Содержание к диссертации
Введение
1. Отправные условия охраны природной среды при освоении нефтегазовых месторождений Северного Каспия 11
1.1 Состояние природной среды Северного Каспия накануне освоения нефтегазовых месторождений 11
1.2 Воздействие нефтегазодобывающей деятельности на морскую среду и биоту 15
1.3 Правовые основы охраны природной среды Северного Каспия при освоении нефтегазовых месторождений 43
2. Материалы и методы исследования 73
3. Современное состояние природной среды Северного Каспия 85
3.1 Особенности загрязнения устьевого взморья Волги нефтяными углеводородами по данным производственного экологического мониторинга 87
3.2 Состояние зообентоса западной части Северного Каспия в 2000-2004 гг. по данным производственного экологического мониторинга 100
3.3 Состояние биологических ресурсов на участке «Северный» на примере структуры «Широтной» (месторождение им. Ю. Корчагина). 142
Оценка самоочищающей способности Северного Каспия 149
4.1 Оценка потенциала очищения морских вод с помощью балансового подхода» 149
4.2 Микробиологические сообщества Северного Каспия и их роль в очищении морских вод и донных отложений 158
Оценка экологических последствий освоения нефтегазовых месторождений Северного Каспия 173
5.1 Рекомендации по оценке воздействия на окружающую среду объектов обустройства морских месторождений 177
5.2 Оценка воздействия на окружающую среду объектов обустройства месторождения им. Ю. Корчагина 191
5.3 Производственный экологический мониторинг и оценка фактического воздействия поисково-разведочного бурения на природную среду 201
5.4 Анализ и оценка генетических последствий освоения нефтегазовых месторождений Северного Каспия 236
Перспективные направления охраны природной среды Северного Каспия при освоении нефтегазовых месторождений 266
5.1 Геоэкологическое районирование российского сектора Каспийского моря 266
5.2 Эколого-рыбохозяйственное районирование Северного Каспия 282
5.3 Использование искусственных рифов для защиты экосистемы Северного Каспия от нефтяного загрязнения 299
Выводы 307
Литература 311
Список основных работ, опубликованных по теме диссертации 344
Приложение 353
- Состояние природной среды Северного Каспия накануне освоения нефтегазовых месторождений
- Материалы и методы исследования
- Особенности загрязнения устьевого взморья Волги нефтяными углеводородами по данным производственного экологического мониторинга
Введение к работе
Актуальность проблемы. Волго-Каспийский бассейн - важнейший рыбопромысловый район России, в формировании и поддержании биоразнообразия, биологической продуктивности которого ведущую роль играет Северный Каспий.
Ранее исследования Северного Каспия имели большей частью рыбохо-зяйственную направленность, были посвящены разработке научных основ сохранения и восстановления рыбных запасов, оскудевших в прошлом веке в связи с неблагоприятными природными условиями и усилившимся антропогенным воздействием.
Это усиление главным образом выразилось в нарушении естественного гидрологического режима водоема, а также в загрязнении морской среды. Антропогенные изменения среды обитания промысловых рыб в 70-е годы прошлого века стали предметом нового эколого-рыбохозяйственного направления в изучении Северного Каспия.
Стратегия охраны природной среды Северного Каспия также строилась на принципах приоритета рыбного хозяйства. В 1974г. Казахская ССР, а в 1975г. РСФСР объявили акваторию Северного Каспия заповедной зоной, в которой запрещена любая хозяйственная деятельность за исключением рыболовства и судоходства.
Наряду с рыбными богатствами, Северный Каспий обладает углеводородными ресурсами, социально-экономическое значение которых в последнее время резко возросло. В 1993г. Правительство Республики Казахстан разрешило проведение поиска, разведки и добычи углеводородов в Северном Каспии. В 1998г. аналогичное решение приняло Правительство Российской Федерации. В 1999г. началось бурение первых поисковых скважин, а в 2009-2010 гг. ожидается ввод в эксплуатацию первых месторождений.
Освоение месторождений углеводородного сырья существенным образом меняет характер антропогенной нагрузки на экосистему Северного Каспия. Появляются новые виды и источники антропогенного воздействия, большая часть которых перемещается с суши или побережья непосредственно на акваторию. Дополнительная нагрузка становится долговременной, так как срок эксплуатации открытых месторождений составляет несколько десятков лет.
В связи с изменением антропогенной нагрузки возникла необходимость в корректировке стратегии и тактики природоохранной деятельности на Северном Каспии, что в свою очередь послужило стимулом для формирования нового направления исследований, которое можно определить как научное обоснование охраны природной среды при освоении нефтегазовых месторождений Северного Каспия.
