КОЛИЧЕСТВЕННАЯ ОЦЕНКА РИСКОВ В ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
Часть 1. Методические принципы оценки рисков
А.В. Звягинцева, Г.В. Аверин
Донецкий национальный технический университет
Ссылка на источник: Вісник Донецького університету. Серія природничі науки. № 2/2006. C. 296 – 304.
ВВЕДЕНИЕ
Экологическая безопасность, которая направлена на обеспечение защиты жизненных интересов человека, общества и природной среды, является важной составляющей национальной безопасности государства. Принято, что в основе разработки и обоснования оптимальных форм управления экологической безопасностью лежит методология оценки риска, которая является научной основой для решения проблем безопасности человека и природной среды.
В настоящее время ответы на вопросы о путях решения многих современных экологических проблем должна дать научная концепция экологической безопасности на базе экологического мониторинга. Сегодня мониторинг окружающей среды понимается как комплексная система наблюдений, анализа, оценки и прогнозирования изменений состояния окружающей среды под влиянием антропогенных и природных факторов.
Таким образом, количественная оценка уровня безопасности по различным показателям является той методической основой в теории безопасности, которая позволяет на практике провести сравнительный анализ различных видов опасностей в природе и техносфере. В этом плане следует выделить два методических подхода – комплексную экологическую оценку и анализ риска. Эти два направления развиваются параллельно, часто дополняя друг друга. Однако в отличие от комплексной оценки, методология анализа риска является важным инструментом выявления и сравнения опасностей в экологической и промышленной безопасности, так как позволяет количественно оценить разные виды опасностей: от угроз аварий на предприятиях до природных катастроф или результатов повседневной деятельности людей [1].
Сегодня общепринятые методы оценки риска используются в целом ряде областей мониторинга окружающей среды: экологическом, социально-гигиеническом и кризисном мониторинге.
Экологический мониторинг как государственная система наблюдения, анализа, оценки и прогнозирования состояния окружающей природной среды является, с одной стороны, основой для обоснования управленческих решений путем минимизации риска, а с другой – системой, представляющей сведения о реальных параметрах и характеристиках окружающей среды. В этом отношении методологию оценки риска можно рассматривать в качестве одного из основных системообразующих элементов экологического мониторинга. Важную роль в экологическом мониторинге играет выбор контролируемых веществ, определение месторасположения постов наблюдения, автоматизация процессов контроля, выбор методик отбора и анализа проб, определение необходимой периодичности измерений и т.д. Риск загрязнения природной среды оценивается на основе сравнения концентраций вредных веществ, определенных при экологическом мониторинге, с безопасными уровнями, которые характеризуют различные виды воздействий на объекты. Риск других техногенных воздействий определяется чаще всего косвенно на основе использования тех или иных критериев экологической оценки. Количественная оценка риска проводится редко.
Социально-гигиенический мониторинг сводится к установлению количественных зависимостей между факторами окружающей среды и их неблагоприятным влиянием на здоровье населения [2, 3]. Немаловажная роль в нем отводится также оценке долевого вклада того или иного источника загрязнения в ухудшение состояния здоровья населения. В этом случае разрабатывается сценарий и маршрут воздействия, определяются критические органы, а также собирается информация о плотности населения, подверженного воздействию негативных факторов. Нужно отметить, что с каждым годом растет необходимость включения в систему социально-гигиенического мониторинга исследований, базирующихся на использовании методологии анализа риска или отдельных её этапов в контексте применения количественной оценки риска. В этой области достигнут значительный прогресс. Риск для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду, оценивается на основе установления количественной вероятности развития и степени выраженности неблагоприятных последствий для здоровья человека или здоровья будущих поколений, обусловленных воздействием факторов среды обитания.
Наблюдение, контроль, прогнозирование и реагирование при авариях на предприятиях, а также при возникновении опасных и чрезвычайных ситуаций в техносфере осуществляется обычно в рамках кризисного мониторинга. Данный вид мониторинга включает оценку риска и определение основных параметров безопасности объекта, мониторинг состояния и эксплуатации технических систем, анализ условий развития аварий и определения масштабов последствий. В практической области кризисный мониторинг связан с учетом промышленных объектов повышенной опасности, идентификацией их опасностей, декларированием безопасности объектов и разработкой планов локализации и ликвидации аварийных ситуаций и аварий. Составная его часть – работы по анализу экологической опасности и оценке экологических рисков различных видов воздействий. Анализ риска чаще всего проводится на основе установления количественной вероятности развития и степени выраженности неблагоприятных последствий определенного отрицательного события, которое может состояться в определенное время и (или) при определенных обстоятельствах на территории объекта повышенной опасности и привести к гибели или травмированию людей. В отдельных случаях риски могут оцениваться и для других объектов – элементов экосистем, имущества, социально-важных объектов и т.д. [4], однако методическое обеспечение для проведения таких оценок проработано крайне слабо.
