Рассмотрим проблемы освоения территорий на примере освоения газоносных территорий.
Каждая из стадий освоения газоносных территорий (разведка, обустройство месторождений и строительство систем магистральных газопроводов, эксплуатация) отличается видами, интенсивностью, уровнями воздействия и степенью преобразования природной обстановки. Если для стадии строительства объектов больше характерны механические изменения на поверхности ландшафтов (нарушения сплошности почвенно-растительного покрова, изменение гидрологического режима, составляющих радиационного баланса), то при их эксплуатации типичными являются изменения энергетические воздействия (поступление потоков загрязняющих веществ во все элементы природной среды, шумовое воздействие на биотические комплексы и т.д.).
Объектами воздействия газодобывающих и газотранспортных средств являются практически все элементы природной среды, в том числе: атмосферный воздух, поверхностные и подземные воды, почвенный и растительный покров, биотические комплексы, пластовые залежи, то есть происходит комплексное воздействие на все компоненты геосистем. Отсутствие других индустриальных объектов диктует необходимость тщательного выявления всех негативных экологических аспектов освоения углеводородных ресурсов.
В сложившейся ситуации важно с позиций концепции устойчивого развития выбрать оптимальный вариант хозяйственного использования территории. При этом следует исходить не из экономических показателей, включающих лишь стоимостную оценку прямого ущерба из-за изъятия земель (хотя этот подход до сих пор преобладает), а из эколого-экономических, учитывающих показатели устойчивости ландшафтов к техногенному воздействию и те пределы такого воздействия, за которыми изменения геосистем становятся необратимыми. При описании состояния природной среды особое внимание следует уделять использованию системного подхода. Анализ экологических последствий эксплуатации газодобывающих объектов позволил выявить все потенциально возможные экологические проблемы, возникающие при взаимодействии объектов газовой промышленности и окружающей среды и ранжировать основные факторы техногенного воздействия по степени их влияния на природную обстановку. Основными факторами негативного воздействия на природную среду при разведке, обустройстве и эксплуатации месторождений и газотранспортных систем являются следующие:
- выбросы загрязняющих веществ в атмосферу;
- сбросы сточных вод на рельеф и в водные объекты;
- загрязнение экосистем нефтепродуктами, буровыми реагентами и другими технологическими жидкостями;
- механические нарушения почв и напочвенных покровов;
- изменение гидрологического и гидрогеологического режима территории;
- изменение геодинамической обстановки в пластах;
- шумовое загрязнение окружающей среды;
- антропологический фактор воздействий на фаунистические комплексы.
Загрязнение ландшафтов продуктами техногенеза при освоении природных ресурсов происходит на всех стадиях жизненного цикла газодобывающих объектов, однако каждый из них отличается масштабом, видами, интенсивностью, токсичностью загрязняющих веществ и другими характеристиками воздействия.
На этапе разведки месторождения основными источниками поступления токсикантов в экосистемы являются площадки буровых скважин. Все многообразие причин, приводящее к загрязнению природной среды при строительстве скважин, можно с достаточной степенью условности свести в три основные группы:
- несовершенство технологии строительства;
- несоблюдение технологических регламентов;
- ненадежность оборудования, конструкций и элементов обустройства площадок.
Источниками поступления загрязняющих веществ в природную среду являются устья скважин; средства очистки бурового раствора; узлы приготовления промывочной жидкости, цементных растворов и химических реагентов для их обработки; амбары-накопители. Основными загрязнителями являются буровые и цементные растворы, химические добавки и реагенты, нефтепродукты и буровые отходы. И многие проекты отклоняются именно по причине недостаточной экологической обоснованности проектных решений, которые не обеспечивают минимальное воздействие на природную среду и экологическую стабильность проектируемых объектов. Известны случаи, когда бурение скважин, произведённое без экспертного заключения специалистов-геофизиков, приводило к отрицательному результату, но самое главное - к дополнительной "бессмысленной" нагрузке на природный комплекс. Поэтому проблему обеспечения экологической стабильности газодобывающих регионов мы считаем не только чрезвычайно важной, но и приоритетной среди множества других природоохранных проблем.
