Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Принципы и методы оценки атмотехногенных воздействий объектов газовой промышлености на экосистемы 9
1.1. Концептуальные основы изучения воздействий производственных объектов на окружающую среду 9
1.2. Нормирование атмотехногенных воздействий объектов газовой промышленности на окружающую среду 13
1.2.1. Объекты газовой промышленности как источники атмотехногенных воздействий 13
1.2.2. Принципы и методы нормирования атмотехногенных воздействий 15
1.3. Методы оценки риска для экологического обоснования проектов промышленного строительства (на примере объектов газовой промышленности) 17
1.4. Современные методы оценки воздействия химических факторов экологической опасности на экосистемы 21
1.4.1. Индикаторы состояния экосистем как реципиентов воздействия 21
1.4.2. Методы прогнозирования воздействия на экосистемы 23
1.4.3. Оценка значимости воздействий на экосистемы, нормирование экосистемных эффектов 25
1.5. Методические проблемы оценки рисков для экосистем, связанных с атмотехногенным загрязнением окружающей среды 27
1.5.1. Источники неопределенности в прогнозе воздействий на экосистемы 27
1.5.2. Методы оценки рисков для экосистем, связанных с загрязнением окружающей среды 28
1.5.3. Методология критических нагрузок поллютантов и оценка риска для экосистем 32
Глава 2. Методика количественной оценки экосистемных рисков, связанных с выбросами загрязняющих веществ на объектах газовой промышленности 36
2.1. Концепция и алгоритм оценки экосистемных рисков на основе величин критических нагрузок поллютантов 36
2.2. Схема проведения оценки экосистемных рисков, связанных с выбросами производственного объекта, на основе величин критических нагрузок поллютантов 40
2.3.1 Идентификация опасности 40
2.3.2 Оценка экспозиции 44
2.3.3 Оценка эффектов 45
2.3.4 Характеристика риска 50
2.3. Источники информации для оценки экосистемных рисков и требования к исходным данным 53
Глава 3. Оценка экосистемных рисков для зоны атмотехногенного воздействия объектов газовой промышленности Венесуэлы . 56
3.1 Введение 56
3.2 Объект и методы исследования 58
3.3 Идентификация опасности 60
3.3.1 Характеристика факторов экологической опасности 60
3.3.2 Определение и характеристика реципиентов 63
3.3.3 Характеристика воздействий 66
3.4 Оценка экспозиции 68
3.5 Оценка эффектов 69
3.6 Характеристика риска 72
3.7 Управление риском 81
Глава 4. Оценка экосистемных рисков для фрагмента зоны атмотехногенного воздействия Средне-Тиманского бокситового рудника (СТБР) (Республика Коми) 85
4.1 Введение 85
4.2 Объект и методы исследования 86
4.3 Идентификация опасности 88
4.3.1 Характеристика факторов экологической опасности 88
4.3.2 Определение и характеристика реципиентов 91
4.3.3 Характеристика воздействий 98
4.4 Оценка экспозиции 102
4.5 Оценка эффектов 110
4.5.1 Критические нагрузки соединений серы и азота для наземных экосистем 110
4.5.2 Критические нагрузки приоритетных ТМ для наземных экосистем 114
4.6 Характеристика риска 118
4.6.1 Детерминистический расчет превышений КН приоритетных ЗВ для наземных экосистем 118
4.6.2 Вероятностный расчет превышений КН приоритетных ЗВ для наземных экосистем 123
4.7 Рекомендации по смягчению атмотехногенных воздействий на наземные экосистемы 132
Выводы 137
Литература 139
- Методы оценки риска для экологического обоснования проектов промышленного строительства (на примере объектов газовой промышленности)
- Концепция и алгоритм оценки экосистемных рисков на основе величин критических нагрузок поллютантов
- Характеристика факторов экологической опасности
- Критические нагрузки соединений серы и азота для наземных экосистем
Введение к работе
Актуальность темы исследования. Строительство и эксплуатация производственных объектов ведут к преобразованию природных комплексов (экосистем) в зонах воздействия. Чрезмерная эксплуатация и деградация «экосистемных услуг», таких, как поддержание запасов питьевой воды, качества воздуха и воды, регулирование регионального климата (Ecosystems..., 2005), создает угрозу для жизнеобеспечения общества.
Минимизация атмотехногенных воздействий на природную среду приобретает особое значение для газовой отрасли в связи с ростом объемов добычи, транспортировки, переработки и потребления газа а, следовательно, и объемов эмиссии поллютантов. Так, в 2005 г. валовые выбросы загрязняющих веществ (ЗВ) в атмосферу на объектах газовой промышленности России достигли 2351 тыс. тонн (Экологический..., 2005). Свыше 10% от этого объема составляют оксиды азота и серы, которые признаны значимыми химическими факторами опасности для экосистем.
