Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Подводные потенциально опасные объекты 14
1.1. Термины, определения и классификация ППОО 14
1.2. Нормативные правовые документы, характеризующие 111100 21
Глава 2. Влияние ППОО на геоэкосистемы шельфа 29
2.1. Радиоактивные отходы 29
2.2. Химическое оружие 43
2.3. Взрывчатые вещества 48
Глава 3. Методология и технология изучения ГШОО 51
3.1. Выбор оптимальных технологических решений 51
3.2. Аппаратурно-методический комплекс 70
3.2.1. Электрометрический модуль 70
3.2.2. Сейсмоакустический модуль 75
3.2.3 Магнитометрический модуль 81
3.2.4. Радиометрический модуль 83
3.2.5. Подводные аппараты 94
3.2.6. Гидрохимические и геологические исследования 100
3.3. Интеллектуально-информационный комплекс 108
Глава 4. ГШОО в геоэкосистемах морей северо-западных и дальневосточных морей России 120
4.1. Белое море 120
4.2. Балтийское море 129
4.3. Финский Залив 144
4.4. Карское море 162
4.4.1. Залив Абросимова 162
4.4.2. Залив Степового 181
4.4.3. Залив Цивольки 203
4.4.4. Залив Благополучия 210
4.4.5. Залив Течений 219
4.4.6. Радиологические исследования бентоса в заливах архипелага Новая Земля 227
4.5. Дальневосточные моря 233
4.5.1. Характеристика ППОО Дальневосточного региона 233
4.5.2. Современное состояние радиационно-опасных объектов в морях Дальневосточного региона и оценка их потенциальной опасности 245
Глава 5. Прогнозная система в изучении ППОО 267
5.1. Общая характеристика программно-технического комплекса 267
5.2. Разработка алгоритмов для реализации моделей прогноза развития ЧС 274
5.2.1. Разработка алгоритмов для радиационно-опасных ППОО 274
5.2.2. Разработка алгоритмов для прогноза развития ЧС на химически опасных ППОО 288
5.2.3. Разработка алгоритмов для прогноза развития ЧС на ППОО, содержащих нефть и нефтепродукты 291
5.3 Организационно-технические мероприятия 298
5.4. Разработка методов интеграции моделей и базы данных по ППОО 303
5.5. Основные возможности ПТК и перспективы его развития 309
5.5.1. Работа ПТК при моделировании последствий разлива нефтепродуктов из ППОО 309
5.5.2. Работа ПТК при моделировании последствий радиоактивного загрязнения из ППОО 312
Заключение 315
Список использованной литературы 332
- Нормативные правовые документы, характеризующие 111100
- Балтийское море
- Характеристика ППОО Дальневосточного региона
- Разработка методов интеграции моделей и базы данных по ППОО
Введение к работе
Актуальность. В последние десятилетия геоэкосистемы северо-западных и дальневосточных морей России испытывают значительные антропогенные нагрузки, связанные с разработкой шельфовых месторождений строительных материалов, интенсивными транспортными потоками, развитием береговой инфраструктуры, промышленными стоками и т.д. Среди факторов воздействия на природную среду моря следует особенно выделить подводные потенциально опасные объекты (ППОО). Подводными потенциально опасными являются объекты природного, антропогенного или смешанного происхождения, находящиеся в лито- или гидросфере акваторий и способные оказать негативное воздействие на экосистему в настоящее время или в будущем.
Для экосистемы Балтийского моря, для Белого и Баренцева морей, основную опасность представляют химические отравляющие вещества (ХОВ) и взрывчатые вещества (ВВ). Для Карского и дальневосточных морей наибольшую опасность представляют затопленные радиоактивные отходы.
Химическое оружие представляет собой артиллерийские снаряды, авиационные бомбы, мины, баллоны, контейнеры, гранаты, бочки, резервуары, банки, заполненные отравляющими веществами (ОВ) кожно-нарывного, нервно-паралитического, раздражающего, удушающего и общеядовитого действия. С течением времени оболочки снарядов и других объектов, содержащих ХОВ, разрушаются и ОВ поступают в морскую среду, представляя собой реальную угрозу экосистеме шельфа.
Разрушение единичных объектов существенного урона окружающей среде нанести не может, в то время как залповый выброс большой массы ХОВ может таить в себе угрозу экологической катастрофы. Несмотря на то, что в официальных документах приведены общие сведения об объеме и местоположении затоплений, на сегодняшний день мы не обладаем необходимой информацией о пространственном положении, механическом состоянии объектов, содержащих ХОВ, скорости их погружения в донные осадки, их взаимоотношениях с окружающей средой. Не изучена на теоретическом, модельном и экспериментальном уровне динамика переноса ХОВ и продуктов их трансформации в морской среде. Наконец, отсутствует краткосрочный и долгосрочный прогноз развития геоэкологической ситуации, инициированной наличием ХОВ на шельфе.
Не меньшую опасность представляют и затопленные радиоактивные отходы (РАО). На шельфе Карского моря, к востоку от архипелага Новая Земля, захоронены радиоактивные отходы суммарной активностью свыше 2400 кКи (Факты..., 1993).
