Использование матричной модели в оценке экологического риска аварийных разливов нефти на морских акваториях Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

27 (210) - 2011

ЭКОЛОГИЯ И ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ

УДК 338:502

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МАТРИЧНОЙ МОДЕЛИ В ОЦЕНКЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО РИСКААВАРИЙНЫХ РАЗЛИВОВ НЕФТИ НА МОРСКИХАКВАТОРИЯХ

Е. Н. ЕГОРОВА, кандидат экономических наук, доцент кафедры финансов E-mail: EgorovaEN@list. ru Е. А. ПОЛИЩУК, старший преподаватель кафедры финансов E-mail: polishuk. evgenia@gmail. com Морской государственный университет им. адмирала Г. И. Невельского, г. Владивосток

В статье рассмотрена категория экологического риска. Определены цели и задачи оценки экологического риска аварийных разливов нефти на морских акваториях. Выделены показатели в составе экологического риска. Предложена матричная модель для оценки уровня экологического риска.

Ключевые слова: экологический риск, оценка риска, аварийные разливы нефти, морская акватория, ущерб окружающей среде, матрица определения уровня риска.

Одним из важнейших направлений развития научно обоснованных экономических инструментов защиты окружающей среды от аварий и техногенных катастроф с экологическими последствиями является комплексная система оценки экологических рисков.

Процессы добычи, транспортировки и хранения нефти и нефтепродуктов сопряжены с повышенной экологической опасностью. Разработка методики оценки экологических рисков является основополагающим, начальным звеном в процессе управления рисками возникновения аварийных разливов нефти в целях их минимизации. Наличие методики оценки экологических рисков сделает

возможным снижение риска, повышение уровня экологической безопасности и как следствие уменьшение величины потенциального ущерба, наносимого окружающей среде аварийными загрязнениями.

Экологический риск — это опасность возникновения аварийной ситуации, влекущей за собой ущерб окружающей природной среде. Другими словами, экологический риск представляет собой вероятность возникновения аварийного загрязнения окружающей природной среды (случайного выброса или сброса загрязняющего вещества), влекущего за собой отрицательные изменения в окружающей природной среде вследствие негативного воздействия на нее.

В процессе разработки методики оценки экологического риска выделим следующие этапы:

1) идентификация источника опасности — объекта, в результате повреждения которого при аварийной ситуации происходит выброс или сброс загрязняющего вещества в окружающую среду с негативными экологическими последствиями;

2) разработка математической модели для оценки уровня риска;

ИСТОЧНИКИ ОПАСНОСТИ ВОЗНИКНОВЕНИЯ РАЗЛИВОВ НЕФТИ НА МОРСКИХ АКВАТОРИЯХ

Транспортировка

Добыча, переработка, хранение

Суда (преимущественно танкеры)

Рис. 1. Классификация источников опасности возникновения аварийныхразливов нефти на морских акваториях

3) разработка математической модели для оценки величины экологического риска;

4) методические рекомендации по оценке ущерба окружающей среде;

5) разработка матрицы определения уровня риска.

1-й этап. Идентификация источника опасности. Потенциальные источники опасности возникновения аварийных разливов нефти на морских акваториях можно классифицировать (рис. 1):

а) источники опасности возникновения аварийных разливов нефти при транспортировке нефти и нефтепродуктов;

6) источники опасности возникновения аварийных разливов нефти при добыче, хранении и переработке нефти.

2-й этап. Разработкаматематическоймодели для оценки уровняриска.

Экологический риск — это вероятность аварии, объединенная с возможными последствиями. Объективной оценкой экологического риска является его уровень. Уровень риска аварийного разлива нефти можно рассчитывать как вероятность нанесения ущерба окружающей среде в результате загрязнения нефтью по следующей формуле:

Д = (1)

где Я — это уровень экологического риска — степень опасности нанесения окружающей среде ущерба в результате аварийного разлива нефти;

Яэк — это величина риска аварийного загрязнения нефтью окружающей среды; У — величина ущерба окружающей среде в результате аварийного разлива нефти.

3-й этап. Разработкаматематическоймодели для оценки величины экологическогориска.

Расчет и анализ риска является методическим инструментом, при помощи которого потенциальная опасность может быть оценена количественно [2].