Помимо экологической обоснованности технических решений, при разработке конструктивных особенностей проектируемых объектов должны учитываться природные динамические тенденции и потенциальные возможности самовосстановления природных экосистем. Следовательно, выбору принципиальных производственных технологических схем и разработке конкретных технических решений должны предшествовать детальное изучение природных условий и оценка естественной устойчивости природных комплексов в районе предполагаемого размещения проектируемых объектов. Детальность исследований зависит от стадии проектирования. Условием экологической стабильности необходимо считать соответствие уровней техногенного воздействия потенциалу устойчивости экосистем. Для перспективных газоносных регионов, таких как Томская область, фундамент будущей экологической стабильности должен закладываться уже на предпроектной стадии. В идеальном случае полная оценка факторов техногенного преобразования природной среды при хозяйственной деятельности должна отражать количественные уровни воздействия. Кроме того, она должна основываться на комплексном подходе, предполагающем определение нагрузок на все компоненты экосистем с учётом эффектов суммации, аккумуляции и последующих цепных реакций, поскольку оценка воздействий на отдельные компоненты, даже являющиеся ведущим фактором природного хода сукцессии, не позволяет обнаружить полный размах эффектов взаимодействия. В настоящее время детально разработаны общие классификации антропогенного преобразования природной среды, химического загрязнения ландшафтов, многие из которых успешно применяются для типизации изменения природных условий при хозяйственной деятельности в условиях Сибири. Использование системного подхода подразумевает обработку гигантских объёмов информации по всем компонентам природно-хозяйственного комплекса.
Процесс управления окружающей средой при проектировании строительства и обустройства объектов нефтяной и газовой промышленности начинается с составления ряда документов. С целью разработки механизмов обеспечения экологической стабильности объектов газодобычи необходима систематизация воздействий конкретных процессов на различных стадиях освоения газовых месторождения, одним из этапов которой является составление карты, высокая ёмкость которой позволит визуально оценить и прогнозировать направления изменений в природном комплексе.
Создание прогнозной карты для нефтегазовых месторождений в силу больших масштабов воздействия последних на окружающую среду, а также низкой устойчивости местных ландшафтов к антропогенной нагрузке, является довольно трудной и сложной задачей. Главный недостаток существующих методик заключается в отсутствии комплексного подхода и недостаточной квалификации исполнителей. В изготовлении таких карт должны принимать участие специалисты, как минимум, девяти специальностей: лесоведы, ботаники, почвоведы, ландшафтоведы, зоологи, геологи, гидрологи, экологи и геофизики. Второй серьёзный недостаток - отсутствие выбора альтернативных вариантов решения задачи размещения объектов. Из других недостатков следует отметить слабое использование новейших методов и инструментов проведения оценки (специализированные компьютерные системы, дистанционное зондирование, биоиндикаторы и т. п.). Поэтому на предварительном этапе оценки воздействия на окружающую среду нефтегазовых комплексов необходимо составление очень точной и детальной карты возможных изменений природной среды.
Прогноз изменения природной среды при эксплуатации месторождений полезных ископаемых требует, прежде всего, детального анализа общегеографической ситуации. Именно на этом фоне формируются техногенно-природные ландшафты, а антропогенный фактор становится участником многокомпонентного (с развитием как природных, так и техногенных явлений) процесса.
В проблеме выделяется несколько аспектов. Во-первых, нужно ответить на вопрос, какие изменения вызовет наложение на природный ландшафт строительство инженерных сооружений, особенно линейных, пересекающих значительные по размерам территории. Во-вторых, что нужно предусмотреть для сохранности таких сооружений и как избежать внедрения в грунты и проникновения в состав подземных и поверхностных вод, а также в атмосферу вредных ингредиентов. В-третьих, как обустроить инженерные сооружения, учитывая их функциональную суть, с минимумом вреда для окружающей среды.
Линейные сооружения при эксплуатации нефтегазовых месторождений представлены временными и постоянными автодорогами и нитками нефтепровода, определенным способом размещенного на поверхности грунта (уложенного на насыпь, опоры или иное основание) или укладываемого непосредственно в толщу грунта.
Роль насыпных оснований, а также насыпного тела автодорог состоит в том, что они являются искусственными положительными формами рельефа и будут относиться к общим факторам ландшафтной перестройки. Они, изменяя существовавший ранее рельеф земной поверхности, главным образом влияют на местный характер стока поверхностных и грунтовых вод, перераспределяя его по территории за счет изменения направления водотоков. Подземные сооружения, если таковые решено создавать (не считая собственно буровых скважин), - фактор перестройки подземных потоков и источник повышенной опасности в плане возможных выбросов вредных веществ, внедряющихся непосредственно в толщу грунта.
Локальные объекты: комплексы буровых установок, временные и постоянные объекты жилья, установки по первичной переработке нефтепродуктов, накопители отходов и т.д. - фактор, влияющий на экологию района на конкретных участках. В их пределах существуют те же экологические проблемы, но добавляются еще вопросы утилизации отходов и переработки или вывоза за пределы территории вредных для окружающей среды накоплений.
В целом же экологические вопросы тесно переплетаются с изыскательскими. Устойчивость возводимых объектов и их сохранность определяют, с одной стороны, нормальное функционирование инженерных сооружений, а с другой - их герметичность, не позволяя вредным для природы веществам проникать в биоту.
