Экология/2.Экологические и метеорологические

проблемы больших городов и промышленных зон

Дмитриева Т.С., Квасов А.И., Бакланов А.Е., Куриленко Е.А.

Восточно-Казахстанский государственный технический университет, Казахстан

АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ИЗУЧЕНИЯ ВЛИЯНИЯ ВЫБРОСОВ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

Восточный Казахстан является одним из высокоразвитых промышленных регионов республики с чрезмерной концентрацией крупных предприятий цветной и черной металлургии, энергетического комплекса, горнодобывающей и машиностроительной промышленности. Ввиду значительного загрязнения окружающей среды вредными выбросами, в области образовалась своеобразная антропогенная биогеохимическая провинция с повышенным содержанием тяжелых металлов в окружающей среде, такими как цинк, свинец и другими вредными веществами. Вредные выбросы промышленных предприятий: АО «Казцинк», АО «Титаномагниевый комбинат», Усть-Каменогорская ТЭЦ в десятки раз превышают допустимые нормы. Так по нормам, одобренным для г. Усть-Каменогорска Государственной экологической экспертизой, АО «Казцинк» имеет право выбросить за год в атмосферу города 5382 т. сернистого ангидрида, фактические выбросы составляют 65720 т. в год, т.е. в 12 раз больше; выбросы неорганического свинца (в твердых частицах) по нормам не должны превышать 7,7 т., фактические выбросы составили 48 т.

Вследствие такого положения напряженная экологическая обстановка сопровождается значительным ухудшением состояния здоровья населения.

В связи с этим, исследование влияния экологических факторов на здоровье населения и риск появления заболеваний является актуальной и востребованной задачей.

Для проведения автоматизированных расчётов выбросов, и исследований связанных с анализом влияния выбросов на здоровье населения была разработана информационная система (ИС) «У-К-атмосфера-здоровье», состоящая из двух модулей – модуль моделирования поведения шлейфа выбросов промышленных предприятий с расчётом накопленной во времени концентраций выброшенных предприятиями веществ и модуль анализа корреляции заболеваний и выбросов этих вредных веществ в атмосферу с использованием OLAP технологии. Вся цепочка обработки и исследования данных показана на рисунке 1.

Используемая нами методика оценки показанная на рисунке 1 имеет следующий алгоритм. Источником данных по заболеваниям явилась база данных предоставленная USAID (БД 1).

Для обработки данных нами использовался сервер базы данных MS SQL Server, с помощью которого был проведен многомерный анализ данных с использованием технологии OLAP.

Результатом многомерного анализа явилось получение сводных таблиц по заданным срезам, полученного OLAP-куба.

Рисунок 1 – Структурная схема обработки данных с использованием ГИС

«У-К-атмосфера-здоровье»

Полученные сводные таблицы представляются в виде стандартных таблиц данных табличного редактора MS Excel. Эти данные экспортировались в созданную нами ИС, а именно в базу данных формата MDB (СУБВ Access) (БД 3).

В эту же базу данных поступает информация, рассчитанная в модуле 1 от ИС по данным из базы данных Гидрометцентра (БД 2). В результате работы модуля 2 осуществляются сравнения данных по заболеваниям и данных по выбросам промышленных предприятий, вычисляются коэффициенты корреляции и выделяются те заболевания, которые имеют связь с выбросами, а именно у которых коэффициент корреляции имеет значение более 0,7.

В таблице 1 приводятся, вычисленные нами коэффициенты корреляции для наиболее затратных заболеваний. При этом нами выделены те заболевания у которых коэффициенты корреляции больше 0,7, что позволило сделать выводы о влиянии выбросов промышленных предприятий на возникновение и развитие данных болезней в нашем регионе.

Таблица 1 – Значения коэффициентов корреляции для наиболее затратных заболеваний по Восточно-Казахстанской области

Заболевания	Коэффициент корреляции
•Т1В – кишечные инфекции	0,87
•Т42В – стенокардия	0,74
•T87B – воспалительные болезни женских органов	0,83
•Т99В – отравление и другие воздействия внешних причин	0,92
•Т89Д – хронический бронхит, астма	0,88
•Т38Д – болезни горла носа.	0,91

Полученные данные показывают наличие четкой связи между выбросами в атмосферу вредных веществ и заболеваниями, а использование информационной системы позволит оценить эти связи количественно.