Необходимость проведения процедур, в той или иной степени связанных с оценкой рисков, сегодня определена целым рядом законодательных документов: Законами Украины «Про екологічний аудит», «Про екологічну експертизу», «Про об’єкти підвищеної небезпеки», «Про захист населення та територій від надзвичайних ситуацій техногенного та природного характеру», «Про страхування», некоторыми Постановлениями Кабинета Министров Украины и др. С каждым днем возрастает понимание важности данной проблемы и то, что современные экологические угрозы имеют совсем другой характер и масштаб влияний на общество и природную среду, чем когда-либо. Таким образом, в Украине на законодательном уровне формируется новая концепция экологической безопасности как составной части национальной безопасности государства. Однако следует отметить, что методическая база в области оценки рисков в экологической безопасности пока далека от совершенства.
Таким образом, сегодня считается, что количественная оценка риска является наиболее универсальным методом анализа и оценки показателей безопасности природных и техногенных систем и перспективным аналитическим направлением в теории безопасности систем.
СОВРЕМЕННАЯ МЕТОДОЛОГИЯ ОЦЕНКИ РИСКА
В настоящее время концепция анализа риска получила широкое распространение во всем мире в процессе принятия решений по управлению качеством окружающей среды. Методология анализа риска сегодня достаточно быстро совершенствуется [1-11, 13]. Согласно определению, анализ риска – процесс получения информации, необходимой для предупреждения негативных последствий для здоровья и условий жизни человека и окружающей природной среды [2, 5, 6]. Данный процесс включает этапы оценки риска, управления риском и информирования о риске. Современные методы анализа риска возникли в связи с потребностью создания эффективных способов обоснования и выбора управленческих решений по регулированию воздействий факторов окружающей среды на человека и на экосистему в целом.
Современная методология сравнительной оценки рисков предусматривает одновременное рассмотрение рисков для здоровья человека, экологических рисков, обусловленных нарушением экосистем и вредными влияниями на водные и земные организмы (кроме человека), рисков снижения качества и ухудшения условий жизни [1]. Таким образом, оценка экологической опасности объекта или системы должна проводиться по всему спектру возможных рисков воздействий. Цель сравнительной оценки риска – выявление приоритетных проблем, связанных с окружающей средой. Процедура оценки риска предусматривает осуществление взаимосвязанных этапов: идентификация опасности, оценка риска воздействий, характеристика риска.
Идентификация опасности является ключевым этапом оценки риска, определяющим целесообразность проведения дальнейших исследований. Она предусматривает установление способности фактора воздействия (например, вещества) вызывать вредные эффекты у человека, животных и растений или существенные изменения природной среды. Основной задачей этапа идентификации является выбор наиболее уязвимых биообъектов или объектов неживой природы, а также приоритетных опасных факторов, необходимых и достаточных для характеристики уровня риска и источников его возникновения. На данном этапе осуществляется оценка полноты и достоверности имеющихся данных, определяются задачи по сбору информации, анализируется наличие сведений о количественных показателях факторов воздействия (например, концентрации, дозы, RfC, ПДК, пороги воздействия, факторы канцерогенного потенциала, различные комплексные критерии и т.д.) и формируется план проведения последующих исследований.
В научном отношении идентификация опасности представляет собой процесс установления причинной связи между воздействием потенциально опасного фактора и развитием неблагоприятных эффектов у объекта. Основное значение для идентификации опасности анализируемого фактора имеют его физико-химические свойства, определяющие особенности его поведения в интересующей области влияния. Также этапом идентификации опасности предусмотрено ранжирование выявленных потенциально опасных факторов с учетом полученных ориентировочных уровней рисков и составление окончательного приоритетного перечня опасностей, используемого при дальнейшем анализе.