В силу структурной и функциональной сложности экосистем результаты прогноза изменений в их состоянии характеризуются высокой степенью неопределенности. Низкая достоверность прогноза воздействий может стать причиной развития негативных эффектов, масштаб и интенсивность которых значительно превысят ожидаемые показатели (эффект «бомб замедленного действия» (Stigliani, 1991)). Такие явления можно классифицировать как чрезвычайные ситуации (ЧС) техногенного характера.
Методология анализа экологических рисков позволяют снизить остроту проблемы неопределенности при оценке воздействий на окружающую среду технологических объектов. На сегодняшний день методы количественной оценки рисков для экосистем, в том числе атмотехногенных рисков, разработаны недостаточно, что и определяет актуальность темы данного исследования.
Цель работы - разработка методов количественной оценки экосистемных рисков в зонах воздействия выбросов ЗВ от объектов газовой промышленности для обеспечения экологической безопасности их эксплуатации и предотвращения ЧС техногенного характера.
Основные задачи исследования:
Анализ современных принципов и методов оценки атмотехногенных воздействий на экосистемы, включая методы оценки экосистемных рисков, применительно к объектам газовой промышленности.
Разработка методики количественной оценки рисков для экосистем, затронутых выбросами ЗВ от объектов газовой промышленности.
Апробация разработанной методики в рамках демонстрационных исследований регионального и локального уровня.
Анализ результатов оценки рисков и разработка рекомендаций по управлению рисками для экосистем территорий исследования.
В качестве объектов демонстрационных исследований выступали наземные экосистемы:
зоны атмотехногенного воздействия объектов газовой промышленности (ГП) Боливарианской Республики Венесуэла (ГП Венесуэлы) (региональный уровень);
территории размещения объектов Средне-Тиманского бокситового рудника (СТБР) в Республике Коми (локальный уровень).
Территория СТБР испытывает комплексное воздействие выбросов объектами СТБР и компрессорных станций газопровода «Ямал - Центр».
Предмет исследования - методы количественной оценки негативных воздействий на экосистемы, связанных с выбросами ЗВ на технологических объектах.
Научная новизна. Разработаны новые методические подходы к количественной оценке экосистемных рисков, связанных с выбросами соединений серы, азота и некоторых тяжелых металлов (ТМ), развивающие положения методологии критических нагрузок (КН) поллютантов, направленные на предотвращение развития ЧС техногенного характера. Предложено теоретическое обоснование и разработан алгоритм расчета показателей экосистемного риска на основе вероятностного моделирования величин КН и их превышений по методу Монте-Карло. Обоснована схема проведения оценки экологических рисков в рамках работ по оценке воздействий действующих или проектируемых производственных объектов на окружающую среду. Предложен метод определения допустимых уровней атмотехногеннои нагрузки приоритетных ЗВ для зон воздействия выбросов ЗВ от
7 технологических объектов.
Впервые выполнен расчет величин КН соединений серы и азота и их превышений для наземных экосистем Южной Америки (в границах зоны атмотехногенного воздействия объектов ГП Венесуэлы).
Разработанные методические подходы были впервые применены для количественной оценки атмотехногенных воздействий на экосистемы в рамках демонстрационных исследований для выбранных ЗВ и сценариев воздействия. Результаты оценки были использованы для выработки рекомендаций по управлению экосис-темными рисками с целью предотвращения развития ЧС техногенного характера.
Защищаемые положения:
1. Концепция количественной оценки экосистемных рисков, связанных с
выбросами производственных объектов, на основе величин КН поллютантов.
2. Алгоритм расчета показателей экосистемного риска на основе
моделирования величин превышений КН по методу Монте-Карло.
3. Обоснование схемы проведения оценки экосистемных рисков, связанных с
выбросами соединений серы, азота и ТМ, при оценке воздействий на окружающую
среду действующих и/или проектируемых производственных объектов газовой
промышленности.
4. Метод определения безопасных уровней атмотехногенной нагрузки
приоритетных ЗВ для экосистем, затронутых выбросами объектов газовой
промышленности.
Практическая значимость. Разработанные методические подходы к оценке экосистемных рисков позволяют выполнять количественную оценку воздействий на экосистемы, связанных с деятельностью производственных объектов, строительство и эксплуатация которых сопровождается поступлением в окружающую среду соединений серы и азота, ТМ. Результаты оценки экосистемных рисков предназначены для выработки оптимальных стратегий по снижению выбросов производственных объектов до экологически безопасных уровней с целью предотвращения ЧС техногенного характера.
