є якісні критерії, ГЕР характеризується кількісним критерієм - ймовірністю від 0 до 1, але ніколи не дорівнює нулю, ризик - це міра небезпеки. Тому ми пропонуємо розуміти під екологічною небезпекою - ситуацію можливої негативної зміни навколишнього середовища під впливом різних факторів.

Рис. 1. Соотношение понятий «геоэкологический риск» и «экологическая опасность»; ПХТС – природно-хозяйственная территориальная система.

Іншим, близьким до геоекологічного ризику поняттям є поняття «екологічна ситуація» (ЕС). У цілому ЕС - це просторово-часове поєднання різних умов та факторів, що створюють певну екологічну обстановку на території різного ступеня благополуччя або неблагополуччя (Б. І.Кочуров, 1997).

 ЕС визначають по набору специфічних екологічних показників, що демонструють відхилення параметрів станів системи від норми, тому, на наш погляд ГЕР виступає одним з показників конкретних екологічних станів, що дозволяє судити про гостроту ЕС. Поняття ЕС і ГЕР подібні з точки зору оцінки якості навколишнього середовища людини (відображають ступінь її неблагополуччя), збігаються вони й по просторових параметрах, оцінка ГЕР може служити підставою для прогнозу майбутніх ЕС; однак відмінності даних понять істотні: ГЕР відображає імовірнісний характер розвитку подій і негативної зміни геосистем, ЕС - характеризує вже склалося фактичне становище геосистеми по набору певних екологічних показників Завданням оцінки ГЕР виступає попередження тієї чи іншої (негативної) екологічної ситуації, завданням оцінки ЕС, перш за все, є контроль, фіксація якості по набору специфічних показників.

Рис. 2. Соотношение понятий «геоэкологический риск» и «экологическая ситуация».

Ще одним, близьким до геоекологічного ризику поняттям є поняття надзвичайної ситуації (НС).В цілому під надзвичайної ситуацією розуміють - порушення нормального життя і діяльності на об'єкті або певній території (акваторії), спричинене аварією, катастрофою, стихійним або екологічним лихом, епідемією, епізоотією, епіфітотією, а також військовими діями,і що призвело або може призвести до людських і матеріальних втрат [10,12].Всі опрацьовані нами визначення НС схожі з наведеним, поняття НС не підмінюється поняттям геоекологічного ризику і навпаки, поняття НС є одним з різновидів поняття «ситуація».

Схожість понять «надзвичайна ситуація» і «Геоекологічний ризик» виникає з загального генезису: і ГЕР та НС викликаються проявом негативних природних і техногенних процесів і можуть мати негативні наслідки. Існують і відмітні риси даних понять: ГЕР виступає ймовірнісною характеристикою ситуації, тоді як надзвичайна ситуація являє собою фактичну сукупність станів і процесів. ГЕР характеризується кількісним критерієм у вигляді математичної величини - імовірності, НС оцінюють за критеріями тяжкості і частоти прояву негативних подій (див. рис. 3).

Рис. 3. Соотношение понятий «геоэкологический риск» и «чрезвычайная ситуация».

Іншими близькими екологічному ризику поняттями є поняття екологічної кризи та екологічної катастрофи. Екологічна криза - стаціонарне, щодо поступове оборотне або необоротне погіршення стану навколишнього середовища, викликане антропогенними чи природними чинниками. Екологічна катастрофа - нерівноважний, нестаціонарне перетворення навколишнього середовища, наслідком якого є втрата стійкості в результаті зміни внутрішніх параметрів і / або швидкої зміни зовнішніх змінних[2, 3, 7, 11]. Дані поняття характеризують різні типи станів геосистеми (від нормального, стаціонарного до катастрофічного), не мають чітких критеріїв, у той час як поняття «Геоекологічний ризик» виступає ймовірнісної величиною з кількісними критеріями.

Отже, загальним для понять «екологічна небезпека», «екологічна ситуація», «надзвичайна ситуація», «екологічна криза», «екологічна катастрофа» є - відображення суті поняття «ситуація» різного ступеня екологічної гостроти. Оцінка геоекологічного ризику полягає у визначенні рівня ймовірності виникнення несприятливих явищ, процесів, ситуацій; в той час як вищезгадані поняття фіксують оцінку вже сформованих негативних процесів і явищ. Поняття «Геоекологічний ризик» відрізняється і прогнозним характером - відображає суть нелінійного, багатоваріантного розвитку геосистем, виступає ймовірнісною величиною змінюється в межах від 0 до 1.

