1 Необхідність захисту навколишнього середовища від небезпечних техногенних впливів промисловості на екосистеми

Екологічний стан багатьох районів нашої країни викликає законну тривогу громадськості.

У численних публікаціях і, зокрема [1], показано, що під багатьох регіонах нашої країни спостерігається стійка тенденція до багаторазового, у десятки і більш раз перевищенню санітарно-гігієнічних норм по вмісту в атмосфері окислів вуглецю, азоту, пилу, токсичних з'єднань металів, амінів і інших шкідливих речовин. Є серйозні проблеми з меліорацією земель, безконтрольним застосуванням у сільському господарстві мінеральних добрив, надмірним використанням пестицидів, гербіцидів. Відбувається забруднення стічними водами промислових і комунальних підприємств великих і малих річок, озер, прибережних морських вод. Через постійне забруднення атмосферного повітря, поверхневих і підземних вод, грунтів, рослинності відбувається деградація екосистем, скорочення продуктивних можливостей біосфери.

Забруднення середовища проживання шкідливо відбивається на здоров'ї людей, приносить значні збитки народному господарству. Останнім врем обстановка погіршилася настільки, що багато районів оголошені районами екологічного лиха.

Загальні викиди двоокису азоту оцінюються в 6,5 * 108 т/рік, викиди сірки складають 2,4 * 108 т/рік, промисловість викидає 5,2 * 107 т/рік усіляких відходів. Викиди вуглекислого газу, сірчистих з'єднань в атмосферу в результаті промислової діяльності, функціонування енергетичних, металургійних підприємств ведуть до виникнення парникового ефекту і зв'язаного з ним потепління клімату. За оцінками вчених [2] глобальне потепління без вживання заходів по скороченню викидів парникових газів складе від 2-х до 5 градусів протягом наступного сторіччя, що з'явиться безпрецедентним явищем за останні десть тисяч років. Потепління клімату, збільшення рівня океану на 60-80 см до кінця наступного сторіччя приведуть до екологічної катастрофи небаченого масштабу, що загрожує деградацією людській спільноті.

Інша небезпека пов'язана з дефіцитом чистої прісної води. Відомо, що промисловість споживає 3000 куб. км прісної води на рік, з яких приблизно 40% повертається в цикл, але з рідкими відходами, що містять продукти корозії, відпрацьоване масло, органіку, частинки золи, смол, технологічні скиди, у тому числі шкідливі компоненти типу важких металів і радіоактивних речовин. Ці рідини розтікаються з водних систем, причому шкідливі речовини депонуються в фітоценозах, донних відкладеннях, риб, поширюються по трофічних, тобто харчових ланцюгах, попадають на стіл людини. Витрата прісної води на сільськогосподарські нестатки - зрошення, іригацію став у деяких районах настільки великий, що викликав великі необоротні зрушення в екологічній рівновазі цілих регіонів. Серед інших екологічних проблем, пов'язаних з антропогенним впливом на біосферу, варто згадати ризик порушення озонового шару, забруднення Світового океану, деградацію грунтів і спустошення зернопроізводящіх районів, закислення природних середовищ, зміна електричних властивостей атмосфери.

Характерні антропогенні радіаційні впливи на навколишнє середовище -

забруднення атмосфери і територій продуктами ядерних вибухів під час випробувань ядерної зброї в 60-ті роки,

отруєння повітряного басейну викидами пилу, забруднення територій шлаками, що містять радіоактивні речовини при спалюванні викопних палив у казанах електростанцій,

забруднення територій при аваріях на атомних станціях і підприємствах.

Більш локальні, але не менш неприємні наслідки - загибель озер, рік через неочищених радіоактивних скидів промислових підприємств.

Значну небезпеку для живих істот, для популяцій організмів у екосистемах представляють аварії на підприємствах хімічної, атомної промисловості, при транспортуванні небезпечних і шкідливих речовин. Відомі аварії на хімічному заводі в Бхопале (Індія), на 4-му блоці Чорнобильської АЕС, аварії з нафтоналивними судами, та й результати швидкоплинною війни в Перській затоці показують масштаби екологічних лих сучасного суспільства. Очевидно, що необхідний радикальний перегляд наших відносин із природою, потрібні рішучі кроки по захисту навколишнього середовища, зокрема багаторазове посилення заходів впливу нормативних важелів на господарську практику. Цілком неприпустимо, щоб установлені нормативами граничні концентрації шкідливих речовин у повітрі, воді реально перевищувалися в сотні разів. Потрібно зробити невигідним або навіть збитковою зневага до охорони навколишнього середовища. Право людей на чисте повітря, чисті ріки й озера повинне не тільки декларуватися, але і реально забезпечуватися всіма доступними для держави засобами.