Оксиды азота и серы являются значимыми компонентами выбросов предприятий нефтегазового комплекса. Поэтому разработанная авторская методика оценки экосистемных рисков может стать основой для создания отраслевых
8 инструктивно-методических документов, ориентированных на специалистов в области промышленной безопасности и экологического проектирования.
Результаты диссертационного исследования использованы при разработке Генеральной схемы развития газовой промышленности Боливарианской Республики Венесуэла и при экологическом обосновании расширения СТБР.
Апробация и публикация результатов исследований. Материалы исследований по теме диссертации докладывались и обсуждались на заседаниях кафедры геохимии ландшафта и географии почв Географического факультета МГУ им. Ломоносова; на 24-й и 26-й конференциях Международной ассоциации оценки воздействия (International Association for Impact Assessment) в Ванкувере (Канада) в 2004 г. и в Ставанге (Норвегия) в 2006 г.; на Шестой субрегиональной встрече по деятельности в области эффект-ориентированных методов оценки под эгидой Конвенции о трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния ЕЭК ООН (Москва-Пущино, 2004 г.); на 8-й Всероссийской научно-практической конференции «Геоинформатика в нефтегазовой и горной отраслях» (Москва, 2007 г.). По материалам диссертации опубликовано 10 работ, в том числе 3 работы - в журналах, включенных в «Перечень...» ВАК Минобрнауки РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и списка литературы из 195 наименований. Работа изложена на 172 страницах машинописного текста и содержит 38 рисунков, 12 таблиц и 4 приложения.
Автор выражает глубокую благодарность д.т.н. А.С. Казаку, д.б.н., проф. В.Н. Башкину, к.г.н. И.В. Припутиной, доценту Центрально-Европейского Университета О.М. Черпу за их ценные идеи и методическую поддержку. Большую помощь в сборе и обработке исходных данных для исследования оказали начальник Департамента по экологии, охране труда и промышленной безопасности ЗАО «Коми Алюминий» Е.А. Юркин и главный специалист Департамента М.В. Котова, специалисты ЗАО «Группа компаний «ШАНЭКО», а также В.М. Марунин, А.В. Танканаг и Н.В. Павлов. Автор выражает признательность коллективу НП «Центр по экологической оценке «Эколайн» за содействие в подготовке и проведении диссертационного исследования. Оценка экосистемных рисков для района СТБР осуществлялась на основе данных, предоставленных ЗАО «Коми Алюминий» и ОАО «Боксит Тимана». Правом собственности на результаты данной части практического компонента диссертационного исследования обладает ЗАО «Коми Алюминий».
Методы оценки риска для экологического обоснования проектов промышленного строительства (на примере объектов газовой промышленности)
Техногенной составляющей ПТС являются те элементы хозяйственной деятельности (производственные операции или объекты), которые могут взаимодействовать с окружающей средой. В терминологии Международной организации по стандартизации они носят название экологических аспектов (ГОСТ Р ИСО 14001-98). Выбросы ЗВ в атмосферу являются одним из существенных экологических аспектов хозяйственной деятельности, в том числе эксплуатации производственных объектов газовой промышленности (Оценка..., 1996).
Вклад отдельных подотраслей газовой промышленности в суммарный объем выбросов заметно отличается в разных странах. К примеру, в Нигерии и Венесуэле основной объем выбросов связан с геологоразведочными работами и добычей углеводородного сырья. В России и США достаточно высока относительная доля выбросов от транспортировки газа (Emission..., 2003).
В составе выбросов предприятий газовой промышленности преобладают газообразные примеси (Гриценко и др., 1997). На первом месте в суммарном объеме выбросов газовой отрасли находится метан, поступающий в окружающую среду в результате технологических потерь при добыче, переработке и транспортировке газа. Работа топливоизпользующего оборудования (бурового оборудования, газоперекачивающих агрегатов, автотранспорта, установок для производства тепла и электричества, котельных и т.д.) и сжигание технологических выбросов газа на промыслах сопровождается выбросами оксида углерода и оксидов азота, а также диоксида серы. Высокие объемы эмиссии диоксида серы характерны для объектов добычи и переработки высокосернистых свободного газа и газового конденсата, месторождения которых располагаются преимущественно в южных районах. Серосодержащими компонентами природных углеводородных газов являются сероводород и меркаптаны.