В процессе следующего этапа выполняется оценка риска воздействий. При количественном определении риска и анализе различных видов воздействий широко используются следующие основные закономерности, принятые в теории опасности и риска: индексный подход при оценке опасности, аддитивность опасности и рисков, пороговый принцип, зависимость “доза-эффект” и т.д.
В различных областях теории безопасности применяются различные методы оценки, основанные на тех или иных индексах опасности. В свою очередь, индексы используются при установлении риска различных видов воздействий на население или персонал при авариях и катастрофах. Примерами таких показателей являются коэффициент (индекс) опасности [2, 3, 5-7, 15], на основе которого оценивают воздействия химических веществ на биообъекты; индекс Доу [6], обычно применяемый при оценке рисков пожароопасности и взрывоопасности (Dow Fire and Explosion Index); коэффициент пороговой массы опасных веществ [4, 8], используемый при оценках опасности объектов повышенной опасности и т.д. Чаще всего индексы опасности определяются на основе отношения фактора опасности к определенному порогу или безопасному уровню (например, индекс опасности химического вещества, индекс Доу).
Базовым понятием в теории опасности и риска является зависимость “доза-эффект” [3, 5-8, 15, 16], которая отражает количественную характеристику токсикологического (эпидемиологического, поражающего, техногенного и др.) воздействия и определяет связь между влияющим фактором (например, дозой или концентрацией загрязняющего вещества, силой взрыва и т.д.) и случаями вредных или опасных эффектов в экспонируемой популяции. Существуют различные виды этих зависимостей. Среди них можно выделить так называемые зависимости “доза-эффект” с беспороговым механизмом действия, у которых связь между дозой (интенсивностью фактора) и обусловленным ею воздействием наблюдается при любых дозах, вплоть до ничтожно малых. К таким опасностям можно отнести канцерогенное воздействие вредных веществ, развитие мутагенных эффектов и генетических дефектов при химических (радиационных) воздействиях, биологические последствия ионизирующих излучений, нарушение среды в заповедных зонах и т.д.
Однако для большинства опасностей (химических и тепловых воздействий, поражающих факторов взрывов, пожаров и т.д.) при оценке вероятности нанесения вреда используют пороговый принцип. В этом случае негативные последствия вызываются только тогда, когда величина дозы (концентрация, интенсивность фактора) превзойдет некоторое пороговое значение. В мировой практике используется большое число порогов (уровней) безопасного воздействия: при действии химических опасностей – это референтные дозы и концентрации (RfD и RfC), предельно допустимые концентрации (ПДК), уровни минимального риска (MRL); при оценках в области пожаро- и взрывоопасности – пороговые массы или энергии опасных веществ; в области радиационной безопасности – дозовый порог и т.д.
Зависимость “доза-эффект” для большинства опасностей представляется в виде S-образной кривой с явно выраженной неопределенностью, что определяется вариабельностью (изменчивостью) данных, несовершенствованием методов и недостаточностью знаний об исследуемом опасном процессе. В теории безопасности S-образными функциями описывают эмпирически установленный факт, что с ростом уровня воздействия любой опасности вероятность её возникновения резко уменьшается, стремясь к нулю. Эти данные подтверждены на основе обобщения эмпирических F/N-диаграмм “количество несчастных случаев (аварий) – частота событий” и зависимостей вида “доза-эффект” при различных химических и радиационных поражениях, канцерогенных воздействиях и т.д. Чаще всего зависимости “доза-эффект” характеризуются S-образными функциями следующих видов распределений: логарифмически-нормальным, логистическим, двойным показательным; распределениями Пуассона, Вейбулла, Парето; гамма-распределением; экспоненциальным распределением и т.д. [2, 3, 5-7, 13, 15]. Вид распределения определяется видом опасного фактора, характеризующего однородный класс опасностей. Например, для оценки воздействия химических веществ на биообъект зависимость “доза-эффект”, согласно токсикологическим экспериментам, принято описывать S-образными функциями логарифмически-нормального вида распределения, а порог безопасного уровня воздействия задавать, исходя из токсичных свойств вредных веществ.
При количественной оценке риска обычно для описания рисков в области сильных и слабых воздействий используют разные математические модели. Такой подход позволяет получить близкие к фактическим данным результаты, используя условное разделение уровня воздействий. При этом чаще всего при слабых воздействиях применяют линейные зависимости “доза-эффект”, а при сильных – S-образные.
