ГОРДІЄНКО ТЕТЯНА БОГДАНІВНА

УДК 33:625.143.58:656:504

Дослідження нормативно-методологічних засад впровадження методик оцінки та верифікації викидів парникових газів

(на прикладі транспортного сектору)

05.01.02 – стандартизація та сертифікація

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Львів – 2007

Дисертацією є рукопис

Робота виконана у Національному університеті „Львівська політехніка” Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор,

Столярчук Петро Гаврилович, завідувач кафедри „Метрологія, стандартизація та сертифікація” Національного університету „Львівська політехніка”

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор, лауреат Державної премії України в галузі науки і техніки

Мачехін Юрій Павлович, завідувач кафедри “Фізичні основи електротехніки” Харківського національного університету радіоелектроніки, м. Харків.

кандидат технічних наук,

Друзюк Василь Миколайович, генеральний директор Львівського регіонального центру стандартизації, метрології та сертифікації Державного комітету України з питань технічного регулювання та споживчої політики, м. Львів.

Захист відбудеться “ 26 ” жовтня 2007 р. о 1600 годині на засіданні спеціалізованої Вченої ради Д 35.052.08 у Національному університеті „Львівська політехніка” (вул. С. Бандери, 12, Львів-13, 79013, ауд. 226 головного корпусу).

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Національного університету „Львівська політехніка” (вул. Професорська, 1, Львів, 79013).

Автореферат розісланий “ 25 ” вересня 2007 р.

Вчений секретар спеціалізованої

вченої ради, д-р техн. наук, проф. Я. Т. Луцик

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Зміна клімату є однією з найбільш важливих і складних проблем у сфері охорони навколишнього середовища за останнє століття, яка загрожує людству. За цей період в атмосфері збільшився вміст деяких природних газових складових та інших газів, які не є природними компонентами глобальної екосистеми. Зростання викидів парникових газів (ПГ) антропогенного походження може призвести до порушення стійкості екологічної системи Землі в цілому. Кількісні зобов’язання для країн-сторін Рамкової Конвенції ООН про зміну клімату (РКЗК ООН) щодо скорочення викидів ПГ антропогенного походження встановлено у Кіотському протоколі до РКЗК ООН. Оцінку викидів в атмосферу забруднюючих речовин (ЗР), до яких відносяться і ПГ, проводять з використанням міжнародних методик, зокрема методик Міжурядової групи експертів з питань зміни клімату (МГЕЗК) – ІРСС-1996, ІРСС-2006, Посібника Європейської Економічної Комісії ООН з інвентаризації викидів ЗР в атмосферу – CORINAIR. Достовірність даних щодо оцінки викидів ПГ, прозорість, точність і співставність цієї інформації дозволить Україні не лише виконувати свої міжнародні зобов’язання щодо їхнього скорочення, а також покращити екологічну ситуацію і взяти участь у “гнучких механізмах” Кіотського протоколу до РКЗК ООН. Від якості оцінки викидів ПГ залежать успішність здійснення її перевірки (верифікації), сертифікації, аудиту третьою стороною діяльності, пов’язаної із скороченням викидів ПГ на відповідність вимогам Кіотського протоколу, РКЗК ООН та стандартам Міжнародної організації з стандартизації, через які впроваджуються інноваційні технології з підвищення ефективності використання енергії і відповідно скорочення викидів ПГ. Удосконалення і періодичний перегляд методик оцінки та верифікації викидів ПГ базуються на результатах наукових досліджень та аналізі кадастрів викидів ПГ, які надаються країнами-сторонами РКЗК ООН. Чинні наразі національні методики хоча і дозволяють оцінити викиди ПГ від транспорту, однак мають низку недоліків, зокрема, не враховують вимоги міжнародних методик оцінки і верифікації викидів ПГ, не враховують можливість використання наявних вхідних даних, не містять вимог з оцінки невизначеності отриманих результатів. Формулювання науково-методичних засад щодо стандартизації методик оцінки викидів ПГ в Україні у транспортному секторі, створення відповідних нормативних документів (НД) на основі міжнародних, їхня адаптація до національних умов наразі є необхідним і актуальним завданням та становить науковий і практичний інтерес.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Основу роботи складають результати теоретичних і практичних досліджень, виконаних автором протягом 2004–2007 рр. в рамках науково-дослідних робіт (НДР) Київського університету економіки і технологій транспорту Міністерства транспорту і зв’язку України (Мінтрансзв’язку України) за такими бюджетними темами: “Дослідження джерел викидів шкідливих газів в атмосферне повітря на залізницях України і розробка методики оцінки викидів шкідливих газів у атмосферне повітря на підприємствах залізничного транспорту України” (№ держреєстрації 0104U007474) і “Дослідження шляхів і розробка рекомендацій щодо зменшення викидів шкідливих газів в атмосферне повітря від рухомого складу залізниць” (№ держреєстрації 0107U000734). Робота відповідає основним положенням: Концепції реформування транспортного сектора України; Концепції розвитку транспортно-дорожнього комплексу України на середньостроковий період та до 2020 р.; Плану реалізації на транспортно-дорожньому комплексі Основних напрямів державної політики в галузі охорони довкілля, використання природних ресурсів та забезпечення екологічної безпеки на 2002–2006 рр.; Галузевій програмі “Охорона навколишнього природного середовища на залізничному транспорті України на 1997–2006 рр.”.