Величина экологического риска (риск загрязнения окружающей среды) оценивается с помощью двух количественных показателей, которые должны быть учтены при разработке математической модели оценки величины экологического риска:

1) вероятность возникновения аварийной ситуации, в результате которой произойдет повреждение источника опасности и появится негативное воздействие на окружающую природную среду, при этом изменится ее состояние (качество);

2) вероятность выброса (сброса) загрязняющего вещества в окружающую среду.

В соответствии с теорией вероятностей событие А (выброс загрязняющего вещества в результате аварии) называется зависимым от события В (возникновение аварии), если вероятность события А меняется в зависимости оттого, произошло событие 5 или нет [2]. Обозначим вероятность загрязнения окружающей среды в результате аварии Р (А), а вероятность возникновения аварии Р (В).

Вероятность события А, вычисленная при условии, что имело место другое событие В, называется условной вероятностью события А и обозначается Р (А/В). В соответствии с теоремой умножения вероятностей [1]:

Р(АВ)=Р(В)-Р(А/В), (2)

где Р (АВ) — это вероятность произведения двух событий, т. е. вероятность совместного выполнения события А и события В.

Следовательно, величина экологического риска Яэк рассчитывается как произведение вероятности возникновения аварии Р (В) на вероятность сброса (выброса) загрязняющего вещества в окружающую среду при условии, что авария произошла Р(А/В):

Дэк= Р (АВ) = Р (В) ■ Р (А/В). (3)

Дальнейшее развитие предложенной математической модели определения величины экологического риска подразумевает разработку методов оценки следующих показателей:

• вероятности возникновения аварийной ситуации и повреждения источника опасности Р (В);

• вероятности выброса (сброса) загрязняющего вещества в окружающую среду в результате возникновения аварийной ситуации и повреждения источника опасности Р (А/В). Рассмотрим использование данной модели на

примере аварийных разливов нефти при транспортировке нефти танкерами.

Вероятность возникновения аварии определяется как частота (статистическая вероятность) в соответствии с теоремой Бернулли [1] на основе статистическихданных по формуле:

Р(В) = ^,

(4)

где Р (В) — вероятность возникновения аварии; N — количество аварийных разливов нефти (количество сбросов нефти в окружающую среду в результате аварийных ситуаций) при транспортировках на рассматриваемой акватории за определенный период;

— общее количество транспортировок нефти на рассматриваемой акватории за анализируемый период.

В данном случае вероятность аварии с последующим разливом нефти Р(В) является непосредственно частотой аварии. В качестве Р (В) можно принимать среднестатистическую вероятность аварии на акватории моря (например для типа судна, для вида загрязняющего вещества и др.).

Вероятность попадания нефти в качестве загрязняющего вещества в окружающую среду в результате аварийной ситуации — Р (А/В) предлагается рассчитывать по следующей формуле:

Р(А/ В) = ■

р.н.

V

(5)

т.н-

где К н — объем разлитой нефти за анализируемый период на определенной акватории в результате аварийных сбросов нефти в окружающую среду (тонн);

V — общий объем перевозок нефти за анализируемый период наданной акватории (тонн). Таким образом, экологический риск Яэк, или риск аварийного загрязнения нефтью окружающей природной среды, рассчитывается по формуле:

N а ■ VrlЯ

Я = а Р-н- . (6)

4-й этап. Методические рекомендации по оценке ущерба окружающей среде.

Выделяют два подхода к оценке ущерба от аварийных загрязнений окружающей среды:

1) укрупненный;

2) реципиентный.

Существующие методики оценки ущерба от загрязнения окружающей среды, используемые в отечественной нормативно-законодательной базе, основаны преимущественно на укрупненном подходе. Для расчета величины ущерба перемножается ряд показателей, часть которых является заранее определенными табличными данными. Укрупненный подход позволяет рассчитать величину наносимого ущерба довольно условно, так как результатом выступает общая абстрагированная величина ущерба. Данный подход не может быть использован для оценки ущерба, нанесенного аварийным загрязнением конкретной группе реципиентов, что необходимо для выплат компен-сационныхплатежей [3].

Подчеркнем ряд недостатков, характерных для отечественных методик оценки ущерба от аварийных разливов нефти на морских акваториях [3]:

а) некоторые из методик предусматривают оценку ущерба не от аварийных залповых загрязнений, а в результате постоянных сбросов загрязняющих веществ;

б) отсутствуют разработанные коэффициенты экологической ситуации и значимости для акваторий морей.