Захоронение РАО в северных морях началось в 1964 году. Основным местом захоронения стала восточная часть шельфа Новой Земли. Здесь в 8 районах на глубине 12-380 м. лежат отходы, на долю которых приходится 70% активности всех РАО, затопленных в СССР. При этом на низко- и среднеактивные отходы приходится лишь 16 кКи, большую же часть, 2400 кКи, составляют высокоактивные РАО. Наиболее опасные из них – 6 реакторов АПЛ и экранная сборка атомного ледокола "Ленин", содержащие отработавшее ядерное топливо (смесь продуктов деления и актиноидов). Существенный выход радионуклидов из реакторных отсеков, прошедших перед захоронением специальную подготовку (заполнение твердеющей смесью на основе фурфурола), маловероятен, однако протекание процессов коррозии в натурных условиях не исследовалось. Дополнительную радиоэкологическую угрозу может представлять собой разгерметизация затопленных объектов из-за истирающей деятельности льда в мелководных фьордах. В Евразийской Арктике отмечено вспахивание морского дна льдом даже на глубине 26-43 м, а захоронения на Новоземельском шельфе в 6 районах из 8 расположены на меньших глубинах.
Наиболее крупные, по суммарной активности, захоронения РАО – в Новоземельской впадине, заливах Абросимова и Степового. В заливе Степового в 1981 году затоплена подводная лодка №601 длиной 109 м с двумя реакторами на борту. В заливе Абросимова в 1965 году затоплены реакторные отсеки подлодок №285 и 901, в Новоземельской впадине в 1972 году – отсек АПЛ №421. Все подлодки с не выгруженным ядерным топливом. По оценке ученых Ливерморской лаборатории (США), суммарная активность затопленных объектов в Новоземельской впадине, заливах Абросимова и Степового составляла на момент захоронения соответственно 213-811, 663-2300 и 187-191 кКи, а к 1993 году их активность должна была снизиться до 80-86, 195-213 и 136-139 кКи.
На сегодняшний день отсутствуют терминологические определения научного направления, связанного с изучением ППОО, нет их классификации, требуют расширения теоретические и модельные исследования, связанные с оценкой воздействия ППОО на окружающую среду акваторий, нет четкого прогноза развития геоэкологической ситуации, обусловленной присутствием ППОО в к указанных морях.
Диссертация посвящена решению этих проблем, являющихся жизненно важными для устойчивого и безопасного развития прибрежных территорий России.
Цель работы – разработать теоретические основы и методологические аспекты подводной антропогенной объектологии, как базы для комплексного обследования подводных потенциально опасных объектов северо-западных и дальневосточных морей.
Основные задачи исследований
-
Разработать классификацию подводных потенциально опасных объектов
-
Создать и апробировать методологию и технологию исследования подводных потенциально опасных объектов на основе информационно-измерительной системы (ИИС).
-
Оценить влияние подводных потенциально опасных объектов на экосистему в зависимости от океанологических, морфологических, литодинамических и геолого-геохимических особенностей среды акватории.
-
Разработать структуру геоинформационной системы «Подводные потенциально опасные объекты России» и создать рабочий макет.
-
Дать сравнительную оценку влияния ППОО на геоэкосистему обследованных акваторий.
-
Разработать прогнозную систему, основанную на интегрированной базе данных, включающей объектные, океанологические и геологические сведения, экспертных оценках и экодинамических моделях, позволяющую оперативно оценить геоэкологическую ситуацию и принять управленческие решения по минимизации последствий трансформации ППОО»
Фактический материал и личный вклад автора. Основой для работы являлись оригинальные материалы собранные лично автором с 1992 по 2011 годы в процессе экспедиционных, научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, выполняемых МЧС РФ совместно со ВСЕГЕИ, ИО РАН им. П.П. Ширшова, ВНИИОкеангеология им. И.С. Грамберга, НЦ Тайфун, ГЕОХИ РАН, НП ЦИТ, ФГУНПП «Севморгео», ФГУП «ПМГРЭ», Роскильским Университетом, АКВАПЛАН НИВА, Гданьским институтом водных проблем и др.
В процессе полевых исследований, где автор принимал участие, как в качестве научного руководителя, так и непосредственного исполнителя работ, на акваториях Балтийского, Карского, Белого, Охотского и Японского морей, проливов Скагеррак и Каттегат изучены химические, геофизические, геологические, петрофизические, и океанологические характеристики природной среды. Выполнены литологические, литодинамические и специальные геоэкологические наблюдения. Так, например, в Балтийском море выполнены комплексные геоэкологические работы с использованием ИИС на 3-х крупнейших захоронениях ХОВ, включающие около 2000 пог. км. профильных и около 850 стационарных наблюдений.
Общее число выполненных комплексных наблюдений на станциях составляет более 2300. Длина геофизических профилей достигает 9150 км, Выполнено 12 спусков на обитаемых аппаратах и проведено фототелевизионное обследование на 60 станциях.
Результаты диссертационной работы получены в итоге авторского углубленного анализа литературных источников и полевых исследований на конкретных объектах. Под руководством и при непосредственном участии автора разработан пакет методических документов связанных с исследованием ППОО. Эти документы опубликованы и имеют межотраслевой статус. Под научным и техническим руководством автора, на базе сформулированных алгоритмов, созданы технологические и информационные модули ИИС.
Постановка задач исследования и все выводы работы принадлежат автору.
Научная новизна. Разработаны теоретические основы и методологические аспекты подводной антропогенной объектологии, как базы для комплексного обследования подводных потенциально опасных объектов северо-западных и дальневосточных морей.
Предложена классификация подводных потенциально опасных объектов и разработана методология исследования на основе информационно-измерительной системы. Разработаны и апробированы методология и технология исследования подводных потенциально опасных объектов на основе информационно-измерительной системы.
