TEKNISK MILJÖPLANERING
CTH
Karin Andersson, Sverker Molander
Mars 1995
KOMPENDIUM I MILJÖSYSTEMANALYS
MILJÖ OCH MILJÖPROBLEM
DEFINITIONER OCH ALLMÄNNA BEGREPP
Innehållsförteckning
1. INLEDNING ..................................................................................................................... 1
2. DEFINITIONER OCH GRUNDLÄGGANDE BEGREPP .............................................. 3
2.1 Miljö och miljöproblem - vad är det? ................................................................... 3
2.2 Miljöproblemens förändrade karaktär.................................................................... 5
2.3 Verksamhet - aktivitet - agens................................................................................ 7
3. TRE ASPEKTER PÅ MILJÖPROBLEMEN ................................................................... 8
3.1 Naturorienterat synsätt ........................................................................................... 8
3.2 Teknikorienterat synsätt ......................................................................................... 9
3.3 Åtgärdsorienterat synsätt........................................................................................ 9
4 VÄRDERINGSMETODER ............................................................................................... 11
4.1 Hur värderar man miljöpåverkan ? ........................................................................ 11
4.2 Vem värderar miljöpåverkan?................................................................................ 11
5. OVANLIGA OCH OSANNOLIKA HÄNDELSER ......................................................... 12
6. OSÄKERHETSANALYS ................................................................................................. 12
2
1. INLEDNING
Ett system är ett arrangemang av olika delar vilka samverkar med varann. En bil är
ett typiskt exempel på ett system med olika delar som när de fungerar tillsammans kan
resultera i att en viss massa kan transporteras från en punkt till en annan. Med definitionen ovan kan även en människa betraktas som ett system av samverkande delar, men i
det här fallet är systemet oerhört mycket mer komplicerat än i fallet med bilen och
dessutom har detta system många fler och andra egenskaper än bilen, bland annat kan
det reproducera sig själv.
Både bilen och människan har systemegenskaper som de ingående delarna inte har
- en hög med kolvar, kannringar, vevaxlar, ett motorblock etc åstadkommer exempelvis
inte något motorljud. Men rätt sammansatta och försedda med drivmedel kan
motordelarna tillsammans omvandla kemiskt bunden energi till rörelseenergi, motorljud
och värme.
På ett motsvarande sätt kan människokroppens celler forma sig till olika organ och
kroppsdelar vilka både kan förse sig med mat och tillgodogöra sig energin i maten och
de näringsämnen som krävs för att kroppen skall vidmakthålla sin form och funktion.
Både bilen och människan har alltså som system betraktade andra egenskaper än
delarna; s k emergenta egenskaper eller egenskaper som uppstår när delarna fogats samman och samverkar. Men likheterna upphör inte med detta. Båda systemen måste interagera med sin omgivning, med sin miljö, för att kunna byggas upp och fungera. Bilen
kräver drivmedel utifrån för att fungera och dessutom krävs en omgivning som kan ta
hand om avgaserna. På samma sätt är människan totalt beroende av sin omgivning för
att få vad hon behöver för livets nödtorft och dessutom måste omgivningen kunna ta
hand om de restprodukter som skapas av människans biologiska funktion. I alla
mänskliga samhällen är det emellertid inte endast en fråga om att tillfredsställa de
biologiska behoven utan även en fråga om att tillfredsställa sociala behov, dessutom ger
det tekniska systemet, vars mål är tillfredsställandet av människans behov, upphov till
interaktioner med omgivningen.
De effekter på omgivningen som orsakas av resursutnyttjande för att tillfredsställa
människans behov, såväl rent biologiska som sociala, är beroende av i första hand tre
faktorer. För det första; antalet människor som utnyttjar resurserna, och hur snabbt detta
antal ökar (befolkningsfrågan). För det andra; på vilken levnadsnivå dessa människor
lever. Det finns stora skillnader såväl inom som mellan olika samhällen/nationer, eller
mellan olika historiska tider. Det handlar om hur mycket energi, material och yta
(åkerjord, skog osv) som används per person. Den tredje faktorn är vilken teknologi och
organisation som används för att utvinna resurserna och återlämna restprodukterna till
omgivningen. Miljösystemanalysens huvudsakliga intresse ligger i analysen av
människans tekniska systems interaktion med de omgivande ekosystemen och om olika
sätt att beskriva och förklara denna interaktion samt i vissa fall om hur denna interaktion
behöver regleras eller på annat sätt styras. Miljösystemanalys handlar däremot inte om
hur system i allmänhet fungerar eller om hur vissa intressanta ekosystem, eller tekniska
system, är uppbyggda. En god kunskap om hur dessa system fungerar behövs emellertid
under analysarbetet.
I det här kompendiet behandlas, efter en allmän introduktion, några olika
perspektiv på de tekniska systemens interaktion med miljön. Denna interaktion kan ses
1
utifrån perspektiv som fokuserar effekterna av framställning och användning av olika
nyttigheter i samhället. Dessa nyttigheter kan vara konsumtionsvaror,
energiförsörjningssystem, bostäder, bilar, eller olika typer av tjänster. De olika
perspektiven som tas upp är livscykelanalys, miljökonsekvensbeskrivning respektive
miljöfarlighetsbedömning av kemiska ämnen.
Livscykelanalysen (LCA) försöker bestämma den påverkan som en enskild produkt ger upphov till under hela sin livslängd "från vaggan till graven". Resultaten kan
användas för att prioritera de åtgärder som ger störst miljöförbättrande effekt samt för
att ge signaler till marknaden om hur miljön påverkas av vårt val av produkter.