Мета і задачі дослідження. Метою дослідження є розроблення національної методики оцінки викидів ПГ від залізничного транспорту, гармонізованої з міжнародними настановами і стандартами та адаптованої до національних умов.

У відповідності до поставленої мети визначені такі завдання дослідження:

здійснити порівняльний аналіз міжнародних методик оцінки викидів парникових газів в атмосферне повітря з національними методиками оцінки викидів забруднюючих речовин в атмосферне повітря від залізничного транспорту;

здійснити аналіз основних положень міжнародних настанов з оцінки невизначеності кадастрів викидів парникових газів;

здійснити аналіз основних положень міжнародних настанов з верифікації кадастрів викидів парникових газів;

визначити науково-методичні засади розроблення національної методики оцінки викидів забруднюючих речовин (парникових газів) в атмосферу від залізничного транспорту згідно з відповідними вимогами міжнародних стандартизованих методик IPCC-1996, ІРСС-2006 і CORINAIR;

визначити ключові джерела викидів забруднюючих речовин (парникових газів) в атмосферне повітря від залізничного транспорту України з їхнім подальшим ранжуванням;

розробити національну методику оцінки викидів забруднюючих речовин (парникових газів) від залізничного транспорту, яка б враховувала національні особливості, ключові джерела викидів забруднюючих речовин (парникових газів) від залізничного транспорту та наявні вхідні дані;

синтезувати алгоритм вибору методик оцінки викидів парникових газів з урахуванням наявних вхідних даних;

провести порівняльні дослідження екологічних і метрологічних настанов щодо підходів до оцінки невизначеності;

ідентифікувати основні складові невизначеності методик оцінки викидів парникових газів від залізничного транспорту та розробити рекомендації щодо застосування цих методик на національному або локальному рівнях;

розробити науково-методичні засади оцінювання загальної невизначеності національних методик оцінки викидів забруднюючих речовин (парникових газів) від залізничного транспорту з урахуванням відповідних міжнародних метрологічних настанов;

здійснити науково-обґрунтовану оцінку загальної невизначеності національних методик оцінки викидів забруднюючих речовин (парникових газів) від залізничного транспорту згідно з розробленими науково-методичними засадами;

проаналізувати основні вимоги та взаємозв’язки міжнародних та національних стандартів з охорони довкілля та систем управління довкіллям;

розробити науково-обґрунтовані пропозиції щодо оптимізації побудови національної системи стандартів у сфері охорони довкілля і раціонального використання природних ресурсів;

розробити алгоритм верифікації викидів парникових газів із застосуванням методики оцінки викидів парникових газів у транспортному секторі з урахуванням наявних вхідних даних та невизначеності методик.

Об’єктом дослідження є методики оцінки та верифікації викидів парникових газів в атмосферне повітря для залізничного транспорту.

Предметом дослідження є створення і вдосконалення національних методик оцінки викидів забруднюючих речовин (парникових газів) в атмосферне повітря для залізничного транспорту.

Методи дослідження. Методологічну основу наукових досліджень становить: комплексний підхід до аналізу НД, міжнародних і національних методик оцінки викидів забруднюючих речовин (парникових газів); системні методи дослідження взаємозв’язків груп стандартів; статистичні математичні моделі та графоаналітичні методи аналізу вхідних даних і оцінки їх невизначеності.

Наукова новизна одержаних результатів. В дисертаційній роботі отримані та сформульовані такі нові наукові результати:

1. Розроблено науково-обґрунтований перелік джерел викидів забруднюючих речовин в атмосферне повітря на підприємствах залізничного транспорту України з використанням визначених критеріїв його формування.

2. Запропоновані нові нормативно-методичні засади оцінювання викидів парникових газів в Україні від залізничного транспорту залежно від наявних вхідних даних з використанням положень міжнародних документів, адаптованих до національних умов.

3. Синтезовано алгоритм вибору методики оцінювання викидів парникових газів з урахуванням наявних статистичних даних.

4. Вперше здійснено порівняльний аналіз підходів до оцінки невизначеності у екологічних і метрологічних настановах та запропоновано нові підходи до оцінки невизначеності у екологічних настановах.

5. Запропоновано для якісної оцінки складових невизначеності кадастрів викидів парникових газів застосовувати причинно-наслідкову діаграму Ісікави, а для кількісної – діаграму Парето.

6. Розроблені науково-обґрунтовані пропозиції щодо оптимізації побудови національної системи стандартів у сфері охорони довкілля.

7. Синтезовано алгоритм верифікації результатів галузевої оцінки викидів парникових газів від залізничного транспорту із застосуванням методики оцінки викидів ПГ у транспортному секторі з урахуванням наявних вхідних даних і невизначеності методик.

Практичне значення одержаних результатів

На основі проведених теоретичних досліджень розроблено:

керівний нормативний документ “Методика розрахунку викидів забруднюючих речовин від залізничних тягових транспортних засобів”, яка рекомендована до використання підприємствами Державною адміністрацією залізничного транспорту України “Укрзалізниця” Мінтрансзв’язку України;

пропозиції щодо оцінки викидів ПГ від залізничного транспорту із застосуванням специфічних для країн СНД (в т. ч. і України) коефіцієнтів викидів ПГ, типів моделей і двигунів залізничних тягових транспортних засобів, які використані у міжнародному документі, що застосовується для підготовки щорічних національних кадастрів викидів ПГ – “IPCC 2006 Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories” (ІРСС-2006, Volume 2 “Energy”, Chapter 3 “Mobile Combustion”, 3.4 “Railways”);

перелік джерел викидів забруднюючих речовин в атмосферне повітря на залізницях України, який використовується “Укрзалізницею” для підготовки заходів із зниження негативного впливу на довкілля залізничного транспорту;

розроблено пропозиції для технічного комітету стандартизації (ТК) України ТК 82 “Охорона навколишнього природного середовища України” щодо основних підходів з розроблення, термінологічного і структурного впорядкування стандартів в галузі охорони довкілля, які заплановані до реалізації в рамках виконання Програми робіт ТК 82.

