к.т.н., асс. Спильник Н. В.

ГВУЗ «Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры», г. Днепропетровск, Украина

ДЕРЕВО РЕШЕНИЙ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО РИСКА

В настоящее время почти каждый сознательный человек употребляет словосочетание охрана природы, охрана окружающей среды и им подобные. Однако далеко не все и не всегда вкладывают в эти понятия одинаковый смысл.

Охрана окружающей среды – действие, которое требуется от каждого жителя Земли для сохранения естественного хода жизни планеты.

При любой хозяйственной деятельности образуются отходы – промышленные или бытовые, которые могут быть потенциальным сырьем.

Отходы производства – это остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, образующиеся в процессе получения определенного продукта и частично или полностью утратили свои первоначальные свойства. Исходя из возможности их дальнейшего использования, различают отходы, которые могут быть утилизированы.

Накопление отходов нарушает экологическое равновесие. Опасные компоненты, которые входят в состав отходов, поступают в окружающую среду, что проявляется в загрязнении атмосферного воздуха, поверхностных и подземных вод, а также почвы.

Огромное количество потенциально пригодных отходов и низкий уровень их переработки и использования приводит к чрезмерному загрязнению окружающей среды. Вместе с тем номенклатура промышленных отходов, которые образуются на промышленных предприятиях, представлена широкой гаммой химических соединений, традиционно используемых в строительстве. В ряде случаев применение сырья из отвалов предприятий практически полностью удовлетворяет потребности отрасли в природных ресурсах.

В последние года стремительно возрастает интерес к использованию отходов IV класса опасности при изготовлении строительных материалов. Однако данный способ использования техногенных отходов часто вызывает критику, т.к. они могут быть захоронены на полигонах бытовых отходов. Не смотря на это, многочисленными исследованиями доказано их влияние на окружающую среду путем выветривания и выщелачивания вредных веществ (например, тяжелые металлы) в окружающую среду.

Экологический риск – это вероятность возникновения изменений в окружающей среде, или отдаленных неблагоприятных последствий этих изменений, возникающие при негативном влиянии на окружающую среду.

Сегодня для анализа и решения проблем, которые «втягиваются» в процессе принятия связанных с риском решений, широко используется так называемый метод деревьев. К числу его достоинств относятся удобство и наглядность графического представления.

На практике часто приходится иметь дело не только с количественными, но и с качественными оценками, которые характеризуют последствия принятых решений. При этом термин «выгода» может оказаться неуместным, лучше использовать термин «оценка последствий».

Таким образом, для решения задачи – стоит ли использовать отходы IV класса опасности в производстве строительных материалов – построено дерево решений «оценка последствий использования отходов» (рис. 1).

Если при решении данной проблемы – «использовать» и «не использовать» малотоксичные отходы – мы не проводим экспериментальных исследований, то принимаем вероятность влияния отхода на окружающую среду равную 50 %.

В результате того, что нам необходимо принять один из двух путей, которые указаны выше, то дерево будет начинаться с узла решений с двумя отходящими ветками «использовать» (d₁) и «не использовать» (d₂). Эти ветки подходят к узлам случаев, каждый из которых дает новую пару веток, которые связаны с наличием (а₁) или отсутствием (а₂) влияния на окружающую среду.

Как показывает рисунок 1, ветки а₁ и а₂ идут от узлов случаев и заканчиваются новыми узлами случаев, после которых каждый раз имеем

Рис. 1. Дерево решений «Использования металлургических отходов»: d₁ и d₂ – ветка использования не использования отхода соответственно; а₁ и а₂ – ветки влияния и не влияния отходов на окружающую среду соответственно

разветвление «влияет-не влияет». Однако вероятности этих результатов будут в данном случае (без экспериментальных исследований) одинаковые. Направление, которое задается ветками d₁ и а₁ приведет к новому узлу решений, который в свою очередь опять получает два разветвления – а₁ и а₂. Которые в свою очередь опять дают по два разветвления «влияет-не влияет» с одинаковой вероятностью 50 %.

Направление d₁ и а₂ приведет к узлу случаев, в результате которого получаем ответ про «отсутствие влияния» данного вида отходов при использовании с вероятностью в 50 %.

Направление d₂ и а₁ и d₂ и а₂ дают ответ про то, что в случае не использования отхода влияние его будет происходить с вероятностью 50 %.

В рассмотренной ситуации у нас отсутствуют количественные оценки последствий искомого решения. Так как все терминалы полученного дерева представляют одну и ту же пару конечных результатов, то нам достаточно было ввести только две условные последствий необходимого решения. Влияние на окружающую среду условились оценивать нулем, а отсутствие влияния – 100.

Анализ дерева решений ведется от его терминалов к столбу, а все узлы случаев характеризуются математическим ожиданием показателей ценности последствий, и по ним выбирается ветка на основе максимизации.

Начнем анализ с правого верхнего узла рисунка 1. Узлу, который находится здесь, следует написать математическое ожидание показателя последствий, равное сумме произведений вероятностей на соответствующие им возможные значения этого показателя: 0,5 · 100 + 0,5 · 0 = 50. Второй узел случаев, который размещен под только что рассмотренным, будет иметь математическое ожидание показателя последствий, равное 0,5 · 100 + 0,5 · 0 = = 50. Таким образом, в данном случае имеем математическое ожидание показателя последствий одинаковые, однако для нас преимущественно выбрать первый путь – «использовать» отходы, поэтому узел решений получает математическое ожидание показателя последствий равным 50.

Для следующего узла получаем значение показателя, которое составляет 0,5 · 50 + 0,5 · 100 = 75. Последний узел получает значение показателя ценности последствий, равное 0,5 · 100 + 0,5 · 0 = 50.

Теперь осталось провести максимизацию значений, полученных для рассмотренных узлов, поскольку в левой части дерева размещен узел решений. Наибольшей из двух величин является 75, ее и необходимо оставить. Эта величина характеризует узел с веткой «использовать» отходы, а значит, ответ на поставленный вопрос получен. Ветка, которая идет к узлу с меньшим значением показателя последствий, т.е. ветка «не использовать» отходы, зачеркиваем (что уже и сделано на рисунке 1).

Проведенный анализ позволяет дать количественную оценку снижению риска для решения задания «стоит ли использовать малоопасные отходы». Она представляет собой соотношение чисел 75 и 50. Поделив первое на другое, получаем 1,5, т.е. в этом случае использование промышленных отходов снижает экологический риск в 1,5 раза.

При использовании промышленных отходов IV класса опасности экологический риск снижается минимум в 1,5 раза за счет предупреждения эмиссий тяжелых металлов в почву в местах складирования отходов.