Выполнена оценка влияния подводных потенциально опасных объектов на геоэкосистему в зависимости от океанологических, морфологических, литодинамических и геолого-геохимических особенностей среды акватории и дан сравнительный анализ для обследованных акваторий, имеющих различные океанологические характеристики.
Предложена прогностическая система, основанная на интегрированной базе данных, включающей объектные, океанологические и геологические сведения, экспертные оценки и экодинамические модели, позволяющая оперативно оценить геоэкологическую ситуацию и принять управленческие решения по минимизации последствий трансформации ППОО.
Выполнена аналитическая оценка и создана классификация групп загрязнителей, связанных с ППОО, находящимися во внутренних водах и территориальном море Российской Федерации
Предложены новые принципы построения информационно-измерительных экогеологических комплексов, реализованные в системе мониторинга ППОО на шельфе.
Получены принципиально новые данные по литологии, лито- и экодинамике, сорбционным свойствам осадков, гидрохимии поровых и придонных вод, содержанию группы микроэлементов тяжелых металлов по всему разрезу водного слоя в районах затопления объектов.
На современном уровне выполнено экодинамическое и инженерно-геологическое моделирование, позволившее определить характеристики переноса техногенной взвеси на акватории моря и глубину погружения объектов в донные осадки
Практическая значимость работы. Выполненное в процессе исследований научное обобщение вносит вклад в развитие фундаментальной и прикладной океанологии.
Получены принципиально новые данные по экогеологическому состоянию северо-западных и дальневосточных морей России. Изучены литодинамические, емкостные абсорбционно-десорбционные, инженерно-геологические характеристики всех типов современных осадков, влияющие на накопление, трансформацию и перенос загрязняющих веществ. Эти данные вошли в различные официальные отчёты МЧС России и МПР России. Дана оценка вклада ППОО в общую экогеологическую ситуацию на Балтийском, Карском, Баренцевом и Охотском морях. Обоснованный прогноз её развития позволяет принимать управляющие решения по минимизации негативных последствий антропогенной деятельности на море, в том числе, связанной с разработкой железо-марганцевых конкреций, строительству на дне продуктопроводов, добычей строительных материалов.
В результате работы, под научным и техническим руководством автора, на базе сформулированных алгоритмов, создана ИИС и её технологические и информационные модули.
Ряд положений диссертационного исследования был использован при обосновании международных проектов, выполняемых в рамках общеевропейской научно-технологической программы “EUREKA” и международного проекта “Трансграничный перенос поллютантов с Северо-Запада России на Балтийский регион”, поставленного в план 6-ой сетевой программы “Исследований и Развития” ЕС.
Диссертационные исследования были использованы в разработке руководящих документов в области предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций на ППОО в МЧС РФ. Эти документы опубликованы и имеют межотраслевой статус.
Результаты исследований используются при чтении курса «геоэкология морей и океанов» в Санкт-Петербургском Государственном Университете.
Защищаемые положения.
-
В контексте развития нового научного направления – «подводная антропогенная объектология» - разработана классификации ППОО, которая включила их собственные характеристики, группирование по широкому комплексу признаков, нормирующих их взаимоотношение с окружающей природной средой. В числе основных категорий этих признаков выделены: генетическая, пространственная, временная, динамическая, типов взаимодействия с окружающей средой, социальная, информационная.
-
Влияние подводных потенциально опасных объектов на геоэкосистему рассматриваемых морей зависит от морфолитодинамической и океанологической обстановки, характера геохимических реакций в системе объект - окружающая природная среда.
-
Возможности изучения современной экогеологической и океанологической обстановки на участках нахождения ППОО и прилегающих районов акватории оптимально реализуются в трех средах литосфере, гидросфере и атмосфере с помощью модульной информационно-измерительной системы, позволяющей эффективно реализовать результаты мониторинга для передачи данных в специализированную базу данных.
-
ППОО затопленные в Балтийском, европейских арктических и дальневосточных морях в настоящее время не оказывают существенного влияния на состояние геоэкосистемы. Потенциально наиболее опасными регионами являются Люсечильский, Воронка Белого моря, северная часть Японского и южные заливы Карского моря, где геологические и океанологические условия обеспечивают наибольшую восприимчивость природной среды акваторий к негативным воздействиям
-
Прогнозная система, основанная на интегрированной базе данных, включающей объектные, океанологические и геологические сведения, экспертных оценках и экодинамических моделях, позволяет оперативно оценить геоэкологическую ситуацию и принять управленческие решения по минимизации последствий трансформации ППОО.
Апробация работы. Основные положения диссертации представлялись на отечественных и международных совещаниях и встречах. Среди них: Школы экологической геологии и рационального недропользования 2001 – 2010 гг., Санкт-Петербург; международное совещание по устойчивому развитию, Гарц, Австрия, 1999г.; рабочие совещания в экологической комиссии ЕС, 2004г.; ведомственные совещания МЧС России 2001-2011гг., посвященные проблемам изучения ППОО; 7-я конференция по географии и картографированию океана; «Морехозяйственный комплекс России: географические проблемы» 2005г.; рабочая встреча по программе «Партнерство во имя мира», Бедфорд, США, март 2005г.; Международные Школы морской геологии (2009-2011 г.г.); 33-ий Международный геологический конгресс, Осло (2008); 5-я, 6-я и 7-я международные научно-практические конференции "Уроки истории. Первая и Вторая мировые войны, история России, США, Европы и мира 19-21 веков – фундаментальные и прикладные исследования", Санкт-Петербург, 2009,2010, 2011
Публикации По теме диссертации опубликовано 35 работ, в том числе 7 статей в рецензируемых журналах, рекомендованных Перечнем ВАК, 4 монографии и 24 статьи в других сборниках.