Данное направление сочетает в себе теоретические и прикладные исследования, сообща формирующие комплекс знаний и технологий, обеспечивающих рациональное использование углеводородных ресурсов Северного Каспия с учетом природных особенностей данного водоема и без ощутимого вреда для его природной среды.
Поскольку основным фактором воздействия нефтегазодобычи на морские экосистемы является загрязнение, а приоритетным объектом охраны природной среды Северного Каспия остаются его биологические ресурсы, постольку новое направление формируется на основе знаний, полученных ранее при проведении эколого-рыбохозяйственных исследований.
Результаты зарубежных и отечественных исследований на других морях, связанные с изучением воздействия нефтегазодобычи на морские экосистемы и биологические ресурсы, к Северному Каспию следует применять осторожно, поскольку он, как и Каспийское море в целом, обладает яркой индивидуальностью.
Целью работы явилось совершенствование научных основ охраны природной среды при освоении нефтегазовых месторождений Северного Каспия.
Для достижения указанной цели в работе решались следующие задачи:
Определить отправные условия охраны природной среды при освоении нефтегазовых месторождений Северного Каспия;
Охарактеризовать современное состояние природной среды Северного Каспия;
Оценить способность северо-каспийской экосистемы к самоочищению морской среды;
Установить экологические последствия освоения нефтегазовых месторождений Северного Каспия;
Обосновать перспективные направления охраны природной среды Северного Каспия при освоении нефтегазовых месторождений.
Научная новизна. Автором впервые:
а) организованы и проведены комплексные экологические исследова
ния Северного Каспия, включающие синхронные измерения небывало боль
шого числа параметров (гидрологических, гидрохимических, геохимических,
гидробиологических, микробиологических, ихтиологических) на единой сет
ке станций;
б) установлено снижение уровня загрязнения Северного Каспия на ру
беже столетий относительно 70-80-х годов прошлого века по наиболее мас
совым (нефтяные углеводороды) и наиболее токсичным (хлорорганические
пестициды) загрязняющим веществам;
в) установлено, что негативное влияние на изменение состояние экоси
стемы Северного Каспия в начале нового столетия, оказало биологическое
загрязнение - вселение гребневика мнемиопсиса;
д) на основе балансового подхода предложен метод оценки потенциалов загрязнения и очищения акватории, где намечается осуществление неф-
тегазодобывающей деятельности, в качестве одного из инструментов ее экологического обоснования.
е) обосновано использование цитогенетического экспресс-метода для
выявления нарушений генома рыб Северного Каспия, вызванных повышени
ем антропогенной нагрузки на его экосистему;
ж) определены подходы и разработаны схемы экологического райони
рования Северного Каспия, дано научное обоснование использования искус
ственных рифов в качестве средства обеспечения экологической безопасно
сти морской нефтегазодобычи.
Предмет защиты. Предметом защиты является совокупность новых положений и выводов об особенностях и перспективных направлениях охраны природной среды при освоении нефтегазовых месторождений Северного Каспия, современном состоянии его экосистемы и ее способности к самоочищению, экологических последствиях реализации нефтегазовых проектов.
Практическая значимость работы. Результаты исследований использованы:
при подготовке нормативных, руководящих и методических документов, регламентирующих организацию и функционирование системы экологической безопасности при осуществлении нефтегазодобывающей деятельности в северной части Каспийского моря, в том числе:
«Специальных экологических и рыбохозяйственных требований для обеспечения геологического изучения, разведки и добычи углеводородного сырья в заповедной зоне северной части Каспийского моря на лицензионных участках «Северный», Восточно-Ракушечная» и «Северо-Каспийская площадь»;
- Стандарта ОАО «ЛУКОЙЛ» СТП-01-03 0-2003 «Руководство по
оценке воздействия на окружающую среду объектов обустройства морских
месторождений»;
Программы производственного экологического мониторинга ОАО «ЛУКОЙЛ» в северной части Каспийского моря;.
Состояние природной среды Северного Каспия накануне освоения нефтегазовых месторождений
Со времен первых географических описаний Каспийского моря известно, что его северная часть отличается от Среднего и Южного Каспия мелко-водностью, сосредоточением речного стока и изрезанностью берегов и богатством рыбных запасов (Зонн, 2005; Книпович, 1921).