Наиболее универсальной укрупненной методикой на сегодняшний день является модель оценки ущерба от аварийных разливов нефти, разработанная зарубежным ученым Д. Эткиным [5]. Оценка ущерба осуществляется на основе данных, полученных в результате обработки статистической информации и сведенных в таблицы в виде коэффициентов, корректирующих показателей и стоимостных оценок. Общий ущерб от загрязнения нефтью рассчитывается как сумма затрат на ликвидацию нефтяного загрязнения, социально-экономического ущерба и экологического ущерба. Следует отметить, что данная методика дает лишь приближенные укрупненные средние значения оценок разливов и нанесенного ущерба. Кроме того, данная методика в комплексе не учитывает специфики аварийных разливов на морских акваториях.

Реципиентный подход позволяет осуществить более точный подсчет ущерба окружающей среде при условии наличия данных по всем группам реципиентов, подверженных отрицательному воздействию нефтяного загрязнения. Реципиентами являются объекты природной среды и хозяйствен -

ной деятельности, подверженные негативному воздействию аварийного загрязнения.

Перспективное развитие методов оценки экологического ущерба от аварийных загрязнений с целью минимизации его величины возможно на основе использования геоинформационных систем (карт чувствительности) в совокупности с реципиентным подходом. Такой подход к оценке ущерба позволит повысить эффективность экономико-правового инструментария защиты окружающей среды от аварийных загрязнений (в частности системы обязательного экологического страхования).

В настоящее время ведутся исследования и научные разработки по формированию карт чувствительности прибрежных территорий и акваторий нашей страны. Для получения научно обоснованных карт чувствительности и геоинформационных систем требуется сотрудничество ученых различных областей науки — экологии, биологии, географии, картографии, экономики, информационных технологий.

5-й этап. Разработка матрицы определения уровняриска.

Комплексная объективная оценка уровня экологического риска возможна с помощью использования матрицы определения уровня риска [5, 6], по строкам которой устанавливается величина экологического риска (вероятность аварийного разлива нефти), а по столбцам — величина экологического ущерба (последствия).

Подход к оценке риска с помощью матрицы рассмотрен в Международном кодексе по управлению безопасностью (МКУБ) [4], а также в научном труде [6], что подтверждает его эффективность использования на практике. Однако способы использования данного подхода могут различаться. Например, в соответствии с документацией МКУБ [4] показатели величины ущерба («тяжести последствий») и риска («частотности») применяются в балльном выражении на основе экспертных оценок потенциальных опасностей. Такой (экспертный) подход к оценке рисков является субъективным и малоэффективным.

Использование «матричного» подхода к оценке уровня риска является перспективным, по нашему мнению, и нуждается в дальнейшем развитии. С этой целью предлагается разработать пятибалльную шкалу для значений экологического риска, а также для величины ущерба окружающей среде. Разработка шкалы подразумевает научно обоснованную градацию пяти категорий риска и пяти категорий ущерба окружающей среде для опреде-

ления уровня риска. Для определения категорий риска в соответствии с математической моделью, предложенной авторами на 3-м этапе, рекомендуется использовать массивы статистической информации (фактических количественных данных) об аварийных разливах и транспортировках нефти. Определение категорий ущерба окружающей среде сопряжено с использованием методик оценки ущерба, обозначенных на 4-м этапе работы.

Для составления матрицы определения уровня риска (рис. 2) необходимо расположить показатель экологического риска (вероятность) в левой колонке (значения от 1 до 5), а показатель ущерба окружающей среде (последствия) поместить в нижней строке (значения от 1 до 5). Шкала оценки экологического риска содержит 5 категорий экологического риска, каждой из которых должен соответствовать числовой диапазон значений вероятности, что в настоящее время является предметом разработки в соответствии с математической моделью, предложенной на 3-м этапе методики. В связи с отсутствием научно обоснованной шкалы значений для категорий экологического риска аварийных разливов нефти они заменены на условные теоретические обозначения, отражающие увеличение вероятности в диапазоне от маловероятного до очень частого события (от 1до5 соответственно).

Шкала оценки величины ущерба окружающей среде содержит 5 категорий, каждой из которых должен соответствовать числовой диапазон значений ущерба. Величина экологического ущерба рассчитывается в зависимости от целей оценки по различным методикам, указанным на 4-м этапе. Предлагаются общие теоретические обозначения категорий ущерба, отражающие увеличение в диапазоне от ничтожно малого значения до катастрофического (от 1до5 соответственно).