Благодарности. Автор приносит глубокую признательность Владимирову В.А. за непоколебимую веру в диссертанта, за внимание и поддержку на всех этапах научного формирования. За постоянное внимание, поддержку и за большое участие в формировании научного мировоззрения автор искренне благодарен руководителю многих совместных экспедиционных работ, идеологу исследований ППОО- М.А. Холмянскому.
За каждодневную помощь в процессе подготовки работы автор признателен своему коллеге по работе - Шишкину Ю.П. Автор благодарен за проведение совместных исследований сотрудникам ВНИИОкеангеология им. И.С. Грамберга – Каминскому В.Д., Андриановой Л. Ф., Анохину В.М., , Константинову В.М., Слинченкову В.И., Соболеву В.Н., ВСЕГЕИ - СпиридоновуМ.А., Григорьеву А.Г., Жамойде В.А., РНЦ «Курчатовский институт»-Нежданову Г.А., Кикнадзе О.Е., Казенову А.Ю., Алексееву И.Н.,---- Института Океанологии РАН - Римскому-Корсакову Н.А., Пронину А.А., Верчеба О.А., ФГУНПП «Севморгео» проф. Корнееву О.Ю., Триумфову Н.Г., Савину Ю.И., СПбГУ- Сноповой Е.М., МГУ им. М.В. Ломоносова – проф. Сапожникову Ю.А., ГЕОХИ РАН – СтепанцуО.В, ФГУП НПО «Радиевый институт им.В.Г. Хлопина» - Степанову А.В.; Атлантического отделения ИО РАН – Емельянову Е.М., Паке В.Т., Сивкову В.В.
Автор признателен профессорам Санкт-Петербургского государственного университета Куриленко В.В. и Опекунову А. Ю. за искренний интерес к работе, ценные замечания и рекомендации. Очень полезным для автора явилось сотрудничество и совместные работы с сотрудниками НП «ЦИТ»- Швецовой С.В., Смирновым И.В.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, включающего 121 наименований. Общий объем диссертации составляет 317 страниц, включая 81 рис. и 77 таблиц.
Нормативные правовые документы, характеризующие 111100
Готовясь и проводя исследования в области ППОО, автором был проведен анализ нормативной правовой базы в этой области, а в ходе исследований и после их завершения у автора сформировались предложения по ее совершенствованию.
Вся деятельность, связанная с ППОО, регламентируется нормативными правовыми документами, которые могут быть разделены на две группы - регулятивную и методическую.
Первая включает международные соглашения, законы федерального и регионального уровня, подзаконные акты, стандарты и т.п.
Вторая - инструктивные документы разного содержательного и статусного уровня.
Очевидно, что при разработке этих документов должен учитываться международный и отечественный опыт создания документов, как непосредственно связанных с проблемами ППОО, так и существующими в смежных областях деятельности в Мировом океане и на пресноводных акваториях.
Современное состояние нормативной правовой базы в области деятельности с ППОО на национальном и международном уровне включает экологические, экономические, социальные, технологические элементы и факторы. Только при рациональном сочетании этих факторов достигается успех в области оптимального регулирования хозяйственной деятельности, связанной с ППОО.
В развитых странах экологическая деятельность на море осуществляется не столько через национальные и международные стандарты, сколько через нормативы, разрабатываемые государственными и негосударственными структурами под эгидой министерств по окружающей среде. Основное внимание при этом уделяется контролю за различными группами загрязнителей и системам мер борьбы с ними [3, 5, 15, 17-28, 32, 34, 39, 40, 47, 49, 55, 58, 71-73, 75, 81, 90-93, 119, 131, 137, 141, 143, 148-150, 153, 155, 159, 163-166, 172, 181, 182, 187, 192, 195, 198, 202, 210, 211, 213, 214, 216, 217, 223, 230-235,248-251,257].
Следует отметить, что «нормы» на различные ассоциации загрязнителей и физические воздействия на экосистему меняются в странах ЕВРОСОЮЗА в зависимости от доминирующих в настоящее время видов хозяйственной деятельности. Интенсификация химических производств в береговой зоне обуславливает появление документов, приоритетно ориентированных на органические загрязнители; разработка шельфовых углеводородных месторождений смещает акценты в область контроля за содержанием тяжелых металлов и нефтепродуктов; разработка месторождений твёрдых полезных ископаемых повышает интерес к изучению отрицательных литодинамических и геохимических последствий; затопления ХО и радиоактивных элементов обуславливают появление документов, регламентирующих нарушения геохимического баланса в гидросфере и т.д.
Варианты взаимодействия норм государственного регулирования, национальных и международных стандартов, отличаются большим разнообразием. Например, в Германии, все, что касается использования недр и подземных сооружений регулируется документами уполномоченных организаций, а не национальными стандартами DIN (Немецкий институт стандартов). В Канаде (провинция Альберта) технические нормы эксплуатации скважин для добычи нефти и газа, оценки влияния ГШОО на морскую природную среду регулируются документами комиссии при Министерстве энергетики.