Produkten, och valet mellan olika produkter, eller tillverkningsprocesser står i centrum
för LCA.
Miljökonsekvensbeskrivningar (MKB) används i planeringsarbete för att ge en
övergripande bild av den inverkan på miljön som orsakas av olika planerade projekt,
såväl som vid studier av markanvändning eller naturresursutnyttjande.
Miljöfarlighetsbedömning av kemiska ämnen innebär en bedömning av
riskerna med användningen av enskilda kemiska ämnen. I en del fall är
miljöfarlighetsbedömningen en delmängd av MKB eller LCA.
I alla tre delarna handlar det om de tekniska systemens interaktion med de omgivande ekologiska systemen och hur människans sociala och samhälleliga system
hanterar (eller inte hanterar) detta. Ordet "miljö" uppfattas olika av olika människor och
väcker hos många starka känslomässiga associationer. Miljöpåverkan som leder till
skogsdöd, utarmning av växt- och djurliv, förgiftningsrisker, försämrade möjligheter till
rekreation, globala klimatförändringar etc leder med naturlighet till protester och krav
på åtgärder. Samtidigt ingriper dessa åtgärder i de etablerade spelreglerna för det
ekonomiska livet och kan därigenom ändra konkurrensförhållanden mellan företag,
minska vinsten och t o m orsaka att företag flyttas eller läggs ned. Även för den enskilda
människan leder olika åtgärder för att skydda miljön till inskränkningar t ex i form av
restriktioner för biltrafik, begränsningar i allemansrätten, minskad bekvämlighet eller
ökade kostnader i någon form.
I vissa fall kan man tydligt se kopplingen mellan miljöeffekter och krav på
åtgärder. Det gäller då särskilt för lokala utsläpp som ger synliga effekter i närheten.
Som exempel kan nämnas avloppsutsläpp i en sjö som ger syrebrist och igenväxning
eller rökgasutsläpp som ger hälsovådliga halter av svaveldioxid i närområdet.
Miljövårdsarbetet har länge varit inriktat på att minska sådana problem. Större
punktkällor som ger upphov till lokala effekter är i dagens Sverige ett passerat stadium
för miljövården.
Betydligt svårare är det med utsläpp som i sig är harmlösa lokalt, men som
tillsammans med ett stort antal andra av samma typ kan leda till att de sammantagna
utsläppen ger effekter på regional eller global nivå. Det gäller t ex utsläpp från bilar och
från förbränning av fossila bränslen vilka ger höga kväveoxidhalter inom stadsregioner,
surt regn, bidrag till den regionala eutrofieringen,
och stora bidrag till den sk
växthuseffekten. För att få ned de totala utsläppen kan då en lång rad olika typer av
åtgärder vidtas, såsom rening av utsläpp, byte av bränsle, trafikplaneringsåtgärder, högre
verkningsgrad på energiomvandlingen, byte till annan teknik utan utsläpp etc. Enskilda
åtgärdskrav kan i dessa fall ibland te sig omotiverade och det leder lätt till konflikter.
Ett på alla sätt resursbevarande och "miljövänligt" synsätt kommer troligen att
prägla samhällsutvecklingen i allt högre grad framöver och får speciell betydelse för
ingenjörer som i sitt arbete sysslar med att utveckla tekniska lösningar. Framtidens
teknik måste, samtidigt, uppfylla såväl tekniska specifikationer, som ekologiska och
2
ekonomiska krav. Den tiden är förbi när optimeringen endast kunde beakta en eller två
av dessa faktorer. Dessa restriktioner försvårar givetvis för den enskilde ingenjören och
det enskilda företaget men tidigare teknologiska utmaningar har också lett till oanade
tekniska framsteg. Varför skulle vi inte klara dem nu?
3
2. DEFINITIONER OCH GRUNDLÄGGANDE BEGREPP
2.1 Miljö och miljöproblem - vad är det?
Ordet miljö brukar anses vara synonymt med "omgivning" eller "yttre förhållanden", varför begreppet i dess vidaste mening kan innefatta snart sagt varje företeelse
som inte inbegriper oss själva. Här definierar vi miljö som ett system bestående av
mark, vatten, luft och biota (alla levande organismer). Mellan dessa olika delar av
miljön sker ett kontinuerligt utbyte av materia, energi och information genom olika
kemiska, fysikaliska och biologiska processer.
LUFT - atmosfär
Luft
deposition
Vattendroppar
Partiklar
förångning
fotosyntes
VATTEN hydrosfär
frigörelse
förångning
ORGANISMER biosfär
Djur
Vatten
respiration,
transpiration
upptag
Mikroorganismer
Akvatisk
MARK geosfär
(lithosfär+
pedosfär)
frigörelse
Grundvatten
desorption
sorption
Växter
desorption
sorption
Sediment
deposition
upptag
Fast material
Terrester
bevattning
erosion,
avrinning
Figur 1 En naturvetenskapligt grundad schematisk bild av de olika flödena mellan ekosystemets olika komponenter.
I denna definition görs ingen skillnad mellan natur och kulturmark (jordbruksmark
mm). Människan ingår i kategorin biota. En kort beskrivning av struktur och funktion i
dessa system återfinns i avsnittet som behandlar miljöfarlighetsbedömning av kemiska
ämnen.
När mänskliga aktiviteter i form av energianvänding och produktion av föda och
olika produkter äger rum i de naturliga systemen uppstår ett samspel mellan människan
och omgivningen där man har såväl nyttoaspekter som varierande krav på samverkan
mellan de olika elementen. En principiell illustration av några sådana samspel ges i
Figur 2.