Особливо актуальними стає питання регулювання відповідальності за збиток, у тому числі за екологічний збиток при створенні в нашій країні основ правової держави, при переході до ринкових відносин в економіці. Тут важливо знайти розумні економічні важелі, правильно співвідносити вигоди і втрати, доходи і витрати на компенсацію збитку. Важливим завданням є розробка питань нормативного розмежування припустимих і неприпустимих впливів, оцінювання вартості екологічного збитку.

Основними напрямками в обмеженні шкідливих техногенних впливів на біосферу є ресурсозбереження і розробка екологічно чистих або безвідходних технологій. Чистоту вод можна поліпшити методами біотехнології.

Радикальний шлях оздоровлення екологічної обстановки - скорочення шкідливих викидів та скидів, збільшення безаварійності і безпеки небезпечних виробництв, перехід на безвідходні технології, концентрація і надійне поховання шкідливих відходів, розумне співробітництво і міжнародна взаємодопомога при екологічних катастрофах.

Велике значення для цілеспрямованих дій з радикальної зміни деградаційних тенденцій в біосфері може зіграти Програма біосферних і екологічних досліджень, Декларація Конференції по захисту навколишнього середовища [3].

У роботі з оздоровлення навколишнього середовища, обмеженню впливів шкідливих речовин на біоту важливу роль відіграють служби контролю стану природи, середовища проживання людей, локального і регіонального моніторингу навколишнього середовища. Ці служби, озброєні сучасною вимірювальною технікою і приладами контролю повинні оперативно сповіщати населення про всі випадки наближення параметрів навколишнього середовища до небезпечного рівня. Важливу роль у захисті середовища проживання людини від забруднення повинна зіграти глобальна система моніторингу стану навколишнього середовища, що охоплює Світовий океан і всі континенти, заснована на національних системах, але знаходиться під егідою ООН. У скороченні викидів вуглекислого газу, вирішення багатьох екологічних проблем все більш істотну роль грає заміщення традиційної енергетики на енергетику атомну. В даний час загальновизнано, що атомні електростанції можуть бути створені з високими показниками надійності і безпеки, що забезпечують виконання самих строгих вимог наглядових органів, у тому числі по охороні біосфери від забруднення радіоактивними та іншими шкідливими речовинами. Однак варто почати додаткові зусилля для того, щоб знизити ризик аварій на АС. Зокрема рішення цієї задачі бачиться на шляху розробки нового покоління реакторів із внутрішньо властивою безпекою, тобто реакторів з могутніми внутрішніми зворотними зв'язками самозахисту і самокомпенсації. 2. Про нормування рівня забруднення навколишнього середовища

У Російському законодавстві є документи, що визначають обов'язки і відповідальність організацій щодо збереження, захисту навколишнього середовища. Такі акти, як Закон про охорону навколишнього природного середовища, Закон про захист атмосферного повітря, Правила охорони поверхневих вод від забруднення стічними водами відіграють певну роль у збереженні екологічних цінностей. Проте в цілому ефективність природоохоронних заходів у країні, заходів для запобігання випадків високого чи навіть екстремально-високого забруднення навколишнього середовища виявляється дуже низькою.

Всі техногенні впливи на навколишнє середовище можна розділити на незначущі, прийнятні і неприпустимі.

В області незначущих впливів всі види діяльності дозволені без обмежень. Це, якщо завгодно, зона невтручання в процеси, що протікають в навколишньому середовищі. Мабуть, межею цієї області можуть бути санітарно-гігієнічні нормативи щодо вмісту шкідливих речовин у воді, повітрі, харчових продуктах. Вважається, що ці нормативи відповідають порогах будь-яких неприємних впливів речовин на здоров'я людей. Однак при цьому не враховується можливість накопичення, сорбірованія цих речовин в інших компонентах екосистем. Тому крім санітарно-гігієнічних норм, що дають кордон неістотність концентрацій речовин з точки зору захисту здоров'я людини, повинні бути встановлені та екологічні нормативи концентрацій, розмежовують значущі і незначущі області впливів на екосистеми.

