Сопоставительный анализ отечественной и европейской методик оценки ущерба от загрязнения атмосферного воздуха автомобильным транспортом

Кутенев В.Ф., Козлов А.В., Теренченко А.С.

УДК 574.24, 629.1.02

Автомобильный транспорт является одним из основных источников загрязнения атмосферного воздуха и наносит существенный ущерб здоровью людей, экосистемам, строениям и сооружениям.

В настоящее время проводится активная работа по снижению количества вредных выбросов от автомобилей. Так, например, на территории Российской Федерации введены в действие Европейские экологические нормы для автомобилей и автомобильных двигателей. Регулярно разрабатываются всевозможные федеральные и региональные экологические программы для автотранспорта. В связи с тем, что решение экологических проблем на транспорте может осуществляться различными способами — от ограничения движения в определенных районах города до внедрения сложнейших систем снижения вредных выбросов и перехода на новые экологически более безопасные топлива, возникает потребность экономической оценки целесообразности использования тех или иных нововведений. Важным при проведении такой оценки является определение соотношения между затратами на экологические программы и ущербом, который удастся предотвратить.

Во ФГУП «НАМИ» для проведения оценок эффективности мероприятий, направленных на улучшение экологических показателей автомобильного транспорта, разработана и используется методика «Оценки эколого-экономической эффективности применения антитоксичных систем и устройств», основанная на положениях «Временной методики определения предотвращенного экологического ущерба», утвержденной председателем Госкомэкологии 9 марта 1999 г. [1].

Методика НАМИ отличается простотой использования, однако учет ряда факторов в ней производится косвенно, путем введения различных поправочных коэффициентов. Расчет относительной агрессивности веществ производится на основе предельно допустимых концентраций (ПДК), полученных для оценки воздействия на здоровье людей, то есть оценка воздействия на других реципиентов также косвенная. В связи с этим возникает необходимость оценки достоверности данной методики применительно к оценке ущерба от силовых установок автомобилей. Поскольку в отечественной литературе [2-5] не удалось найти более точных и приемлемых для решения поставленных задач методик и подходов, то был проведен анализ зарубежных методик. Необходимо отметить, что за рубежом оценка экономического ущерба используется очень широко для принятия как технических, так и политических решений. Наиболее приемлемой для оценки ущерба от автотранспорта является методика, разработанная в рамках проекта «ExternE» [6]. Методика разрабатывалась для оценки воздействия на окружающую среду использования различных топлив (с учетом их полного жизненного цикла от добычи до сжигания и получения полезной работы), проводимой Европейской Комиссией. Методика «ExternE» также использовалась для расчета экономического ущерба от автотранспорта в различных европейских государствах (Германии, Франции, Италии и др.) [7, 8].

Ниже изложены основные принципы расчета ущерба, применяемые в методике НАМИ и в методике «ExternE».

В соответствии с методикой НАМИ оценка ущерба от выбросов загрязнений в атмосферный воздух определяется по формуле, руб./год:

У = yбfM,

где y — нормативная константа, переводящая условную оценку выбросов в денежную, руб./усл. т; б — показатель опасности загрязнения атмосферы над различными территориями; f — поправка, учитывающая характер рассеивания примесей в атмосфере; M — приведенная к диоксиду серы масса годового выброса загрязнений из источника, усл. т/год.

Приведенный выброс вредных веществ M определяется по относительной агрессивности индивидуальных веществ, полученной на основе значений ПДК этих веществ. Выбросы всех вредных веществ в атмосферу приводятся к диоксиду серы SO2. Приведенная масса годового выброса загрязнений в атмосферу определяется по формуле [1]:

где mi — масса годового выброса примеси i-го вида в атмосферу, т/год; Ai — показатель относительной агрессивности примеси i-го вида, усл.т/т; N — общее число примесей, выбрасываемых источником в атмосферу.