Этап характеристики риска предполагает ранжирование и сравнительную оценку рисков по различным категориям, спектрам и видам, то есть анализ его распределения во всевозможных аспектах – территориальном, временном, по биообъектам, половозрастным когортам, по факторам и последствиям и т.д.
Характеристика риска для человека при загрязнении среды включает ранжирование рисков по группам населения, типам загрязнителей, источникам их образования, воздействующим средам, видам заболеваний и поражений, а также другим факторам. Такая информация о “группах риска” и “территориях риска” может быть использована для установления приоритетных опасностей и, в дальнейшем, для принятия управленческих решений по их минимизации. При характеристике риска обобщаются полученные данные, формулируются рекомендации, необходимые для разработки мероприятий по управлению риском. На данном этапе также выполняется оценка значимости существующих проблем и сравнение полученных количественных характеристик риска со значениями условно принимаемого приемлемого риска. В результате работ по характеристике риска на основе собранного материала проводится обобщение информации и делаются выводы об уровне фактического риска.
В токсикологии и промышленной безопасности считается, что самые сложные этапы оценки риска связаны с определением количественных показателей риска воздействий на основе зависимости “доза-эффект” и с характеристикой риска для конкретных объектов и территорий [2, 3]. Таким образом, количественная оценка риска является наиболее важным этапом среди всей процедуры анализа риска.
Управление риском является продолжением общей процедуры анализа риска и направлено на обоснование наилучших в данной ситуации решений и мероприятий по его устранению или минимизации. Управление риском состоит из четырех элементов: сравнительная оценка и ранжирование рисков; определение уровней приемлемости риска; выбор стратегии снижения и контроля риска; принятие управленческих решений. Обычно сравнительная характеристика рисков не позволяет решить вопрос об их значимости и приемлемости. Для установления приемлемости риска используются методы сравнения уровня воздействий (риска) со стандартами и нормами, фоновым уровнем или многолетними данными. Уровень приемлемого риска для различных классов или групп опасных воздействий определяется обычно нормативными документами национального уровня.
Последним в общей процедуре анализа риска является этап информирования о риске, который связан с рассмотрением результатов определения степени риска и принятием управленческих решений, направленных на минимизацию риска. Передача и распространение соответствующей информации является продолжением процесса анализа риска, ибо она должна быть доступна для представителей общественности и заинтересованных групп населения.
В настоящее время широкое применение методологии анализа риска в экологической безопасности сдерживается отсутствием апробированных у субъектов мониторинга методик оценки риска. Сложность проблемы заключается в том, что оценка риска должна проводиться по широкому спектру опасностей, воздействующих как на человека, так и на другие биообъекты, а также на ландшафты, оздоровительные зоны, заповедники, воздушные, земельные, водные, лесные, минеральные ресурсы, ресурсы Мирового океана и т.д. Если сегодня существуют методы оценки риска воздействий опасных и вредных факторов на человека и животных, то по отношению к растениям и тем более к вышеперечисленным природным ресурсам методы количественной оценки риска проработаны слабо. Чаще всего в последних случаях применяются методы экологической оценки, использующие те или иные комплексные критерии оценки загрязнения или нарушения (изменения) окружающей среды. Сегодня очевидно, что методы комплексной экологической оценки и методы оценки риска методологически должны дополнять друг друга в процессе анализа экологической опасности объекта. Скорее всего, общую основу такого объединения должна давать методология анализа риска.
МЕТОДИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ ОЦЕНКИ РИСКОВ ТЕХНОГЕННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ
Из вышесказанного следует, что разработку методики оценки риска техногенных воздействий можно основывать на следующих принципах и подходах.
1. Оценка экологического риска должна проводиться по основным объектам негативного воздействия (человек, флора, фауна, воздушная среда, водная среда, почвы и подземные воды, ландшафт, урбанизированные, сельскохозяйственные и особоохраняемые территории, объекты рекреации и т.д.) и широкому спектру воздействий опасных и вредных факторов на данные объекты (см. для примера табл. 1). Для каждого случая определяется приоритетный список объектов и воздействий.
