Особенности применения международных и региональных руководств по оценке вредных выбросов в атмосферу

Достоверная оценка выбросов в атмосферу вредных веществ и газов, которые приводят к глобальным изменениям климата, дает возможность принимать более эффективные решения по их уменьшению. При этом анализ полученных результатов должен сопровождаться определением составляющих и общей неопределенности такой оценки с целью сведения их к минимуму, насколько это практически возможно.

Вопросами разработки и внедрения специализированных руководств по оценке указанных выбросов занимаются Международная группа экспертов по вопросам изменения климата (IPCC), Европейское агентство по охране окружающей среды (EEA), Всемирный институт ресурсов (WRI) и ряд других экологических организаций [1, 2]. Критическое рассмотрение положений этих документов позволяет сформулировать предложения по их дальнейшему усовершенствованию.

1. Руководства по оценке вредных выбросов в атмосферу

Для оценки вредных выбросов (ВВ) в атмосферу, в т. ч. парниковых газов (ПГ), нашли широкое применение такие международные и региональные руководства и пособия: Руководство IPCC по национальным инвентаризациям ПГ (IPCC 2006) [3]; Руководство по инвентаризации вредных выбросов в атмосферу (CORINAIR) [4], разработанное EEA. Руководство IPCC 2006, как и Руководство CORINAIR, регламентирует оценку выбросов таких ПГ как CO2, CH4, N2O, CO, NOх и летучих неметановых органических соединений (NMVOCs) в рамках выполнения требований по Рамочной конвенции ООН об изменении климата (UNFCCC).

Для учета неопределенности оценки ВВ в атмосферу применяют Руководящие указания IPCC по эффективной практике и учету факторов неопределенности в национальных инвентаризациях ПГ (IPCC 2000) [5]; Пособие по оценке неопределенности в инвентаризациях выбросов ПГ и расчет статистических параметров неопределенности (GHG Protocol) [6], разработанное WRI в качестве специального дополнения к предыдущей редакции IPCC 2006.

IPCC 2006 содержит разделы по оценке неопределенностей, в которых обозначены ее основные источники и методики их оценки. Основные составляющие общей неопределенности связаны с данными о деятельности (ДД) и коэффициентами выбросов (КВ) ПГ. В CORINAIR содержатся рекомендации по оценке неопределенности, базирующиеся на подходах ІРСС 2000.

В IPCC 2000 описаны два уровня анализа неопределенности в национальных инвентаризациях выбросов ПГ, таких как: оценка неопределенностей по категориям источников с использованием уравнения распространения погрешности и простое сочетание неопределенностей по категориям источников для оценки общей неопределенности; оценка неопределенностей по категориям источников и общей неопределенности с использованием анализа методом Монте-Карло.

В GHG Protocol рассмотрены функциональные инструменты и положения, связанные с разработкой, интерпретацией и использованием оценки неопределенности в национальных инвентаризациях выбросов ПГ. Оно содержит автоматические расчетные таблицы в формате файлов Exсel, с помощью которых можно вычислить статистическую параметрическую неопределенность, использовав данные измерений и оценок главных и косвенных выбросов ПГ.

2. Сравнительная оценка неопределенности в экологических и метрологических руководствах

Важным вопросом определения степени достоверности оценки неопределенности, которая применяется в экологических руководствах IPCC, является сравнение существующих методов и способов такой оценки, представленной в экологических и метрологических руководствах [7–16].

Указанные экологические руководства по оценке выбросов ПГ при вычислении неопределенности включают элементы Руководства по выражению неопределенности при измерениях (GUM) [7] и имеют соответствующие на него ссылки. Приведенные в них формулы для оценки неопределенности аналогичны применяемым в GUM: также используются два типа оценки неопределенности (типы А и В в GUM и правила 1 и 2 в IPCC 2000 и CORINAIR), в том числе метод Монте-Карло. Однако применяются более упрощенные подходы, связанные с особенностями использования имеющихся данных, базирующихся на множестве моделей [9–16].

Сравнение неопределенностей получаемых результатов с помощью методик оценки выбросов ВВ (ПГ) показало: общая неопределенность национальных инвентаризаций с учетом методик, изложенных в руководствах ІРСС, укладывается в 20 % при доверительной вероятности Р = 0,95; ІРСС 2006 предлагает для КВ CO2 значение неопределенности 7 % и общей неопределенности с учетом всех ПГ – 10 %; результат расчета неопределенности с учетом погрешности ДД в развитых странах, наиболее вероятно, находится в диапазоне 5 % для определенного вида топлива, в то время как для стран с переходной экономикой эти же значения должны составлять около 10 %; статистические данные о потреблении топлива крупными источниками в результате прямых измерений или обязательных отчетов, по-видимому, находятся в пределах 3 %.