Особистий внесок здобувача. Основні положення і результати дисертаційної роботи отримані автором самостійно, на основі власних ідей і розробок, а окремі – досягнуті у співавторстві. У публікаціях, написаних у співавторстві, здобувачу належать: [9] – аналіз тенденції викидів ПГ у деяких європейських країнах і країнах з перехідною економікою за 1990–1999 рр. та перспективи щодо виконання ними вимог Кіотського протоколу до РКЗК ООН; [16–18] – аналіз динаміки викидів ПГ в Україні за 1990–1998 рр. та оцінка стану виконання Україною зобов’язань у 1999–2001 рр. вимог РКЗК ООН; [4, 19, 20] – порівняльний аналіз національних та міжнародних методик оцінки викидів ЗР (ПГ), стану та особливостей викидів ЗР на залізничному транспорті (ЗТ) України, ідентифікація ключових джерел викидів ЗР на підприємствах ЗТ України, перелік джерел викидів ЗР в атмосферне повітря на залізницях України; [3] – пропозиції щодо застосування різних методик оцінювання викидів ЗР (ПГ) залежно від наявних статистичних даних; [2, 7, 11–13, 21] – порівняльний аналіз підходів до оцінки невизначеності у екологічних та метрологічних настановах; [6] – оцінка загальної невизначеності і її основних складових для розроблених методик оцінки викидів ЗР від ЗТ; [15] – ідентифікація складових невизначеності оцінки викидів ПГ із застосуванням причинно-наслідкової діаграми Ісікави; [5, 8] – аналіз міжнародних стандартів у сфері систем екологічного управління і оцінки викидів ПГ і стан їхньої гармонізації на національному рівні; [10, 14] – оцінка діяльності Міжнародної організації стандартизації, міжнародних екологічних і метрологічних організацій для забезпечення моніторингу за глобальною зміною клімату, впровадження Кіотського протоколу до РКЗК ООН та достовірної оцінки викидів ЗР і ПГ.

Апробація результатів роботи. Результати проведених дисертаційних досліджень апробовані на 11 міжнародних і національних наукових конгресах, симпозіумах, конференціях і семінарах: першій і третій Науково-практичних конференціях “Проблеми та перспективи розвитку транспортних систем: техніка, технологія, економіка і управління” (Київ, 2003, 2005); Науково-практичному семінарі “Неопределенность измерения: нормативные, научные, методические и производственные аспекты” (Харків, 2005), Спільному міжнародному симпозіумі ТК1 і ТК7 IMEKO “Metrology and Measurement Education in the Internet Era” (Ільменау, Німеччина, 2005), Міжнародному семінарі Інституту інженерів електриків і електронників (ІЕЕЕ) “Advanced Methods for Uncertainty Estimation in Measurement” (AMUEM-2006) (Сардагна, Тренто, Італія, 2006), 7-й Міжнародній науково-практичній конференції “Современные информационные и электронные технологии” (Одеса, Україна, 2006), Міжнародному семінарі “Математическая, статистическая и компьютерная поддержка качества измерений” (Санкт-Петербург, Російська Федерація, 2006), XVI-му Національному науковому симпозіумі за міжнародної участі “Метрология и метрологическое обеспечение 2006” (Созополь, Болгарія, 2006), XVIII Всесвітньому конгресі IMEKO “Metrology for a Sustainable Development September” (Ріо-де-Жанейро, Бразилія, 2006), Всеукраїнській конференції “Системи управління довкіллям, екологічна сертифікація та аудит” (Київ, 2006), Міжнародній науково-технічній конференції “Метрология и метрологическое обеспечение” (Мінськ, Республіка Білорусь, 2007).

Публікації. За тематикою дисертаційної роботи опубліковано 25 наукових праць, у т. ч. 9 статей у фахових виданнях, 11 у збірниках матеріалів і тез конференцій, з них 6 – одноосібних.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається із вступу, чотирьох розділів, висновків, переліку використаних джерел і додатку. Робота викладена на 193 сторінках, в т. ч. 150 сторінок основного тексту, містить 19 рисунків, 36 таблиць і перелік використаних джерел із 203 найменувань.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЙНОЇ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність та стан наукової розробки проблеми, визначено об’єкт, предмет, мету і завдання дослідження, його методологічну основу і методи; розкрито наукову новизну, теоретичне та практичне значення.

У першому розділі проаналізовано міжнародні та національні методики з оцінки викидів ПГ в атмосферне повітря від транспорту, міжнародні настанови з оцінки невизначеності та верифікації кадастрів викидів ПГ. Достовірна оцінка викидів ЗР (ПГ) від транспорту, зокрема залізничного, дозволить отримувати точну й надійну інформацію про стан навколишнього середовища. Система національних стандартів з екологічного управління та стандартів у галузі охорони навколишнього середовища та раціонального використання ресурсів фактично доповнює або конкретизує вимоги і норми природоохоронного законодавства. Виконання міжнародних зобов’язань потребує від України підготовки національних кадастрів викидів ЗР (ПГ) у відповідних форматах із застосуванням рекомендованих міжнародних методик з урахуванням оцінки невизначеності.