2. Токсикологические исследования и существующая методология комплексной экологической оценки должны являться той методической базой, которая позволяет в каждом конкретном случае выбрать критерии и показатели для оценки риска воздействий на объект. При этом следует учитывать следующее положение: для определенных объектов при одинаковых условиях загрязнения (изменения, нарушения) окружающей среды оценка риска по различным критериям может давать различные количественные значения риска, которые в определенной степени могут лишь индикаторно (выборочно) оценивать общий вред, наносимый объекту. Априори принимается, что не существует общих критериев, которые однозначно могут оценить вред, наносимый объекту. Поэтому характеристика риска должна проводиться при возможности по комплексу (спектру) количественных значений риска воздействий. При отсутствии данных оценка риска для объекта может проводиться как по одному, так и по нескольким общепринятым критериям и показателям.
3. В основу оценки риска техногенных воздействий должны быть положены основные универсальные закономерности в области методологии оценки риска: аддитивность опасности и риска, зависимость “доза-эффект”, пороговый принцип, индексный подход при оценке опасности и т.д.
4. Предполагается, что при техногенном воздействии на любой объект зависимость “доза-эффект” (“воздействие-риск”) для определенной опасности имеет вид S-образной функции, связывающей риск воздействия (вероятность возникновения неблагоприятных эффектов) с количественным показателем опасного фактора (или нескольких опасных факторов). Изначально принимается, что зависимости “доза-эффект” могут быть как с пороговым механизмов действия, так и с беспороговым. В свою очередь вид распределения риска для каждого однородного класса опасности выбирается на основе опытных данных. При этом используется общепринятая методика [3, 5, 7, 15, 16] поиска вида распределений, лежащих в основе представления зависимости “доза-эффект”.
5. Показатель опасности техногенного воздействия должен однозначно характеризовать опасность и иметь возможность количественного определения. В качестве обобщенного показателя опасного фактора (факторов) предлагается использовать индекс опасности, обладающий свойствами аддитивности для опасностей одного вида.
6. В качестве критериев и показателей для оценки риска выбираются интегральные характеристики или показатели, для которых имеются литературные данные по характеристике зависимости “доза-эффект” или данные по уровням градации, связанным с риском воздействий. Возможен выбор показателей, которые определяют риски воздействий в градированной форме (например, в виде класса неблагополучия по сравнению с фоном – норма, риск, кризис, бедствие и т.д.). При выборе показателя учитывают их значимость, распространенность при проведении исследований, возможность получения комплексных оценок, вариабельность и т.д. Важным условием для выбора критерия (показателя) является возможность определения вида распределения риска по опытным данным.
7. Предполагается, что риски и критерии (показатели) для оценки риска могут быть однозначно связаны между собой несмотря на то, что неопределенность в данных может быть значительна. При анализе воздействий оценка риска проводится обычно или в качественной или в количественной форме. При задании риска в количественной форме оценка зависимости “доза-эффект” не представляет сложности. В этом случае критерий или показатель для оценки риска позволяет связать между собой риск и количественный показатель фактора опасности с учетом вида распределения. Основная проблема количественного определения рисков возникает тогда, когда оценки риска заданы в качественном виде. В этом случае в процессе шкалирования данных градациям переменных необходимо приписывать численные значения, которые характеризуют риск определенного вида воздействия и эффекта. Характеристики риска, хотя и оцениваются в виде вероятности 
, но относятся к различным параметрам состояния объекта, видам техногенного воздействия и условиям проведения экспериментов или сбора статистических данных. Поэтому экспериментальные и статистические данные необходимо обобщать в однотипном виде, который позволяет градациям риска, измеренным в шкалах качественных оценок, приписать численные значения. В общем случае данные экспериментов следует обобщать в виде: при количественном значении опасного фактора (индекса опасности), критерия или показателя воздействия в диапазоне 
наблюдается определенный неблагоприятный эффект, позволяющий дать качественную или количественную оценку риска (например, норма, риск, бедствие, кризис, процент риска получения эффекта и т.д.). Такой подход позволяет провести шкалирование риска при их качественном описании. В частности, вся область воздействия, в зависимости от тяжести неблагоприятного эффекта может быть разделена на уровни, которые количественно определяются определенным диапазоном фактора опасности (критерия воздействия) и видом распределения. В свою очередь данному уровню ставится в соответствие определенный уровень риска. Например, норма – риск от 0 до 20 %, кризис – риск от 80 до 100 % по данному критерию и т.д. Такой подход при известном распределении рисков позволяет построить зависимость “доза-эффект” на основе применения метода статистического эксперимента, по аналогии, как это представлено в работе [13].