В США вся федеральная регулятивная деятельность находится под контролем Конгресса, утверждающим соответствующие ассигнования федеральным министерствам, а также под контролем специальной комиссии при Президенте США, оценивающей целесообразность, законность, эффектив ность и действенность нормативного вмешательства. Разработка каждого нового нормативного документа делается на основании расчета рисков (для национальной экономики и различных социальных групп), связанных с последствиями его внедрения в хозяйственную деятельность. Обязательные для исполнения технические требования содержатся в документах CFR (кодах федерального регулирования), которые покрывают практически все технологические процессы. В частности, посредством CFR-29.1910 регулируется деятельность государственного надзора при бурении и эксплуатации скважин, подводных сооружений, морского транспорта.
В Англии нормы технического регулирования в морской сфере разрабатываются и издаются под руководством специального правительственного органа OFGEM (Британское Управление рынков газа и электричества), при этом финансируются соответствующие работы за счет обязательных целевых отчислений энергетических компаний. Эти документы имеют равную юридическую силу с национальными стандартами. В Англии, как и в других странах, наряду с нормативными документами и стандартами, определяющее значение имеют судебные и арбитражные решения.
Таким образом, в каждой стране действует свой достаточно специфический порядок нормативного технического регулирования. Общей специализированной системы, аналога Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ) для области использования атомной энергии, в различных отраслях использования Мирового океана нет. В некоторой степени заменой такой специализированной системы являются сертификация систем качества управления по общепромышленным стандартам ISO серий 9000, 14000 и стандарта OHSAS 18000 (стандарты Администрации техники безопасности на производстве и гигиены труда США). В большинстве стран наличие сертификатов этих серий является залогом конкурентоспособности компании не только на национальном, но и на международном уровне. Добровольная сертификация по стандартам ISO служит гарантом надежности и технической компетентности компаний. Федеральные, региональные и муниципальные органы власти в разных странах для обеспечения независимой оценки и контроля качества продукции и самих работ прибегают к помощи добровольной сертификации. Результаты этой сертификации используются для выдачи лицензий, получения государственных и негосударственных заказов. Очень важным является и то, что наличие сертификата соответствия стандартам ISO обеспечивает оптимальные условия кредитования и страхования компаний в банковской среде.
Особенностью этих международных стандартов является то, что они предъявляют основные требования не к качеству продукции и производства, а к системе организации управления производством (в рассматриваемых нами случаях - к организации процессов эксплуатации буровых платформ, использования и изучения ППОО).
В некоторых странах общепромышленные стандарты системы качества дополняются специальными программами партнерства между органами госрегулирования и нефтегазовыми компаниями. Например, в нефтегазовых комплексах ряда ведущих европейских стран (Англия, Нидерланды, Норвегия) приняты программы на основе культуры обеспечения безопасности (КОБ), по которым введена пятибалльная шкала. Верхней границей шкалы является созидательный (креативный) уровень, в соответствии с которым в обеспечении безопасных условий эксплуатации нефтегазовых объектов участвуют все работники предприятий, причем этот процесс приравнен к основным производственным процессам. Чем выше сертифицирована система обеспечения безопасности, тем ниже уровень надзора. В качестве идеальной модели, к которой следует стремиться, признается модель «один объект -один инспектор», в которой обе стороны являются по существу партнерами и имеют очень высокий уровень профессиональной готовности.
Схожие подходы внедряются в сфере деятельности на море в США. Имеются целевые годовые или двухгодичные программы совершенствования и партнерства между федеральными надзорными органами OSHA (Администрация техники безопасности на производстве и гигиены труда США) и це лыми штатами (Луизиана, Техас и др.), задачей которых является снижение в несколько раз аварийности на нефтегазовых объектах и безопасности ППОО.
Всё геоэкологическое регулирование хозяйственной деятельности на шельфе Финляндии поручено полугосударственному агентству по мониторингу окружающей среды, имеющему региональные и муниципальные отделения. Деятельность агентства регулируется Министерством Окружающей среды.
В Российской Федерации среди обязательных мер, связанных с регламентацией деятельности с ППОО следует отметить проведение оценки воздействия на окружающую среду (ОВОС), создание регламента изучения ППОО, разработку декларации безопасности и экологического паспорта.
ОВОС содержит характеристику состояния окружающей среды, анализ негативных последствий, связанных с ППОО, учитывает социальные, информационные и экономические факторы. Основной его целью является выбор оптимального режима существования ППОО в природной среде акваторий.
Составление экологического паспорта ППОО является рекомендательной нормой и регламентируется ГОСТ Р 17.0.0.06-2000 "Нормативы предельно допустимых вредных воздействий на морскую среду и природные ресурсы внутренних морских вод и территориального моря Российской Федерации" (утверждены постановлением Правительства Российской Федерации от 10 марта 2000 года № 208).
Балтийское море
Основной объем исследований в Балтийском море был выполнен с 1990 по 2009 годы. В течении десятилетия: 1990-1999 гг. работы проводились на акватории всего моря на целом ряде полигонов и в основном были привязаны к районам затопления ОВ (рис. 4.2); а в последующий десятилетний период были пространственно приурочены к восточной части акватории Балтийского моря. Результаты проведенных исследований позволили выявить следующее состояние экосистемы моря.
В последние десятилетия экосистема Балтийского моря подвергается все более интенсивному техногенному воздействию и испытывает значительные антропогенные нагрузки. Современная геоэкологическая ситуация в этом море характеризуется тремя особенностями:
быстрым нарастанием концентраций загрязняющих веществ в прибрежной зоне моря;
возрастанием хронического воздействия низких концентраций загрязняющих веществ на экосистему открытых районов, удаленных от непосредственных источников загрязнения;
ростом вновь образованных неестественных химических ассоциаций;
ростом нагрузок, связанных с разработкой шельфовых месторождений, увеличением интенсивности транспортных потоков, развитием береговой инфраструктуры, стоками промышленных и бытовых предприятий и т.д.