Особенности гидрологических условий Северного Каспия в основном определяются большим объемом речного стока. По сути, весь Северный Каспий представляет собой зону смешения речных и морских вод и потому отличается крайне неоднородным распределением солености. Особенно, большиє градиенты солености наблюдаются на свале глубин от 5 до 10 метров. В связи с мелководностью и континентальным климатом для Северного Каспия характерны резкие сезонные колебания температуры воды и ледостав в зимний период года. Циркуляция вод носит неустойчивый характер и, как правило, определяется ветром. Большое влияние на гидрологический режим помимо речного стока оказывает водообмен с Средним Каспием и между восточной и западной частями Северного Каспия (Каспийское море, 1969; Косарев, 1975; Каспийское море, 1986; Гидрометеорологические условия, 1986; Гидрометеорология и гидрохимия морей, 1992; Устьевая область, 1998)
Гидрохимический облик в основном определяется гидрологическими условиями, а на динамику химических элементов, вовлеченных в биогеохимический круговорот, ощутимое влияние оказывает жизнедеятельность биологических сообществ (Пахомова, Затучная, 1966; Каспийское море, 1986; Гидрометеорология и гидрохимия морей, 1996; Леонов, Сапожников, 2000).
В биологическом отношении Северный Каспий отличается от Среднего и Южного Каспия разнородной по происхождению и отношению к солености флорой и фауной, большим вкладом зообентоса в продукцию экосистемы и кормовую базу рыб, комплексным использованием кормовых угодий проходными, полупроходными и морскими рыбами, высокой численностью и разнообразием водной орнитофауны и тем, что его акватория является единственным местом размножения каспийского тюленя (Зенкевич, 1963; Биологическая продуктивность, 1974; Казанчеев, 1981; Касымов, Багиров, 1983; Каспийское море, 1985; Каспийское море, 1989; Гидрометеорология и гидрохимия морей, 1996; Салманов, 1999).
Экосистема Северного Каспия сильно пострадала от обусловленного зарегулированием волжского стока уменьшения объема половодья на одну треть (около 50 км3), вселения новых видов (ризосолении, митилястера, ба-лянуса т .д.), загрязнения, пик которого пришелся на 80-е годы прошлого столетия, и перелова рыб. Для восстановления здоровья экосистемы использовались искусственное воспроизводство проходных и полупроходных рыб, запрет морского промысла и его перенос в устья рек, акклиматизация кормовых организмов. В снижение уровня загрязнения основной вклад внесло сокращение промышленного и сельскохозяйственного производства в бассейне Волги. Повышение уровня антропогенной нагрузки совпало с неблагоприятными гидрологическими условиями - уменьшением объемов речного стока и падением уровня моря в 30-70-е годы прошлого столетия (Виноградов, 1963; Кун, 1965; Павлов, 1970; Яблонская, 1979; Каспийское море, 1985; Каспийское море, 1989).
Период повышения уровня моря (1978-1995 гг.) сменился его стабилизацией на отметке, близкой к -27,0 м БС. Одновременно зафиксировано смягчение климата, выразившееся в череде теплых зим. Зафиксировано также опреснение вод Северного Каспия, обусловленное как повышенным объемом речного стока, так и уменьшением водообмена между Северным и Средним Каспием. Улучшению качества среды обитания способствовали не только природные условия, но и сокращение поступления в море наиболее массовых (нефтяные углеводороды) и наиболее токсичных (пестициды) веществ (Кукса, 1994; Научные основы, 1998; Экологическая политика, 2003; Панин др., 2005).
Материалы и методы исследования
Основными материалами для исследования послужили результаты комплексных экологических экспедиций, проводившихся по поручению ОАО «ЛУКОЙЛ» и под руководством автора в северной части Каспийского моря в период с 1997 по 2006 год. Всего за это время было выполнено 28 экспедиций на единой сетке станций, охватывающей практически всю западную часть Северного Каспия, и 21 экспедиция в районах проведения поисково-разведочного бурения.
До начала поисково-разведочного бурения экспедиции проводились в соответствии с программой комплексных экологических исследований, а в дальнейшем - на основе программы производственного экологического мониторинга. Основная задача комплексных экологических исследований состояла в сборе информации об экологическом состоянии акватории участка «Северный», необходимой для экологического обоснования строительства поисково-разведочных скважин.
Следует отметить, что в ходе исследований были опробованы две технологии экологического мониторинга. В основу первой технологии были положены наблюдения на удаленных друг от друга фоновых и импактных полигонах (ГОСТ 17.1.3.08-82; Израэль, Цыбань, 1981; Израэль, 1984). По второй технологии импактные полигоны (районы планируемого строительства скважин) были «вложены» внутрь фоновых полигонов, охватывающих более широкую акваторию.