Кроме того, для некоторых месторождений природного газа характерно высокое содержание ТМ, в частности ртути и кадмия. К примеру, содержание ртути в свободном газе из скважин Астраханского газоконденсатного месторождения составляет 0,3-2,5 мкг/м , Оренбургского - 0,1-3,12 мкг/м , Карачаганакского - 0,4-2,4 мкг/м (Экологические..., 1993; Рыжов и др., 2000). Содержание ртути в попутных газах нефтегазовых месторождений Ставропольского свода достигает 70 мкг/м (Рыжов и др., 2000). Данные о содержании ртути в продуктах переработки газа на Астраханском и Оренбургском газоперерабатывающих заводах (ГПЗ) свидетельствуют о том, что заметно обогащены ртутью стабильный конденсат, который образуется при разложении газоконденсатной смеси, серосодержащие газы, и товарная сера. Содержание ртути в газе магистральных газопроводов гораздо ниже, чем в исходном сырье. (Оценка поступления..., 2005). Таким образом, газовая промышленность, а именно добывающая и перерабатывающая подотрасли, вносит определенный вклад в атмотехногенное загрязнение тяжелыми металлами.
Эксплуатация объектов газовой промышленности сопровождается как систематическими, так и периодическими выбросами в атмосферу. Последние могут быть связаны с особенностями технологического процесса (например, стравливание газа при ремонте газопроводов, продувкой газоочистных устройств) и с аварийными ситуациями (например, разгерметизация емкостей для хранения газа).
В газовой отрасли преобладают низкие источники выбросов, исключение составляют трубы газоперерабатывающих заводов (Гриценко и др., 1997). Газотранспортные системы, включающие ряд мощных точечных источников выбросов в виде линейных газокомпрессорных станций (ГКС), могут рассматриваться в качестве источника атмотехногенного воздействия регионального масштаба (Башкин, 2005). Система нормирования техногенных воздействий на качество атмосферного воздуха - одна из наиболее разработанных отраслей системы экологического регулирования во всех странах мира (Canter, 1996). Эксплуатация существующих и проектируемых объектов не должна приводить к превышению законодательно установленных нормативов качества воздуха на территории, затронутой выбросами производственного объекта. Исходя из этих нормативов и совокупности метеорологических и климатических факторов, определяющих условия рассеивания компонентов выбросов в атмосфере и ее самоочищения, определяются и согласовываются величины предельно допустимых выбросов (ПДВ) предприятия (Дьяконов, Дончева, 2002). В Российской Федерации такие нормативы носят название предельно допустимых концентраций (ПДК); для отдельных веществ допускается использование ориентировочных безопасных уровней воздействия (ОБУВ) (СанПиН 2.1.6.1032-01). Максимально разовые ПДК (ПДКмр) служат для оценки краткосрочных эффектов, среднесуточные ПДК (ПДКСС) и среднегодовые ПДК (ПДКГ) - длительных эффектов (Букс, Фомин, 1996). Для предприятий, которые являются источниками воздействия на качество атмосферного воздуха, устанавливаются санитарно-защитные зоны (СЗЗ), отделяющие территорию промышленной площадки от жилой застройки и объектов рекреации. На границе СЗЗ концентрации вредных выбросов не должны превышать ПДК. Для линейных производственных объектов устанавливаются санитарные разрывы для линейных производственных объектов (например, газопроводов) (СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03).
В Российской Федерации разработана разветвленная санитарная классификация промышленных предприятий, которая определяет нормативные размеры СЗЗ и санитарных разрывов в зависимости от особенностей технологического процесса, вида и количества опасных материалов, которые используются, производятся или хранятся на производственном объекте, и местоположения объекта (СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03).
Для предприятий горной промышленности нормативный размер СЗЗ может варьировать от 300 до 1000 м. Минимальный размер санитарных разрывов газопроводов варьируют от 20 м для газопроводов низкого давления, проходящих вблизи малоэтажных жилых зданий до 2 км для магистральных газопроводов, транспортирующих природный газ с высокими коррозирующими свойствами (СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03).
При проектировании производственных объектов достаточность нормативной ширины СЗЗ подтверждается расчетами прогнозируемых приземных концентраций компонентов выбросов, с учетом возможных эффектов суммации компонентов выбросов (СанПиН 2.1.6.1032-01). За рубежом для этой цели, как правило, используются Гауссовы модели. Например, нормативная модель Industrial Source Complex (ISC) Агентства по охране окружающей среды США, которая, помимо США, широко применяется в Великобритании (Canter; 1996; Pens, 1998). В Российской Федерации такие расчеты принято проводить в соответствии с указаниями специальной нормативной методики (ОНД-86) с помощью программных комплексов, согласованных Главной геофизической обсерваторией им. А.И. Воейкова (Букс, Фомин, 1996).
