Мониторинг и аудит промышленной и экологической безопасности
Система регионального мониторинга реализована в пределах одного государства в единую национальную (государственную) сеть мониторинга и образует, таким образом, национальный уровень системы мониторинга. Система национального (государственного) уровня мониторинга окружающей среды является необходимой предпосылкой для соблюдения законодательства в области охраны недр и экологии; систематического… Читать ещё >
Мониторинг и аудит промышленной и экологической безопасности (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное образовательное учреждение дополнительного профессионального образования
«Институт развития дополнительного профессионального образования»
Аттестационная работа
«Мониторинг и аудит промышленной и экологической безопасности»
Выполнил (а) ФИО Иванов Иван Иванович Программа обучения «Промышленная безопасность»
г. Москва, 2013 г.
План самостоятельной работы промышленный экологический мониторинг безопасность
1. Установочный этап (выбор темы и определение методологического аппарата исследования). Составление план исследования (исследовательский проект, программа или проспект исследования) и структуру работы (план изложения, который близок к оглавлению).
2. Исследовательский этап (выполнение поисковой части работы с учетом составленного плана исследования и с использованием выбранных методов, методик, технологий)
3. Этап систематизации материалов, написание текста и оформление работы и полученных результатов исследования.
Переход к новым механизмам хозяйствования и развитому рынку невозможен без рационального и эффективного использования ресурсов, снижения экологического и экономического ущерба от аварийности и травматизма. Решение этой важной задачи требует научно обоснованных подходов к организации и обеспечению экологической и техногенной безопасности всех отраслей промышленности, сельского хозяйства, транспорта и энергетики.
Практически всегда техногенные чрезвычайные ситуации оказывают существенное негативное влияние на окружающую среду, поэтому могут быть отнесены и к проблемам экологической безопасности.
Актуальность проблемы обеспечения экологической и промышленной безопасности особенно возрастает на современном этапе социально-экономических преобразований и развития производительных сил, когда из-за трудно предсказуемых социальных, техногенных и экологических последствий чрезвычайных ситуаций возникает угроза самому существованию человеческого общества.
От аварий на опасных объектах ежегодно в России получают вред около 200 тыс. человек, а погибает в результате аварий и катастроф более 50 тыс. человек. Общий экономический ущерб от ЧС техногенного характера превышает 2,0 млрд руб. в год, а размер экологического ущерба трудно поддается исчислению.
Проблема предупреждения техногенных происшествий и аварийности приобретает особую актуальность в атомной энергетике, химической промышленности, при эксплуатации военной техники, где используется и обращается мощные источники энергии, экологически опасные высокотоксичные и агрессивные вещества.
Новые концепции обеспечения промышленно-экологической безопасности и безаварийности производственных процессов на объектах экономики предусматривают, в первую очередь, объективную оценку опасностей, что позволяет наметить пути борьбы с ними. Оценка и обеспечение надежности и безопасности технических систем при их создании, отработке и эксплуатации — одна из важнейших проблем в современной технике и экономике.
Значительное место в проблеме обеспечения промышленной и экологической безопасности занимает оценка безопасности при нормальной эксплуатации путем мониторинга и аудита ее состояния на конкретном производственном объекте. Объектом мониторинга и аудита промышленной и экологической безопасности являются системы «человек-машина-среда обитания», а предметом изучения безопасности являются объективные закономерности возникновения и предупреждения происшествий при функционировании таких систем.
Цель государственной политики в области управления промышленно-экологической безопасностью и снижения техногенных и экологических рисков состоит в обеспечении гарантированного уровня безопасности личности, общества и окружающей среды в пределах показателей приемлемого риска, критерии (нормативы) которых устанавливаются для соответствующего периода социально-экономического развития страны с учетом мирового опыта в данной области. Государственная политика в области управления экологической и техногенной безопасностью строится в рамках строгих ограничений воздействий на технические системы и окружающую среду, состоящих из требований о не превышении предельно допустимых уровней техногенных воздействий, предельно допустимых концентраций и предельно допустимых техногенных и антропогенных нагрузок на экосистемы.
Понятие мониторинга промышленной безопасности
Система обеспечения промышленной и экологической безопасности основана на организационных, управленческих и технических принципах.
Одним из управленческих принципов системы обеспечения промышленно-экологической безопасности является ее декларирование. В федеральном Законе «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» от 21.07.97 № 116-ФЗ предусмотрена разработка декларации промышленной безопасности, предполагающая всестороннюю оценку риска аварий и связанной с ним социально-экономической и экологической угрозы на основе мониторинга и аудита безопасности объекта. Обычно анализ риска рассматривают как часть системного подхода к принятию социально-политических решений, управленческих процедур и практических мер в решении задач предупреждения или уменьшения опасности для жизни человека, заболеваний или травм, ущерба имуществу и окружающей среде.
Декларирование безопасности промышленного объекта осуществляется в целях обеспечения контроля за соблюдением мер безопасности, оценки достаточности и эффективности мероприятий по предупреждению и ликвидации чрезвычайных ситуаций на промышленном объекте.
Декларация безопасности — документ, в котором определены возможные характер и масштабы опасностей на промышленном объекте и выработанные меры по обеспечению промышленной и экологической безопасности и предупреждению техногенных чрезвычайных ситуаций.
Промышленный объект подлежит обязательному декларированию безопасности, если он включен в список объектов, деятельность которых связана с повышенной опасностью, и, если на нем обращаются опасные вещества в количестве, равном или превышающем определенное пороговое значение.