При комбинации неопределенностей типов A и B выражение GUM имеет вид:

,                                                                                 (1)

где  – общая неопределенность;  – компоненты неопределенности.

Для определения общей (комбинированной) неопределенности согласно ІРСС 2006, ІРСС 2000 и CORINAIR используется выражение:

,                                                                                        (2)

где ,  – неопределенности, связанные соответственно с ДД и КВ ПГ, %, при условии, что ,  < 60 %.

В GHG Protocol при определения общей (комбинированной) неопределенности используется выражение:

,                                                                                    (3)

где i – источник выбросов CO2; Н – количество выбросов CO2 из источника; І – неопределенность рассчитанных выбросов CO2 из источника, %; М – общее количество выбросов CO2.

В [17] предложено учитывать корреляционные составляющие общей неопределенности в соответствии с положениями GUM.

3. Основные источники неопределенности при оценке вредных выбросов в атмосферу

К типовым источникам неопределенности можно отнести [8, 19, 20]: объект измерения и условия окружающей его среды; измерительное оборудование и его основные составляющие; методы обработки результатов измерений, используемые физические константы, стандартные образцы; программное обеспечение для проведения расчетов и обработки результатов измерений; субъект измерения и используемые им процедуры измерения и т. д.

Специфические источники неопределенности включают [19, 20]: результаты проведенных измерений, записи и передачи информации; величины, воспроизводимые эталонами и стандартными образцами, связанные с пороговой чувствительностью используемых рабочих средств измерений; неточности постоянных величин (например, физических постоянных) и других параметров, полученных из внешних источников и применяемых в алгоритмах обработки данных, математических моделей для оценки выбросов ПГ, аппроксимаций и предположений, принятых в используемых методах измерения и процедуре оценки их результатов; вариации при повторяющихся наблюдениях (измерениях) за выбросами ПГ; неопределенности, связанные с недостаточным количеством измерений или отсутствием необходимых методов измерений.

Достаточно широко в практике оценки источников неопределенности измерений, в том числе аналитических, применяется построение диаграмм Исикавы [8]. Они дают наглядное представление об источниках неопределенности, но не содержат численных значений ее составляющих. В этом случае диаграммы Исикавы дополняют диаграммами Парето с указанием абсолютных значений влияющих величин и ранжированием составляющих неопределенности по их вкладу в общую неопределенность.

В [14, 15] предложено для определения относительной стандартной неопределенности составляющих общей неопределенности использование диаграммы Исикавы совместно с диаграммой Парето для первичных влияющих источников неопределенности, связанных с ДД и КВ ВВ (ПГ), а также для вторичных по отношению к первичным источникам.

К вторичным влияющим источникам неопределенности ДД отнесены: используемые статистические данные; данные прямых измерений; повторяемость измерений; принятые аппроксимации и допущения; коэффициенты перевода значений используемых данных; программное обеспечение и расчетные методы. К вторичным влияющим источникам неопределенности КВ ВВ (ПГ) отнесены: углеродистое содержание не-СО2 в топливе; фракция окисления не-СО2 топлива; углеродистое содержание СО2 в топливе; фракция окисления СО2 топлива; перевод используемых единиц; программное обеспечение и расчетные методы; повторяемость измерений.

Неопределенность КВ для CO2 находится в пределах 5 %, поскольку зависит только от содержания углерода в топливе и фракции окисления. Для конкретного вида топлива неопределенность КВ, в основном, связана c точностью измерения составляющих, по которым вычисляют коэффициенты, непостоянством источников поставки топлива и его качеством. Обычно неопределенность КВ для CO2 не превышает 2 %. В то же время, неопределенность КВ для других газов (не-CO2) гораздо больше, так как, например, для CH4  и особенно N2O, КВ колеблется в довольно широких пределах, иногда до 30–50 %.

Комбинированная стандартная неопределенность оценки выбросов ВВ (ПГ) при нормальном распределении для ДД составляет 6,6 %, а для КВ – 7,7 % с учетом всех рассмотренных вторичных влияющих источников неопределенности [14, 15].

Выводы

1. В экологических руководствах используются два типа неопределенностей аналогично метрологическому руководству GUM, а также анализ неопределенности методом Монте-Карло. Основными составляющими общей неопределенности для оценки выбросов ВВ (ПГ) являются неопределенности данных о деятельности и коэффициента выбросов ВВ (ПГ).
2. Учитывая значительный опыт применения руководства GUM, целесообразно широко внедрять его положения при разработке новых экологических руководств, в которых рассматриваются оценки неопределенностей. При этом целесообразно учитывать и корреляционные составляющие общей неопределенности в соответствии с положениями GUM.
3. Для наглядности выражения общей неопределенности при оценке выбросов ВВ (ПГ) вклады источников неопределенности целесообразно отображать в виде относительной стандартной неопределенностью с использованием диаграмм Исикавы и Парето.