Miljöproblematik kan beröra allt från störningar av djurlivet av trafik med snöskotrar, eller hälsoeffekter av klor i dricksvatten till ökenspridning eller globala
klimatförändringar orsakade av människors utnyttjande av naturen och naturresurserna.
I många fall råder det stor enighet om vad som är ett miljöproblem, medan det i
andra fall är mer beroende av betraktaren och dennes värderingar. Alla är t ex ense om
att utsläpp av gifter i en dricksvattentäkt är ett miljöproblem medan det råder betydande
oenighet om när en väg blir ett miljöproblem.
I detta avsnitt skall vi försöka belysa och definiera begreppet "miljöproblem" och
varför det behövs en miljöproblemanalys.
4
Som diskuteras närmare senare i kompendiet brukar man dela upp analys av miljöproblem i orsaker (=miljöbelastning) och effekter. Orsakerna är alltid att relatera till en
antropogen (=mänsklig) verksamhet, till skillnad från t ex brand orsakad av åska. Effekter består i förändringar av de fysikaliska, kemiska och biologiska egenskaperna i
miljön, vilka i sin tur kan leda till miljöeffekter i ekosystemens organismsamhällen.
När man talar om miljöeffekter på människor benämnes dessa oftast hälsoeffekter.
Dessutom skiljer man ut flera för människan viktiga miljöer såsom inomhusmiljö, arbetsmiljö och stadsmiljö. Inverkan på människors hälsa kan utöver de rent medicinska
effekterna även bestå i förändringar inom den psykologiska och sociala sfären.
TEKNIK
Produkter
Tjänster
Agens
Aktiviteter
Råvaror
Energi
Lagstiftning
Kontroll
Miljöpåverkan
NATUR
SAMHÄLLE
Lagstiftning
Naturvård
Rekreation
Figur 2. Samverkan mellan teknik, natur och samhälle
Med miljöeffekter i vidare bemärkelse kan man utöver dessa biotiska effekter
även inkludera t ex landskapsförändringar, korrosion, siktförändringar i atmosfären,
störande lukt etc. Detta innebär att man kan säga att all mänsklig verksamhet ger upphov
till effekter på miljön. I begreppet "miljöproblem" lägger vi dock intuitivt in en
värdering av effektens storlek och betydelse. Så t ex uppfattar vi inte en stig i skogen,
orsakad av att många människor gått där, som ett miljöproblem, medan vi i vissa fall
uppfattar en asfalterad väg som ett miljöproblem, särskilt om den har lagts genom ett
naturområde med en sällsynt naturtyp. I det här fallet lägger vi in en bedömning av hur
värdefullt vi uppfattar området. Med "miljöproblem" avser vi normalt bara effekter som
vi ser som negativa.
Ett exempel på en mänsklig aktivitet som kan ge upphov till både positiva och negativa effekter på naturen är människans spridning av fosfor. Spridningen sker bland
annat till åkerjordar genom gödsling och till sjöar och andra vattendrag genom
hushållens avlopp. I båda fallen rör det sig om samma ämne med likartad effekt,
nämligen att öka den biologiska produktionen inom spridningsområdet ökar. Det råder
dock ingen tvekan om att vi ser den ökade produktionen på jordbruksmarken som en
positiv effekt, medan en igenväxande sjö uppfattas som negativ och som ett
miljöproblem.
Ett försök till definition av miljöproblem blir därför:
5
Ett miljöproblem är en av människan orsakad effekt i ekosystemen vilken
uppfattas som ett problem.
En central del i studiet av miljöproblem är att för olika mänskliga verksamheter
fastställa sambanden mellan orsaker och effekter. I samband med detta kan vi ställas
inför två olika frågeställningar:
-
Vad är det som har orsakat en observerad effekt?
(t ex skogsskador, fiskdöd, algblomning, säldöd, fågeldöd)
Vilka effekter kommer en viss verksamhet eller ett visst ämne att ha på miljön?
Dessa båda frågeställningar anknyter till det naturorienterade respektive till det
teknikorienterade synsättet (se nedan). Den första frågan hör egentligen inte självklart
hemma inom miljöproblemområdet eftersom orsaken inte nödvändigtvis behöver ha antropogent ursprung.
Sammanfattningsvis kan vi säga att de huvudkomponenter som skall ingå i en
analys av miljöproblem är följande:
Beskriva och kvantifiera miljöpåverkande faktorer
Beskriva och bedöma sambandet mellan orsak och effekt och
sannolikheten för att en viss effekt skall uppstå.
Bedöma om effekten är negativ eller positiv samt ge en
gradering av hur negativ eller positiv effekten är (=värdering)
2.2 Miljöproblemens förändrade karaktär
Att miljöproblem uppstår i samhällen är inget nytt utan är en logisk konsekvens av
det sätt på vilket naturen och naturresurserna utnyttjats i alla typer av samhällen. Att förstöra, påverka och manipulera den närmaste omgivningen är inget nytt i mänsklighetens
historia. Väljer man ett historiskt perspektiv för att diskutera miljöproblemen så finner
man att människors utnyttjande av marken i många fall lett till rena ekologiska katastrofer. Så t ex anser man att stora delar av öknarna i Mellanöstern är en skapelse av
människors markutnyttjande. Skälen till detta utnyttjande skall vi inte gå in på här, men
det rör sig om ett komplicerat samspel mellan syn på natur, syn på människa, krav på
överlevnad, sociala, ekonomiska och politiska faktorer, befolkningsutveckling mm.