Концепция и алгоритм оценки экосистемных рисков на основе величин критических нагрузок поллютантов
Методология критических нагрузок поллютантов изначально ориентирована на наднациональный и национальный масштаб исследований, поскольку разрабатывалась как механизм контроля атмотехногенного загрязнения в рамках Конвенции о трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния Европейской экономической комиссии ООН (ЕЭК-ООН) (Башкин, 2005). Вместе с тем, в последние годы достаточно много работ по расчету и картографированию критических нагрузок поллютантов проводилось на региональном уровне (например, Bashkin and Tankanag, 1999; Устойчивость..., 2002; Henriksen et al., 2002; Priputina and Mikhailov, 2003). Кроме того, в рамках работ по повышению достоверности входных данных для расчетов и апробации новых методик такие исследования были осуществлены и на локальном уровне (см., напр., Ignatova, 2003).
Методология критических нагрузок ориентирована на атмотехногенные воздействия, связанные с хозяйственной деятельностью человека. В настоящее время разработаны и применяются на практике методики расчета величин критических нагрузок основных загрязняющих веществ, содержащихся в выбросах производственных объектов, включая соединения серы, азота, тяжелые металлы (Pb, Cd, Hg). В качестве реципиентов воздействия рассматриваются наземные и пресноводные экосистемы (Manual..., 2004).
Величина КН является комплексным показателем, количественно характеризующим ассимиляционный потенциал экосистем в отношении аэрогенного поступления поллютантов. Она представляет собой такой объем выпадений ЗВ (уровень нагрузки поллютантов), который «не приводит к необратимому изменению структуры и функций экосистемы в течение длительного времени (50-100 лет)» (Башкин и др., 2004; с. 7).
Преимущества использования методологии КН для оценки экосистемных рисков подробно обсуждаются в работе О. Demidova и V. Bashkin (2004). Авторы, в частности, указывают на то, что в отличие от традиционных нормативов качества природных сред (ПДК, ОДУ и др.), величины КН являются нормативами, относительно которых может быть установлена значимость техногенного воздействия на экосистемы в целом2. Величины КН являются количественными критериями приемлемости воздействия и позволяют проводить количественную оценку риска для экосистем. Тот факт, что данная методология является методической базой Конвенции о трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния, повышает ее статус. Кроме того, под эгидой секретариата Конвенции постоянно ведутся работы по совершенствованию методик расчета, сбору исходных данных для моделирования и картографирования КН.
Основываясь на биогеохимических принципах, методология критических нагрузок позволяет максимально учитывать внутреннюю неоднородность территории зоны атмотехногенного воздействия проектируемого объекта путем выделения рецепторных участков, однородных по условиям миграции и трансформации поллютантов в окружающей среде и, следовательно, ответных реакций на загрязнение. Расчетные величины КН выступают в роли локальных «внутренних» нормативов воздействия. Методология критических нагрузок также устанавливает пространственный «порог» защищенности реципиентов: допустимым считается такой уровень атмосферной поставки поллютантов, при котором величины КН не будут превышены на 95% площади исследуемой территории (Башкин и др., 2004).
На основе величин КН могут быть рассчитаны экологически приемлемые величины допустимых выбросов ЗВ (Manual..., 2004). Кроме того, эти показатели могут использоваться для выбора различных сценариев сокращения выбросов поллютантов с эколого-экономических позиций.
Важно отметить, что в рамках методологии КН принято говорить о риске развития негативных последствий для экосистем (подкисления, эвтрофикации) (Modelling..., 2001, Башкин и др., 2006). Под оценкой риска для экосистем подразумевалось установление факта наличия или отсутствия превышений КН при определенном уровне атмосферной поставки поллютантов (и других химических элементов, значимых для расчетов КН). Так, по мнению В.Н. Башкина с соавторами (2006) «превышение величин критических нагрузок на современном или планируемом уровне атмотехногенных выпадений приводит к появлению экологи Сравнительный анализ величин КН и ПДК (ОДК) приведен в работе В.Н. Башкина с соавторами (2005). ческого риска, величина которого будет зависеть от размера превышений». Между тем, существует мнение, что абсолютный риск не возникает и не исчезает: его уровень меняется в зависимости от величины экспозиции (см., например, Risk..., 1992; Health..., 1997; Eduljee, 1999). На наш взгляд, такое понимание экологического риска лучше согласуется с принятой в данной работе концепцией «двух измерений» экологического риска (см. параграф 1.1).
Существует опыт применения методологии КН поллютантов для оценки воздействия на экосистемы в рамках подготовки экологического обоснования проектов строительства газотранспортных систем, том числе и в РФ (Устойчивость..., 2002; Башкин и др., 2006). Ввиду отсутствия превышений КН, полноценный пространственный анализ превышений КН поллютантов в этих случаях не проводился. Для расчета величин КН и превышений использовались только оптимальные значения входных параметров, поэтому вероятностная составляющая показателя экосистемного риска не оценивалась.