В області значимих концентрацій, де очікується, що інтенсивність впливів може перевищити деякий прийнятний рівень -- треба вживати заходів захисту для обмеження наслідків впливів. У цій області Санітарна Інспекція і Контрольні органи Держкомприроди має мати владу для примусу організацій-забруднювачів вживати необхідних заходів до скорочення кількості викидаються забруднювачів. В області неприпустимих впливів, де ймовірний шкоду, шкоду та інші наслідки впливів занадто великі, діяльність, гроз екологічними катастрофами, не повинна допускатися або навіть повинна заборонятися. У випадках порушення заборони винуватців слід залучати до суворої відповідальності.

Для встановлення меж цієї важливої області повинні бути відомі величини критичних впливів, які призводили б до деградації, пригнічення біологічних процесів в елементах екосистем, виводили б екосистеми з динамічної рівноваги з переходом в менш сприятливі стану.

З іншого боку потрібно знати і репараційні здатності екосистем, можливості відновлення чисельності популяцій, видового різноманіття за рахунок адаптивних і міграційних явищ.

Природні екосистеми мають широкий спектр фізичних, хімічних та біологічних і механізмів нейтралізації шкідливих і забруднюючих речовин. Однак при перевищенні значень критичних надходжень таких речовин, можливе настання деградаційних явищ - ослаблення виживаності, зниження репродуктивних характеристик, зменшення інтенсивності росту, рухової активності особин. В умовах живої природи, постійної боротьби за ресурси така втрата життєздатності організмів загрожує втратою ослабленою популяції, за якої може розвитися ланцюг втрат інших взаємодіючих популяцій. Критичні параметри надходження речовин у екосистеми прийнято визначати за допомогою поняття екологічних ємностей. Екологічна або Асиміляційна ємність екосистеми [4] - максимальна місткість кількості забруднюючих речовин, що надходять у екосистему за одиницю часу, який може бути зруйноване, трансформовано й виведено з меж екосистеми чи депоновано за рахунок різних процесів без істотних порушень динамічної рівноваги в екосистемі. Типовими процесами, що визначають інтенсивність "перемелювання" шкідливих речовин, є процеси переносу, мікробіологічного окислювання й біоседіментаціі забруднюючих речовин. При визначенні екологічної ємності екосистем повинні враховуватися як окремі канцерогенні і мутагенні ефекти впливів окремих забруднювачів, так і їх синергетичні, тобто підсилювальні ефекти через спільного, поєднаної дії.

Який же діапазон концентрацій шкідливих речовин слід контролювати? Наведемо приклади гранично допустимих концентрацій шкідливих речовин, які будуть служити орієнтирами в аналізі можливостей радіаціонального моніторингу навколишнього середовища.

В основному нормативному документі по радіаційній безпеці - Нормах радіаційної безпеки (НРБ-76/87) дані значення гранично-допустимих концентрацій радіоактивних речовин у воді і повітрі для професійних працівників і обмеженої частини населення. Дані по деяких важливих, біологічно активності радіонуклідів наведені в Таблиці 1. Таблиця 1 Значення допустимих концентрацій для радіонуклідів.        Нуклід,
N         Період напіврозпаду,
Т1/2 років         Вихід при розподілі урану,
%         Допустима концентрація,
Ku/л         Допустима концентрація             в повітрі         в повітрі         в повітрі, Бк/м3         у воді, Бк/кг             Тритій-3
(окис)         12,35         --         3 * 10-10         4 * 10-6         7,6 * 103         3 * 104             Вуглець-14         5730         --         1,2 * 10-10         8,2 * 10-7         2,4 * 102         2,2 * 103             Залізо-55         2,7         --         2,9 * 10-11         7,9 * 10-7         1,8 * 102         3,8 * 103             Кобальт-60         5,27         --         3 * 10-13         3,5 * 10-8         1,4 * 101         3,7 * 102             Криптон-85         10,3         0,293                         3,5 * 102         2,2 * 103             Стронцій-90         29,12         5,77         4 * 10-14         4 * 10-10         5,7         4,5 * 101             Йод-129         1,57 * 10 +7         --         2,7 * 10-14         1,9 * 10-10         3,7         1,1 * 101             Йод-131         8,04 сут         3,1         1,5 * 10-13         1 * 10-9         1,8 * 101         5,7 * 101             Цезій-135         2,6 * 10 +6         6,4                         1,9 * 102         6,3 * 102             Свинець-210         22,3         --         2 * 10-15         7,7 * 10-11         1,5 * 10-1         1,8             Радій-226         1600         --         8,5 * 10-16         5,4 * 10-11         8,6 * 10-3         4,5             Уран-238         4,47 * 10 +9         --         2,2 * 10-15         5,9 * 10-10         2,8 * 101         7,3 * 10-1             Плутоній-239         2,4 * 10 +4         --         3 * 10-17         2,2 * 10-9         9,1 * 10-3         5     