Значение Ai определяется на основе показателя ai относительной опасности вещества, с учетом ряда поправок. Значения Ai рассчитываются по формуле:

где аi — показатель относительной опасности присутствия примеси в воздухе, вдыхаемом человеком; аi — поправка, учитывающая вероятность накопления исходных примесей или вторичных загрязнителей в компонентах окружающей среды и в цепях питания, а также поступления примеси в организм человека неингаляционным путем; бi — поправка, учитывающая действие на различных реципиентов, помимо человека, если проводится оценка токсического воздействия только на человека, принимается равной 1; yi — поправка на вероятность вторичного заброса примесей в атмосферу после их оседания на поверхностях (вводится для пылей); Bi — поправка на вероятность образования при участии исходных примесей, выброшенных в атмосферу, других (вторичных) загрязнителей, более опасных, чем исходные (вводится для легких углеводородов).

Показатель аi и поправки ai , бi, yi, Bi безразмерны, показателю Аi при его вычислении присваивается размерность усл. т/т. Численное значение показателя ai определяется по формуле:

ai = (ПДКSO2атм • ПДКSO2раб.зоны / ПДКi атм ПДКi раб.зоны )1/2 == 0.71 / (ПДКi атм ПДКi раб.зоны )1/2,

Значения величин Ai для некоторых распространенных видов примесей приведены в табл. 1.


В качестве ПДКатм для данного вещества берется значение среднесуточного ПДКсут., а при отсутствии последнего используется значение максимального разового ПДКразов. или ориентировочно безопасного уровня воздействия (ОБУВ). Значения поправок ai , бi, yi, Bi на дополнительные факторы определяются в соответствии с рекомендациями методик [1,9].

В основу методики «ExternE» положена оценка внешней стоимости. Внешняя стоимость представляет собой экономический (денежный) эквивалент воздействия на окружающую среду. Внешняя стоимость может быть (частично или полностью) включена в стоимость товаров и услуг в виде налогов, чтобы государство имело возможность с одной стороны стимулировать выпуск более экологически чистой продукции, с другой — имело финансовые средства для борьбы с негативными экологическими последствиями.

Общий принцип расчета экономического ущерба от загрязнения окружающей среды по методике «ExternE» заключается в следующем.

Определяются концентрации вредных веществ в приземном слое. Для этого используются модели рассеивания веществ в атмосфере. Глобальное рассеивание моделируется в масштабах Европейского Союза c учетом образования и рассеивания вторичных загрязнителей (озон, кислотные осадки, сульфаты и нитраты в виде частиц). Локальное рассеивание моделируется на расстоянии до 30…35 км от источника выбросов.

Оценивается вредное воздействие загрязняющих веществ на:

• здоровье людей (приступы астмы, увеличение количества посещений больниц, уменьшение продолжительности жизни, повышение смертности, и т.п.);

• растения (снижение урожайности ржи, овса, пшеницы, ячменя, сахарной свеклы, картофеля из-за загрязнения атмосферы и воздействия вторичных загрязнителей);

• материалы (коррозионное разрушение материалов, разрушение зданий и сооружений, выцветание и разрушение лакокрасочных покрытий, и т.п.);

• изменение климата.

По каждому направлению воздействия делается количественная оценка негативного воздействия, например, количество случаев заболеваний, количество потерянного урожая, количество материала, подвергшегося разрушению и т.п. Такая оценка делается на основе зависимостей «воздействие-эффект».

Рассчитывается экономический ущерб от загрязнения атмосферы. Для каждого случая негативного воздействия имеется, установленная ранее, величина ущерба в денежном выражении. Общий ущерб представляет собой сумму произведений количества случаев негативного воздействия на ущерб от каждого случая.

Оценка воздействия на реципиентов производится с использованием функций «воздействие — эффект». Функции зависимостей «воздействие — эффект», представленные на рис. 1, связывают увеличение уровня концентрации загрязняющего вещества с ожидаемым негативным эффектом на определенный реципиент. В зависимости от характера воздействия конкретного загрязняющего вещества на определенных реципиентов вид функции может быть различен. Так, например, воздействие на здоровье человека обычно характеризуется линейной зависимостью (с порогом или без него), воздействие на растения, как правило, описывается нелинейной зависимостью с эффектом удобрения, когда небольшие концентрации загрязняющего вещества в окружающей среде даже увеличивают урожайность, воздействие на материалы характеризуется нелинейной зависимостью.