Проведенный анализ выявил приоритет экосистемного подхода к выбору и характеристике реципиентов воздействия в рамках исследований по оценке воздействия на окружающую среду намечаемой хозяйственной деятельности. На наш взгляд, совершенствование методологии оценки воздействий на экосистемы идет в следующих направлениях: развитие количественных методов прогнозирования воздействий, включая математическое моделирование и ГИС-технологий; установление локальных критериев приемлемости при оценке значимости воздействий; уход от детерминистского подхода к прогнозированию воздействий и развитие методов оценки экосистемных рисков. Показано, что на сегодняшний день методы количественной оценки рисков только начинают разрабатываться. Немногие методики, которые рассматривают в качестве реципиентов воздействия именно экосистемы, в том числе нормативные, предполагают использование качественных методов прогноза воздействий. В ряде работ описаны возможные подходы к оценке экосистемных рисков, связанных с выбросами производственных объектов, на основе интегрального показателя состояния экосистем - устойчивости к аэрогенному поступлению поллютантов; при этом роль локальных нормативов воздействия выполняют величины КН поллютантов (Башкин, 1999; Demidova and Bashkin, 2004; Башкин, 2005; Башкин и др., 2006).
Вместе с тем, методы характеристики экосистемных рисков, в том числе методы анализа неопределенности, требуют дальнейшей разработки. Кроме того, необходимо определить общий порядок проведения оценки экосистемных рисков, которому могли бы следовать специалисты, заинтересованные в применении предлагаемых подходов при проведении исследований по оценке воздействия на окружающую среду действующих и проектируемых объектов газовой промышленности. В главе 2 изложена авторская методика количественной оценки экосистемных рисков, связанных с выбросами ЗВ на объектах газовой промышленности, в которой предложены решения для вышеназванных методических проблем.
Характеристика факторов экологической опасности
Венесуэла занимает первое место в Латинской Америке и седьмое в мире по запасам природного газа, порядка 10% от общего объема приходится на свободный газ (The Plan..., 2005). Среди важнейших направлений стратегии развития энергетической отрасли Венесуэлы на 2005-2030 гг. - превращение газа в основное сырье для производства энергии для внутренних нужд и важную составляющую экспорта энергоресурсов. Освоение газовых месторождений рассматривается в качестве движущей силы для индустриализации страны, в частности, для модернизации нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности (The Plan..., 2005).
По состоянию на 2004 г. добыча газа в Венесуэле велась в основном на месторождениях нефтегазоносных провинций Анако (Апасо), Северный Монагас (Norte Mohagas) и Маракайбо (Lago de Maracaibo) (Jativa, 2004). До 2012 года планируется значительно повысить объемы добычи газа в центральном и восточном газоносных районах на суше. Кроме того, предполагается начать широкое освоение разведенных месторождений природного (свободного) газа в западном сухопутном газоносном районе, а также на шельфе Карибского моря к северу от п-ва Пария, в районе морской границы Венесуэлы и государства Тринидад и Тобаго, и вокруг п-ва Парагуана (The Plan..., 2005).
В рамках развития инфраструктуры газовой отрасли предусмотрено значительно расширение сети существующих и строительство новых магистральных газопроводов. До недавнего времени газотранспортная система Венесуэлы состояла из двух разрозненных частей: магистрального газопровода Уле - Амэй (Ule - Amuay), связывающего побережье оз. Маракайбо и крупный нефтехимический комплекс на п-ве Парагуана, и системы газопроводов в центральной и восточной частях страны, которые берут свое в крупнейшем центре добычи и распределения газа Анако (Апасо) (Jativa, 2004). В 2007 г. вводится в эксплуатацию газопровод Рио-Секо - Морон (Rio Seco - Moron), который свяжет газопроводы Уле - Амэй (Ule - Amuay) и Анако -Баркисимето (Апасо - Barquisimeto) (PDVSA..., 2006). В ближайшее перспективе запланировано расширение существующих газопроводов Анако - Пуэрто-ла-Крус (Апасо - Puerto La Cruz) и Анако - Пуэрто-Ордас (Апасо - Puerto-Ordaz) и строительство целого ряда новых, в том газопровода Барбакоас - Маргарита (Barbacoas - Margarita) и газопровода, соединяющего Венесуэлу и Колумбию (Transguajiro) Последний предполагается использовать для поставок природного газа в Центральную Америку (The Plan..., 2005).