При проведении оценочных мероприятий значение величины экологического риска и значение величины ущерба окружающей среде, полученные в ходе расчетов на 3-м и 4-м этапах, необходимо отнести к соответствующим категориям от1до5.

Для заполнения матрицы данными (конкретными числовыми значениями) требуется рассчитать значения уровня риска путем перемножения значений категории риска и категории ущерба и внести данные в соответствующие ячейки (см. рис. 2). Показатель уровня риска, располагающийся в месте пересечения столбца и строки, будет входить в одну из четырех основных групп (см. таблицу). Уровень риска «+» является минимально возможным и обозначает событие

5 Очень часто 5 10 15 20 25

! й S S 4 Часто 4 8 12 16 20

3 3 Вероятно 3 6 9 12 15

¡s 2 Редко 2 4 6 8 10

i 1 Маловероятно (крайне редко) 1 2 3 4 5

Ничтожно малый Незначительный Значительный Критический Катастрофический

1 2 3 4 5

Ущерб (последствия)

Рис. 2. Матрица определения уровня риска

Очень часто

Вероятно

Редко

Маловероятно (крайне редко)

++

Ничтожно

+++

++

++

Незначительный

++++

+++

+++

++

Значитель-

++++

++++

+++

++

Критический

++++

++++

++++

+++

++

Катастрофический

Ущерб (последствия)

Рис. 3. Матрица определения уровня риска с условными обозначениями

(аварийный случай), вероятность возникновения которого ничтожно мала (в связи с этим величина потенциального ущерба практически не имеет значения), либо вероятность возникновения события высока, но сопряжена с ничтожно малыми величинами потенциального ущерба. Такой низкий уровень риска можно считать допустимым, и следует стремиться к достижению такого уровня риска. Уровень риска «++++» является максимальным и обозначает событие (аварийный случай), имеющее высокую вероятность возникновения и способное привести к очень серьезным последствиям, при этом величина потенциального ущерба недопустимо высока. Такой высокий уровень риска требует принятия оперативных мер по его снижению. При этом необходимо учитывать затраты на мероприятия по снижению уровня риска и сопоставлять их с получаемым эффектом по уменьшению величи-

Группы уровней риска

Диапазон возможных значений уровня риска Характеристика уровня риска Условное обозначение

1-4 Низкий +

5-8 Умеренный ++

9-14 Высокий +++

15-25 Очень высокий ++++

ны потенциального ущерба, чтобы эти затраты имели экономический смысл. Уровни риска «++» и «+++» располагаются между максимальным и минимальным уровнями и являются средними относительно минимального и максимального значений. Такие уровни требуют проведения мероприятий по снижению рисков в тех случаях, когда присутствует положительный эколого-экономический эффект.

Матрица определения уровня риска с условными обозначениями в соответствии с таблицей представлена нарис. 3.

Результаты оценки уровня риска необходимы для разработки мероприятий по снижению риска аварийных разливов нефти на морских акваториях и их последствий.

Применение комплексной научно обоснованной методики оценки экологического риска позволит повысить эффективность управления экологическими рисками с целью их минимизации. Управление экологическими рисками подразумевает выявление опасности на ранних стадиях хозяйственной деятельности, сопря -женной с экологическими рисками, и разработку мер по устранению этих опасностей или снижению вероятности их проявления.

Список литературы

1. Вентцель Е. С. Теория вероятностей. М.: Высшая школа, 2002.

2. Глухое C.B. Методы, критерии и алгоритмы управления процессом обеспечения промышленной безопасности нефтегазовых предприятий, основанные на теории нечетких множеств [Электронный ресурс]. URL: http://www. lib. ua-ru. net/diss/cont/181324.html.

3. Егорова E.H. Оценка экономического ущерба от аварийных разливов нефти на морских акваториях: монография. Владивосток: Мор. гос. ун-т, 2010.

4. МКУБ. Руководство по управлению рисками. [Электронныйресурс]. URL: http://sea-library. ru/ism-code/44-ism-code. html?showall=l.

5. Etkin D. S. Modeling oil spill response and damage costs. URL: http://www. epa. gov/oem/docs/oil/fss/fss04/ etkin2_04.pdf.

6. Dixon C. , Rath R. The oil spill risk ranking methodology (OSRISK method). URL: http://www. iosc. org/papers/01520.pdf.

+

+

+

+

+

+

+

+