Рис. 4. Співвідношення понять «геоекологічний ризик» (ГЕР), «екологічна небезпека» (ЕН), «екологічна ситуація» (ЕС), «надзвичайна ситуація» (НС), «екологічна криза» (Екр) та «екологічна катастрофа» (Екат).

1. Методи та методика оцінки екологічного ризику.

В экономическом подходе (социально-экономический и эколого-экономический) вероятность риска определяется при помощи комплекса экономических методов: статистических, аналитических, экспертных, нормативных, расчетных, рыночных (вероятность риска определяется вероятностью возникновения неблагоприятного события умноженная на вероятность получения материальных и социальных потерь).

В оциально-экологическом подходе критерии риска определяются на основании расчетов частот событий (чрезвычайных ситуаций), социальных и финансовых убытков от них (С.А. Соболев, В. Одинец) В.Одинец предлагает такую формулу расчета , где Р – риск, b- вероятность, Y – ущерб, n – независимые вероятные явления. Путем расчета индивидуального риска (расчет количества погибших к общей численности населения за определенный промежуток времени) предлагают определять критерии риска В.И. Осипов и Е.Д. Арустамов. В.И. Осипов в своей работе предлагает такие формулы индивидуального , где  - величина риска за время t, P – вероятность природной опасности, U – ущерб от данной природной опасности; и общего риска для всей территории за интервал времени (t):  - соответственно вероятность и ущерб от опасности события j-го энергетического класса. Е.Д. Арустамов величину риска определяет по формуле  где n – число несчастных случаев, N – общее количество людей, кроме того, выделяет 4 подхода к определению возможного уровня риска:1 – инженерный, опирается на статистику, расчет частот, вероятностный анализ безопасности, построение деревьев опасности; 2 – модельный, основан на построении моделей воздействия вредных факторов на отдельного человека, социальные и профессиональные группы людей. Данные методы основаны на расчетах для которых не всегда есть данные; 3 – экспертный, при котором вероятность событий определяется на основе опроса опытных специалистов (экспертов); 4 – социологический, основан на опросе населения. Таким образом, критерии риска в данном подходе авторами определяются комплексом статистических методов. Однако таких критериев риска недостаточно для расчетов комплексных геоэкологических рисков.

В эколого-экономическом подходе критерии риска определяются на основании экономического расчета экологических убытков. При разработке методов расчета риска, авторы отталкиваются от формулы 2.1 показателя среднего риска:

                                                                                                  (2.1),

 где  - вероятность получения ущерба размера в результате наступления неблагоприятного события;

 - величина ущерба;

n – число возможных вариантов ущерба (включая нулевой ущерб) к предположению о непрерывной зависимости вероятности  от значений ущерба ( = ) формула приобретает вид:

                                                                                                 (2.2),

в более общем случае, когда ущерб может наступать вследствие различных неблагоприятных и не зависящих друг от друга событий, средний риск определяется по формуле :

                                                                                            (2.3),

где  - вероятность получения ущерба при наступлении события j типа, ,  - вероятность наступления события j типа,  - вероятность получения ущерба вероятность получения ущерба при наступлении события j типа.

При условии, что ущербы от различных событий измеряются по одной шкале, можно использовать следующую формулу:

                                                                                      (2.4),

в данной формуле  - выражает закон распределения вероятностей наступления неблагоприятных событий, а  - законы распределения ущербов при наступлении каждого из таких событий.