Разработка, декларации промышленной безопасности предполагает: оценку риска аварии и связанной с нею угрозы; анализ мер по предупреждению аварий, по обеспечению готовности организации к эксплуатации опасного производственного объекта, а также к локализации и ликвидации аварии на объекте.
Порядок разработки декларации безопасности опасных производственных объектов учитывает анализ условий возникновения и развития аварий, который включает:
1) выявление возможных причин возникновения и развития аварийных ситуаций с учетом отказов и неполадок оборудования, возможных ошибочных действий персонала, внешних воздействий природного и технического характера;
2) определение сценариев возможных аварий;
3) оценку количества опасных веществ, способных участвовать в аварии;
4) обоснование применяемых для оценки опасностей моделей и методов расчета.
Мониторинг и анализ риска аварий на опасных производственных объектах является составной частью управления промышленно-экологической безопасностью. Мониторинг риска заключается в систематическом использовании всей доступной информации для идентификации опасностей и оценки риска возможных нежелательных событий.
Оценку и анализ потенциальных опасностей и риска проводят в логической последовательности, включающей предварительный анализ опасности, выявление последовательности опасных ситуаций, анализ последствий.
Результаты мониторинга и анализа риска используются при декларировании промышленно-экологической безопасности опасных производственных объектов, экспертизе промышленной и экологической безопасности, обосновании технических решений по обеспечению безопасности, страховании, экономическом анализе безопасности, оценке воздействия хозяйственной деятельности на окружающую природную среду.
Основные задачи мониторинга и анализа риска аварий на опасных производственных объектах заключаются в предоставлении лицам, принимающим решения:
1. объективной информации о состоянии промышленной и экологической безопасности объекта;
2. сведений о наиболее опасных местах объекта с точки зрения безопасности;
3. обоснованных рекомендаций по уменьшению риска.
Для проведения мониторинга и анализа риска, установления его допустимых пределов в связи с требованиями безопасности и принятия управляющих решений необходимы:
· наличие информационной системы, позволяющей оперативно контролировать существующие источники опасности и состояние объектов возможного поражения;
· сведения о предполагаемых направлениях хозяйственной деятельности, проектах и технических решениях, которые могут влиять на уровень техногенной и экологической безопасности, а также программы для вероятностной оценки связанного с ними риска;
· экспертиза безопасности и сопоставление альтернативных проектов и технологий, являющихся источниками риска;
· разработка технико-экономической стратегии увеличения безопасности и определение оптимальной структуры затрат для управления величиной риска и ее снижения до приемлемого уровня с экономической и экологической точек зрения;
· составление рискологических прогнозов и аналитическое определение уровня риска, при котором прекращается рост числа техногенных и экологических поражений.
При мониторинге риска опасных производственных объектов допускаются самые разнообразные методы, в том числе и экспертные.
В настоящее время можно выделить общую последовательность этапов процесса мониторинга и управления риском:
Анализ риска — это систематическое использование имеющейся информации для выявления опасностей и оценки риска для отдельных лиц или групп населения, имущества или окружающей среды.
Анализ риска заключается в выявлении (идентификации) опасностей и оценке риска, когда под опасностью понимается источник потенциального ущерба или вреда или ситуация с возможностью нанесения ущерба, а под идентификацией опасности — процесс выявления и признания, что опасность существует, и определение ее характеристик.
Основные задачи этапа идентификации опасностей — выявление и четкое описание всех источников опасностей и путей (сценариев) их реализации. При идентификации следует определить, какие элементы, технические устройства, технологические блоки или процессы в технологической системе требуют более серьезного анализа и какие представляют меньший интерес с точки зрения безопасности.
Оценка риска включает в себя анализ частоты, анализ последствий и их сочетание.
Для определения частоты нежелательных событий используются:
— статистические данные по аварийности и надежности технологической системы;
— логические методы анализа «деревьев событий», «деревьев отказов», имитационные модели возникновения аварий в системе «человек-машинаокружающая среда» ;
— экспертные оценки путем учета мнения специалистов в данной области.
Оценка последствий включает анализ возможных воздействий на людей, имущество и (или) окружающую природную среду. Для оценки последствий необходимо оценить физические эффекты нежелательных событий на объектах (отказы, разрушения, пожары, взрывы, выбросы токсичных веществ и т. д.).
На этапе оценки риска идентифицированные опасности должны быть оценены на основе критериев приемлемого риска, чтобы идентифицировать опасности с неприемлемым уровнем риска, что является основой для разработки рекомендации и мер по уменьшению опасностей. При этом критерий приемлемого риска и результаты оценки риска могут быть выражены как качественно, так и количественно.
Основным требованием к выбору или определению критерия приемлемого риска является его обоснованность и определенность. Критерии приемлемого риска следует определять исходя из совокупности условий, включающих определенные требования безопасности и количественные показатели опасности. Условие приемлемости риска может выражаться в виде условий выполнения определенных требований безопасности, в том числе количественных критериев.
Обобщенная оценка риска (или степень риска) аварий должна отражать состояние промышленно-экологической безопасности с учетом показателей риска от всех нежелательных событий, которые могут произойти на опасном производственном объекте, и основываться на результатах:
— интегрирования показателей рисков всех нежелательных событий (сценариев аварий) с учетом их взаимного влияния;
— анализа неопределенности и точности полученных результатов;
— анализа соответствия условий эксплуатации требованиям промышленно-экологической безопасности и критериям приемлемого риска.
Анализ опасностей и риска описывает опасности качественно и количественно и заканчивается планированием предупредительных мероприятий. Он базируется на знании алгебры логики и событий, теории вероятностей, статистическом анализе, требует инженерных знаний и системного подхода.