Список літератури

1. Velychko O., Gordiyenko T. New tasks of metrology on global environmental problems // XVIII IMEKO World Congress “Metrology for a Sustainable Development”. – Rio de Janeiro, Brazil, 2006. – CD. – 6 p.
2. Гордиенко Т. Б., Величко О. Н. Основные задачи международных и национальных организаций в сфере экологического мониторинга парниковых газов // XVI-й Нац. науч. симпозиум с междунар. участием “Метрология и метрол. обеспечение 2006”. – Созополь, Болгария, 2006. – С. 255–260.
3. IPCC 2006 Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories. – Japan: IGES, 2006. – Vol. 1–5.
4. Joint EMEP/CORINAIR Atmospheric Emission Inventory Guidebook. – 3th Ed. – Copenhagen: EEA, 2003.
5. IPCC Good Practice Guidance and Uncertainty Management in National Greenhouse Gas Inventories. – Switzerland: IPCC, 2000.
6. Greenhouse Gas Protocol Guidance on uncertainty assessment in GHG inventories and calculating statistical parameter uncertainty. – Business Council for Sustainable Development / World Resources Institute, 2003.
7. ISO/IEC Guide 98-3:2008 Uncertainty of measurement. – Part 3: Guide to the expression of uncertainty in measurement (GUM).
8. EURACHEM/CITAC. Guide QUAM-P1:2000. Quantifying Uncertainty in Analytical Measurement.
9. Velychko O., Gordiyenko T. Peculiarities of usig metrological terms and SI units in environmental guides // Joint Intern. IMEKO TC1+TC7 Symp. “Metrology and Measurement Education in the Internet Era”. – Ilmenau, Germany, 2005. – P. 124–127.
10. Velychko O. N., Gordiyenko T. B. The use of metrological terms and SI units in environmental guides and international standards // Measurement. – Vol. 40. – Issue 2. – February 2007. – P. 202–212.
11. Гордиенко Т. Б., Величко О. Н. Применение неопределенности измерений в международных экологических руководствах // Тез. докл. ІІ Научно-технич. сем. “Неопределенность измерения: нормат., науч., метод. и производ. аспекты” (UM–2005). – Харьков, 2005. – С. 9–10.
12. Гордієнко Т. Б., Величко О. М. Застосування невизначеності вимірювань у міжнародних керівництвах з інвентаризації парникових газів // Стандартизація, сертифікація, якість. – 2005. – № 4. – С. 36–41.
13. Гордиенко Т. Б., Величко О. Н. Сравнение оценки неопределенности в международных метрологических и экологических руководствах // Тез. докл. Междунар. науч.-техн. семинара “Математическая, статистическая и компьютерная поддержка качества измерений”. – С.-Петербург, 2006. – С. 130–135.
14. Величко О. Н., Гордиенко Т. Б. Сравнение оценки неопределенности в международных метрологических и экологических руководствах // Измерит. техника. – 2007. – № 5. – С. 22–26.
15. Gordiyenko T., Velychko O. Peculiarities of Using Uncertainty in Environmental Guides // Intern. Workshop on Advanced Methods for Uncertainty Estimation in Measurement (AMUEM 2006). – Sardagna, Trento, Italy, 2006. – Р. 52–56.
16. Velychko O., Gordiyenko T. The Use of Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement for Uncertainty Management in National Greenhouse Gas Inventories // International Journal of Greenhouse Gas Control. – Vol. 3. – Issue 4. – July, 2009. – P. 514–517.
17. Velychko O., Gordiyenko T. Estimation of uncertainty with correlation values in international metrological and environmental guides // 1st IMEKO TC19 Intern. Symp. on Measurements and Instrumentation for Environmental Monitoring. – Proceeding. – Iasi, Romania, 2007. – P. 8–12.
18. Velychko O. M., Gordiyenko T. B. Uncertainty estimation at determination of pollutant emission // 7th Intern. Symp. “Metrology 2008”. – Havana, Cuba. – 2008. – CD. – 12 p.
19. Гордиенко Т. Б. Идентификация составляющих неопределенности при оценке выбросов парниковых газов // Тез. докл. Междунар. конф. “Метрология и метрологическое обеспечение”. - Минск. - 2007. - С. 67–71.

УДК 389.14
Величко О. Н.  Особенности применения международных и региональных руководств по оценке вредных выбросов в атмосферу [Електронний ресурс]  / [Величко О. Н., Гордиенко Т.  Б.] // Збірник наукових статей “ІІІ-го Всеукраїнського з’їзду екологів з міжнародною участю”. – Вінниця, 2011. – Том.2. – С.575–578. Режим доступу: http://eco.com.ua/

Скачати в форматі pdf:

Оцінка: 
0
No votes yet