Все четыре предыдущие формулы определяют величину среднего риска без учета деятельности самого объекта и:

1 – объект может принять меры по уменьшению потерь от неблагоприятного события, но не влияет на возможность его появления – «чистый риск», тогда формула приобретает вид:

                                                                                  (2.5),

где  - условная вероятность возникновения ущерба  при наступлении неблагоприятного события j типа и осуществлении защитных мероприятий от него с затратами ;

2 – кроме того, объект может занять активную позицию и сознательно выбрать ситуацию, характеризующуюся другой вероятностью ее проявления (выбрать более рисковую ситуацию, с большим ущербом или предпринять действия по избежанию риска) тогда говорят о «спекулятивных рисках» формула приобретает вид:

                                                                          (2.6),

где  - вероятность выбора объектом ситуации, характеризующейся вероятностью наступления неблагоприятного события j типа и законом распределения ущерба , в свою очередь зависящем от принятых мер по защите

В связи с понятием экологических нарушений окружающей среды Н.П. Тихомиров и соавторы говорят об источниках экологической опасности и делят их на природные и техногенные. Чрезвычайные ситуации при этом не только являются причиной экономических ущербов, но и порождают цепь катастрофических аварийных событий, многократно усиливающих суммарную силу воздействия на окружающую среду и территориально – производственные комплексы и вызывающие значительные ущербы каскадного характера.

Авторы отмечают что около 50% техногенных аварий имеют прямые экологические последствия, тогда формула расчета среднего риска примет вид:

                                                                 (2.7),

где  - условная вероятность k события получить ущерб , выраженный в стоимостной форме, в результате отклонения состояния окружающей среды от нормативного состояния на величину  и проведения защитных мероприятий от этого воздействия объемом , j – индекс определяющий характер нарушения состояния окружающей среды  - вероятность нарушения окружающей среды объемом . В случае развития чрезвычайной ситуации величина  - связывается с силой этого события, служит аналогом изменения качества окружающей среды.

При использовании данного выражения в оценках среднего риска необходимо учитывать следующие обстоятельства:

1 – для каждого отдельного объекта величина потерь, вызванная экологическими факторами, в течение заданного периода времени является случайной. Это связано с вероятностным характером проявления неблагоприятного события и случайного последствия для объекта; 2 – в отношении каждого из объектов можно говорить лишь об отдельных составляющих величины его собственного среднего риска или о законе распределения его ущерба; 3 – существует значительная неопределенность в оценках закона распределения ущерба по объектам разного уровня, вызванная отсутствием хорошо обоснованных методов прогнозирования вероятностей проявления неблагоприятных событий с экологическими последствиями, методов оценки вероятности проявления ущербов различных величин у отдельных объектов, и методик определения стоимостных показателей ущерба Методика предложенная Н.П. Тихомировым ориентирована на расчет эколого-экономических рисков, а не геоэкологических, хотя некоторые элементы оценки риска можно было бы использовать для расчетов критериев геоэкологических рисков, это представляется невозможным осуществить в связи с необходимостью использования большого объема исходных данных (каковые просто отсутствуют).

В экологическом подходе (В.А. Барановский, И.М. Подкаминный и др.) критерии вероятности риска вычисляются методами математической статистики с использованием критерия Эшби, так были выделены количественые и качественные характеристики риска, на основании которых были выделены территориальные условные зоны экологического риска. Коллективом авторов, на основании проведенных расчетов, была построена карта Украины «Антропоэкологический риск», что было сделано впервые. Однако методика определения риска не определена четко и не может быть использована в нашем исследовании.

В геоэкологическом подходе, принятом нами, Т.А. Акимова и В.В. Хаскин предлагают при оценке экологического риска характеризовать его двумя величинами: вероятностью события W и последствиями X, которые в выражении математического ожидания выступают как сомножители R=W*X. По отношению к источникам оценка риска предусматривает разграничение нормального режима работы (н) и аварийных ситуаций (ав).

Например, для ТЭС главной компонентой риска является , а для АЭС . То есть критерием риска является нормальная работа промышленных предприятий. Эти же авторы предлагают при расчете приемлемого уровня риска придерживаться экологического подхода (а не технического, социального, экономического), поскольку объектом опасности выступает не только человек, но и весь комплекс окружающей его среды. Мера техногенных изменений окружающей среды и должна быть мерой экологически приемлемого риска для человека. Это указывает на необходимость оценки критических и предельно допустимых изменений качества среды:

Критический уровень напряженности экологической обстановки на территории при значениях

где К_Э – кратность превышения экотехноемкости территории, Т – экотехноемкость территории, U – природоемкость территории.

Критическая степень антропогенного воздействия на структуру экосистем при значениях рЕ»0,3, формула расчета рЕ:

, 0<рЕ<1, где S – площадь участка занимаемого элементарным экосообществом, Ф(s) – функция благополучия данного сообщества, S – площадь территории.