Каждое физическое воздействие имеет свою экономическую оценку, например: расходы на лечение болезней; затраты, необходимые для повышения безопасности и снижения смертности от экологического воздействия и т.д.

Для определения экономической оценки ущерба окружающей среде от вредных выбросов ключевым параметром является величина стоимости среднестатистической жизни (ССЖ) -Value of Statistical Life (VOSL).

Принципиальным моментом при вычислении VOSL является наличие информации статистической корреляции заболеваний со среднем уровнем загрязняющих веществ.

Определение коэффициентов корреляции позволило произвести расчет уровня воздействия «доза-эффект», при этом было учтено, что в случае преждевременной смерти коэффициент «доза-эффект» выражается в виде процентного изменения базового уровня смертности на единицу увеличения концентрации загрязняющего вещества (т.е. таким образом, коэффициент умножают на значение 0,01).

В этом случае стандартное уравнение для оценки преждевременной смертности представлено уравнением (1).

(1)

где,

M – число дополнительных случаев преждевременной смерти;

B – базовый уровень смертности;

P – население в группе риска;

E – интенсивность воздействия на население в группе риска;

A_j – концентрация загрязняющего вещества «j»;

b_j – коэффициент «доза-эффект» для смертности.

Коэффициенты «доза-эффект» для заболеваемости чаще показывают как общее изменение последствий для здоровья в связи с изменением концентрации загрязняющего вещества.

Тогда рассчитывают дополнительные случаи воздействия на здоровье «i» загрязняющего вещества «j» с помощью уравнения (2).

(2)

где,

H_i – дополнительные случаи воздействия на здоровье «i»;

d_ij – коэффициент «доза-эффект» для заболеваемости.

Так, по нашим расчетам и статистическим данным, а именно для города Усть-Каменогорска, базовый уровень смертности 9 на 1000 населения, коэффициент «доза-эффект» для смертности - 0,087, коэффициент «доза-эффект» для заболеваемости – 27 на 100000 взрослых, концентрация загрязняющего вещества 0,002 г/м³, население в группе риска 380000 людей, население в группе риска 248366 взрослых, интенсивность воздействия на население в группе риска – 0,8, число дополнительных случаев преждевременной смерти по формуле (1) будет составлять 4760, а число дополнительных случаев последствий для здоровья по формуле (2), составляет 107294.

Данные вычисления позволяют рассчитать ценность статистической жизни с использованием методики, основанной на готовности платить для гарантированного сохранения собственной жизни или жизни конкретного человека.

Таким образом, используя формулу, отражающую ценность статистической жизни VOSL [1]:

(3)

где, - готовность платить за риск для жизни;

$ – количество денег для оплаты;

M – число дополнительных случаев преждевременной смерти (формула 12);

SR – сокращения риска (значение, данного соотношения было использовано нами при расчете в формулах как 0,016).

Подставив расчетные значения в формулу 3, получаем, что ценность статистической жизни VOSL в промышленной зоне города Усть-Каменогорска будет составлять 294032 долларов США, т.е. даже если платежеспособность человека будет составлять 1 доллар США, ценность человеческой жизни будет составлять 294 тысяч долларов США. Что согласуется с цифрами по ценности человеческой жизни в развитых стран, таких как США, где ценность человеческой жизни составляет 10,7 миллионов долларов США.

Это означает, что практически Республика Казахстан теряет только в зоне города Усть-Каменогорска как минимум 294 тысячи долларов США в результате преждевременной смерти одного человека.

Литература:

1. Мутанов Г.М., Квасов И.А., Бакланов А.Е., Куриленко Е.А., Бакланова О.Е. Исследование влияния вредных выбросов промышленных предприятий в атмосферу на состояние здоровья населения с использованием OLAP – технологии //Вестник ВКГТУ, 2007г., №3. – стр. ***

2. Тлебаев М.Б., Куриленко Е.А. Автоматизация процесса моделирования распространения выбросов вредных веществ от промышленных предприятий // ЮГТУ г.Шымкент, 2007г. №** - стр.***

3. The World Bank Environment Department, Katharine Bolt Giovanni Ruta Maria Sarraf /Estimating the Cost of Environmental Degradation (a Training Manual in Russian)/ September 2005.

4. Швыряев А.А., Меньшиков В.В. Оценка риска воздействия загрязнения атмосферы в исследуемом регионе: Учебное пособие для вузов.// М.: Изд-во МГУ, 2004. – 124с.