Сырьем для газоперерабатывающей промышленности Венесуэлы в основном является попутный газ нефтяных месторождений. По состоянию на 2001 г. 34% добытого газа закачивалось в нефтяные пласты для увеличения их нефтеотдачи (South..., 2003). На действующих промыслах в западном (район оз. Маракайбо) и восточном (штаты Ансоатеги (Anzoategui) и Монагас (Monagas)) нефтегазодобывающих районах расположено 10 газоперерабатывающих заводов, на которых производится очистка, осушка и сжижение попутного газа. Сжиженный газ поступает на газофракционные установки в г. Уле (Ule), г. Байо Гранде (Bajo Grande) в районе оз. Маракайбо, и г. Жозе (Jose), штат Ансоатеги (Anzoategui) (Jativa, 2004; PDVSA..., 2004; The Plan..., 2005). Для обеспечения планируемого роста внутреннего потребления и экспорта газа предусмотрено строительство новых крупных заводов по производству сжиженного газа на восточном побережье оз. Маракайбо, в районе г. Жозе, и на восточной оконечности п-ва Пария (PDVSA..., 2004; The Plan..., 2005; Planes..., 2005Объектом данного исследования являются наземные экосистемы, затронутые выбросами действующих объектов ГП Венесуэлы. На современном этапе развития газовой промышленности Венесуэлы основные выбросы ЗВ в атмосферу связаны с добычей и транспортировкой газа. Примерные границы зоны атмотехногенного воздействия объектов ГП Венесуэлы определялись относительно трасс магистральных газопроводов. Согласно экспертным оценкам, вследствие перекрывания зон влияния выбросов отдельных компрессорных станций (КС), воздействие их выбросов может прослеживаться на расстоянии до 50 км от трассы газопровода. Объединенная зона атмотехногенного воздействия ГТС включает в себя зоны влияния выбросов всех действующих объектов ГП Венесуэлы.
В настоящем исследовании использованы следующие картографические материалы и электронные базы данных открытого доступа: база данных Центра исследования климата Университета Восточной Англии (Великобритания) (Data..., 2006); электронная почвенная карта мира Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (ФАО) (The Digital..., 1995); карта растительного покрова Института охраны окружающей среды и устойчивого развития при Исследовательском центре Еврокомиссии (Landcover..., 2000); база данных гидрологических показателей, составленная на основе данных Международного центра данных по стоку рек при Всемирной метеорологической организации (Fekete et al., 2000). Исходные данные имели различное разрешение (от 1x1 км2 до 2,5хЗ,75). Пространственная привязка тематических слоев выполнена в масштабе 10x10 . Общая зона влияния действующих объектов ГП Венесуэлы, границы которой были определены с учетом выбранного способа привязки пространственных данных, изображена на рис. 3.1.
Критические нагрузки соединений серы и азота для наземных экосистем
Средне-Тиманский бокситовый рудник (СТБР) расположен в северной части Княжпогостского района Республики Коми. СТБР был создан с целью освоения крупнейшей в России Ворыквинской группы месторождений бокситов, в состав которой входят Вежаю-Ворыквинское, Верхне-Щугорское и Восточное месторождения. Помимо бокситов, во вскрыше месторождений разведаны запасы базальтов, пригодных для производства щебня (Оценка..., 2001).
Для первоочередного освоения было выбрано Вежаю-Ворыквинское месторождение, его разработка которого началась в 1998 г. (Оценка..., 2001). Проект строительства 1-й очереди СТБР предусматривает разработку трех рудных тел месторождения (согласованный объем добычи - 2,5 млн. тонн в год). Добыча бокситов на СТБР постоянно возрастает: в 2003 г. ее суммарный объем составил около 1 млн. тонн (Строительство..., 2004). С 2004 г. ведется разработка проектной документации, обосновывающей дальнейшее расширение СТБР с повышением производительности до 6,5 млн. тонн в год.
Преобладающим промышленным типом руды на Вежаю-Ворыквинском месторождении являются бокситы для производства глинозема, доля маложелезистых бокситов (МЖБ) составляет около 3%. Вскрыша на 60% представлена скальными породами (базальтами), остальная часть - рыхлая.
Согласно проекту строительства 1-й очереди СТБР на запасах Вежаю-Ворыквинского месторождения, намечена разработка пяти карьеров: карьера № 1 (рудное тело 1), карьера № 2 (рудное тело 2), карьера № 3 (рудное тело 3), карьера №4 и карьера №1 МЖБ. В этих карьерах сосредоточена половина эксплуатационных запасов бокситов месторождения и треть запасов базальтов (Предварительная..., 2006).
По состоянию на начало 2004 г. добыча бокситов производилась на рудном теле №2, начались вскрышные работы на рудном теле №1, велось строительство склада взрывчатых материалов, полигона твердых бытовых отходов (в соответствии с отдельным проектом) и дорожное строительство для освоения последующих карьеров (Информационный..., 2004). Схема расположения производственных объектов СТБР, построенных и находящихся в эксплуатации по состоянию на конец 2003 г., изображена на рис. 4.1.