Критический уровень общей загрязненности среды - Кр»2,5 – 3, рассчитываемый по формуле:

, где  - относительное превышение фоновой заболеваемости за счет экологических факторов, Кр – общая загрязненность среды (сумма кратностей превышения ПДК), x,f – параметры логнормального распределения,  - функция Лапласа. Данные расчеты позволят определить уровень приемлемого риска, однако требуют достаточно большого количества обобщенной информации о риске территории.

Мы исходим из методики определения экологического риска основанной на понятии отказа геоэкосистемы. Наступление отказа свидетельствует о существенных изменениях геосистемы и является критерием их неблагополучия. Понятие отказа – является одним из ключевых понятий в теории надежности и широко используется в теории систем.

М.Д. Гродзинский предлагает комплекс статистических методов оценки устойчивости (делятся на три группы: 1 – методы оценивания показателей по частоте событий (отказов, восстановлений, переходов между областями состояний); 2 – методы оценивания по функции распределения случайных величин (времени возникновения отказа или времени восстановления геосистемы после отказа); 3 – оценивание по вариации показателей в пределах заданного диапазона); базирующихся на концептуальных моделях теории надежности; методов оценивания устойчивости по деревьям отказов (восстановлений).

Оптимальной для оценки геоэкологических рисков является первая группа статистических методов – методы оценивания показателей по частоте событий, которые основываются на обследовании некоторого числа N отдельных выделов геосистемы i-го вида, которые на протяжении интервала времени Ùt находятся под определенным видом антропогенного воздействия, или подверглись ему Ùt лет назад. На основании данных обследования определяется число выделов геосистемы, которые: а) подверглись отказу (при оценке инертности), б) восстановились после отказа (при оценке восстанавливаемости), в) перешли в другие области состояний (при оценке пластичности). Эти события могут фиксироваться: а) непосредственно в момент их возникновения (непрерывное обследование), б) в некоторые контрольные моменты времени (периодическое обследование), в) только дважды – в начальном t₁ и конечном t₁+ Ùt моментах времени (двухразовое обследование). Данные полученные при двухразовых обследованиях геосистем, представляют собой число выделов геосистем, в которых за время Ùt возник отказ i-го вида - h_i(Ùt), или число геосистем которые восстановились после отказа -h_вi(Ùt). Поэтому, при одноразовых обследованиях можно определить показатели устойчивости типа вероятности, а именно – p_i(Ùt) – вероятность не возникновения отказа i-го вида за заданный промежуток времени Ùt, q_i(Ùt) – вероятность возникновения отказа i-го вида за заданный промежуток времени Ùt, P(z_o, Ùt) – вероятность абсолютной инертности, то есть вероятность не возникновения за заданный промежуток времени ни одного отказа любого вида, Q(z_o, Ùt) – вероятность возникновения за заданный промежуток времени хотя бы одного отказа любого вида, p_вi (Ùt) – вероятность восстановления геосистемы после отказа i-го вида, и некоторые другие.

При условии достаточной репрезентативности выборки (числа N обследованных геосистем), эти показатели определяются по простым соотношениям:

p_i(Ùt)=[N-h_i(Ùt)] / N; q_i(Ùt)= -h_i(Ùt) / h; p_вi(Ùt)= -h_вi(Ùt) / h_i(t₁),               (2.8)

где: h_i(t₁) – число геосистем, которые в начальный момент времени t₁ находились в состоянии отказа i-го вида.

Показатель абсолютной инертности P(Ùt), рассчитывается по формуле:

P(z_o, Ùt)=П p_i(Ùt)                                                                                         (2.9).

Как видно, комплекс методов определения критериев риска и его вычисления довольно широк, однако далеко не все методы подходят для комплексной оценки геоэкологических рисков, поскольку одни из них позволяют определить критерии только антропогенных рисков (риск ЧС), другие – риски сугубо экологические, третьи – основываются на экономических показателях производства и т.п. Именно поэтому нами был выбран статистический метод расчета вероятности риска, предложенный М.Д. Гродзинским и позволяющий использовать разнообразные данные о рисках (природных, антропогенных, социальных, комплексных) характерных для определенных геосистем (в нашем случае ПХТС).