8. Для упрощения кумулятивный риск техногенного воздействия на объект по конкретному критерию может находиться: при слабых воздействиях – исходя из аддитивности опасности и риска; при сильных воздействиях – исходя из аддитивности опасности и определения риска в соответствии с правилом сложения и умножения вероятностей независимых совместных событий. Кумулятивные риски на объект по спектру рисков, оцененных по различным критериям, могут определяться в соответствии с правилом умножения и сложения вероятностей зависимых совместных событий.
9. Комплексная оценка экологической опасности осуществляется в процессе характеристики риска для различных объектов по кумулятивным рискам или по спектру рисков последствий и эффектов, так как и принято в методологии оценки риска. Важным элементом данного этапа характеристики риска является задание приемлемых рисков, оцененных по различным критериям или показателям (например, риск хронического действия для человека, оцененный с учетом методологии RfC или ПДК). Приемлемые риски подлежат нормированию на региональном или национальном уровне нормативными документами.
ЗАВИСИМОСТИ “ДОЗА-ЭФФЕКТ” И КОМПЬЮТЕРНЫЕ МОДЕЛИ ДЛЯ ОЦЕНКИ РИСКА
Предложенная методика оценки экологических рисков и выполненные ранее авторами теоретические исследования [9-11, 13] позволили выявить закономерности зависимости “доза-эффект” при загрязнении атмосферы, суть которых заключается в том, что для различных категорий эффектов зависимость можно представить в виде определенных областей, ограниченных S-образной функцией в виде распределения Вейбулла в области сильных воздействий и линейной зависимостью в области слабых воздействий. При этом установлено, что для количественной оценки зависимости “доза-эффект” при загрязнении атмосферного воздуха наиболее приемлема двухстадийная модель с качественно разными уравнениями в области слабых и сильных воздействий.
Таким образом, для построения обобщенных моделей оценки риска в данной работе был использован следующий подход. Зависимость “доза-эффект” для любых техногенных воздействий в этом случае представлялась в виде распределения Вейбулла. Считалось, что соответствующие зависимости при канцерогенном воздействии вредных веществ, развитии мутагенных эффектов и генетических дефектов характеризуются беспороговым механизмом действия, тогда как для определения вероятности нанесения вреда при химических воздействиях использовался пороговый принцип. При оценке риска применялся индексный подход, для чего определялся индекс опасности загрязнения воздуха (HQ), который в каждом конкретном случае представляет собой отношение концентрации вредного вещества в атмосфере к выбранному безопасному уровню, характерному для определенного вредного вещества и объекта наблюдаемого воздействия (RfC, ПДК и т.д.). При оценке рисков учитывались три области воздействия: область приемлемых рисков 
; область экстраполяции 
; область наблюдаемых в экспериментах рисков воздействий 
. Для этих областей уравнения для количественного определения рисков могут иметь различный вид, а 
характеризует нижнюю границу области проведения токсикологических или иных экспериментов для конкретного техногенного вида воздействия. Величина может представлять собой определенный порог для данного вида воздействия, при котором риск нормируется (изначально задается величина риска 
по разным оценкам).
Считаем, что построение количественной модели “доза-эффект” возможно на всем диапазоне неблагоприятных при загрязнении атмосферы воздействий и для любых видов эффектов, а соответствующие пороги для каждого вида воздействия и объекта известны. Для различных стадий воздействия зададим свои математические уравнения для оценки риска. В области приемлемых рисков считаем, что риск равен нулю. В области малых рисков риск характеризуется линейной зависимостью:
. (1)
Соответствующие коэффициенты a и b определяются из условия равенства рисков 
при 
(или 
при 
) и 
) или аналогичном пороге воздействия (например, порог хронического или рефлекторного действия) и т.д. Величины 
имеют равномерное распределение, которое моделируется М-функцией unifrnd системы Matlab. В данном случае для примера генерируемые диапазоны изменения рисков принимались 
(или увеличение риска на 5-10 % по сравнению с фоном).
В области больших рисков риск характеризуется распределением Вейбулла следующего вида:
. (2)
Коэффициент 
определяется из условия, что 
на пороге воздействия.
В настоящее время при расчетах рисков используется методика оценки, суть которой заключается в определении консервативных оценок в области слабых воздействий по верхнему линейному пределу возможных рисков, полученному для безопасного уровня воздействия NOAEL или аналогичному ему пороговому уровню. Такой подход дает крайне завышенные оценки рисков.