Människan som omformare av olika ekosystem och utnyttjare av naturresurser har
visat sig vara en faktor med helt oförutsebara egenskaper. I samband med den naturvetenskapliga revolutionen i början av 1600-talet och starten av den industriella revolutionen i början av 1700-talet ändrade dock miljöproblemen karaktär. I början var här
miljöproblemen i allmänhet lokalt kopplade till olika industriella aktiviteter samt till de
förändringar av infrastruktur och befolkning som den industriella aktiviteten drev fram, t
ex större städer, folkförflyttningar etc. Åtgärder mot vissa delar av de miljö- och hälsoproblem som uppstod vidtogs visserligen, framför allt framtvingat av arbetarnas organisering i fackföreningar och deras ökande politiska inflytande. I flera fall föreföll det som
de av den industriell verksamheten orsakade miljö- och hälsoproblem höll på att lösas
genom förändringar i industristrukturen.
När man i dag ser tillbaka på utvecklingen kan man konstatera att visserligen
mycket har skett, men miljöproblemen är i dag både större och mer utbredda än tidigare
och har effekter som inte förutsågs. Vad är skälen till detta? Det förefaller som om det
efter det andra världskriget har skett en förändring i det påverkansspektrum som de mo-
6
derna samhällena har. Miljöproblemen har skiftat karaktär och detta beror på en rad faktorer.
1. Miljöproblem och deras konsekvenser har i allt högre grad börjat uppfattas som globala, vilket hänger samman med flera av de faktorer som diskuteras i det följande. En
viktig orsak till miljöproblemens omfattning är att många miljöstörande aktiviteter,
trots olika egenskaper, visar sig ha i det närmaste samma verkan i ett globalt perspektiv.
Den så kallade växthuseffekten orsakas exempelvis av en atmosfärsförändring som
beror på gasemissioner kopplade till förbränning av fossila bränslen, skogsavverkning,
jordbearbetning, risodling, termiters nedbrytning av cellulosainnehållande växtmaterial,
isoleringsmedel i kylanläggningar etc.
Denna förändring innebär att tidigare lokalt orsakade, relativt väl definierade miljöproblem med lätt detekterbara effekter, har övergått till att bli diffust orsakade (d v s
med många små geografiskt utspridda källor) problem med regionala eller globala
effekter. "Globaliseringen" av vissa miljöproblem har medfört att kraven på planering
nu måste gälla för långa tidsperioder, något som de nuvarande samhälleliga
planeringssystemen dåligt lämpar sig för. Att vissa miljöproblem uppfattas som
regionala eller globala innebär alltså inte att orsakerna är globala, de är fortfarande
möjliga att hänföra till enskilda, lokala, verksamheter. Dessa är emellertid många, ofta
utspridda, men med global räckvidd. Detta är en ny insikt som ställer helt nya krav på
vårt förhållningssätt och styrsystem.
Ta till exempel det problem med kvicksilver i svenska sjöar som diskuterades på
60-talet. När detta problem uppmärksammades ansågs orsaken till att det fanns
kvicksilver i fisken vara att skogsföretagen släppte ut kvicksilver i sjöarna. Många sjöar
svartlistades på grund av hälsorisker med att äta fisk med höga kvicksilverhalter. Efter
ett förbud mot utsläpp minskade kvicksilverhalterna snabbt. Vad skedde sedan? I dag
har vi fler sjöar än förut som är svartlistade på grund av för höga kvicksilverhalter i
fisk! De flesta av dessa sjöar finns dessutom i områden som ligger långt från
industriutsläpp. Alla orsakssamband är inte klarlagda, men bidragande orsaker kan vara
förbränningsprocesser (kolförbränning) och den försurning som sker i miljön som frigör
kvicksilver vilket tidigare inlagrats i t ex sjösediment.
Man bör dock påpeka att de till omfånget största miljö- och hälsoproblemen fortfarande
har att göra med ett kraftigt utnyttjande av olika areella resurser, dvs jord- och skogsbruk. Beroende på i vilken del av världen man befinner sig är drivkrafterna bakom
denna typ av miljöproblem olika. I den tredje världen är det i allmänhet ett samspel
mellan fattigdom, befolkningsutveckling och beroenden av den industriella delen av
världen. I den andra världen, de tidigare socialistiska länderna, är det centralplanering
och övertro på tekniska lösningar utan ekologiska hänsyn som orsakat många av
problemen. I den första världen, västvärldens industriländer, återfinns istället
drivkrafterna i en blandning av ekonomiska, tekniska och politiska faktorer.
2. Ny teknik och vetenskapliga framsteg har lett till att processer och strukturer (nya organismer, nya kemikalier) som aldrig funnits tidigare har tillförts ekosystemen och
därmed direkt påverkat dessa och de människor som utnyttjar dem.
Ett exempel är den ständiga nysyntes av kemikalier som har lett till en produktion av
svårnedbrytbara kemiska föreningar, som trots lämpliga kemiska och tekniska egenskaper visat sig få svåra negativa effekter på lång sikt. Ett annat exempel är den
bioteknologiska revolutionen vilken skapat förutsättningar för en "produktion" av nya
7
eller förändrade arter vilket kan komma att medföra en oförutsebar utveckling med
möjliga åtföljande miljö- och samhällsproblem.
Ett närbesläktat problemområde är den utveckling som inleddes inom kärnkraftområdet
efter det andra världskriget och som lett till att radioaktivt material har kommit att skapas på ställen, och i en omfattning som aldrig tidigare. Även om det finns ett exempel
från Afrika på en naturlig "reaktorprocess", så är detta en enskild händelse. I dag finns
kärnreaktorer över hela världen, med åtföljande produktion av radioaktivt material som
följd.