Мониторинг опасностей и риска начинают с предварительного исследования, позволяющего идентифицировать источники опасности. На стадии идентификации опасностей и предварительных оценок риска рекомендуется применять методы качественного анализа и оценки риска.
Качественные методы мониторинга опасностей и риска позволяют определить источники опасностей, потенциальные аварии и несчастные случаи, последовательности развития событий, пути предотвращения аварий (нечастных случаев) и смягчения последствий.
Выбор соответствующего качественного метода мониторинга опасностей на стадии анализа риска зависит от цели анализа, назначения объекта и его сложности.
Качественные методы анализа опасностей включают:
предварительный анализ опасностей | Предварительный анализ опасностей включает перечень опасностей, в котором указывают идентифицированные источники опасностей, повреждающие факторы, потенциальные аварии, выявленные недостатки, При этом изучают технические характеристики объекта, системы, процесса, используемые энергетические источники, рабочие среды, материалы и устанавливают их повреждающие свойства. В целом ПАО представляет собой первую попытку выявить оборудование технической системы (в ее начальном варианте) и отдельные события, которые могут привести к возникновению опасностей. Этот анализ выполняется на начальном этапе разработки системы. Детальный анализ возможных событий обычно проводится с помощью дерева отказов, после того как система полностью определена. | |
анализ видов и последствий отказов | Анализ видов и последствий отказов — качественный метод идентификации опасностей, основанный на системном подходе и имеющий характер прогноза. Существенной чертой этого метода является рассмотрение каждой составной части системы (элемента) на предмет того, как она стала неисправной (вид и причина отказа) и какое было бы воздействие отказа на всю техническую систему. Этим методом можно оценить опасный потенциал любого технического объекта. По результатам анализов отказов могут быть собраны данные о частоте отказов, необходимые для количественной оценки уровня опасности рассматриваемого объекта. Результаты анализа последствий отказа представляются в виде таблиц с перечнем оборудования, видов и причин возможных отказов, с частотой, последствиями, критичностью, средствами обнаружения неисправности (сигнализаторы, приборы контроля и т. п.) и рекомендациями по уменьшению опасности. | |
анализ опасности и работоспособности | Методом анализа опасности и работоспособности или эквивалентным ему анализом опасностей методом потенциальных отклонений исследуются опасности отклонений технологических параметров (температуры, давления и пр.) от регламентных режимов. Эти методы включают процедуру искусственного создания отклонений технологических параметров с помощью ключевых слов («нет», «больше», «меньше», «так же, как», «другой», «иначе, чем», «обратный» и т. п.). Степень опасности отклонений может быть определена количественно путем оценки вероятности и тяжести последствий рассматриваемой ситуации по критериям критичности. Этот метод кроме идентификации опасностей и их ранжирования позволяет выявить неясности и неточности в инструкциях по безопасности и способствует их дальнейшему совершенствованию. Недостатки метода связаны с затрудненностью его применения для анализа комбинаций событий, приводящих к аварии. | |
анализ ошибок персонала | Одним из важнейших элементов анализа опасностей является человеческий фактор, позволяющий охарактеризовать как ошибки, инициирующие или усугубляющие аварийную ситуацию, так и способность персонала совершить корректирующие действия по управлению аварией. Метод АОП идентифицирует вид потенциальной ошибки и ее последствия, возможность исправления ошибки, причину ошибки, а также включает выбор метода предотвращения ошибки, оценку вероятности ошибки, оценку вероятности исправления ошибки, расчет риска и выбор путей снижения риска. | |
причинно-следственный анализ | Причинно-следственный анализ выявляет причины происшедшей аварии и является составной частью общего анализа опасностей. Он завершается прогнозом новых аварий и составлением плана мероприятий по их предупреждению. | |
анализ «дерева отказов» («дерева причин»); | Анализ опасностей с помощью «дерева причин» потенциальной аварии или идентичного ему «дерева отказов» позволяет выявить комбинации отказов (неполадок) оборудования, ошибок персонала и внешних (техногенных, природных) воздействий, приводящих к основному событию, т. е. аварийной ситуации. Качественный анализ «дерева отказов» заключается в определении аварийных сочетаний. Метод используется для анализа возникновения аварийной ситуации и расчета ее вероятности (на основе задания вероятностей исходных событий). | |
анализ «дерева событий» («дерева последствий»); | Анализ «дерева причин — последствий» начинается с выбора критического события. Критические события выбирают таким образом, чтобы они служили удобными отправными точками для анализа, причем большинство аварийных ситуаций развивается за критическим событием в виде цепи отдельных событий. Типичными критическими событиями, ведущими к аварийным ситуациям, могут быть отклонения основных параметров технологического процесса, например, в баках или контейнерах; расширение диапазона давления или степени загрязнения; начало процесса выпуска партии продукции или начало процедуры пуска или остановки; событие, которое приводит в действие систему обеспечения безопасности. | |
количественный анализ риска | Методы количественного анализа риска характеризуются расчетом нескольких показателей риска и могут включать один или несколько вышеупомянутых методов. Количественный анализ риска позволяет оценивать и сравнивать различные опасности по единым показателям. | |
Методы могут применяться изолированно или в дополнение друг к другу, причем методы качественного анализа могут включать количественные критерии риска.
Виды мониторинга
В зависимости от освоения того или иного района (территории), в рамках которого осуществляется мониторинг безопасности жизнедеятельности, выделяют мониторинг:
· городских территорий (населенных мест или городских агломераций);
· районов горнодобывающих и химических предприятий;
· районов гидротехнических сооружений;
· районов сельскохозяйственного и гидромелиоративного освоения;
· районов АЭС;
· районов транспортных линейных сооружений.