Реальні викиди і скиди радіоактивних речовин при нормальній експлуатації АЕС звичайно багато нижче допустимих, так що норми з концентрація радіонуклідів у навколишньому середовищі поблизу АЕС безумовно виконуються. 3 Вплив атомних станцій на навколишнє середовище 3.1 Джерела радіації

Техногенні впливи на навколишнє середовище при будівництві й експлуатації атомних електростанцій різноманітні. Звичайно говорять, що маються фізичні, хімічні, радіаційні й інші фактори техногенного впливу експлуатації АЕС на об'єкти навколишнього середовища.

Відзначимо найбільш істотні фактори -

локальний механічний вплив на рельєф - при будівництві,

пошкодження особин в технологічних системах - при експлуатації,

стік поверхневих і грунтових вод, що містять хімічні і радіоактивні компоненти,

зміна характеру землекористування й обмінних процесів у безпосередній близькості від АЕС,

зміна мікрокліматичних характеристик прилеглих районів.

Виникнення могутніх джерел тепла у виді градирень, водойм-охолоджувачів при експлуатації АЕС звичайно помітним образом змінює мікрокліматичні характеристики прилеглих районів. Рух води в системі зовнішнього тепловідводу, скидання технологічних вод, що містять різноманітні хімічні компоненти надають травмуючу вплив на популяції, флору і фауну екосистем.

Особливе значення має поширення радіоактивних речовин в навколишньому просторі. У комплексі складних питань по захисту навколишнього середовища велику суспільну значимість мають проблеми безпеки атомних станцій (АС), що йдуть на зміну тепловим станціям на органічному викопному паливі. Загальновизнано, що АС при їхній нормальній експлуатації набагато - не менш ніж в 5-10 разів "чистіше" в екологічному відношенні теплових електростанцій (ТЕС) на вугіллі. Однак при аваріях АС можуть робити істотний радіаційний вплив на людей, екосистеми. Тому забезпечення безпеки екосфери і захисту навколишнього середовища від шкідливих впливів атомних електростанцій - велика наукова і технологічна задача ядерної енергетики, що забезпечує її майбутнє.

Відзначимо важливість не тільки радіаційних факторів можливих шкідливих впливів АС на екосистеми, але і теплове і хімічне забруднення навколишнього середовища, механічний вплив на мешканців водойм-охолоджувачів, зміни гідрологічних характеристик прилеглих до АС районів, тобто весь комплекс техногенних впливів, що впливають на екологічне благополуччя навколишнього середовища.

Видно, що всі питання захисту навколишнього середовища складають єдиний науковий, організаційно-технічний комплекс, який слід називати екологічної безпекою. Слід підкреслювати, що мова йде про захист екосистем і людини, як частини екосфери від зовнішніх техногенних небезпек, тобто що екосистеми і люди є суб'єктом захисту. Ухвалою екологічної безпеки може бути твердження, що

екологічна безпека - необхідна і достатня захищеність екосистем і людини від шкідливих техногенних впливів

Звичайно виділяють захист навколишнього середовища як захищеність екосистем від впливів атомних станцій при їх нормальної експлуатації та безпеку як систему захисних заходів у випадках аварій на них.

Як видно, при такому визначенні поняття "безпека" коло можливих впливів розширений, уведені рамки для необхідної і достатньої захищеності, які розмежовують області незначущих і значимих, припустимих і неприпустимих впливів, про що розмова піде далі. Відзначимо, що в основі нормативних матеріалів по радіаційній безпеки лежить ідея про те, що слабкою ланкою біосфери є людина, якого і потрібно захищати всіма можливими способами. Вважається, що якщо людина буде належним чином захищений від шкідливих впливів АС, то і навколишнє Середа також буде захищена, оскільки радіорезистентність елементів екосистем як правило істотно вище людини.