Проведений порівняльний аналіз національних методик оцінки викидів ЗР від ЗТ 1998 і 2003 рр. та міжнародних методик IPCC-1996, ІРСС-2006 і CORINAIR показав, що в цілому, всі вони мають подібні підходи до оцінки викидів ЗР (ПГ) в атмосферу від ЗТ, однак методика CORINAIR містить як спрощені, так і комплексні підходи з оцінки викидів ЗР (ПГ) для певних джерел. В настановах МГЕЗК і CORINAIR використані спрощені підходи до аналізу невизначеностей, однак, вони мають особливості у застосуванні вхідних даних, що базуються на різних використовуваних моделях. Зважаючи на міжнародні зобов’язання, взяті Україною у зв’язку з підписанням і ратифікацією Конвенції про транскордонне забруднення повітря на великі відстані та РКЗК ООН, визначено потребу в гармонізації чинних в Україні методик з оцінки викидів ЗР від ЗТ або максимальна адаптація до національних умов міжнародних стандартизованих методик в частині оцінки викидів ПГ. Національні методики з верифікації результатів оцінки викидів ПГ на національному рівні відсутні.

У другому розділі сформовано науково-методичні засади розроблення національної методики оцінки викидів ЗР (ПГ) в атмосферу від ЗТ згідно з відповідними вимогами міжнародних стандартизованих методик IPCC-1996, ІРСС-2006 і CORINAIR з урахуванням ключових джерел викидів ЗР (ПГ). Синтезовані алгоритми здійснення оцінки викидів ЗР і ПГ на основі положень міжнародних методик CORІNAІR (рис. 1) і ІPCC-1996, оцінки викидів СО2, інших, ніж СО2 газів (не-СО2) і SО2 на основі положень методики ІPCC-1996 (рис. 2) та оцінки викидів ЗР від ЗТ на основі положень національних методик 1998 і 2003 рр. (рис. 3).

Рис. 1. Алгоритм здійснення оцінки викидів ЗР згідно з CORІNAІR

Наявні вхідні статистичні дані агрегатують чи трансформують до стандартного формату кадастру викидів ЗР (ПГ), а, за їх відсутності, здійснюють їхній збір. В подальшому здійснюють оцінку викидів ЗР, застосовуючи вимоги методик CORINAIR або ІPCC-1996. Отримані вихідні дані щодо оцінки викидів ЗР (ПГ) оформлюють згідно з рекомендаціями щодо звітування у вигляді національного кадастру викидів ЗР (ПГ). Національна методика 1998 р. відображає специфічні особливості ЗТ України, постійні коефіцієнти викидів ЗР з одиниці спожитого палива для кожної серії тепловозів та дозволяє оцінити викиди ЗР від тягового рухомого складу на підприємствах ЗТ України.

Рис. 2. Алгоритм здійснення оцінки викидів СО2, не-СО2 і SО2

згідно з методикою ІPCC-1996

В результаті проведених досліджень визначено, що основними складовими методик оцінки викидів ЗР (ПГ) від ЗТ є дані про діяльність і коефіцієнти викидів ПГ. Розрахункові методи визначення викидів ЗР базуються на використанні коефіцієнта їхніх викидів, який характеризує масову кількість ЗР, що викидається двигуном в атмосферне повітря разом з відпрацьованими газами, віднесену до одиниці енергії, що виділяється під час згоряння палива. Розрізняють узагальнений та специфічний коефіцієнти викидів ЗР. Узагальнений коефіцієнт викидів ЗР не враховує особливостей хімічного складу палива. Специфічний коефіцієнт викидів ЗР визначається для конкретних типів двигунів з урахуванням характеристик палива, процесів його спалювання та заходів щодо зниження викидів ЗР. За наявності обох коефіцієнтів викидів ЗР необхідно використовувати специфічний.

Рис. 3. Алгоритм здійснення оцінки викидів ЗР від ЗТ згідно з

національними методиками 1998 р. чи 2003 р.

Згідно з міжнародними методиками ідентифікація “ключових джерел викидів ПГ” допомагає використовувати обмежені ресурси за пріоритетними напрямками, а також сприяє довготерміновим покращенням якості даних щодо викидів ПГ через аналіз невизначеності і застосування гарантії якості та процедури їхнього контролю. Згідно з настановою ІРСС-2000 категорії джерел, рівень викидів ПГ яких значно впливає на загальні обсяги національних викидів ПГ, є ключовими. В Україні транспортний сектор є ключовим джерелом викидів ПГ. Зважаючи на це, вкрай важливим є достовірне визначення ключових джерел викидів ЗР (в т. ч. і ПГ) на підприємствах ЗТ України. Розроблено перелік джерел викидів ЗР в атмосферне повітря на підприємствах ЗТ України, який сформований для мобільних джерел і складається з: переліку джерел викидів ЗР за джерелом і переліку джерел викидів ЗР за ЗР. Основними критеріями віднесення джерел викидів ЗР до переліку були: обсяги викидів ЗР або процентний вміст ЗР у відпрацьованих газах; ступінь шкідливого впливу на довкілля; наявність методик оцінки у існуючих міжнародних, національних і галузевих НД з оціненими їх невизначеностями.