3. Hastigheten i den tekniska utvecklingen och de samhälleliga förändringsprocesserna är
så hög att oväntade miljöeffekter blir en följd genom att ett stort antal nya produkter
och industriella processer hela tiden tillkommer. Tiden från uppfinning eller upptäckt
till kommersiell exploatering har blivit allt kortare. Konsekvensen blir bland annat att
antalet kemiska föreningar som marknadsförs är större än någonsin. Ofta drivs utvecklingen fram av behov som den förändrade samhällsorganisationen skapar. Efterfrågan på nya produkter ökar till exempel kraftigt på grund av den förändrade
familjestrukturen, där många har bil, egen tvättmaskin etc. De samhälleliga system och
sedvanor som skall reglera sådana aktiviteter har fått allt svårare att "hänga med". Detta
på grund av att omfattningen av de aktiviteter och processer som ger upphov till
miljöproblem är så stor att möjligheterna att reagera och vidta åtgärder i efterhand har
blivit allt mindre. De byråkratiska system som skapats för att reglera och vidta åtgärder
inom miljöområdet kunde inte förutse problemen.
4. Antalet oförutsebara händelser som leder till miljöpåverkan har ökat kraftigt. Detta är
i och för sig inget konstigt eftersom vi inte har mer än mycket partiell kunskap om
drivkrafterna bakom samhällens och ekosystems utveckling. I efterhand är det lätt att se
att man skulle kunnat agera annorlunda om man haft annan kunskap, men vid det tillfälle då man konstaterade att det fanns ett miljöproblem så kom detta som en överraskning för flertalet.
Till exempel kom de svåra konsekvenserna för ekosystemen av en spridning av
svårnedbrytbara föreningar inom jordbruket som en överraskning. Ett annat exempel är
den snabba spridningen som den så kallade "skogsdöden" fått. Här finns inte ens i dag
en gemensam uppfattning om exakt vad som orsakar skogsdöden, annat än att man är
överens om att det troligen beror på flera samverkande faktorer.
Detta att ett miljöproblem kan ha karaktären av överraskning/oförutsägbarhet medför
att de naturvetenskapliga och samhälleliga systemen endast kan reagera i efterhand.
Sannolikheten för att allvarligare miljöproblem skall kunna förutses med större säkerhet
i framtiden förefaller inte heller vara särskilt stor. En orsak till detta är att kunskaperna
om specifika ekosystem är relativt dåliga och att ekosystemen genomgår en ständig
utveckling /reagerar mot sin omgivning/ vilket gör det svårt att förutsäga vad som kan
ske i ekosystem.
2.3 Verksamhet - aktivitet - agens
För att förstå olika vägar som av människan orsakade (antropogena) störningar i
omgivningen kan ta brukar man använda några olika begrepp som illustreras i figur 3.
En mänsklig verksamhet kan ge effekter i miljön dels genom de aktiviteter som
verksamheten medför dels genom att generera (skapa) och emittera (sprida ut) agens.
Med verksamhet menas i detta sammanhang varje företeelse som på något sätt
interagerar med den yttre miljön. Det är svårt att tänka sig mänsklig liv utan verksamhet
8
eftersom själva livet med nödvändighet innebär interaktion med omgivningen, då vi
behöver mat, kläder, hus etc. I allmänhet brukar användningen av begreppet
”verksamhet” ske på en relativt abstrakt nivå så "jordbruk", "industri" eller "boende"
kan vara exempel på verksamheter. Verksamheterna påverkar alltså miljön på två sätt
dels genom aktivitet dels genom agens. En aktivitet är en direkt förändring av
omgivningen och kan exemplifieras med olika förändringar av själva markytan, av
vegetationen på den, av de djur som finns eller olika ingrepp i den hydrologiska cykeln;
dämning, utdikning, vattenreglering, anläggning av vägar, byggnation, kalhuggning,
jakt, röjning etc. Listan på aktiviteter som på olika sätt, mer eller mindre, påverkar
omgivningen kan göras mycket lång. Agens är ett verkande ämne eller en påverkande
kraft och kan genereras och emitteras såväl direkt som indirekt till följd av en
verksamhet eller en aktivitet. Agens kan vara såväl fysikaliska (strålning, buller, värme),
kemiska (kemiska ämnen och produkter) som biologiska (bakterier, parasiter). Olika
industriella processer kan ge olika agens dels oavsiktligt (buller, strålning, utsläpp av
giftiga ämnen i avloppsvatten) dels avsiktligt (kemiska produkter). Även aktiviteter kan
generera och emittera agens direkt eller indirekt. Exempelvis frisätts vid anläggningsarbeten i vatten partiklar, stora och små, vilka sprids i vattnet. Friläggning av jord
kan öka läckaget av olika ämnet från marken, liksom det förändrade mikroklimatet på
ett kalhygge ökar nedbrytningen, och därmed frisättningen av näringsämnen, från förnan
(döda växtdelar på marken).
VERKSAMHET
AKTIVITET
AGENS
EFFEKTER I MILJÖN
Figur 3 Viktiga begrepp för analys av miljöproblem och deras inbördes relationer.
De intressanta effekterna är dels de som berör människors hälsa och välbefinnande
(ett stort område som bara kommer att beröras obetydligt i detta kompendium) dels de
som berör ekosystemen. Det föreligger en stor skillnad mellan de två kategorierna av intressanta effekter eftersom man beaktar enskilda människors väl och ve medan när det
gäller organismerna i ekosystemen uppstår en diskussion om hur stora skadeverkningar
på olika djurs och växters populationer som kan accepteras innan det är aktuellt att.
ingripa. Oftast inriktas intresset för miljöeffekterna på populationsnivå när det gäller
andra organismer, medan individnivån beaktas för människor.