Ясно, що це положення не є абсолютно безперечним, оскільки біоценози екосистем не мають таких можливостей, які є в людей - досить швидко й розумно реагувати на радіаційні небезпеки. Крім того, різні сорбційні характеристики різних елементів біогеоценозів. І тому у випадках важких аварій на АС запаси радіо-нечутливості біоценозів можуть бути вичерпані [4]. Звідси випливає, що при оцінці рівня безпеки АС необхідно явно враховувати екологічні наслідки впливів АС, а при розробці заходів протиаварійного захисту АС передбачати і дії по захисту навколишнього середовища.

Атомні електростанції роблять на навколишнє середовище - тепловий, радіаційний, хімічний і механічний вплив. Для забезпечення безпеки біосфери потрібні необхідні й достатні захисні засоби. Під необхідним захистом навколишнього середовища будемо розуміти систему заходів, спрямованих на компенсацію можливого перевищення допустимих значень температур середовищ, механічних і дозових навантажень, концентрацій токсикогенних речовин у екосфері. Тоді захист не вимагається, якщо

Т (r, t) <витребування, В (r, t) <Вд, М (r, t) <Ми, Сi (r, t) <С iд.

В іншому випадку, при невиконанні нерівностей необхідні заходи, які будуть компенсувати перевищення параметрів над допустимими значеннями. Ці заходи суть управляючі дії для повернення системи в область нормального функціонування. Достатність захисту досягається в тому випадку, коли температури в середовищах, дозові і механічні навантаження середовищ, концентрації шкідливих речовин у середовищах не перевершують граничних, критичних значень, тобто

Т (r, t)

Тут і вище Т - температура, витребування, Tкр - допустиме і критичне значення температури, В - дозові навантаження, Вд, ВКР - припустима і критична дозового навантаження, ми, Mкр - допустиме і граничне значення механічної, наприклад, шумовий, навантаження, Сi - Концентрація i-того речовини в біосфері, С iд - гранично-допустима концентрація (ГДК), С Іяр -- критична концентрація i-того речовини.

Отже, санітарні нормативи гранично-допустимих концентрацій (ГДК), допустимі температури, дозові і механічні навантаження повинні бути критерієм необхідності проведення заходів щодо захисту навколишнього середовища. Система деталізованих нормативів по межах зовнішнього опромінення, межам змісту радіоізотопів і токсичних речовин у компонентах екосистем, механічним навантаженням могла б нормативно закріпити границю граничних, критичних впливів на елементи екосистем для них захисту від деградації. Іншими словами повинні бути відомі екологічні ємності для всіх екосистем у розглянутому регіоні по всіх типах впливів.

Різноманітні техногенні впливи на навколишнє середовище характеризуються їх частотою повторення й інтенсивністю. Наприклад, викиди шкідливих речовин мають деяку постійну складову, відповідної нормальної експлуатації, і випадкову компоненту, залежну від ймовірностей аварій, тобто від рівня безпеки розглянутого об'єкта. Ясно, що чим важче, небезпечніша аварія, тим імовірність її виникнення нижча. Ці дії і відповідні їм наслідки можуть бути розбиті на незначущі, допустимі і недопустимі області. На рис. 2 показано можливе розбиття областей впливів на екосистеми та їх наслідків:

де Пекло, Акр - допустимі і критичні значення А за нормальних умов експлуатації.

Мабуть, розумно ввести деякі відносні коефіцієнти шкідливості впливів на дані елементи екосистем по відношенню до деяких еталонів. Зрозуміло, як еталон міг би бути взятий чоловік. Наприклад, нам відомо зараз по гіркому досвіді Чорнобиля, що соснові ліси мають радіочутливість схожу на те, що характерно для людини, а змішані ліси і чагарники - у 5 разів меншу. Враховуючи, що впливу АС на біосферу не обмежуються лише радіаційними факторами, ясно, що реальну захист навколишнього середовища слід будувати на основі нормативного ешелонування захистів від всіх впливів, що впливають на стан екосистем. Заходи попередження небезпечних впливів, їхнього запобігання при експлуатації, створення можливостей для їхньої компенсації і керування шкідливими впливами повинні прийматися на стадії проектування об'єктів. Це передбачає розробку і створення систем екологічного моніторингу регіонів, розробку методів розрахункового прогнозування екологічного збитку, визнаних методів оцінювання екологічних ємностей екосистем, методів порівняння різнотипних збитків. У межі ці заходи повинні створити базу для активного управління станом навколишнього середовища.