Рисунок 1. Возможные формы зависимостей «воздействие-эффект».


Методика «ExternE» учитывает воздействие на здоровье следующих первичных загрязнителей: SO2, NOx, СО, летучих органических соединений вообще, бензола и 1,3 бутадиена в частности; полициклических ароматических углеводородов (ПАУ); дизельных частиц, а также вторичных загрязнителей: нитратов, сульфатов и озона.

Количественная оценка негативного воздействия на здоровье людей осуществляется с помощью следующего выражения:

где I — количественная оценка воздействия (например, количество смертельных случаев, количество дней потерянной активности, количество случаев того или иного заболевания); q — коэффициент, характеризующий наклон функции «воздействие — эффект», выражается в количестве случаев в год на 1 человека, подвергающегося действию повышенной на 1 мкг/м3 концентрации загрязняющего вещества (для случаев заболеваний) или в процентном изменении годового уровня смертности из-за повышения концентрации вещества на 1 мкг/м3; dC — изменение концентрации загрязнителя в атмосферном воздухе, мкг/м3; Р — численность населения, подвергающегося воздействию загрязняющего вещества.

Воздействие загрязнителей на растения и сельхозкультуры в частности, характеризуются тем фактом, что повышение концентрации загрязнителя до определенного уровня может даже повышать урожайность (эффект удобрения, см. рис. 1), однако, дальнейшее повышение концентрации приводит к снижению урожайности. Для отражения этого факта в методике принят следующий порядок расчета.

Изменение урожайности оценивается по формуле:

где Мур — масса годового урожая данной культуры, т; q(C) — функция, характеризующая изменение урожайности в зависимости от концентрации загрязнителя C; Cфон — фоновая концентрация загрязнителя в воздухе, мкг/м3; Cs — суммарная концентрация загрязнителя, присутствующего в виде фонового загрязнения и концентрации загрязнителя в воздухе в результате его выброса (автомобилем или предприятием), мкг/м3.

Негативное воздействие на материалы можно количественно оценить с помощью следующей зависимости:

где Fповр — площадь поверхности, которая требует ремонта (окрашенные поверхности, штукатурка) или замены (оцинкованная сталь), м2/год; Fпов — площадь поверхности материалов, подверженная разрушающему действию загрязняющего вещества, м2; q(dC) — функциональная зависимость, характеризующая скорость коррозии поверхности, мкм/год; бкр — критическая толщина разрушенного коррозией слоя материала, после достижения которой требуется ремонт или замена, мкм.

Оценка экономического ущерба, связанного с воздействием загрязняющих веществ на различных реципиентов, является довольно сложной задачей. Если в одних случаях, например снижения урожайности, ущерб очевиден и выражается в стоимости недополученного урожая, то в других случаях, например, преждевременная смерть людей, крайне сложно оценить денежный эквивалент негативного воздействия.

В тех случаях, когда нет явно экономически выраженного ущерба, пытаются оценить его косвенно, используя различные методики. На сегодняшний день наиболее достоверным считают подход, называемый «желание заплатить», когда производят опрос экспертов и заинтересованных лиц о том, сколько бы они согласились заплатить, чтобы не подвергаться негативному воздействию [10]. Такие оценки усредняют и затем используют для проведения расчетов экономического ущерба. В качестве примера в табл. 2 приведены результаты оценок ущерба, используемые в «ExternE» [6].


Для оценки ущерба, наносимого материалам, используют величину затрат на восстановление 1 м2 разрушенной поверхности или материала. Ущерб, наносимый экосистемам, оценивают только применительно к сельскохозяйственным культурам. Ущерб равен потерям, связанным с уменьшением урожайности и выражается в стоимости 1 т той или иной сельхозкультуры.

Для оценки ущерба из-за изменения климата в методике «ExternE» использовались результаты работ Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) оценок и последующих уточнений в пределах двух моделей: модель FUND IVM (Амстердам) и Open Framework (Оксфорд). Полученные значения ущерба находятся в диапазоне 3,8-139 Евро/т СО2.

Методика «ExternE», как показывает ее краткий обор, более точно учитывает факторы, влияющие на размер ущерба от загрязнения окружающей среды, чем методика НАМИ. Однако проведение расчетов по методике «ExternE» требует значительно большего количества исходных данных и затрат времени на проведение оценки.