На основі проведених досліджень розроблено керівний НД “Методика розрахунку викидів забруднюючих речовин від залізничних тягових транспортних засобів” (далі – Методика-2005), який враховує особливості та ключові джерела викидів від транспортного сектору, відповідає основним положенням аналогічних міжнародних методик ІРСС-1996, ІРСС-2006 і CORІNAІR в частині оцінки викидів ЗР від залізничних тягових транспортних засобів (ЗТТЗ). Методика-2005 визначає методи оцінки викидів ЗР з відпрацьованими газами від дизельних двигунів внутрішнього згоряння (ДВЗ) ЗТТЗ (магістральних і маневрових локомотивів, автомотрис тощо), що знаходяться в експлуатації, які застосовують залежно від наявності статистичних даних щодо: витрат палива на тягу ЗТТЗ; споживання палива; діяльності вантажних та пасажирських перевезень, встановлених експлуатаційних характеристик для різних типів ЗТТЗ. Розроблено алгоритм вибору методики оцінки викидів ПГ з урахуванням наявних вхідних даних (рис. 4).

Рис. 4. Алгоритм оцінки викидів ЗР згідно з розробленою Методикою-2005

Методика оцінки викидів ЗР за даними щодо витрат палива на тягу ЗТТЗ (далі – Методика 1) базується на положеннях відповідної методики 2003 р., є усередненою для усіх типів ДВЗ і одного типу палива – дизельне пальне, передбачає оцінку викидів в атмосферу таких ЗР, як NOх, СН, СО, SO2, C, за формулою, кг:

, (1)

де Аі – усереднені питомі викиди ЗР і на одиницю палива, кг/т; AD – обсяги спожитого палива, т; EFі – коефіцієнт використання палива ЗТТЗ (0,89); і – вид компонента ЗР.

У методиці оцінки викидів ЗР за даними щодо споживання палива ЗТТЗ (далі – Методика 2) використані елементи методик CORІNAІR, ІРСС-96, ІРСС-2006. Методика 2: є усередненою для усіх типів ДВЗ і типів палива та забезпечує лише наближену оцінку викидів ЗР; передбачає оцінку викидів в атмосферу ЗР (NOх, СО, СН4, CO2 тощо); дозволяє оцінити викиди оксиду сірки (SO2) з використанням даних щодо споживання палива та вмісту сірки в паливі; дозволяє оцінити максимальні викиди ЗР ДВЗ тепловозів в розрізі: окремої залізниці; депо; відділку; в цілому по підприємствах “Укрзалізниці” з використанням галузевих форм статистичної звітності; застосовує кінцеві дані, які в значній мірі визначають вимоги до класифікації джерел викидів ЗР. Викиди ЗР від ДВЗ ЗТТЗ згідно з Методикою 2 оцінюють за формулою, г:

, (2)

де EFі – коефіцієнт викидів ЗР і на одиницю палива, г/кг; AD – витрати палива, кг; і – вид компонента ЗР.

Методика оцінки викидів ЗР за даними щодо діяльності для вантажних та пасажирських перевезень ЗТТЗ (далі – Методика 3), розроблена з використанням основних положень документу Міжнародної організації залізниць, передбачає оцінку викидів ЗР в атмосферу від ДВЗ ЗТТЗ таких ЗР, як СхНy, CO, NOx, і застосовує статистичні дані щодо діяльності ЗТТЗ для вантажних та пасажирських перевезень згідно з формулою, г:

, (3)

де Df – дані про діяльність для вантажних перевезень ЗТТЗ, ткм; Dp – дані про діяльність для пасажирських перевезень ЗТТЗ, пкм; EFf – коефіцієнт викидів для вантажного транспорту, г/ткм; EFp – коефіцієнт викидів для пасажирського транспорту, г/пкм; i – тип ЗР.

Методика оцінки викидів ЗР за даними щодо експлуатації ЗТТЗ (далі – Методика 4) застосовує комплексний підхід методики CORІNAІR для оцінки викидів ЗР від не дорожніх транспортних засобів, передбачає оцінку викидів в атмосферу таких ЗР: NOх, СО, СН4, CO2, SO2 тощо; враховує дані щодо типу ДВЗ і типу ЗТТЗ, враховує строк експлуатації і потужність ДВЗ, кількість робочих годин в рік кожного типу ЗТ залежно від індивідуального режиму роботи і терміну експлуатації. Розраховані для розробленої методики коефіцієнти викидів ЕFі для кожної ЗР залежно від типу ЗТТЗ, що експлуатуються на залізницях України, і потужності ДВЗ ЗТТЗ, використовуються у методиці ІРСС-2006. Оцінку викидів ЗР від ДВЗ ЗТТЗ з використанням Методики 4 здійснюють за формулою, г:

, (4)

де N – кількість транспортних одиниць; T – кількість робочих годин у рік; P – середня потужність, кВт; LF – типовий коефіцієнт навантаження; ЕFі – середня величина викидів ЗР і на одиницю вимірювання, г/кВт·год; і – вид компонента ЗР.