В даний час прийнято обгрунтовувати екологічну безпеку атомних електростанцій при їх проектуванні в кілька стадій [10].

На початку робіт, до реального проектування АС розробляється т.зв. Концепція екологічної безпеки АЕС , в якій оцінюється стан навколишнього середовища в районі передбачуваного будівництва АС і визначається рівень допустимих впливів на природне оточення, тобто той рівень, який

узгоджується з природоохоронним і санітарно-гігієнічним законодавством,

враховує соціальні аспекти екологічної безпеки - збереження цінних природних комплексів, можливі зміни в життєвий уклад населення, структуру землекористування регіону, а також передбачувану реакцію населення,

забезпечує відсутність значного втручання в природні процеси та серйозних впливів на біогеоценози на прилеглих до АС територіях.

Потім, в рамках Техніко-економічного обгрунтування - ТЕО розробляється Оцінка впливів АС на навколишнє середу - АВОС АС, а далі, вже на стадії проекту АС розробляється т.зв. Обгрунтування екологічної безпеки - ОЕБ АС, в якому підтверджується відповідність технічних рішень вимогам Концепції охорони навколишнього середовища в регіоні .

Ці матеріали ретельно аналізуються в рамках Екологічної експертизи, проведеної незалежними експертами. 3.2 Викиди і скиди шкідливих речовин при експлуатації АС

Вихідними подіями, що розвиваючись у часі, у кінцевому рахунку можуть привести до шкідливих впливів на людину і навколишнє середовище, є викиди і скиди радіоактивності і токсичних речовин із систем АС. Ці викиди поділяють на газові й аерозольні, що викидаються в атмосферу через трубу, та рідкі скиди, у яких шкідливі домішки присутні у вигляді розчинів або дрібнодисперсних сумішей, що попадають у водойми. Можливі і проміжні ситуації, як при деяких аваріях, коли гаряча вода першого контуру викидається в атмосферу і розділяється на пару і воду. 3.3 Перенесення радіоактивності в навколишньому середовищі

Викиди можуть бути як постійними, що знаходяться під контролем експлуатаційного персоналу, так і аварійними, залповими. Включаючись в різноманітні рухи атмосфери, поверхневих і підземних потоків, радіоактивні і токсичні речовини поширюються в навколишньому середовищі, попадають у рослини, в організми тварин і людини. На Рис.3 показані повітряні, поверхневі і підземні шляхи міграції шкідливих речовин в навколишньому середовищі. Вторинні, менш значимі для нас шляхи, такі як вітрової перенесення пилу і випарів, як і кінцеві споживачі шкідливих речовин на малюнку не показані:

Проблему оцінки захищеності навколишнього середовища можна представити у вигляді послідовного вирішення деяких математичних завдань -

розрахунок змін і збурень стану середовища в результаті зовнішніх впливів, визначення поля концентрацій небезпечних речовин після стаціонарних і аварійних викидів, скидів з технологічних систем АС,

оцінки шкідливих наслідків дій, дозових, токсикогенних навантажень,

оцінки екологічного збитку, ймовірностей загибелі особин, деградації популяцій, змінимо видового різноманіття,

вибору оптимального набору заходів та засобів управління станом середовища для зниження наслідків шкідливих впливів.

Нехай ми знаємо всі параметри викидів та скидів АС в навколишнє середовище, тобто вектор q (Q ,..., t) . Виділимо в навколишньому атомну станцію просторі ряд біосферних об'єктів - характерних екосистем. Стан об'єктів середовища будемо характеризувати вектором С = С (С1, Сi, B1, Bk, Т) - Компоненти якого концентрації радіоактивних, хімічно шкідливих речовин, біомаси складових екосистему елементів і температури в середовищах. Зв'язок дій і реакції екосистем можна описати деяким символічним рівнянням

[D + I] (С, r, t) = q (t) d (r-r0)

де D - диференціальний оператор, що визначає швидкість переносу збурень всередині розглянутих біосферних об'єктів, I - оператор взаємодії біосферних об'єктів між собою, q (t) - викид, d (r) - дельта-функція, к - координата джерела викиду.