Компьютерные методы позволяют провести оценку рисков в области слабых воздействий по верхнему и нижнему возможному пределам с использованием генераторов случайных чисел. За верхний предел при слабых воздействиях принимается консервативная оценка на основе линейной зависимости (зависимость 1), а за нижний предел – распределение Вейбулла согласно (2). Риск оценивается в этом случае по среднему значению. При сильных воздействиях риск определяется согласно уравнения (2).
На основе предложенного подхода были разработаны компьютерные модели зависимости “доза-эффект” для различных биообъектов (человек, животное, растение), веществ и видов воздействий (хронического, канцерогенного, а также острого кратковременного и рефлекторного действия и т.д.) при загрязнении атмосферного воздуха. В каждом случае для идентификации моделей принимались свои характеристики нормируемых рисков (
и 
) и принятых показателей опасности вредных веществ (
или 
, 
). Модели в количестве около 200 штук были представлены в виде набора объектов графической библиотеки Simulink. Для примера на рисунке 1 приведены результаты моделирования зависимости “доза-эффект” для оксида углерода и аммиака для различных методических подходов при оценке воздействий на человека (на основе методологии RfC и ПДК
).
а)
б)
Рис. 1. Зависимость “доза-эффект” для оксида углерода (а) и аммиака (б)
1 – с использованием данных о 
; 2 – с использованием данных о .
Как видно из рисунка, предложенный метод позволяет учитывать неопределенность оценки зависимости “доза-эффект”. При этом оценки рисков по разным критериям могут приводить к разным количественным значениям риска. К тому же они являются коррелированными, что объясняется зависимостью рисков между собой при оценке определенных техногенных воздействий в одинаковых условиях.
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ И ВЫВОДЫ
В первой части данной работы предложена методика количественной оценки рисков техногенных воздействий. Вторая часть данной работы будет посвящена количественной оценке рисков при загрязнении атмосферы промышленных городов Донбасса.
Авторы считают, что вполне возможно объединение методов экологической оценки и сравнительной оценки рисков в общую методологию анализа рисков в области экологической безопасности. При этом токсикологические данные и методы экологической оценки дают комплекс критериев и показателей для оценки рисков воздействия опасностей, а методология оценки риска – общий подход, необходимый для количественной оценки опасности на основе этих критериев. Оценка опасности по показателю риска является более правильной, так как определяет вероятность опасных и вредных эффектов для объекта неблагоприятного воздействия, а не комплексный параметр, с помощью которого только косвенно можно судить о воздействии опасности. Предложенный подход может быть распространен на различные виды объектов, воздействий и природные среды. Развитие данного подхода является перспективным направлением в теории опасности и риска.
РЕЗЮМЕ
Запропоновано методичний підхід до кількісної оцінки ризиків техногенних впливів, що поєднує методи кількісної екологічної оцінки і методи оцінки ризиків у загальну методологію аналізу ризику в області екологічної безпеки.
SUMMARY
Methodical approach is offered to the quantitative risks estimation of tekhnogennykh influences, uniting the methods of ecological assessment and methods of risks assessment in general methodology of risk analysis in ecological safety area.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Качинський А.Б. Екологічна безпека України. Системний аналіз перспектив покращення. К.: НІСД, 2001. – 312 с.
2. Р 2.1.10.19920-04. Руководство по оценке риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду. – М.: Федеральный центр госсанэпиднадзора Минздрава России, 2004. – 143 с.
3. Основы оценки риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду / Г.Г. Онищенко, С.М. Новиков, Ю.А. Рахманин, С.Л. Авалиани, К.А. Буштуева. – М.: НИИ ЭЧ и ГОС, 2002. – 408 с.
4. Методика визначення ризиків та їх прийнятних рівнів для декларування об’єктів підвищеної небезпеки. – К.: Основа, 2003. – 191 с.
5. П.Г. Белов. Системный анализ и моделирование опасных процессов в техносфере. М.: Академия, 2003. – 507 с.
6. Тихомиров Н.П., Потравный И.М., Тихомирова Т.М. Методы анализа и управления эколого-экономическими рисками. – М.: Юнити-Дана. 2003. – 350 с.
7. Хенли Э.Дж., Кумамото Х. Надежность технических систем и оценка риска. – М.: Машиностроение, 1984. – 528 с.
8. Методика оценки последствий аварийных выбросов опасных веществ («Токси»). М.: Ростехнадзор, 2005. – 67 c.