По результатам исследований было признано, что первая технология не подходит для Северного Каспия, отличающегося высокой степенью неоднородности морской среды (Экологическая политика..., 2000). Поэтому для проведения производственного экологического мониторинга была рекомендована вторая технология (Экологическая политика..., 2003; Монахов и др.,2005; Абдурахманов и др., 2006). Следует отметить, что данная технология в настоящее время рекомендована для проведения мониторинга морских нефтегазоносных акваторий российских морей (Геоэкологический мониторинг..., 2005; Лобковский и др., 2006)
Особенности загрязнения устьевого взморья Волги нефтяными углеводородами по данным производственного экологического мониторинга
Выше уже отмечалось, что относительно высокие концентрации НУ в воде и донных отложениях были зарегистрированы в западных районах УВВ. Однако по оси «север-юг» пространственное распределение нефтяных углеводородов в донных отложениях отличалось от такового в водах устьевого взморья. Так, в западной части взморья в направлении с севера на юг концентрация НУ в воде снижалась, а в донных отложениях, наоборот, повышалась (сравните 4 район с 9 в табл. 3.3 и 3.4). Аналогичная картина наблюдалось в восточных районах взморья (сравните районы 1 и 2 с районом 6 в табл. 3.3 и 3.4). Центральные районы взморья (3, 7, 11, 13 и 14) практически не отличались друг от друга по содержанию НУ в воде, а в донных отложениях этих районов концентрация НУ повышалась с севера на юг. Характер пространственного распределения НУ на устьевом взморье указывает, что снижение НУ в воде в направлении от устья к морю отчасти обусловлено их переходом в донные отложения. Косвенно это подтверждается отношением Cbs/Сь, судя по значениям которого, приведенным в табл. 3.4, процессы обмена НУ между водой и донными отложениями могут играть важную роль в динамике содержания НУ как в воде, так и в донных отложениях устьевого взморья Волги. Кстати, для этого отношения также характерна тенденция увеличения от устья к морю. Нельзя исключать и того, что НУ могут поступать обратно в воду, на что, в свою очередь, указывает сделанная выше оценка вовлеченности донных отложений в процессы обмена. Очевидно, однако, что роль этих процессов в миграции НУ на взморье может быть значимой лишь там, где они носят интенсивный характер, то есть в его западной части.
Для анализа временной (сезонной и межгодовой) изменчивости концентрации нефтяных углеводородов воде и донных отложениях устьевого взморья Волги его районы были укрупнены. При этом в мелководный район были включены районы 2-6; в район свала глубин - районы 5-9; в центральный район - районы 10-12; в глубоководный район - районы 13 и 14 (номера районов см. табл. 3.3). Съемки, как правило, проводились два раза в год (весной и осенью). В общем можно сказать, что интервал между двумя соседними съемками в основном приходился на теплый или холодный период года. Это обстоятельство учитывалась при анализе сезонной изменчивости концентрации НУ в воде и донных отложениях устьевого взморья Волги.
Для иллюстрации сезонной и межгодовой изменчивости подготовлены диаграммы (рис. 3.1), из которых следует, что во всех районах взморья концентрация нефтяных углеводородов в воде, как правило, повышалась в холодный период года. Ярким подтверждением этого правила является резкое повышение концентрации НУ в воде в холодные периоды 2001-2002 гг. и 2002-2003 гг., а единственным исключением из него можно считать уменьшение концентрации НУ воде в холодный период 2000-2001 гг. в районе свала глубин и центральном районе взморья. В теплый период года концентрация НУ воде, наоборот, снижалась (см., например, 2000 г. и 2002 г.); этого не наблюдалось только в 2001 году во всех укрупненных районах, за исключением глубоководного. В отличие от воды, в донных отложениях в холодный период года концентрация НУ обычно снижалась, ее повышение зарегистрировано только в холодный период 2002-2003 гг. в мелководном и центральном районах взморья. В теплый период года в 1999 г. и 2001 г. в мелководном районе и в районе свала глубин концентрация НУ в донных отложениях снижалась, а в 2002 г. наблюдалось ее повышение. Для центрального и глубоководного районов в теплый период года было характерно повышение концентрации НУ в донных отложениях. При этом в глубоководном районе противофазный характер сезонных колебаний концентраций НУ в воде и донных отложениях был выражен ярче, чем в других районах взморья.