Учитывая сказанное, считаем необходимым сконцентрировать внимание на следующих вопросах:
1. Прогноз воздействия проектируемых инженерных сооружений на окружающую среду.
2. Прогноз устойчивости сооружаемых объектов, становящихся частью единого техногенно-природного ландшафта.
3. Разработка рекомендаций о необходимых мероприятиях по предотвращению разрушений инженерных сооружений.
4. Выбор и рекомендации природоохранных мероприятий, использование которых наиболее целесообразно в условиях региона.
Основой анализа геолого-географической ситуации будут служить различные материалы. В первую очередь, справочные издания, ежегодно выпускаемые подразделениями гидрометслужбы, имеющиеся литературные источники, а также картографические материалы.
Характеристика природных условий. В пределах любого рассматриваемого района выделяются следующие типы местности и виды ее хозяйственного использования:
1. Естественные ценозы на водораздельных пространствах (до границ начала склонов).
2. Сельскохозяйственные угодья, располагающиеся на водораздельных поверхностях, с выделением основных (определяющих, "преобладающих" их видов, в том числе: ягодники и грибные места - независимо от того, производится ли промышленный их сбор; кедровники, используемые для сбора орехов; охотничьи угодья.
3. Естественные ценозы на склонах долин.
4. Сельскохозяйственные угодья на склонах долин.
5. Естественные ценозы в пределах днищ долин: террас, поймы.
6. Сельскохозяйственные угодья в днищах долин.
Для каждого типа местности и вида сельскохозяйственных угодий приводятся параметры, характеризующие почвы, растительность гидрофизические особенности, поверхностный и внутригрунтовой сток и пр.
Параметры экосистем
1. Доля площади выделенного типа местности относительно площади всей территории. При этом необходимо указать общую площадь пашни, сенокосных угодий, пастбищ (в том числе оленеводческих), площадь ягодников, охотничьих угодий и пр. в процентах от общей площади территории (в общую площадь включается территория административного района или территория, так или иначе используемая жителями конкретного населенного пункта).
2. Общий запас биомассы (т/га) по типам местности.
3. Общая характеристика типов почв по местности.
4. Средняя многолетняя урожайность сельскохозяйственных угодий, в том числе: ягодников, кедрачей: количество добываемых промысловых видов зверей; рыбы; оленьих стад и пр. Ведущий (определяющий) вид сельскохозяйственной деятельности. Зачастую все необходимые данные найти трудно. В таком случае следует дать общегеографическую ландшафтную характеристику местности, отмечая при этом, на сколько процентов освоены водоразделы, склоны долин; сколько процентов сохранилось естественных ландшафтов и ценозов; если естественные ценозы представлены лесами, то необходимо указать бонитет, ведущую лесообразующую породу, запас древесины на единице площади. Указать площадь заболоченных земель и их долю от общей площади.
5. Среднегодовые температуры воздуха.
6. Среднегодовая величина осадков, в том числе максимально возможная.
7. Среднегодовые скорости ветра; возможные максимальные. (Характеристики 5-7 можно заменить общим описанием типа климата).
8. Наличие, глубина и границы распространения вечной мерзлоты.
9. Средняя глубина водоупора.
10. Средняя глубина зеркала грунтовых вод. (Характеристики 8-10 можно заменить общим описанием гидрологических и гидрогеологических условий).
11. Соленость грунтовых вод (г/л).
12. Соленость речных и озерных вод.
13. Средний общий сток (мм слоя).
14. Поверхностный сток (мм/год).
15. Грунтовый сток (мм/год) с выделением приповерхностного грунтового.
16. Максимальные значения глубины вреза долин или максимальная глубина расчленения поверхности (м/км2); в отдельных случаях необходима карта глубины расчленения.
17. Густота расчленения поверхности (км/км2); карта густоты расчленения (при необходимости).
В случае затруднения в определении параметров 12-17 дать общую характеристику стока по типам, принятым в гидрологических описаниях, либо указать район-аналог. Суммарный годовой сток оценить обязательно.
18. Средняя ширина днищ долин.
19. Средние уклоны поверхности по типам местности.
20. Преобладающий тип горных пород, выходящих на поверхность. Характеризуя природные условия, следует указать, в каком состоянии они находятся в настоящее время. Наблюдается ли в последние 10-15 лет стабильность условий или замечены тенденции деградации среды: заиление речных русел, долин, оврагообразование, деградация растительного покрова, болот или заболачивание и пр. Общая качественная характеристика развития экосистем в течение предшествующих ближайших лет обязательна.
Характеристика внешних воздействий. При характеристике внешних воздействий на природные комплексы используется нижеприводимая типизация антропогенных (техногенных) факторов.