9. Г.В. Аверин, А.В. Звягинцева. Функциональный анализ связей в системе “риск-опасность” и использование термодинамического подхода в теории безопасности. // Математичне моделювання. Дніпродзержинськ. № 2(14) 2005. С. 74 – 78.
10. Г.В. Аверин, А.В. Звягинцева. Математические модели опасности и риска в теории техногенной безопасности. // Вісник Донецького університету. Серія А. Природничі науки. № 2/2005. C. 296 – 302.
11. Г.В. Аверин, А.В. Звягинцева. Математические модели риска в экологической безопасности. // Сб. трудов конф. “Моделирование-2006”. К.: ин-т пробл. моделир. в энергетике, 2006. С. 95-98.
12. ДНАОП 0.00-4.33-99. Положення щодо розробки планів локалізації та ліквідації аварійних ситуацій і аварій. Затв. Наказом Держнаглядохоронпраці 17.06.99 № 112. К.: Основа. 1999. – 94 с.
13. А.В. Звягинцева. Обобщение экспериментальных и статистических данных при воздействии химических веществ, загрязняющих атмосферный воздух. // Вісник Донецького університету. Серія А. Природничі науки. № 1/2006. С. 362 – 368.
14. РД 52.04.186-89. Руководство по контролю загрязнения атмосферы. – М.: Гос. ком. СССР по гидрометеорологии – Мин. здравоохранения СССР, 1991. – 691 c.
15. Маршал В. Основные опасности химических производств. – М.: Мир, – 1989. – 672 с.
16. Временные методические указания по обоснованию предельно допустимых концентраций (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест. – М.: Мин-во здравоохранения СССР, Гл. санитарно-эпидемиологич. упр. 1989. – 110 с.
Таблица 1. –
Основные объекты негативного воздействия и виды воздействий
при химическом загрязнении атмосферного воздуха
Объекты негативного воздействия | Виды воздействий | Критерии и показателей для оценки риска |
Человек | хроническое | безопасные уровни, например, референтные концентрации, предельно допустимые концентрации среднесуточные ( |
рефлекторное | предельно допустимая концентрация максимально разовая, порог ощущения неспецифического запаха, порог раздражающего действия и т.д. | |
острое | рекомендуемый уровень острого действия (REL), порог однократного острого действия, среднесмертельная концентрация (ЛС50), смертельная концентрация (ЛС100), пороговая токсидоза, класс опасности вещества, наименьший уровень воздействия (или пороговая доза/концентрация), при котором наблюдается вредный эффект (LOAEL), уровень умеренного вредного эффекта (AEL), уровень выраженного (тяжелого) вредного эффекта (FEL), воздействующая концентрация, приведенная к эквивалентной концентрации для человека на уровне NOAEL или LOAEL – HEC, воздействующая концентрация, предварительно скорректированная с учетом режима воздействия на уровне NOAEL или LOAEL – ADJ и т.д. | |
канцерогенное | фактор канцерогенного потенциала (CPF), фактор наклона (SF), класс канцерогенности, единичный риск (UR) и т.д. | |
Животные | хроническое | предельно допустимые концентрации среднесуточные ( |
острое | порог однократного острого действия, среднесмертельная концентрация (ЛС50), смертельная концентрация (ЛС100), пороговая доза (ЛС5), класс опасности вещества, воздействующая концентрация, предварительно скорректированная с учетом режима воздействия на уровне NOAEL или LOAEL – ADJ и т.д. | |
канцерогенное | фактор канцерогенного потенциала (CPF), фактор наклона (SF), класс канцерогенности и т.д. | |
Растения | комплексные параметры и критерии экологической оценки | параметры древостоя (плотность, сомкнутость полога, запас, санитарное состояние, возрастной состав и др.), возобновление пород – лесообразователей (количество и качество подроста), надпочвенный покров (видовой состав, биомасса и др.), обобщенный индекс качества экологического состояния территории (индекс экологического качества) и т.д. |
Атмосфера | общее загрязнение атмосферы | индекс загрязнения атмосферы (ИЗА), комплексный индекс загрязнения атмосферы (КИЗА), комплексный показатель загрязнения атмосферы (Р), коэффициент опасности ( |
); коэффициент загрязнения (q), комплексный коэффициент загрязнения (
), потенциал загрязнения атмосферы и т.д.