Увеличение сбросов органических соединений, возрастание антропогенной нагрузки сопровождается эвтрофированием и гиперэвтрофированием морских вод, не только в прибрежных, но и в открытых районах Балтийского моря. Кроме того, особую озабоченность вызывает микробное загрязнение прибрежных вод.
Так, например, только в воды Финского залива через стоки рек сбрасываются промышленные и бытовые стоки крупных городов в объеме около 135 тыс. тонн ежегодно: нефтепродуктов - 4.7 тыс. т, синтетических поверхностно активных веществ - 2.9 тыс. т, соединений фосфора - 6 тыс. т, азота -28 тыс. т, сульфатов - 45 тыс. т, хлоридов - 37 тыс. т, фенолов - 13 тыс. т. С учетом этого фона и целесообразно рассматривать поведение ОВ в водах Балтийского моря.
Кроме того, поведение ОВ в морской воде при разгерметизации затопленных в Балтийском море немецких трофейных химических боеприпасов и емкостей в свою очередь зависит от целого ряда факторов. К числу таких факторов можно отнести:
характер распределения затопленного НТХО по полигонам затопления на морском дне и гидродинамический режим в районах затопления;
коррозионные процессы разрушения корпусов затопленных химических боеприпасов и емкостей;
физико-химические характеристики затопленных ОВ, морской воды, процессы взаимодействия ОВ с морской водой, взвесью и донными осадками;
морфологию физико-химических барьеров, выявленных в водном слое и донных отложениях;
интенсивность литодинамических и инженерно-геологических процессов;
сейсмологическую активность;
илообразование в районах затопления и наличие слоев придонных организмов.
Совокупность проявления этих факторов в конечном итоге, определяет продолжительность существования ОВ на морском дне, размеры зон возможного заражения и степень опасности этих веществ для биосферы Балтийского моря.
Влияние затопленных масс НТХО на экосистему Балтийского моря может рассматриваться только в контексте его общего современного экологического состояния и прогнозируемых сценариев изменений этого состояния в будущем.
На основании анализа результатов комплексных геоэкологических, океанологических инженерно-геологических, геоморфологических, литоди-намических исследований, выполненных в разные годы, рядом специалистов и автором диссертации, рассмотрены основные факторы влияния затопленного НТХО на окружающую среду Балтийского моря. При этом основное внимание уделено полигонам, содержащим наибольшее количество ППОО.
Анализ состояния экологической обстановки и ее динамики, а также разделение техногенного влияния НТХО и других источников загрязнения экосистемы Балтийского моря возможны только на основании современных технологических и информационно-аналитических систем.
Опыт работ, выполненных в течение ряда лет, полученные материалы и результаты их интерпретации послужили базовой основой для создания и развития рассмотренной в главе 3 информационно-измерительной системы.
Полигоны исследований в Балтийском море весьма существенно отличаются по своим природным условиям и именно на выяснение этих отличий и были направлены усилия автора. Исследования, проведенные на Люсе-чильском, Борнхольском и Лиепайском полигонах, позволили составить их характеристику и оценить потенциальную опасность затоплений НТХО, обосновать принципы проведения геоэкологического мониторинга, основные технологические требования к измерительным и информационным модулям.
Большое количество НТХО было затоплено США и Великобританией на Люсечильском полигоне (рис.4.3), расположенном в проливе Скагеррак. В результате геофизических работ удалось оценить площадь затопления в 5-6 кв. миль.
В геоморфологическом отношении эта площадь представляет собой подводную аккумулятивную наклонную (ступенчатую) сильно расчлененную равнину на среднем батиметрическом уровне около 200 м при колебании глубин от 180 до 260 м.
В южной части полигона выявлено несколько отрицательных мезо-форм рельефа, где перепады глубин составляют более 40 м. При существующей крутизне склонов не исключено развитие оползней, которые фиксируются на сонограммах.
Гидрофизические характеристики Люсечильского района обусловлены непосредственным влиянием североморской водной массы. Соленость в верхних горизонтах воды составляет около 31%о, повышаясь в слое скачка (15-30 м) до 35%о. Это значение сохраняется до самого дна.
Значение кислотно-щелочного показателя у поверхности моря составляет 8,4, постепенно снижаясь к придонной области до значений рН=8,0. Показатель Eh от поверхности до дна составляет величину более 200 мВ. Содержание растворенного кислорода по разрезу водной толщи меняется мало: у поверхности - 9,0 мг/л, а у дна - 7,7 мг/л.
В вертикальном распределении фосфора от поверхности до дна отмечается высокое содержание его органических форм в валовом составе, что вызвано высокой продуктивностью планктона, генерирующего большое количество биогенных элементов, и интенсивностью биологических процессов. Однако в придонных водах отмечается резкое увеличение роли минерального и снижение роли биогенного фосфора. Это вызвано резкой интенсификацией процессов окисления в придонном слое и накоплением минерального фосфора.
Характеристика ППОО Дальневосточного региона
Обследование ППОО в морях Дальневосточного региона выполнялось в соответствии с комплексным планом основных мероприятий МЧС России.
Сумма полученных результатов за эти годы позволяет определить уровень потенциальной опасности, которую могут представить в настоящее время эти морские захоронения.