Таким образом, целесообразно провести сопоставление результатов расчетов с помощью «ExternE» и методики НАМИ с целью проверки достоверности отечественной методики и определения путей ее уточнения. Результаты сопоставления двух методик для различных условий приведены ниже.

В качестве объекта для проведения расчетов выбран легковой автомобиль с бензиновым двигателем с выбросами вредных веществ, соответствующими нормам Евро-3 [7,8]. Расчеты производилась для следующих типов веществ:

• CO, NOx, частицы, SO2;

• парниковых газов (CO2, CH4);

• канцерогенов (бензол, 1,3 бутадиен);

• вторичных загрязнителей (О3, сульфаты, нитраты).

Результаты расчетов для условий движения автомобиля в городе с населением около 100 тыс. человек приведены в табл. 3.


Для сопоставимости результаты расчета по методике «ExternE» были приведены к условиям Российской Федерации путем умножения на коэффициент, представляющий собой отношение величин валового национального продукта на душу населения в России и в Европейском Союзе.

Среди оцениваемых категорий воздействия наибольшая доля приходится на ущерб, наносимый здоровью людей. На эту категорию воздействия приходится около 98% суммарного ущерба. Наибольший вклад в ущерб вносят твердые частицы и вторичные загрязнители (сульфаты, нитраты и озон, образующиеся из SO2, и NOx в результате химических процессов в атмосфере Земли). Значительный вклад этих веществ в ущерб связан с тем, что твердые частицы чрезвычайно токсичны, а негативному воздействию вторичных загрязнителей подвергается большое количество людей, живущих на достаточно большом (более 1000 км) расстоянии от источника выбросов.

Воздействие на растения и материалы значительно ниже. Главным образом ущерб связан с негативным воздействием озона на растения, что приводит к снижению урожайности, и воздействием диоксида серы на материалы (коррозия металлов, разрушение лакокрасочных поверхностей и строительных материалов), а также загрязнением поверхностей твердыми частицами.

Для современного бензинового автомобиля наибольший вклад в ущерб дает выброс диоксида углерода (более 60%). Вторым по значимости является выброс оксидов азота, так как он приводит к образованию нитратов, вклад которых в ущерб составляет около 25% и озона (вклад около 4%). Результаты расчета показывают относительно высокий вклад выброса твердых частиц бензиновыми двигателями, на которые приходится 5% ущерба.

Сопоставление результатов без учета парниковых газов показывает, что расчет по методике НАМИ дает несколько (на 15%) заниженный результат по сравнению с ущербом, рассчитанным, по методике «ExternE». Несколько отличается также и вклад отдельных компонентов в суммарный ущерб.

Были также проведены расчеты для выявления влияния условий, в которых эксплуатируется автомобиль, на ущерб от выброса вредных веществ. Как и в первом примере для расчетов использовались данные легкового автомобиля, удовлетворяющего нормам Евро-3. Расчеты проводились для условий движения в небольшом городе с населением около 100 тыс. человек, в среднем городе с населением свыше 100 тыс. человек и в крупном городе (свыше 1 млн. жителей). Результаты расчетов по методике «ExternE» показывают (см. рис. 2), что в крупном городе ущерб от выбросов вредных веществ возрастает по сравнению с небольшим городом почти в 2 раза. Это возрастание объясняется двумя факторами: во-первых, более высокой плотностью населения в городах, во-вторых: увеличением удельных выбросов загрязняющих веществ из-за стесненных условий движения. Сравнение ущербов (без учета парниковых газов), рассчитанных по методике «ExternE» и по методике НАМИ показывает, что ущерб различается на 20…30%, причем в небольшом и среднем городе методика НАМИ дает заниженные значения, а в крупном — завышенные.

Рисунок 2. Ущерб от выброса вредных веществ легковым автомобилем при различных условиях эксплуатации, рассчитанный по двум методикам: «ExternE» и методике НАМИ .


