Выбор наиболее эффективных мер ликвидации нефтяного загрязнения арктических морей России, применяемых без нанесения ущерба окружающей среде

Освоение месторождений углеводородного сырья на Арктическом шельфе является важным элементом государственной стратегии развития российской экономики. Федеральной программой на 1994 – 2000 гг. недрам континентального шельфа отводится существенная роль в добыче запасов углеводородного сырья (около 4 % нефти и 38% газа) [2]. Общий нефтегазоносный потенциал российского шельфа превышает 100 млрд. тонн, из которого 85% ресурсов принадлежит недрам арктических морей [2].
Дальнейшая интенсификация промышленного освоения арктических морей России, ставит перед специалистами задачи более высокого уровня сложности, чем прежде. Особенно это справедливо для экологии, так как общеизвестна уязвимость природы Арктики.
Таким образом, проблема освоения арктических морей России как перспективных районов нефтедобычи требует серьезного рассмотрения и учета множества влияющих на загрязнение факторов. Для успешного решения данной проблемы принципиально важным и необходимым условием является наличие современных технических средств ликвидации нефтяного загрязнения, используемых при возникновении чрезвычайных ситуаций, при добыче и транспортировке нефти.
Современный уровень и источники загрязнения арктический морей России нефтяными углеводородами
Наибольший вклад в загрязнение морей Российской Арктики, помимо нефтедобывающего комплекса, вносят речной сток и перенос морскими течениями. Загрязнение рек Сибири, начиная с 70-х годов, возросло на 50%, что незамедлительно сказалось на уровне загрязнения арктических морей России [7].

Благодаря Северо-Атлантическому течению, в Северный Ледовитый океан в год переносится около 1 млн. тонн нефтяных углеводородов [4]. Баренцево море является зоной разгрузки течений атлантических вод, поэтому наиболее высокие концентрации нефтяных углеводородов наблюдаются именно здесь: от 0,7 до 1,5 мг/л (при ПДК 0,05 мг/л) [7].
На основании документа, подготовленного Международным комитетом защиты морей и Государственным комитетом РФ по вопросам развития Севера за 1998 год, было проведено ранжирование арктических морей России по степени экологической значимости и степени экологической деградации [1]. Анализ показал, что морями, требующими особого внимания, вследствие повышенной экологической уязвимости и все возрастающей степени промышленного освоения, являются Баренцево, Белое и Карское моря. Восточно-Сибирское море, Чукотское море и море Лаптевых имеют более благоприятную экологическую обстановку, в связи с удаленностью от основных источников загрязнения.
Вертикальное распределение нефтепродуктов в морской арктической среде обусловлено, помимо наличия антропогенных источников воздействия, гидродинамическими факторами и составом загрязнений. Поверхностный микрослой воды является сильным концентратом углеводородов (от десятых долей до 16 мг/л), но при изучении загрязнения поверхностных вод Западно-Арктического шельфа был зафиксирован факт о незначительности их концентрации по сравнению с донными отложениями [3]. Был выделен ряд ареалов с аномальным содержанием нефтяных углеводородов и полициклических ароматических углеводородов в донных осадках и придонных водах: восточная часть Баренцева шельфа, прибрежье архипелага Новая Земля, прибрежье п-ва Ямал, Терский берег и др.
Влияние нефтяных загрязнений на экосистемы Арктических морей России
Воздействие на морские экосистемы происходит на всех стадиях обустройства и эксплуатации нефтяного месторождения.
В настоящее время зафиксирован факт замедления бактериального разложения нефтяных углеводородов при низких температурах окружающей (водной) среды (исследования проводятся на биологическом факультете МГУ им. М. В. Ломоносова). Неспособность морских организмов справляться с нефтяными углеводородами по мере их поступления в морскую среду приводит к накоплению данных загрязняющих веществ и, как следствие, к деградации или гибели арктических сообществ. Одновременно с этим было замечено, что активность некоторых полярных углеводородокисляющих бактерий увеличивается с повышением уровня загрязнения. Подобная реакция была наиболее очевидна для бактерий вида Rhodococcus erythropolis (в загрязненной акватории их численность может достигать 80-100% от общего количества углеводородокисляющих микроорганизмов). Ведущая роль родоккоков в загрязненных экосистемах связана с высокой способностью этих бактерий к окислению углеводородов, а также с их феноменальной устойчивостью к неблагоприятным факторам внешней среды. Наличие и высокая способность родоккоков могут служить хорошим показателем нефтяного загрязнения. Также учитывая высокую степень устойчивости данных микроорганизмов к экстремальным факторам внешней среды, можно предположить их использование в качестве нефтеокисляющих препаратов, уменьшая, тем самым, границы применения искусственно синтезированных соединений, которые часто наносят больший вред морским экосистемам (особенно полярным), чем сама нефть [10].
Наиболее опасным для арктических акваторий считается химическое нефтяное загрязнение, поскольку низкие температуры окружающей среды способствуют замедлению процесса деградации нефти и как следствие – накоплению нефтяных углеводородов в морских организмах.
При контакте нефти со льдом еще более затрудняется процесс ее разложения. Фотохимическое и бактериальное разложение нефти подо льдом идет медленнее ввиду ограниченного притока кислорода и низкой (отрицательной) температуры. Также нефть на поверхности льда способствует быстрому его таянию и как следствие – широкому распространению вместе с ним течениями, увеличивая, тем самым, ареал своего воздействия на морские организмы.
Нефть и нефтепродукты способны оказывать губительное влияние и на биоту побережий арктических морей. Как известно, биогеоценозы побережий арктических морей весьма бедны, причем углеводородокисляющие организмы их малопредставительны по составу.