Регулярные сбросы в море отходов от деятельности военного и гражданского атомных флотов, в том числе РАО, сопровождающих ремонт атомных кораблей, судов и других объектов, на Дальнем Востоке начались в 1968 году. Координаты, годы использования и приблизительная глубина районов затопления приведены в таблице 4.22 [184]. Географическое положение районов показано на рис.4.74.
Основная доля затоплений ТРО была выполнена в соответствии с «Временными санитарными требованиями к захоронению РАО в морях» (ВСТЗ-66). Согласно ВСТЗ-66 образовавшиеся ТРО разделяли на две группы:
- загрязненные радионуклидами металлические детали, инструменты, узлы конструкций, спецодежда, обувь, ветошь, ТРО радиохимических лабораторий, пластики и др., как упакованные в контейнеры, так и не упакованные;
- реакторное оборудование (реакторы, выемные экраны и экранные сборки, крышки реакторов, ОЯТ, корпусные конструкции реакторных отсеков) как в составе АЛЛ и реакторных отсеков, так и затопленные отдельно.
Необходимо отметить, что в дальневосточных морях объекты с ОЯТ не затапливали, в связи с чем суммарная активность ТРО, удаленных в Японское море и вблизи Камчатки на порядки ниже, чем для ТРО, затопленных в арктических морях.
По ВСТЗ-66 разрешалось затапливать ТРО в специально выделенных для этого районах моря, как правило, в стальных контейнерах или цементных блоках, крупногабаритные отходы - без упаковки. Разрешалось также затопление ТРО (в контейнерах и неупакованных) в составе плавсредств, не подлежащих дальнейшему использованию.
Радионуклидный состав ТРО перед их затоплением не идентифицировался.
Для оценок активности ТРО и выхода радионуклидов из них в морскую окружающую среду был использован радионуклидный состав "типовой смеси", принятый в ВСТЗ-66 для определения активности ТРО: 50% 60Со, 25% 90Sr, 25% 137Cs.
При определении активности реакторного оборудования без ОЯТ учитывали следующие пять (3-у-активных продуктов нейтронной активации: 55Fe (период полураспада 2,7 года), 60Со (5,27 года), 154Еи (8,8 года), 152Еи (13,3 года) и 59Ni (75 тыс. лет).
Содержание радионуклидов в реакторном оборудовании и его активность определяли расчетным путем, на основе имевшейся информации по энерговыработке, уровню мощности и режимам эксплуатации этого оборудования в затопленных корабельных реакторах.
Из анализа таблицы 4.22 следует, что районы №1,2,3,4 и 7 вряд ли могут представлять потенциальную опасность сейчас, т.к. в этих районах осуществлялся только слив жидких радиоактивных отходов (ЖРО). Время и большие объёмы водообмена сделали концентрации искусственных радионуклидов в этих районах незначительными.
Кроме районов сброса и слива РАО, на Дальнем Востоке имели место потери радиоактивных источников большой мощности - РИТЭГов.
Ориентировочные районы РИТЭГов представлены на рис.4.75.
Радиоизотопные термоэлектрогенераторы и энергетические устройства, оснащенные такими генераторами, используются для энергопитания необслуживаемых метеостанций, световых маяков и других установок. В качестве источника тепла в этих устройствах применяют долгоживущие продукты деления - 90Sr или 137Cs.
Для предотвращения прямого контакта с окружающей средой источники высокой активности, применяемые в РИТЭГ, размещают и герметизируют в цилиндрических контейнерах из нержавеющей стали Х18Н10Т. Контейнеры закрыты двумя крышками (верхней и нижней), которые заварены аргонно-дуговои сваркой. Благодаря мощной экранирующей защите от проникающих излучений, МЭД излучения на их поверхности не превышает 200 мР/ч (Рылов, 2000).
Как правило, все узлы РИТЭГ механически смонтированы в едином блоке, который в отечественной практике получил название изотопной энергетической установки (ИЭУ).
Аварийный сброс в море РИТЭГ заводской № 26 произошел 20 августа 1987 г. при его транспортировке вертолетом на маяк Низкий, расположенный на восточном побережье острова Сахалин. Сброс радиоизотопного устройства был обусловлен неблагоприятными метеорологическими условиями, из-за которых раскачка агрегата и вертолета достигла критических значений.
По данным акта об утере РИТЭГ суммарная активность шести источников Sr, использованных в этой установке, была равна 683 кКи (25,3 ПБк). Утерянный РИТЭГ имел исходную активность 350 кКи (12,95 ПБк) 90Sr. Различие этих оценок, вероятно, обусловлено тем, что в первом случае был также учтен вклад 90Y - короткоживущего дочернего продукта распада 90Sr.
Другое аварийное отделение РИТЭГ от транспортного вертолета и его затопление произошло в 1997 г. над акваторией Охотского моря в районе мыса Марии острова Сахалин. По данным работы [184], эта установка значительно уступает по мощности первому РИТЭГ и активность Sr в ней составляла 1,295 ПБк (35 кКи).
В то же время, по данным маячной службы Тихоокеанского флота, этот РИТЭГ такой же, как тот, который сейчас эксплуатируется на мысе Мария (рис.4.76), и его активность, соответственно, такая же, как у утерянного на мысе Низкий.