От того, какими службами организован мониторинг безопасности жизнедеятельности, выделяются два вида: государственный (федеральный) и отраслевой (ведомственный). Первый планируется, заказывается и организуется централизованно государственными (федеральными) правительственными органами управления: министерствами, государственными комитетами и так далее, второй организуется по инициативе отдельных ведомств (например, транспортных, нефтедобывающих) и отраслей промышленности. Отраслевые системы мониторинга должны быть составными частями государственной (федеральной) системы, а не самостоятельными службами.
В зависимости от ранга организации и масштаба исследований мониторинг безопасности жизнедеятельности может быть детального, локального, регионального, национального (государственного) и глобального уровня. В соответствии с рассмотренными выше определениями видов мониторинга, отличающимися друг от друга объектами наблюдения, можно говорить о простых и сложных (комплексных) системах мониторинга.
Локальный мониторинг окружающей среды предназначен обеспечить оценку изменения окружающей среды под влиянием действующего или проектируемого объекта. Ответственными за организацию локального мониторинга являются органы местного самоуправления.
Локальные системы объединяются в более крупные системы регионального мониторинга окружающей среды, охватывающие территории края, области или нескольких краев и областей. Региональный мониторинг окружающей среды предназначен обеспечить оценку изменений окружающей среды территорий комплексного антропогенного освоения. Он базируется на государственных источниках информации. Ответственными за организацию регионального мониторинга являются органы государственной власти субъектов Российской Федерации.
Система регионального мониторинга реализована в пределах одного государства в единую национальную (государственную) сеть мониторинга и образует, таким образом, национальный уровень системы мониторинга. Система национального (государственного) уровня мониторинга окружающей среды является необходимой предпосылкой для соблюдения законодательства в области охраны недр и экологии; систематического контроля за состоянием всех компонентов окружающей среды; обеспечения эффективной и экологически безопасной инженерно-хозяйственной деятельности. Государственный мониторинг окружающей среды (государственный экологический мониторинг) осуществляется в соответствии с законодательством Российской Федерации и законодательством субъектов Российской Федерации. Порядок организации и осуществления государственного мониторинга окружающей среды (государственного экологического мониторинга) устанавливается правительством Российской Федерации.
В рамках экологической программы ООН поставлена задача объединения национальных систем мониторинга в единую межгосударственную сеть — Глобальную систему мониторинга окружающей среды. Ее назначение — осуществление мониторинга за изменениями в окружающей среде на Земле в целом, в глобальном масштабе. Глобальный мониторинг — это система слежения за состоянием и прогнозирование возможных изменений общемировых процессов и явлений, включая антропогенные воздействия на биосферу в целом. Глобальная система мониторинга окружающей среды призвана решать общечеловеческие экологические проблемы в рамках всей Земли, такие, как глобальное потепление климата, вопросы сохранения озонового слоя, прогнозирование землетрясений, опустынивания и эрозии почв, наводнений, засухи, сохранение лесов и т. д.
Составной частью Федеральной службы России по мониторингу окружающей среды наряду с мониторингом биосферы, атмосферы, гидросферы, почвы является мониторинг геологической среды. Формирование единой национальной системы мониторинга России является одной из задач Министерства охраны окружающей среды и природных ресурсов Российской Федерации, Федеральной службы России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, а также республиканских, областных и краевых комитетов по охране природы Российской Федерации.
Мониторинг промышленной безопасности
Актуальность проблемы обеспечения экологической и промышленной безопасности особенно возрастает на современном этапе социально-экономических преобразований и развития производительных сил, когда из-за трудно предсказуемых социальных, техногенных и экологических последствий чрезвычайных ситуаций возникает угроза существованию человеческого общества.
Так, в России общий экономический ущерб от аварий техногенного характера превышает 2,0 млрд руб. в год.
Проблема предупреждения техногенных происшествий и аварийности приобретает особую актуальность в атомной энергетике, химической промышленности, при эксплуатации военной техники, где используются мощные источники энергии, экологически опасные высокотоксичные и агрессивные вещества. Система обеспечения промышленной и экологической безопасности основана на организационных, управленческих и технических принципах.
Значительное место в проблеме обеспечения промышленной и экологической безопасности занимает оценка безопасности при нормальной эксплуатации путем мониторинга на производственном объекте. Объектом мониторинга и аудита промышленной и экологической безопасности является комплекс взаимодействий в системе человек — машина — природа, а предметом изучения безопасности — закономерности возникновения и предупреждения происшествий при функционировании таких систем.
Одним из принципов системы обеспечения промышленно-экологической безопасности является ее декларирование. В Федеральном законе «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» от 21.07.97 № 116ФЗ предусмотрена разработка декларации промышленной безопасности, предполагающая всестороннюю оценку риска аварий и связанной с ним социально-экономической и экологической угрозы на основе мониторинга и аудита безопасности объекта. Мониторинг и анализ риска аварий на опасных производственных объектах является составной частью управления промышленно-экологической безопасностью.
Мониторинг риска заключается в систематическом использовании всей доступной информации для идентификации опасностей и оценки риска возможных нежелательных событий. Результаты мониторинга и анализа риска используют при декларировании промышленной безопасности опасных производственных объектов, экспертизе промышленной и экологической безопасности, обосновании технических решений по обеспечению безопасности, страховании, экономическом анализе безопасности, оценке воздействия хозяйственной деятельности на окружающую природную среду.
Основные задачи мониторинга и анализа риска аварий на опасных производственных объектах заключаются в следующем:
— информации о состоянии промышленной и экологической безопасности объекта;
— сведениях о наиболее опасных местах объекта с точки зрения безопасности;
— обоснованных рекомендациях по уменьшению риска.