Розроблена Методика-2005 відображає особливості ЗТ України, ключові джерела викидів ЗР від цього сектору, містить специфічні для країни дані щодо дизельних двигунів тепловозів, які експлуатуються в Україні, постійні коефіцієнти викидів ЗР з одиниці спожитого палива для кожної серії тепловозів, а також відповідає основним положенням аналогічних міжнародних методик. Методику-2005 застосовують залежно від наявності вхідних даних. У разі наявності даних щодо споживання палива можна здійснити оцінку викидів ЗР за Методикою 1. Якщо є дані про типи ЗТТЗ, оцінку викидів ЗР здійснюють за Методикою 2. У випадку відсутності даних щодо споживання палива можна провести оцінку викидів ЗР, якщо є дані про кількість транспортних одиниць, їхню середню потужність та відпрацьований час. Якщо і цих даних немає у наявності, оцінку викидів ЗР проводять із використанням даних про вантажні та пасажирські перевезення. За відсутності усіх вищеописаних даних необхідно здійснити заходи щодо їх збору.

У третьому розділі розглянуто можливості застосування положень міжнародних методик оцінки невизначеності у екологічних настановах. Алгоритм здійснення оцінки невизначеності для кожної категорії джерела викидів ПГ згідно з настановами ІРСС-2000 і ІРСС-2006 показано на рис 5. При проведенні необхідних оцінок і моделювання враховувалась ступінь доступності даних, відповідність методик їхнього збору міжнародній практиці, імовірність і невизначеність. Проведені порівняльні дослідження екологічних і метрологічних (Настанова щодо вираження невизначенності вимірювань, GUM-1993) настанов щодо оцінки невизначеності показали, що настанови ІРСС-2000 та ІРСС-2006 застосовують спрощені підходи до аналізу невизначеності і мають особливості застосування вхідних даних. Вони регламентують специфічні підходи до оцінки невизначеності тенденції викидів ПГ, що передбачає досить тривалі спостереження. Також, у цих настановах при оцінюванні невизначеності тенденцій викидів ПГ враховується кореляція вхідних даних за роками з урахуванням їхніх чутливостей за типами А і В.

Для якісної оцінки складових невизначеності оцінки викидів ПГ запропоновано використання причинно-наслідкової діаграми Ісікави, яка дозволяє здійснити якісний аналіз факторів невизначеності оцінки викидів ПГ і є доповненням до відображення результатів кількісної оцінки загальної невизначеності. На рис. 6 зображена причинно-наслідкова діаграма Ісікави для визначення первинних, вторинних і третинних факторів, що впливають на рівень невизначеності оцінки викидів ПГ. Діаграму Ісікави доцільно доповнювати діаграмою Парето (рис. 7–8), здійснюючи ранжування складових за їхнім абсолютним внеском у відносних величинах та виявляючи за допомогою кривої Лоренца (крива кумулятивного внеску) найвпливовіші фактори, які мають сукупну вагомість до 80 %.

Рис. 5. Алгоритм здійснення оцінки невизначеності згідно з настановами ІРСС-2000 і ІРСС-2006

Проведено оцінку основних складових невизначеності для кожної з чотирьох методик Методики-2005 та оцінено їхні загальні невизначеності (табл. 1).

Рис. 6. Діаграма Ісікави для визначення факторів невизначеності оцінки викидів ПГ

Рис. 8. Діаграма Парето для основних джерел невизначеності AD, %

Рис. 9. Діаграма Парето для основних джерел невизначеності EF ЗР (ПГ), %

Таблиця 1

Невизначеність методик оцінки викидів ЗР (ПГ)

Методика-2005 | Ступінь деталізації джерел | Кількість основних джерел невизначеності | , %

Методики 1 і 2 | Низька | 8 | 16–19

Методика 3 | Середня | 9 | 10–13

Методика 4 | Висока | 12 | 9–11

У четвертому розділі проаналізовано взаємопов’язані групи міжнародних стандартів ISO серії 14000, стан їхньої гармонізації в Україні та можливості застосування деяких стандартів серії ISO 14000 для впровадження механізмів Кіотського протоколу до РКЗК ООН. Встановлено, що міжнародний стандарт ISO 14064 “Парникові гази” (три частини) визначає основи для оцінки, звітування та підтвердження викидів ПГ як на національному рівні, так і на рівні окремих організацій і проектів, а також містить вимоги до органів із забезпечення валідації та верифікації з метою акредитації з урахуванням вимог РКЗК ООН, Кіотського протоколу до неї та національного законодавства.

Досліджено комлекс стандартів у галузі охорони довкілля (ДСТУ, ГОСТ тощо), визначено підсистему стандартів щодо оцінки викидів ЗР від транспортних засобів. В Україні відсутня національна система стандартів у галузі охорони довкілля, тому запропоновано визначити групову назву для взаємопов’язаного комплексу стандартів з його розподіленням на основні підгрупи. Розроблено пропозиції щодо заходів зі зменшення викидів ПГ від ЗТТЗ з метою комплексного вирішення екологічних проблем в Україні з урахуванням необхідної гармонізації національних НД з вимогами міжнародних стандартів.

З урахуванням загального алгоритму валідації або верифікації результатів оцінки викидів ПГ перевірку і верифікацію результатів галузевої оцінки викидів ПГ від ЗТ згідно з розробленою Методикою-2005, здійснюють за алгоритмом, зображеним на рис. 10. При цьому дотримання зазначених вимог стандартів ISO серії 14000 сприятиме підвищенню ефективності та збільшенню достовірності процесу верифікації. Рекомендовано для верифікації вихідних даних застосовувати чинні в Україні національні стандарти, а також міжнародні, які потребують гармонізації, зокрема, міжнародного стандарту ISO 14064 “Парникові гази”, який може застосовуватись для верифікації скорочення викидів ПГ.