До строительства рудника и сопутствующей инфраструктуры район месторождения был не освоен в хозяйственном отношении. Это труднодоступная малообжитая местность: ближайший населенный пункт (пос. Касьян-Кедва с населением 200 чел.) расположен приблизительно в 75 км от границ рудника, расстояние до ближайшей железнодорожной станции (Чиньяворык) - около 160 км (Строительство..., 2004). Одним из значимых экологических аспектов деятельности рудника, в том числе с точки зрения заинтересованной общественности, являются выбросы от организованных и неорганизованных источников (Строительство..., 2004).
Рудник расположен в верхнем течении р. Ворыквы, которая является нерестовой рекой лосося атлантического и входит в состав ихтиологического заказника республиканского значения «Вымский» (Положение..., 1993). Данные мониторинга состояния окружающей среды в районе СТБР за 2000-2003 гг. указывают на локальный характер атмотехногенного воздействия по состоянию на конец 2003 г. (Информационный..., 2004). Однако с увеличением добычи можно ожидать многократного увеличения антропогенной нагрузки на экосистемы и расширения границ зоны аэрогенного загрязнения. Для предотвращения антропогенной деградации водосборной территории р. Ворыквы проведение количественной оценки экосистемных рисков приобрело особую актуальность.
Оценка экосистемного риска проводилась для наземных экосистем, расположенных в пределах фрагмента зоны атмотехногенного воздействия СТБР площадью 8623 га, изображенной на рис.
Анализ экологических аспектов деятельности СТБР базировался на предпроектной и проектной документации, обосновывающей строительство 1-й очереди СТБР и его расширение (Оценка..., 2001; Оценка..., 2005; Предварительная..., 2006).
Основными источниками данных о реципиентах воздействия стали результаты метеонаблюдений, площадных геоэкологических и геоботанических исследований, проводимых для данной территории в 2000-2003 гг. в рамках работ по мониторингу состояния геологической среды (Отчет..., 2003; Информационный..., 2004) и наземных экосистем (Проведение..., 2003; Проведение..., 2004).
При отсутствии данных полевых исследований в расчетах использовались данные из литературных источников, содержащих результаты исследований биогеохимических характеристик экосистем-аналогов (Почвы..., 1958; Рубцов, 1968; Забоева, 1975; Веретенников, 1981; Лукина, Никонов, 1996; Втюрин, 1991; Базилевич, 1993; Alriksson and Eriksson, 1998; Биопродукционный..., 2001; Alriksson and Eriksson, 2001; Dalva and Moore, 2001; Титлякова, Васильев, 2001; S. Lofts et al. 2004; Adler et al., 2005; Clark et al., 2005). При определении входных параметров для расчетов КН приоритетных ТМ автор опирался на рекомендации, изложенные в ряде специализированных методик, дополняющих «Руководство по критическим нагрузкам» (Intensive..., 2003; Calculation..., 2004; Derivation..., 2004). Подробное описание исходных данных для расчетов КН и превышений приоритетных ЗВ приведено в приложении 3.
Для расчета величин КН и их превышений, показателей экосистемного риска использовались те же методы, что и в рамках первого демонстрационного исследования по оценке экосистемных рисков для зоны атмотехногенного воздействия объектов ГП Венесуэлы (см. раздел 3.2).
Добыча бокситов ведется открытым способом и состоит из следующих операций (Предварительная..., 2006): подготовительные работы на карьерах: вырубка леса, снятие почвенного слоя до подстилающих пород вскрыши, создание инфраструктуры карьеров (водоотводных канав, площадок под отвалы вскрышных пород, технологических автодорог); вскрышные и добычные работы в карьерах: в настоящее время рыхлые породы извлекаются из карьеров с помощью экскаваторов, для рыхления твердых пород используют бульдозеры или проводят буровзрывные работы; вывоз бокситов из карьеров: бокситовая руда транспортируется из карьера по технологическим автодорогам на шихтовальный склад; дробление, усреднение качества, складирование и отгрузка бокситов: на шихтовальном складе определяется качество руды, куски негабаритной руды отделяются и дробятся, затем руда разного качества смешивается, и товарная руда отправляется потребителям; рекультивация нарушенных земель: вскрышные и вмещающие породы вывозятся в отвалы, расположенные в выработанном пространстве карьеров. Для обеспечения товарных характеристик руды добычные работы производятся одновременно в разных карьерах или на различных участках карьеров, рекультивация отработанных карьеров и отвалов осуществляется по мере полного извлечения запасов на отдельных участках каждого рудного тела. К числу основных видов деятельности, определяющих выбросы СТБР и связанные с ними воздействия на качество атмосферного воздуха и биоту, являются добычные работы в карьерах, транспортировка и дробление боксита. В качестве дополнительного экологического аспекта можно рассматривать производство щебня из базальта.