Це рівняння розповсюдження теплових, концентраційних та екологічних збурень у навколишнє середовище - деяка система рівнянь переносу речовини, біомаси та тепла в просторі. Символічне рішення для вектора стану системи, тобто вектора біомас, концентрацій радіоактивних продуктів та інших речовин, температур, можна представити у вигляді

С (r, t) = [D + I] -1 q (t) d (r-r0).

Це поле біомас, концентрацій і температур в біосфері. У літературі є описи моделей екосистем різного ступеня складності і деталізації процесів переносу, переходу в елементах екосистем. У повному складі проблем таке завдання видається винятково складною як з-за великого обсягу обчислень, так і з-за необхідності завдання великої кількості емпіричних залежностей [7]. Великою популярністю користується камерна модель навколишнього середовища, яка інтегрально, у вибірковому наближенні описує поширення шкідливих радіонуклідів в середовищі і потрапляння їх в організм людини. Розрахунок розподіл небезпечних речовин у всіх екозонах і зіставлення їх концентрацій з допустимими значеннями є основним методом дослідження якості навколишнього середовища. Наступний етап полягає в перетворенні поля концентрацій шкідливих речовин у полі радіаційних, токсикогенних навантажень всіх елементів екосистем. Символічно це перетворення є деякий функціонал

Т хв (кбе' = У (КВЕ)

Зворотне перетворення дає

В (КВЕ) = Т У (КВЕ) = Т хД + Ь ъ хЙ (КВЕ) ъ

Воно дозволяє визначити повну кількість шкідливих речовин в організмах біоценозів і їх дозові навантаження, як функцію часу, і зіставити з граничними, тобто такими, які можуть викликати необоротні біологічні зміни. При розрахунках радіаційного навантаження елементів екосистем повинні враховуватися, зрозуміло

опромінення під час проходження радіоактивної хмари;

внутрішнє опромінення через поглинання радіоактивних речовин при диханні, ковтанні води, їжі;

опромінення від забрудненої радіоактивністю поверхні землі, від придонного шару, води водойм.

Відзначимо, що корисним джерелом даних про коефіцієнти переходів радіонуклідів за різними камерам харчових ланцюгів, дозових коефіцієнтах забруднених поверхонь є НТД МХО "Інтератоменерго" [8]. 5 Управління екологічним збитком від забруднення екосистем 5.1 Обмеження небезпечних впливів АС на навколишнє середовище

Атомні станції та інші промислові підприємства регіону роблять різноманітні впливи на сукупність природних екосистем, що складають екосферний регіон АС. Під впливом цих постійно діючих чи аварійних впливів АС, інших техногенних навантажень відбувається еволюція екосистем у часі, накопичуються і закріплюються зміни станів динамічної рівноваги. Людям зовсім небайдуже в яку сторону спрямовані ці зміни в екосистемах, наскільки вони оборотні, які запаси стійкості до значимих збурень. Нормування антропогенних навантажень на екосистеми і призначено для того, щоб запобігати всі несприятливі зміни в них, а в кращому варіанті направляти ці зміни в сприятливу сторону. Щоб розумно регулювати відносини АС з навколишнім середовищем потрібно звичайно знати реакції біоценозів на впливи, що обумовлюються АС. Вище дуже схематично були змальовані завдання моделювання таких впливів. Ясно, що критичні значення екологічних факторів повинні бути предметом спеціальних досліджень біологів.

Підхід до нормування антропогенних впливів може бути заснований на еколого-токсикогенній концепції, тобто необхідності запобігти "отруєння" екосистем шкідливими речовинами і деградацію через надмірні навантаження. Іншими словами не можна не тільки труїти екосистеми, але і позбавляти їх можливості вільно розвиватися, навантажуючи шумом, пилом, покидьками, обмежуючи їхні ареали і харчові ресурси.