9
3. TRE ASPEKTER PÅ MILJÖPROBLEMEN
3.1 Naturorienterat synsätt
Intresset för miljöfrågor och krav på åtgärder och utveckling av miljövänligare
teknik bygger på att olika typer av miljöproblem har konstaterats. Det är naturligt att
studier av naturen och av förändringar som orsakas av mänsklig verksamhet tas som
utgångspunkt för miljövetenskapen. Biologer och andra naturvetare (kemister, geologer
m fl) har varit de som först rapporterat om effekter i naturen som de tolkat som
miljöproblem. Även den natur- och miljöintresserade allmänheten har en stor roll när
det gäller att upptäcka och driva miljöproblemen till krav på åtgärder. Med denna
utgångspunkt sätter man effekter i naturen i centrum och söker sig tillbaka till möjliga
orsaker. Detta sätt att se på miljöfrågor kan vi kalla ett naturorienterat eller
recipientorienterat synsätt, (med recipient menas mottagare, i form av sjö, luft, etc, av
förorening). Ofta kan det finnas flera möjliga orsaker till de observerade effekterna, som
illustreras i Figur 4. Det är därför inte alltid lätt att bevisa att en viss verksamhet bär
huvudansvaret och måste vidta åtgärder. Detaljerade undersökningar och forskning
krävs för att nå fram till ett allmänt accepterande av ett nytt miljöproblem och detta är
en nödvändig förutsättning för att åtgärdskrav skall vara effektiva.
Orsak 1
Orsak 2
Orsak 3
•
Naturelement där
miljökonsekvenser
observerats
•
•
•
Orsak n
Figur 4 Naturorienterat synsätt
3.2 Teknikorienterat synsätt
Ett annat sätt att betrakta miljöstörningar är att sammanställa den totala påverkan
som ett projekt, ett tekniskt system eller en produkt har på miljön. Härigenom får man
underlag för att bedöma om projektet i sin helhet är miljömässigt acceptabelt samt att
jämföra olika projekt med varandra ur miljösynpunkt. Detta kan vi kalla ett projekteller teknikorienterat synsätt, jfr Figur 5. Givetvis måste även sådana utvärderingar
bygga på detaljerad kunskap om de samband som leder till negativa effekter i naturen.
Det är med detta synsätt lättare att styra åtgärder dit där de gör mest nytta och underlätta
att ta med miljöfrågorna som en integrerad del i företagens planering. Om man så vill
kan man se detta som ett "ingenjörsmässigt" sätt att angripa miljöproblemen i stort.
10
element i natur 1
Tekniskt
system
element i natur 2
•
•
•
•
•
element i natur n
Figur 5 Teknikorienterat synsätt.
Att utgå från projekt, planering eller produkt och utvärdera miljökonsekvenserna
är ett systemanalytiskt sätt att angripa problemen som kan betecknas som miljökonsekvensanalys. I följande delar av kompendiet behandlas olika typer av miljökonsekvensanalyser som miljökonsekvensbeskrivningar (MKB), livscykelanalyser
(LCA) och miljöfarlighetsbedömning av kemikalier.
3.3 Åtgärdsorienterat synsätt
Jämte det naturorienterade och det teknikorienterade synsätten finns ett åtgärdsorienterat synsätt (Figur 6) vilket tar fasta på naturvetenskapens och teknikens samverkan med andra samhällssektorer under hanteringen av miljöproblemen.
För att avgöra vilka miljöeffekter som inte är önskvärda måste ett värderingssteg
in i bedömningen.. Detta kan vara i form av expertutlåtanden, politiskt formulerade mål
eller allmänhetens åsikter. Vanligen utformas värderingarna utgående från synpunkter
från samtliga dessa grupper.
modell
hypoteser
mätning
undersökning
tolkning/kommunikation
analys
tolkning
opinionsbildning
uppföljning
administrativa och
politiska beslut
åtgärder
Figur 6 Åtgärdsorienterat synsätt på miljöproblem. De tekniska och naturvetenskapliga bidragen finns framför allt i samband med "modell-mätning-analys" för/av det aktuella problemet
11
och i samband med åtgärder mot problemet, i den mån det är fråga om tekniskt/naturvetenskapliga insatser.
Det bör påpekas att precisa beräkningsmetoder för miljöeffekter ännu saknas inom
många områden. Det är en uppgift för specialister inom olika ämnen (ekotoxikologi,
limnologi, ekologi, marinbiologi, växtfysiologi, naturgeografi, oceanografi etc) att svara
för effektbedömningar. Ingenjörens roll är att utforma produkter och processer så att den
totala miljöpåverkan minimeras. Alla ingenjörer måste därför ha översiktlig kunskap om
hur olika typer av miljöeffekter uppstår och verktyg för att kunna ta miljöhänsyn i sitt
eget tekniska arbete. En mindre grupp kommer att vara verksamma med miljöskyddsteknik i mera begränsad mening i form av utveckling och drift av reningsanläggningar,
mätsystem mm. Detta är att betrakta som en teknisk specialitet i sig, men den ställer
också krav på mera ingående kunskaper om ekologi, miljöeffekter, miljölagstiftning etc
för att kunna kommunicera med andra grupper som är yrkesverksamma inom
miljöområdet.