1) Внесение загрязнителей по всем типам местности в почву, речную сеть, озера, болота, в воздух - в виде отношения текущих концентраций (ТК) к предельно допустимым (ПДК) по следующим видам загрязнителей: соединения свинца, соединения ртути, соединения кадмия, окислы серы, окислы азота, углеводороды нефтяного ряда. Количества поступающих в среду загрязнителей могут параллельно оцениваться (в т/га) для ТК и ПДК. Обязательна оценка состояния загрязненности территории до проведения эксплуатационных и разведочных работ (в сравнении с ПДК).
2) Экологические катастрофы применительно к районам добычи нефти и газа выражаются в самопроизвольно возникающих неуправляемых выбросах газа в виде мощных струй; в фонтанировании нефти из скважин, истечении нефти из трубопроводов, вследствие чего заливаются значительные площади земель, загрязняется вода, возникают пожары и прочие воздействия, приводящие к почти полному разрушению экосистем. Указывается вероятность появления таких катастроф и приводится их характеристика по следующим параметрам: - максимально возможные выбросы газа (м /час);
- максимально возможные выбросы нефти при ее фонтанировании из скважин (м3 или т/час);
- скорость распространения нефтяного пятна (м/сек) на суше по слабонаклонной поверхности (на водоразделах), покрытой растительностью; на склонах, в днище долин;
- скорость распространения (м/сек) нефтяного пятна по рекам и озерам;
- возможная, при существующем техническом оснащении, скорость ликвидации аварий и рекультивации земель.
3) Строительство и эксплуатация автодорог, кустов эксплуатационных буровых скважин, нефтепроводов и линий электропередач; использование гусеничного транспорта в бездорожье. Указать:
- суммарную протяженность автодорог, их ширину (таким образом определяется суммарная площадь изъятия земель из оборота экосистем и сельского или лесного хозяйства);
- то же для гусеничного транспорта;
- то же для нефтепроводов и ЛЭП;
- ширину полосы земель вдоль трасс дорог, нефтепроводов и ЛЭП, испытывающих загрязнение на уровне ПДК и выше; их общую площадь и величину в процентах от площади территории;
- вырубки леса (просеки для дорог, нефтепроводов и пр.); доля вырубаемой биомассы (необратимо изымаемой из оборота) в процентах от общей площади по типам местности; в т.ч. вывозимой для использования, оставляемой на месте;
- площадь полного уничтожения растительного покрова (равна площади, занимаемой дорогами, нефтепроводами и др.);
- динамику пожарной опасности (во сколько раз увеличивается или снижается вероятность возникновения лесных пожаров); с появлением техногенной деятельности она обычно возрастает в несколько раз; видимо, вероятность появления пожаров увеличится не менее чем в два раза;
- подтопление земель в результате строительства дорог, нефтепроводов, водоемов в карьерах и пр.;
- дренаж болот в результате строительства дорог (по кюветам), вокруг карьеров по добыче строительного материала;
- строительство карьеров и искусственных водоемов (указать относительную площадь карьеров в процентах от общей площади водной поверхности или от площади территории);
- просачивание загрязненной нефтепродуктами воды в первый горизонт грунтовых вод (мм/год).
В целом следует иметь в виду, что вероятность экологических катастроф свести к нулю невозможно, и поэтому она должна учитываться при любых видах эксплуатационных работ, независимо от уровня технического обеспечения и оснащения. Планируемая вероятность экологической катастрофы меняется в зависимости от типа местности и не должна превышать 1% обеспеченности в долинах рек, на пойме и в лесных массивах; 5-10% обеспеченности на заболоченных пространствах, удаленных от населенных пунктов, пастбищ, рек и пр.
Социально-экономическая характеристика
1. Виды социально-экономических потерь местного населения (изъятие из оборота сельскохозяйственных угодий, ягодников, снижение рыбных запасов и пр.).
2. Социальная совместимость - степень обоюдной заинтересованности (по наличию или отсутствию ее) населения и предприятия по эксплуатации газонефтяного месторождения, с перечислением экономических, материальных и социальных стимулов, например, через выплату дивидендов от добытой нефти, строительство объектов соцкультбыта и пр.
3. Сумма планируемых затрат на ликвидацию аварий, рекультивацию земель, обустройство поселов и пр. Сумма этих денег, заложенная в проект, в случае экономии (при отсутствии аварий, организации экологически чистого производства) идет в премиальный фонд для выплаты рабочим и ИТР.
С позиций предложенной методики прогноза изменения природной среды, в случае организации и эксплуатации газонефтяного месторождения, можно резюмировать следующее. Основным, определяющим (лимитирующим) экологическим фактором выступает вероятность разливов нефти. Вести добычу нефти можно, если вероятность ее разливов снизить до 1%-ной обеспеченности. Все другие перечисленные и рассмотренные выше требования по экологически безопасной эксплуатации газонефтяных месторождений вполне выполнимы, а затраты на их осуществление вполне приемлемы.