Рис. 10. Алгоритм верифікації результатів оцінки викидів ПГ

Висновки

1. Розроблено науково-обґрунтований перелік джерел викидів забруднюючих речовин в атмосферне повітря на підприємствах залізничного транспорту України. Основними критеріями віднесення джерел викидів забруднюючих речовин до переліку були: обсяги викидів ЗР або процентний вміст ЗР у відпрацьованих газах; ступінь шкідливого впливу на довкілля; наявність методик оцінки у існуючих міжнародних, національних і галузевих НД з оціненими їх невизначеностями. Перелік джерел викидів забруднюючих речовин став базою для розроблення відповідних рекомендацій та прийняття необхідних рішень і заходів з покращення негативного впливу на довкілля.

2. Встановлено, що основними складовими методик оцінки викидів забруднюючих речовин (парникових газів) від залізничного транспорту є дані про діяльність і коефіцієнти викидів парникових газів. Національна методика 2003 р. для оцінки викидів забруднюючих речовин від двигунів внутрішнього згоряння залізничних тягових транспортних засобів застосовує спрощену методику і не містить деталізованої методики CORІNAІR. Синтезовані алгоритми здійснення оцінки викидів забруднюючих речовин і парникових газів на основі положень Посібника CORІNAІR і ІPCC-1996, оцінки викидів СО2, не-СО2 і SО2 на основі положень методики ІPCC-1996 та оцінки викидів забруднюючих речовин від залізничного транспорту на основі положень методики 1998 р. чи 2003 р.

3. Розроблений керівний нормативний документ “Методика розрахунку викидів забруднюючих речовин від залізничних тягових транспортних засобів” з урахуванням вимог міжнародних методик IPCC-1996 та CORІNAІR, який містить чотири методики оцінки викидів забруднюючих речовин (парникових газів). Цей документ дозволяє готувати та надавати інформацію про відповідні викиди на виконання міжнародних зобов’язань України в рамках Конвенції про транскордонне забруднення повітря на великі відстані та РКЗК ООН.

4. Розроблено алгоритм вибору методики оцінки викидів парникових газів з урахуванням наявних вхідних даних: щодо споживання палива; вантажних і пасажирських перевезень; даних про типи залізничних тягових транспортних засобів, їхню кількість, середню потужність та відпрацьований час. Впровадження розробленої методики наразі не потребуватиме зміни ведення статистичної звітності та забезпечить отримання більш достовірних результатів оцінки викидів забруднюючих речовин, що сприятиме гармонізації національної нормативної бази з міжнародними нормами і правилами. Елементи розробленої методики враховані у підрозділі “Залізничний транспорт” міжнародної методики ІРСС-2006 стосовно оцінки викидів парникових газів від залізничного транспорту.

5. Співставлення розрахунків викидів забруднюючих речовин з використанням методики оцінки викидів забруднюючих речовин за даними щодо експлуатації залізничних тягових транспортних засобів із застосуванням міжнародних та національних коефіцієнтів викидів забруднюючих речовин (парникових газів) дозволило встановити, що: найбільше розходження результатів виникає при розрахунках викидів NOx, що пов’язано з різницею (до 10 %) між коефіцієнтами викидів NOx, рекомендованих національними і міжнародними нормативними документами; ця різниця є одним із факторів, що впливає на рівень невизначеності кінцевих результатів щодо викидів ЗР (ПГ) на національному і локальному рівнях; для проведення точної оцінки викидів забруднюючих речовин від підприємств залізничного транспорту України із застосуванням розробленої методики доцільно використовувати визначені національні коефіцієнти викидів забруднюючих речовин.

6. Синтезовано алгоритми здійснення оцінки невизначеності для кожної категорії джерела викидів парникових газів на основі положень настанов ІРСС-2000 і ІРСС-2006, а також оцінки невизначеності вимірювань на основі положень настанови GUM-1993, що дозволило провести порівняльні дослідження екологічних і метрологічних настанов. Результати досліджень показали певні відмінності у підходах до оцінки невизначеності у цих настановах. Визначено, що настанови ІРСС-2000 та ІРСС-2006 застосовують спрощені підходи до аналізу невизначеності, мають особливості застосування вхідних даних, регламентують специфічні підходи до оцінки невизначеності тенденції викидів парникових газів, що передбачає досить тривалі спостереження. Визначено, що методика IPCC-1996 не передбачає оцінку розширеної невизначеності, а настанова ІРСС-2000 і Протокол щодо парникових газів містять різні підходи до оцінки корельованих величин. Запропоновано при перегляді екологічних настанов застосовувати підходи настанови GUM-1993 в частині представлення результатів оцінки невизначеності щорічних національних кадастрів викидів парникових газів.

7. Запропоновано для якісної оцінки складових невизначеності застосовувати причинно-наслідкову діаграму Ісікави, а для кількісної – діаграму Парето. Діаграма Ісікави дає уяву не лише про фактори, що впливають на рівень загальної невизначеності, а й про причинно-наслідкові зв’язки цих факторів. При побудові діаграми Парето здійснюють ранжування складових за їхнім абсолютним внеском у відносних величинах та виявляють за допомогою кривої Лоренца найвпливовіші фактори.