Det råder en betydande grad av osäkerhet kring vissa miljöeffekter; hur de uppstår
och hur allvarliga de är. Detta är en genuin osäkerhet som har sin rot i det förhållande att
naturen är extremt komplicerad och att inte alla samband och processer är kända eller
svåra att noggrant kvantifiera. Samtidigt ställs krav på åtgärder mot miljöpåverkan trots
att man inte alltid kan beräkna resultatet av insatserna i detalj. Det är emellertid den
verklighet vi har att leva med och frågan är om vi får avstå från insatser för att
beslutsunderlaget är ofullständigt eller svårtolkat. Detta finns formulerat i internationella
överenskommelser där en av de vägledande principerna för miljöarbetet är den s k
försiktighetsprincipen (Precautionary Principle, Rio-deklarationen princip 15); "För att
skydda miljön skall förebyggande åtgärder tillämpas i stor utsträckning av stater, i
enlighet med deras kapacitet. Där det finns hot om allvarlig eller oåterkallelig skada
skall inte bristen på vetenskapligt säkerställda bevis användas som en anledning till att
skjuta på kostnadseffektiva åtgärder för att förhindra miljöförstöring."
4 VÄRDERINGSMETODER
Miljöeffekterna är som diskuterats ovan förändringar som sker i naturen/ekosystemen orsakade av aktiviteter och agens från det tekniska systemet. Innan något kan betraktas som ett miljöproblem sker i samhället en värdering av om man anser
att effekterna kan tolereras eller hur stor påverkan man kan tolerera. Värderingen är till
skillnad från de tidigare stegen av analysen inte möjlig att kvantifiera, utan måste
inbegripa ett subjektivt ställningstagande. Detta kan baseras på olika typer av
värderingsunderlag eller normer av olika slag.
4.1 Hur värderar man miljöpåverkan ?
Som diskuterats i inledningen till denna kompendiedel, innefattas i begreppet
miljöproblem en uppfattning att en miljöeffekt är negativ. Att beskriva
miljöbelastningen i form av aktiviteter och agens med påföljande miljöeffekter är delar
av systemanalysen som tillämpar tekniska och naturvetenskapliga metoder, och där man
vanligen kan kvantifiera resultatet. I värderingen kommer icke kvantifierbara moment in
och man har att göra med enskilda individers eller gruppers uppfattning om vad som kan
tillåtas.
Från samhällets sida krävs en värdering av miljöeffekter i samband med tillståndsgivning, t ex koncessionsärenden eller tillstånd för kemikalieanvändning. Har finns
olika sätt att hantera värderingen. Man kan arbeta enligt formella ramar med i förväg
12
uppställda gränsvärden för t ex utsläpp, använda kemikaliemängder eller bullernivåer.
Man kan också ha en egen prövning av varje enskilt ärende. Här har svenska
myndigheter gått olika vägar, där kemikalieinspektionen har ett formellt system med
gränsvärden, medan man i koncessionsärenden arbetar med prövning av varje ärende.
I en värdering kan man lägga aspekter som överväganden om relationen fara nytta av en åtgärd eller produkt. Man kan också försöka ställa upp mera generella
värderingsfaktorer för påverkan av olika slag, t ex av effekter i ekosystem, förändring i
livskvalitet, hälsoeffekter, resursutnyttjande etc. Problemet kan vara att kvantifiera såväl
effekterna som att ställa upp värderingsfaktorer.
4.2 Vem värderar miljöpåverkan?
Värdering av miljökonsekvenser kan göras av olika grupper.
Vetenskap:
- expertpaneler med experter på olika delområden som sammanställer sina värderingar.
Politiskt:
- beskrivning av miljöeffekter bedöms av politiska organ
Allmänheten:
- en offentlig diskussion av förutsedda miljöeffekter
Vanligen blir de värderingsnormer som uppstår en syntes av synpunkter från olika
grupper i samhället. Politiker och allmänhet tar till sig fakta från vetenskapen men
intryck kan mycket väl komma från annat håll också. Som exempel kan nämnas de
debatter som varit kring klorblekt papper och PVC-användning, där en allmän opinion
gjort det svårt att sälja vissa produkter, speciellt klorblekt papper. Allmänhetens oro för
konsekvenserna av klorerade organiska ämnen i naturen har här haft en stor inverkan i
samverkan med vetenskapliga resultat vilka påvisat förekomsten av klororganiska
ämnen i stora områden samt effekter på olika populationer i miljön.
5. OVANLIGA OCH OSANNOLIKA HÄNDELSER
Studier av effekterna av icke önskade händelser, olyckor, avvikelser från normal
drift av anläggningar etc, tas sällan upp i miljösystemanalysen. I den typ av miljökonsekvensbeskrivning som krävs i lagstiftningen har man vanligen bara en hantering av
miljöeffekter i normaldrift och när allt fungerar som planerat.
Att ta med risk för de oväntade händelserna medför att man måste göra flera överväganden än i en analys av normala förhållanden. En faktor som kommer in är sannolikheten för att en händelse ska inträffa. Händelser med mycket liten sannolikhet att
inträffa kan ha stora konsekvenser (t ex Chernobylolyckor, Estoniakatastrofer m m). Att
hantera värderingen av sådana konsekvenser ställer andra krav än värdering av
konsekvenser av sådant man vet kommer att inträffa. Riskanalysen kan vara rent
kvantitativ, där man utvärderar konsekvenserna av en händelse. Man kan också arbeta
med en sk probabilistisk analys, där man i konskevensberäkningen inkluderar
sannolikheten för olika händelser. Efter de kvantifierande stegen kommer en
riskvärdering.