Представляет интерес оценка ущерба для легковых автомобилей, удовлетворяющих нормам:

• Евро-0 (Правила №15 ЕЭК ООН);

• Евро-1 (Правила №83 ЕЭК ООН, здесь и далее);

• Евро-2;

• Евро-3.

Результаты приведены на рис. 3 (расчеты проводились для условий движения в небольшом городе). Анализируя полученные результаты, можно отметить, что устаревшие модели бензиновых автомобилей наносят ущерб примерно в 5 раз выше, чем удовлетворяющие нормам Евро-3. По мере ужесточения норм на выбросы вредных веществ возрастает доля ущерба, приходящегося на парниковые газы с 46% для Евро-1 до 63% для Евро-3. Сопоставление двух методик расчета ущерба показывает, что если не учитывать парниковые газы, то различия в результатах расчета не превышают 20%.

Рисунок 3. Ущерб от выброса вредных веществ легковыми автомобилами, удовлетворяющими различным нормам, рассчитанный по двум методикам: «ExternE» и методике НАМИ .


Таким образом, проведенное сопоставление методик расчета ущерба показывает, что методика НАМИ дает хорошие результаты по точности оценки ущерба от выбросов автомобилей при значительном сокращении времени на подготовку материалов и проведение расчетов. Методика НАМИ может быть рекомендована для проведения экспресс оценки мероприятий в области экологии транспорта.

Список литературы:

1. Временная методика определения предотвращенного экологического ущерба / Л.В. Вершков, В.Л. Грошев, В.В. Гаврилов и др. — М., 1999. — 68 с.

2. Буравлев Е.П., Клименко-Мешкова Н.А. Сопоставимый показатель антропогенного воздействия на атмосферный воздух и водный бассейн // Химическая технология. — 1985. — №3. — С.59-62.

3. Гирусов Э.В. и др. Экология и экономика природопользования: Уч. для ВУЗов / Э.В. Гирусов, С.Н. Бобылев, А.Л. Новоселов, Н.В. Чепурных; под ред. Э.В. Гирусова. — М.: Закон и право, ЮНИТИ, 1998. — 455 с.

4. Глухов В.В. Лисочкина Т.В., Некрасова Т.П. Экономические основы экологии. — СПб.: Специальная Литература, 1997. — 304 с.

5. Макар С.В. Основы экономики природопользования. — М.: Ин-т междунар. права и экономики, 1998. — 192 с.

6. Mayerhofer P., Krewitt W., Friderich R. Extension of the Accounting Framework. Final Report. — Stuttgart: IER, 1997. — 348 p.

7. External Costs of Transport in Externe / P. Bickel, S. Schmid, W. Krewitt, R. Friedrich. — Stuttgart: IER, 1997. — 24 p.

8. Marginal external costs of peak and non peak urban transport in Belgium / L.D.Nocker, S.Vergote, L.Vinckx, G.Wouters. — Belgium VITO: Flemish Institute for Technological Research, 1998. — 21 p.

9. Временная типовая методика определения экономической эффективности осуществления природоохранных мероприятий и оценки экономического ущерба, причиняемого народному хозяйству загрязнением окружающей среды / А.С. Быстров, В.В. Варанкин, В.А.Виленский и др. — М.: Экономика, 1986. — 96 с.

10. Эндрэс А. Экономика окружающей среды. — Киев: Лыбидь, 1995. — 167 с.

Сопоставительный анализ отечественной и европейской методик оценки ущерба от загрязнения атмосферного воздуха автомобильным транспортом

Кутенев В.Ф., Козлов А.В., Теренченко А.С.

В статье изложены принципы расчета ущерба от загрязнения атмосферного воздуха автомобильным транспортом, применяемые в методике НАМИ и в методике “ExterneE”. П риводятся результаты сопоставления двух методик для различных условий. С реди оцениваемых категорий воздействия наибольшее внимание уделено ущербу здоровья людей.

Comparative analysis of national and European methods to ases damage from air polution by motor transport

Kutenev V., Kozlov A., Terenchenko A.

In the article the principles of calculation the damage from air pollution by motor transport used in methods “NAMI” and “ExterneE” are described. Results of two methods comparison are shown with in different conditions. Among the categories of influence evaluate the great attention is paid to human health damage.