8. Проведена оцінка основних складових невизначеності для кожної розробленої методики та оцінено їхні загальні невизначеності. Методики оцінки викидів забруднюючих речовин за даними щодо споживання і витрат палива на тягу залізничних тягових транспортних засобів мають низьку ступінь деталізації складових невизначеності і можуть застосовуватись на національному і локальному рівнях. Методика оцінки викидів забруднюючих речовин за даними щодо діяльності для вантажних і пасажирських перевезень залізничних тягових транспортних засобів має середню ступінь деталізації складових невизначеності та може застосовуватись лише на національному рівні. Методика оцінки викидів забруднюючих речовин за даними щодо експлуатації залізничних тягових транспортних засобів має високу ступінь деталізації і її застосування є пріоритетним для отримання порівняно точних оціночних результатів про викиди забруднюючих речовин (парникових газів) на національному і локальному рівнях.

9. Встановлено, що застосування міжнародних стандартів ISO серії 14000 дає можливість підвищити достовірність вихідних даних при використанні національних документів і галузевих методик з оцінки викидів парникових газів. Практична цінність стандартів цієї серії полягає у виконанні таких основних міжнародних принципів як можливість їхнього застосування у будь-якій країні та придатність для внутрішньої та зовнішньої перевірки, а також на різних рівнях їх застосування (національному, регіональному, локальному тощо).

10. Встановлено, що в Україні наразі відсутня національна система стандартів ДСТУ у галузі охорони довкілля на зразок системи стандартів ГОСТ 17. …, а також відсутня нагальна потреба її створення. Однак, чинні стандарти ДСТУ у галузі охорони довкілля мають різні назви групових складників, що порушує дотримання єдиних підходів щодо їхнього формування та урахування вже існуючих назв стандартів. Пропонується насамперед визначити спільну назву (груповий складник) взаємопов’язаного комплексу стандартів з розподіленням на основні складники, що дозволить чітко виділяти стандарти у галузі охорони довкілля та уникнути плутанини під час їхнього кодування, формування каталогу чи фонду нормативних документів, або пошуку потрібного стандарту користувачами.

11. Рекомендовано для вирішення питань з верифікації вихідних даних застосовувати національні стандарти, гармонізовані з міжнародними стандартами ISO 14065 та ISO 14064, які визначають основи для оцінки, звітування та підтвердження викидів парникових газів як на національному рівні, так і на рівні окремих організацій і проектів, а також містить вимоги до органів із забезпечення валідації та верифікації з метою акредитації з урахуванням вимог РКЗК ООН, Кіотського протоколу до неї та національного законодавства. Впровадження положень зазначених міжнародних стандартів у національні стандарти забезпечить реалізацію в Україні проектів спільного впровадження із зменшення викидів ПГ.

12. Розроблено алгоритм перевірки і верифікації результатів галузевої оцінки викидів парникових газів від залізничного транспорту з використанням розробленої методики з урахуванням узагальненого алгоритму валідації або верифікації результатів оцінки викидів парникових газів на національному рівні або на рівні підприємства з метою підвищення ефективності та збільшення достовірності процесу верифікації.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Гордієнко Т. Б. Міжнародні та національні методики з оцінки викидів шкідливих газів в атмосферу від залізничного транспорту // Міжвідомчий наук.-техніч. збірник “Вимірювальна техніка та метрологія”. – Вип. 66. – Л.: Національний університет “Львівська політехніка”. – 2006. – С. 219–226.

2. Velychko O., Gordiyenko T. The use metrological terms and SI units in environmental guides and international standards // Measurement. – 2007. – Vol. 40. – Issue 2. – P. 202–212.

3. Величко О., Гордієнко Т., Кулєшов В. Методика розрахунку викидів забруднюючих речовин від залізничних тягових транспортних засобів // В зб. наук. праць КУЕТТ. – Сер. “Трансп. системи і технології”. – Вип. 8. – К.: КУЕТ. –2005. – С. 202-207.

4. Величко О. М., Гордієнко Т. Б., Павлюк А. М., Яновський П. О., Кулєшов В. П. Джерела викидів шкідливих газів в атмосферне повітря на залізницях України // В зб. наук. праць КУЕТТ. – Сер. “Трансп. системи і технології”. – Вип. 6. – К.: КУЕТТ. – 2004. – C. 174–187.

5. Величко О. М., Гордієнко Т. Б. Міжнародна стандартизація методик оцінки антропогенних викидів парникових газів // В зб. наук. праць КУЕТТ. – Сер. “Трансп. системи і технології”. – Вип. 4. – К.: КУЕТТ, 2003. – С. 249–255.

6. Величко О. Н., Гордиенко Т. Б. Неопределенность методик оценки выбросов в атмосферу загрязняющих веществ на железнодорожном транспорте // Системы обработки информации. Вып. 7 (56). Харьков. 2006. С. 13–18.

7. Величко О. М., Гордієнко Т. Б. Застосування невизначеності вимірювань у міжнародних керівництвах з інвентаризації парникових газів // Стандартизація, сертифікація, якість. – 2005. – № 4. – С. 36–41.

8. Величко О. М., Гордієнко Т. Б. Оцінка викидів парникових газів у транспортному секторі. Збірник “Вісник Східноукраїнського національного університету імені В. Даля”. – 2003. – № 10 (68). – Частина 2. – С. 31–34.

9. Корчевой Ю. П., Величко О. М., Вольчин І. А., Гордієнко Т. Б. Тенденції зміни викидів парникових газів у Європі у 1990–2000 рр. // В журн. “Экотехнологии и ресурсосбережение”. – 2002. – № 2. – С. 55–61.

10. Velychko O., Gordiyenko T. New tasks of Metrology on