Для проведения мониторинга и анализа риска, установления его допустимых пределов в связи с требованиями безопасности и принятия управляющих решений необходимы:
— наличие информационной системы, позволяющей оперативно контролировать существующие источники опасности и состояние объектов возможного поражения;
— сведения о предполагаемых направлениях хозяйственной деятельности, проектах и технических решениях, которые могут влиять на уровень техногенной и экологической безопасности, а также программы для вероятностной оценки связанного с ними риска;
— экспертиза безопасности и сопоставление альтернативных проектов и технологий, являющихся источниками риска; - составление прогнозов и аналитическое определение уровня риска, при котором прекращается рост числа техногенных и экологических поражений.
Мониторинг опасностей начинают с предварительного исследования, позволяющего идентифицировать источники опасности. На стадии идентификации опасностей и предварительных оценок риска рекомендуется применять методы качественного анализа и оценки риска. Качественные методы мониторинга опасностей и риска позволяют определить источники опасностей, потенциальных аварий и несчастных случаев, последовательность развития событий, пути предотвращения аварий (несчастных случаев) и смягчения последствий.
Качественные методы анализа опасностей включают:
— предварительный анализ опасностей;
— анализ видов и последствий отказов;
— анализ опасности и работоспособности;
— анализ ошибок персонала;
— причинно-следственный анализ;
— анализ «дерева отказов»;
— анализ «дерева событий»;
— количественный анализ риска.
Предварительный анализ опасностей включает перечень опасностей, в котором указывают идентифицированные источники опасностей, повреждающие факторы, потенциальные аварии, выявленные недостатки. Изучают технические характеристики объекта, системы, процесса, используемые энергетические источники, рабочие среды, материалы и устанавливают их повреждающие свойства.
Более 25% аварий в сфере химической и добывающей промышленности (в России зарегистрировано примерно 3600 химических опасных объектов) произошло из-за эксплуатации оборудования сверх нормативного срока, коррозии оборудования и неработоспособности контрольно-измерительной аппаратуры.
Одним из важных компонентов разных отраслей промышленности горно-химического сырья и промышленного производства являются так называемые промышленные сточные воды, имеющие специфический состав в отличие от бытовых сточных вод. Попадая тем или иным путем в геологическую среду, сточные воды загрязняют ее различными компонентами. В связи с этим они должны находиться в сфере повышенного внимания в системе мониторинга геологической среды. Разнообразие типов промышленных производств определяет многокомпонентность состава этих сточных вод. Для каждой отрасли промышленности характерно присутствие в сточных водах свойственных этой отрасли химических соединений, среди них минеральные и органические соединения разных классов (соли, кислоты, щелочи, спирты, альдегиды, кетоны, хлор, фосфор и металлоорганические соединения, радиоактивные изотопы). По действию на организм человека промышленные сточные воды могут обладать общетоксическим, онкогенным, аллергенным, мутагенным, эмбриотоксическим и другими эффектами, в связи с чем контроль за сбросами промышленных сточных вод осуществляется органами санитарной службы.
Промышленные сточные воды, как и другие стоки, оказывают наибольшее влияние на санитарное состояние поверхностных водоемов, а также прилегающих к ним водоносных комплексов и горизонтов подземных вод. К спуску их в водоемы предъявляются санитарно-гигиенические требования, регламентируемые Правилами охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами. Промышленные сточные воды, особенно сильнозагрязненные, проходят предварительную очистку на локальных очистных сооружениях, а затем, как правило, подвергаются очистке на общегородских станциях аэрации совместно с бытовыми сточными водами.
Промышленность горно-химического сырья, включающая в себя все виды обогащения полезных ископаемых, чрезвычайно многообразна, разнохарактерна и оказывает существенное влияние на геологическую среду, что требует постоянного мониторинга и качественного анализа основных групп факторов: физико-географических (рельеф, климат, поверхностные воды), инженерно-геологических и технологических. В горнохимической промышленности есть некоторые виды, приводящие к региональным изменениям геологической среды.
Основными свойствами геологической среды нефтегазовых месторождений, которые надо учитывать при организации мониторинга, является присутствие в разрезе двух несмешивающихся жидкостей — нефти и подземных вод, а также существенное влияние на горные породы жидких и газовых углеводородных компонентов. Главная особенность в нефтеи газодобывающих комплексах состоит в техногенной нагрузке на геологическую среду, когда происходит взаимодействие процессов отбора из недр полезных компонентов. Одним из воздействий, оказываемых на геологическую среду в районах нефтяных и газовых месторождений, а также нефтеперерабатывающих предприятий, является химическое загрязнение следующих основных видов: углеводородное загрязнение; засоление пород и подземных вод минерализованными водами и рассолами, получаемыми попутно с нефтью и газом; загрязнение специфическими компонентами, в том числе сернистыми соединениями. Загрязнение пород, поверхностных и грунтовых вод часто сопровождается истощением естественных запасов подземных вод. В некоторых случаях истощению могут подвергаться и поверхностные воды, используемые для заводнения нефтяных пластов. В морских условиях возрастает масштаб угрозы загрязнения акваторий как искусственными (реагенты, применяемые при бурении и эксплуатации скважин), так и естественными загрязнителями (нефть, рассолы). Основная причина химического загрязнения на нефтяных месторождениях — низкая культура производства и несоблюдение технологий. Поэтому в наблюдательной сети мониторинга геологической среды районов нефтегазовых месторождений одна из основных нагрузок падает на геохимические наблюдения, контроль загрязнений.