Разработка методов интеграции моделей и базы данных по ППОО
Модели, которые используются в ПТК требуют для своей работы исходный данных по ППОО, которые хранятся в соответствующих баз данных. Эти базы данных ведутся в МЧС России различными подразделениями и необходимо организовать связь между ПТК и этими базами данных. В этом и состоит суть интеграции моделей и баз данных по ППОО.
Среди баз данных по ППОО следует выделить следующие:
Видеоархив ППОО - он хранится на специальном архивном устройстве (DVD библиотеку фирмы Элар). Библиотеки, производимые по лицензии ведущего европейского производителя технологий хранения данных DISC Gmbh (NSM Storage) вмещают от 135 до 720 компакт-дисков (CD/DVD) и позволяют хранить до 6,5 ТБ видео- и другой информации о ППОО.
Единая система оперативного контроля (ЕСОК) за ППОО, которая функционирует, в том числе, в соответствие с приказом МЧС России от 10.10.2005 №727
Реестр ППОО, который ведется в соответствие с приказом по МЧС России от 29 декабря 2001 № 575
В связи с вышеизложенным в ПТК следует предусмотреть выход в эти базы данных, что и было сделано. Однако в связи с тем, что пока не утвержден регламент доступа к указанным базам данным, то эта интеграция пока полностью не реализована. В таблице 5.7 представлена связь между задачами ПТК и базами данных по ППОО.
Интеграция моделей, реализованных в ПТК, с базой данных по ППОО предусматривает также связь с отраслевыми функциональными подсистемами. В связи с эти в ПТК следует предусмотреть выход (вызов) следующих подсистем:
система по подводным потенциально опасным объектам
отраслевая система МЧС России по чрезвычайным ситуациям
отраслевая система по чрезвычайным ситуациям ВМФ России
отраслевая система по чрезвычайным ситуациям МПР России
отраслевая система по чрезвычайным ситуациям Минтранса России
Подобная интеграция также предусмотрена в ПТК. Однако также в связи с тем, что пока не утвержден регламент доступа к указанным функциональным подсистемам, то эта интеграция пока полностью не реализована.
Следует также особо отметить роль ГИС технологий, ориентированных на обработку пространственной информации. В настоящее время общепринятым является взгляд, что целью создания ГИС является обеспечение информационной поддержки принятия решений, а саму ГИС следует рассматривать как систему для поддержки принятия решений, основанную на пространственно привязанных данных.
Программно-аппаратный комплекс ГИС предназначен для сбора, хранения, манипулирования, анализа и представления пространственно привязанной атрибутивно-графической информации об эколого-социально-экономическом развитии определенной территории. ГИС представляют собой новый тип информационно-аналитических систем (ИАС), развитие которых в современном мире приобретает особую значимость, т.к. в настоящее время из-за резкого повышения эффективности материального производства основная стоимость производится в сфере управления информационными потоками. Подобные системы используются, в основном, для информационной поддержки принятия среднесрочных (тактических) и долгосрочных (стратегических) решений.
Результаты работы ИАС, создаваемых на основе ГИС, представляются в виде электронных карт. По этой причине многие специалисты считают, что понимают суть ГИС, так как думают, что хорошо разбираются в картах. Но чтобы разобраться в картах, как впрочем и в ГИС, следует понимать, на основе каких принципов создавалась карта, как с ее помощью формализовалась неполная, но правдоподобная модель для отражения наблюдений составителя, а также как эта модель представляется с помощью специальных знаков. Таким образом, практическое использование ИАС, создаваемых на базе ГИС, неразрывно связано с учетом человеческого фактора. В этой связи представляется важным развитие ГИС-технологий для создания ПТК для прогноза развития ЧС на ППОО.
Информационно-справочной функции ГИС (что находится в данной точке пространства?) явно недостаточно для обоснования управленческих решений по ППОО. Для эффективного управления большое значение имеет прогноз последствий развития ЧС. Этот прогноз строится на основе моделирования. Поэтому в соответствующих системах информационной поддержки, реализуемых в среде ГИС, кроме информационно-справочной функции, необходимо широко внедрять и функцию моделирования. Это означает, что в состав ГИС целесообразно включать имитационные и расчетные модели. Наличие таких моделей в составе ГИС позволяет оперативно проанализировать несколько сценариев развития территории. Этот анализ реализуется на основе запросов типа: "Что будет, если ... ".
Главная цель создания ПТК - расширение возможностей функциональной подсистемы РСЧС по ППОО. ПТК будет использоваться для информационной поддержки принятия управленческих решений. При этом многие оценки развития ЧС на ППОО будут основываться на экспертных оценках, т.к. более точный прогноз будет невозможен либо из-за недостатка информации, либо из-за недостатка времени.
Пользователями создаваемого ПТК будут сотрудники не занимающиеся непосредственно ликвидацией ЧС, для организации:
работ по предупреждению ЧС на ППОО во внутренних водах и в территориальном море Российской Федерации;
работ по декларированию безопасности ППОО.
ПТК также используется для осуществления:
руководства мероприятиями по вопросам предупреждения ЧС, случаев гибели людей на водных объектах, с использованием надзорных и контрольных механизмов;
управления целевыми федеральными резервами, предназначенными для предупреждения ЧС, случаев гибели людей на водных объектах;
надзор за соблюдением федеральными органами исполнительной власти, органами исполнительной власти субъектов Российской Федерации, органами местного самоуправления и организациями нормативных требований в области защиты населения и территорий от ЧС;
информирование населения о деятельности МЧС России и предпринимаемых им мерах по предупреждению и ликвидации ЧС с помощью Интернет-ресурсов