6. OSÄKERHETSANALYS
I de olika metoderna för miljösystemanalys används modeller av olika slag för att
beskriva förloppen. Det kan röra sig om alltifrån enkla s k "box"-modeller där en serie
av biologiska, kemiska eller fysikaliska processer beskrivs med en sk
13
överföringskoefficient till detaljerade matematiska beskrivningar av delprocesser.
Osäkerheter återfinns i alla förutsägelser av förlopp i naturen och i samhället. Dessa kan
vara av olika slag. Man kan ha osäkerheter i form av att man inte beskriver rätt
processer eller att beskrivningen/modellen av de processer man behandlar inte är
tillräckligt bra. Till detta kommer osäkerheter i de data man använder i modellerandet.
Osäkerheter i data kan i sin tur bero på mätmetodens inneboende osäkerheter, dålig
kunskap, dvs inte tillräckligt bra mätningar (eller t o m mätningar av fel parameter). Den
kan även bestå av naturliga variationer i dataunderlaget, sk variabilitet. Naturliga
variationer finns i alla biologiska system. När man använder matematiska modeller för
förutsägelser tillkommer ytterligare källor till osäkerhet i resultatet. En är det s k "model
propagation error" dvs att osäkerheter i indata kan förstärkas genom beräkningsarbetet i
modellen. En olämpligt vald upplösning i tid och rum av modellerandet kan också leda
till osäkerheter i resultatet. När man löser komplexa differentialekvationer i en modell
kan fel uppstå på grund av numeriska approximationer.
Att ta fram en modell och tillämpa den på ett förlopp i naturen består av ett antal
steg som principiellt kan beskrivas som i Figur 7.
Att identifiera och kvantifiera osäkerheter i förutsägelser i modellen är en viktig
del av förståelsen för det system man modellerar. Man kan också identifiera vilka
parametrar som är av stor betydelse för slutresultatet. För dessa parametrar kan man
sedan sätta in större ansträngningar för att få säkra data. När man utvärderar resultatet
från osäkerhetsanalysen måste man också bestämma hur stora osäkerheter man kan
acceptera, d v s vad som kan betraktas som ett "rätt" svar.
För matematiska modeller finns olika numeriska och analytiska metoder att utvärdera inverkan av parameterosäkerheter. Ett vanligt angreppssätt är s k Monte Carlo
simulering, där man gör beräkningar för alla tänkbara kombinationer av
parametervärden. Denna typ av analys ger ett stort antal modellberäkningar och man har
utarbetat olika metoder för att minska antalet beräkningar utan att samtidigt förlora
säkerhet i resultatet,
ett exempel är s k "stratified sampling" med latinsk
hyperkubteknik. En alternativ metodiken som hanterar osäkerheter i vilka processer eller
händelser som kommer att uppträda är s k scenariometodik, där man beskriver ett antal
olika händelsekedjor och beräknar slutresultatet.
14
Konceptuell modell av
verkligheten
Vilka parametrar
beskriver systemet?
Matematisk modell
Källor till parametervärden
Litteratur Labdata Fältmätn.
Analytisk eller numerisk
lösning av ekvationerna
Testfall för att kontrollera
matematisk lösning
(Verifiering)
Databas
Indata för specifikt fall
Beräkningsfall. Jämför med
verkligheten (Validering)
Beskriver modellen verkligheten?
OK?
Ja
Rätt parametrar?
Nej
Ja
Nej
Ja
Bra parametervärden?
Bra. Du har en modell!
Nej
Nej
Figur 7 Principiell illustration av de olika stegen, i form av ett flödesschema, under utvecklingen av en matematisk modell för ett godtyckligt skeende eller system
Nedan ges en lista över några alternativa metoder att hantera olika händelsekedjor
i förutsägelser.
15
Teknik
Scenario metodik
Monte Carlo simulering
Målsättning
Att förutsäga ett antal möjliga
resultat (t ex maximum, minimum,
typiskt värde) med hänsyn till
osäkerheter i variabler och
parametervärden
Att förutsäga fördelningsfunktionen
av möjliga utfall av osäkerheter i
parametervärden
"Begränsade parametrar"
(constrained parameters)
Första ordningens felanalys - felpropagering
Beräknar sannolikhet av olika scenarios.
Förutsäger medelvärde och varians i
resultat utgående från medelvärde
och varians i indata
Momentgenerering
Förutsäger osäkerhet (medelvärde,
varians, "skewness" mm)
Arbetar med sannolikhetskalkyl för
fall med dålig tillgång på indata
Ger förutsägelser utgående från avsaknad av kunskap och data
Spekulativ simulering
Expertsystem
Sannolikhetsanalys
Överför expertutlåtanden till osäkerhet i data t ex via sannolikhetsfördelningar
16
Kort beskrivning
Några fall (t ex sämsta och bästa)
väljs. Resultatet beräknas deterministiskt och ger ett intervall av möjliga resultat..
Osäkerhetsfunktioner och eventuella
korrelationer mellan värdet på olika
parametrar specificeras. Ett stort antal kombinationer av parametervärden väljs slumpmässigt och en deterministisk beräkning görs för varje
parameteruppsättning.
Kombinerar Monte Carlo och scenariometoder
Detta är en analytisk metod till
skillnad från Monte Carlo som är
numerisk. Metoden kräver att alla
indata är oberoende av varandra,
något som ofta inte är fallet i miljösammanhang
Även detta är en analytisk metod
Utvidgning av Monte Carlo metodik
Arbetar med förutsägelser utifrån
logiska regler för systemets beteende. Dessa ställs upp av expertpaneler
Här arbetar man också med expertutlåtanden. Det finns metoder för att
hantera motsägande utlåtanden.