Среди физических нарушений геологической среды в районах нефтеи газодобычи следует отметить проявления просадок, оседаний и провалов земной поверхности, а также подтоплений.
Возможное развитие этих негативных инженерно-геологических процессов также должно являться предметом изучения в системе мониторинга геологической среды. Специфика изменений геологической среды на нефтегазовых месторождениях вызывает необходимость использования в наблюдательной сети мониторинга и специфических методов, позволяющих контролировать изменения и различные процессы, происходящие на больших глубинах. Вследствие этого среди методов наблюдений в сети мониторинга наибольший удельный вес составляют различные геофизические и дистанционные методы.
Гидротехнические сооружения вносят существенные изменения в окружающую природную и геологическую среду. При организации мониторинга геологической среды в районах крупных гидротехнических сооружений в первую очередь необходимо учитывать их конструктивные особенности и размещение. Гидротехнические сооружения (гидроузлы) состоят, как правило, из комплекса сооружений: энергетических (ГЭС), транспортных (каналы, водоводы, шлюзы). При комплексном использовании рек в состав гидроузлов входят также и различные вспомогательные сооружения (перемычки, дороги, ЛЭП, жилищные поселки). Особенности изменений геологической среды районов гидротехнических сооружений определяются инженерно-геологическими условиями территорий и типом гидротехнического сооружения. В зоне влияния водохранилищ возникает комплекс неблагоприятных инженерно-геологических процессов и явлений, которые должны быть в центре внимания наблюдательной сети мониторинга. Среди них необходимо выделить следующие процессы: затопление территорий городов, населенных пунктов, дорог, сельскохозяйственных площадей; продолжительное затопление территорий в периоды половодий и паводков, подтопление территорий и расположенных на них сооружений в результате развития подпора уровня подземных вод; заболачивание территорий, а в районах недостаточного увлажнения — засоление почв и грунтов в результате подпора подземных вод; переливы через низкие водоразделы, вызывающие периодические затопления, заболачивание низких территорий; подмыв, разрушение берегов и их переработка под действием ветровых волн; повышение сейсмической активности территорий в связи с искусственным обводнением горных пород в верхних горизонтах земной коры (особенно в горноскладчатых областях). При организации мониторинга геологической среды необходимо учитывать изменения, которые происходят в массиве горных пород, прежде всего в основании плотины и гидротехнических сооружений при их строительстве и эксплуатации.
Для ликвидации перечисленных опасных и неблагоприятных процессов в зонах водохранилищ проводят защитные мероприятия: создают системы инженерной защиты территорий, главным образом от процессов подтопления. С этой целью возводят дамбы обвалования, проводится подсыпка или намыв территорий, возводятся берегоукрепительные сооружения, строится система дренажей, дополнительных каналов. Таким образом, основными факторами, которые необходимо учитывать при создании систем мониторинга геологической среды районов гидротехнических сооружений, являются: учет типа сооружений и особенностей инженерно-геологических условий территорий; организация мониторинга на весь каскад взаимосвязанных гидроузлов; учет особенностей различных зон техногенного влияния гидроузла при организации наблюдательной сети; учет и включение в структуру мониторинга системы инженерной защиты и режимной сети.
Для решения задач сохранения почвы, осуществления гигиенических и природоохранных мероприятий проводят мониторинг и ранжирование почв по степени опасности их загрязнения химическими веществами. На основании мониторинга и ранжирования осуществляют комплексные мероприятия по охране почв и рекультивации земель, при разработке схем районной планировки, гигиенической оценке почв в районах урбанизации.
Результаты гигиенических исследований почв, загрязненных тяжелыми металлами, нефтепродуктами и другими веществами позволили разработать методику оценки загрязнения почвы вредными веществами по уровню возможного воздействия на системы «почва — растение», «почва — микроорганизмы, биологическая активность», «почва — грунтовые воды», «почва — атмосферный воздух» и опосредованно на здоровье человека.
С гигиенических позиций опасность загрязнения почвы химическими веществами определяется уровнем отрицательного влияния на контактирующие среды (вода, воздух), пищевые продукты и опосредованно на человека, а также на биологическую активность почвы и процессы ее самоочищения. Оценку опасности загрязнения почв проводят с учетом специфики источников загрязнения, приоритетности загрязнителей в соответствии со списком ПДК химических веществ в почве классом опасности, характером землепользования.
Предлагаются различные оценки опасности загрязнения почв населенных пунктов и почв, используемых для выращивания сельскохозяйственных растений.
Принципиальная схема оценки почв сельскохозяйственного использования, загрязненных химическими веществами, основана на категории загрязненности почв.
1. Допустимая категория (почва используется под любые культуры).
2. Умеренно опасная категория (такую почву используют под любые культуры при условии контроля качества сельскохозяйственных растений).
3. Высоко опасная категория (почву используют под технические культуры, использование под сельскохозяйственные культуры ограничено с учетом растений-концентраторов).
4. Чрезвычайно опасная категория (возможно использование под технические культуры, почву следует полностью исключить из сельскохозяйственного использования, рекомендуется создание защитных полос).
Объектам атомной энергетики присущ специфический комплекс техногенных воздействий на геологическую среду, который обязательно должен приниматься во внимание при организации мониторинга в районах АЭС:
1) нарушение водного баланса;
2) изменение состояния и свойств пород в основании сооружений АЭС;
3) повышение активности тепломассопереноса;
4) загрязнение окружающей среды радиоактивностью.
В задачи мониторинга геологической среды районов АЭС входят:
1) прогноз развития геологической среды и ее элементов;
2) разработка рекомендаций и управляющих решений по оптимизации работы всей природнотехнической системы (ПТС);
3) повышение надежности функционирования ПТС и экологической безопасности АЭС.