Щоб уникнути травмування екосистем повинні бути визначені і нормативно зафіксовані деякі граничні надходження шкідливих речовин в організми, інші межі впливів, які могли б викликати неприйнятні наслідки на рівні популяцій. Іншими словами повинні бути відомі екологічні ємності екосистем, величини яких не повинні перевищуватися при техногенних впливах. Екологічні ємності екосистем для різних шкідливих речовин варто визначати по інтенсивності надходження цих речовин, при яких хоча б в одному з компонентів біоценозу виникне критична ситуація, тобто коли нагромадження цих речовин наблизиться до небезпечної межі, буде досягатися критична концентрація. У значеннях граничних концентрацій токсикогенів, у тому числі радіонуклідів, звичайно, повинні враховувати і синергетичні, тобто перехресні ефекти. Однак цього, мабуть, недостатньо. Для ефективного захисту навколишнього середовища необхідно законодавчо ввести принцип обмеження шкідливих техногенних впливів, зокрема викидів та скидів небезпечних речовин. За аналогією з принципами радіаційного захисту людини, згаданими вище, можна сказати, що принципи захисту навколишнього середовища полягають у тому, що

повинні бути виключені необгрунтовані техногенні впливи,

накопичення шкідливих речовин в біоценозах, техногенні навантаження на елементи екосистем не повинні перевищувати небезпечні межі,

надходження шкідливих речовин в елементи екосистем, техногенні навантаження повинні бути настільки низькими, наскільки це можливо з урахуванням економічних і соціальних факторів. 5.2 Оптимізація екологічного ризику екосистем

Збиток від експлуатації АС є кількісна характеристика шкідливих наслідків експлуатації АС, у тому числі в результаті аварійних впливів. Звичайно розрізняють матеріальні, радіаційні, соціальні та екологічні компоненти збитку. Найбільш складною є задача визначення екологічного збитку, під яким слід розуміти несприятливі зміни в екосистемах - втрати їх продукти?? ності, властивостей саморегулювання, істотні зміни їх видового різноманіття. Можна говорити про радіоекологічної збиток як результаті опромінення елементів екосистем, що приводить до втрат популяцій, зрушень в екологічній рівновазі або життєвих циклах компонентів.

Найбільш зримий збитки - це фізичні втрати, загибель компонентів популяцій. До таких наслідків можна відносити і хвороби, призводять до втрат функції відтворення. У живій природі зв'язку між діями і наслідками формуються під впливом численних факторів, які важко піддаються детермінованому виявлення. Тому результати слід вважати величинами випадковими та будуть використані для їх опису методи теорії ймовірностей. У зв'язку з цим часто використовують таку імовірнісну категорію, як екологічний ризик, який визначається як ймовірність загибелі елементів популяцій у результаті якогось впливу.

На цьому шляху негайно постає питання про залежність між величиною дії і ймовірність загибелі особин. Відомо, що серед біологів є багато прихильників порогової концепції впливів, коли допускається відсутність наслідків при впливах, інтенсивність яких менше певних порогових значень. Саме так, наприклад, прийнято описувати токсичну дію шкідливих речовин.

Багато суперечок викликає проблема радіаційних наслідків, яка стосовно до людини, як відомо, дозволена у вигляді прийняття безпороговой лінійної концепції залежності доза-ефект. Стосовно до екосистемам правдоподібнішими виглядають концепції сігмообразних залежностей ефектів від впливів. Будемо вважати, що такі залежності,

як до (е) = кхВ (е) ъ,

де В - дозових чи інша навантаження, к - індивідуальний ризик, нам відомі.

Тоді середній ризик від дії

к = И к (В) т/Т,

де т/Т - відносне число особин, що сприйняли навантаження В.

Вартістю екологічного ризику будемо називати сумарні втрати в уражених екосистемах, виражені в деякій ціннісної формі.

де S i - вартість одиничною втрати. Але як оцінити цю вартість?

Ясно, що у вартість шкоди повинні входити не тільки оцінки кількості уражених особин, втрати споживчої маси занапащене живої природи (кількість деревини, кілограмів риби, зерна, плодів), а й вартості їх нематеріальної суті - втрати чистоти річок, озер, повітря, як необхідних компонентів радощів життя, її краси.

У цьому сенсі кожну загиблу одиницю природи слід оцінювати не тільки з точки зору матеріалу, товару, продукту, але і з точки зору елементу будівлі природи. Можна, як це запропоновано в роботі [9], називати ці два частині матеріальної і суб'єктивною складовими вартості збитку.

Тоді знаючи реальні витрати на безпеку і оцінюючи ймовірні наслідки аварій при експлуатації АС можна провести оптимізацію безпеки екосфери.

Строго кажучи оптимізація безпеки АЕС - Це комплексне завдання, мета якої знайти оптимальні умови