Природно-технические линейные системы нефтеи газопроводов имеют свои специфические особенности, которые необходимо учитывать при организации мониторинга геологической среды территорий, на которых располагаются нефте и газопроводы.
Основными из них являются:
1) значительная протяженность трасс газопроводов, проходящих через разные климатические и природные зоны с разнообразными инженерно-геологическими условиями;
2) тенденции увеличения технологических нагрузок на трубопроводы, связанные с возрастанием объемов перекачиваемых продуктов;
3) чрезвычайно серьезные экологические последствия для окружающей среды, возникающие в случае аварий трубопроводов, особенно нефтепроводов, из чего следует необходимость обеспечения достаточно высокой надежности работы этих сооружений;
4) увязка различных сооружений газо и нефтепроводов с инженерными комплексами осваиваемых месторождений.
Как правило, крупнейшие нефтеи газопроводы (конденсатопроводы) должны включаться в систему мониторинга вместе со всей инженерной структурой освоения месторождения. Если пространственно-временнбя структура мониторинга геологической среды определяется целью управления, режимом эксплуатации, а также инженерно-геологическими условиями, определяющими характер и интенсивность взаимодействия между различными типами сооружений и геологической средой, то при создании мониторинга территорий трасс трубопроводов оценивают инженерно-геологические условия территории и анализируют техногенную нагрузку вдоль трассы. На основе сопоставления карт и другой информации составляется прогноз взаимодействия геологической среды и инженерных сооружений вдоль всей трассы и разбивается наблюдательная сеть мониторинга.
Существует специфика мониторинга геологической среды и на территориях, по которым проходят различные линейные транспортные геотехнические системы. Среди них первостепенное значение имеют железные дороги и автомобильные трассы.
Главными особенностями этих ПТС, которые необходимо учитывать при организации мониторинга геологической среды, являются:
1) большая протяженность транспортных линейных магистралей и вследствие этого большое разнообразие вдоль трасс инженерно-геологических условий;
2) возрастающая год от года нагрузка на транспортные магистрали, обусловленная общей тенденцией увеличения грузоперевозок, внедрением перевозок сдвоенными тяжеловесными составами и т. п.;
3) усиливающиеся тенденции активизации техногенных изменений геологической среды вдоль транспортных магистралей.
Воздействия транспорта на геологическую среду не локальны, так как сеть железных и автомобильных дорог разного класса, воздушных трасс, судоходных рек, ЛЭП охватывает все регионы страны. Продукты неполного сгорания транспорта попадают в атмосферу и разносятся ветром, но они накапливаются в течение времени во всех компонентах окружающей, и в том числе геологической среды, возникают устойчивые зоны загрязнения почв и грунтовых вод.
На инженерно-геологические условия территории воздействует как строительство, так и эксплуатация транспортных систем. Они способны активизировать природные или вызвать к жизни техногенные экзогенные геологические процессы: оползни, обвалы, плывуны, суффозию, карст, эрозию, заболачивание и т. д. На трассах автомобильных и железных дорог существует геотехнический контроль, призванный обеспечивать надежное, безаварийное функционирование трасс, сохранность и обслуживание системы инженерной защиты магистралей. Геотехнический контроль призван обеспечивать и режимные наблюдения по трассам при организации мониторинга геологической среды. Исследования и наблюдения ведутся с помощью аэрофотосъемки, анализа материалов обычных аэрофотосъемок залетов разных лет, а также наземных инженерно-геологических обследований.
Методы мониторинга промышленных объектов
Основу системы сбора информации о природно-технических системах в ходе мониторинга составляют так называемые наблюдательные сети. Наблюдательные сети мониторинга природно-технических систем призваны обеспечить всесторонний сбор достоверной информации о среде в целом и ее отдельных элементах.
В зависимости от назначения в мониторинге геологической среды используют четыре основные группы наблюдений: инвентаризационные, ретроспективные, режимные и методические.
Инвентаризационные наблюдения проводятся достаточно редко, через длительный срок, для того чтобы либо оценить начальное состояние геологической среды, либо оценить ее многолетние изменения (раз в 2−3 года и более). В состав инвентаризационных наблюдений априори включаются наиболее консервативные элементы геологической среды, для которых заведомо можно предположить низкую скорость изменения, в том числе и техногенного.
Ретроспективные наблюдения направлены на выявление тенденций развития геологической среды или ее компонентов и установление закономерностей их изменений. Они составляют основу для решения прогнозных задач в мониторинге геологической среды. Главное условие при постановке ретроспективных наблюдений — обеспечение надежной информации, достаточной и необходимой для составления того или иного прогноза. По срокам и периодичности проведения ретроспективные наблюдения могут быть различными в зависимости от того, насколько велика скорость изменения того или иного элемента геологической среды.
Режимными стационарными наблюдениями нацелены на решение прогнозных задач, на то, чтобы получить возможность предвидеть и прогнозировать тенденцию и масштаб развития тех или иных процессов и явлений и отражают определенные временные (ежегодные, сезонные, ежемесячные, суточные и др.) колебания в системе наблюдаемых объектов и процессов.
При проектировании, строительстве и эксплуатации сооружений и хозяйственном использовании территорий чаще всего выполняются следующие виды режимных стационарных наблюдений:
1) метеорологические и гидрологические;
2) гидрогеологические;
3) геотермические;
4) за деформациями масс горных пород на склонах, в откосах, на оползневых участках, в подземных выработках и котлованах;
5) за осадками и деформациями сооружений;
6) за скоростью и характером развития процессов выветривания, эрозии, абразии, пучения горных пород, за их физическим состоянием и другими процессами и явлениями.
Все эти наблюдения также входят в состав мониторинга окружающей среды.
Методические наблюдения направлены на совершенствование методов мониторинга или на создание новых. Методические наблюдения часто предшествуют режимным или ретроспективным для корректировки или уточнения программ наблюдений. С их помощью устанавливаются наиболее оптимальные сроки контроля наблюдаемых систем и их периодичность.
Для каждой сети наблюдений при организации функционирующей системы мониторинга разрабатываются программы наблюдений.
В зависимости от набора компонентов геологической среды выделяют наблюдения за следующими показателями:
· составом, состоянием и свойствами почв, горных пород, техногенных грунтов;
· подземными водами (режим, динамика, гидрохимия и т. д.);
· рельефом (техногенная нарушенность, изменчивость, расчлененность, динамика и т. д.);
· природными геологическими процессами (эндогенными, экзогенными);
· инженерно-геологическими процессами и явлениями;
· процессами взаимодействия инженерных сооружений и геологической среды (осадками сооружений, устойчивостью, состоянием фундаментов, утечками техногенных вод и т. п.).
Каждый показатель однозначно связан с каким-либо конкретным элементом окружающей среды или его частью. Анализ изменчивости показателей загрязнения геологической среды должен проводиться с учетом возможных миграционных путей загрязнений источника.
В настоящее время техническая база наблюдений достаточно широко разработана. В качестве технических средств наблюдений используются различные приборы и оборудование. Главной проблемой при этом является подбор наиболее оптимального комплекса автоматизированных технических средств с учетом их надежности, стоимости, экономичности и т. д.
Низшей структурной единицей иерархической системы наблюдений мониторинга геологической среды является точка наблюдения (точка отбора проб грунта или почвы, родник, колодец, скважина и т. п.). Следующий уровень — наблюдательный пост (гидрогеологический, геокриологический, инженерно-геологический, геофизический и т. п.), состоящий в случае гидрогеологических наблюдений из группы поэтажно оборудованных наблюдательных скважин. В пределах наблюдательного полигона оборудуется система наблюдательных скважин и экспериментальных площадок, предназначенных для изучения конкретных инженерно-геологических, гидрогеологических и геокриологических явлений и процессов.
Специальные наблюдательные полигоны создаются для наблюдений за какими-либо негативными процессами на различных ответственных или уникальных сооружениях. Сложность таких сооружений (например, гидроузла, АЭС и т. п.) обусловливает проведение особых защитных инженерных мероприятий и соответственно особых наблюдений, проводимых по специально составленной программе. Опытно-методический полигон в системе мониторинга геологической среды выполняет роль испытательного. В отличие от опорных участков, на опытно-методических полигонах ведется проверка и отработка всевозможных методов контроля и сбора первичной информации за элементами геологической среды или ПТС, проводятся натурные эксперименты, отрабатываются модели и т. д. Изыскательские полигоны служат для кратковременных (на период изысканий) исследований и режимных наблюдений в системе мониторинга. Исследования на них ведутся в соответствии с действующими нормативными документами. Такие полигоны создаются на начальных стадиях формирования наблюдательной сети мониторинга, на стадиях предварительных исследований и т. п.
Среди дистанционных методов наблюдений в системе мониторинга геологической среды используются две основные группы способов: аэрокосмические и геофизические.
Основными видами дистанционных аэрокосмических методов исследования геологической среды, которые могут с успехом использоваться в системах мониторинга, являются фотосъемка (ФС), телевизионная (ТС), инфракрасная (ИКС), радиотепловая (РТС), радиолокационная радарная (РЛС) и многозональная съемка (МС). Среди дистанционных в системе мониторинга геологической среды чаще всего используются методы аэрокосмического дешифрирования. В настоящее время среди дистанционных методов, успешно применяемых при мониторинге природной среды, в том числе геологической, является многозональная аэрофотосъемка (АФС) и многозональная аэрокосмическая фотосъемка (АКФС). Среди дистанционных методов контроля большого количества объектов, расположенных на значительных площадях, особое место занимает тепловая съемка, выполняемая в среднем и дальнем диапазонах инфракрасной области электромагнитного спектра. Мониторинг геологической среды, основанный на применении тепловой съемки, называется дистанционным, тепловым мониторингом. Тепловая съемка дает хорошие результаты для обнаружения таких техногенных воздействий, как сбросы загрязнений в поверхностную гидросферу, выбросы загрязнений в атмосферу, утечки из различных накопителей жидких отходов, из оросительных систем, наземных и подземных коммуникаций (в том числе теплосетей), наличие зданий и сооружений в зоне развития многолетнемерзлых пород, очаги самовозгорания в толще накоплений различного горючего материала и др.
Радиолокационная съемка, выполняемая в СВЧ-диапазоне, позволяет получить более обширную информацию, чем тепловая съемка, но основные успехи применения этого метода также связаны с наблюдениями за изменениями влажности поверхностного слоя грунтов и почв и положения уровня грунтовых вод. В связи с этим в системе мониторинга геологической среды метод радиолокационной съемки особенно эффективен для контроля тех техногенных воздействий, которые влияют на режим влажности пород зоны аэрации и на уровень поверхности грунтовых вод.
Для наблюдения за процессами, происходящими в толще пород, используются различные дистанционные геофизические методы исследований. Среди основных геофизических методов, применяемых в мониторинге геологической среды, необходимо отметить методы непрерывного сейсмоакустического профилирования, электрических зондирований, естественного электрического поля, термометрии.