Оптимальные меры ликвидации нефтяных разливов в северных морях России
Процесс ликвидации последствий разлива нефтепродуктов можно разделить на 5 этапов:
а) прекращение утечки нефтепродуктов из емкости и трубопровода;
б) локализация разлива;
в) механический сбор нефтепродуктов;
г) доочистка загрязненной акватории;
д) утилизация отработанных материалов.
Утилизация отходов является наименее изученным этапом, поскольку наиболее эффективным способом уменьшения количества отходов и перевода их в нетоксичное состояние является сжигание. При сжигании возможно образование хлорорганических соединений, не менее токсичных для объектов окружающей среды, чем сама нефть. Но данный аспект требует дополнительных лабораторных исследований.

Применение механических средств при ликвидации разливов нефти не всегда оправдано для исследуемого нами региона. Хотя в арктических морских акваториях России еще не ведется добыча нефти в промышленных целях, имеется информация о низком техническом уровне работ по ликвидации аварийных разливов нефти в других регионах России в зимний период. Также механическая очистка не может гарантировать полной ликвидации нефтяного загрязнения.
Среди сорбирующих материалов наиболее безопасными являются препараты, изготовленные на основе природных материалов: торфа, мха, рисовой шелухи, древесной муки и т. д. Данные препараты, предположительно, не способны причинить особого вреда морским арктическим экосистемам, известным своей повышенной восприимчивостью к внесению инородных тел. Однако незначительная нефтеемкость (от 3 до 10 т/т), а также трудности, возникающие при их сборе, ставят под сомнение целесообразность использования данных сорбентов [5].
Из синтетических сорбентов наиболее экологически безопасным, не имеющим аналогов по своим рабочим качествам и, к сожалению, еще не использующимся, является УСВР – углеводородная смесь высокой реактивности. Рабочий температурный диапазон препарата практически не ограничен: от -60 до 4000 ° С [6]. УСВР максимально эффективна при ликвидации разливов нефти и всех видов нефтепродуктов, для очистки промышленных и питьевых вод, для обратимого сбора паров углеводородов, для тушения пожаров, для связывания токсичных углеводородных соединений при их транспортировке, утилизации. Единственным недостатком сорбента является его малый удельный вес – 0,02-0,002 г на 1 куб. см, что может привести к трудностям при сборе препарата.
Использование способов сбора нефти, в основе которых лежит процесс ее отверждения, не оправдано пока ни в экономическом ни в экологическом плане, поскольку эти способы весьма дороги, а образовавшиеся затвердения могут быть унесены под воздействием ветра и волн.
Применение диспергентов часто наносит еще больший вред окружающей среде, чем компоненты нефти и нефтепродуктов, поскольку диспергенты обладают высокой проницающей способностью, тем самым они способны вызвать патологические изменения в организмах морских животных и растений, особенно арктических.
При озонировании (воздействии озона на нефтяное загрязнение) исключается концентрирование очищаемой примеси, в воду не вводится посторонних веществ, а непрореагировавшая часть озона химически инвертируется в кислород. Однако дороговизна озонаторов, а также возможность утечки озона, являющегося токсичным газом и обладающего сильными окислительными свойствами, мешают широкому внедрению данного метода [8].
Уникальным средством очистки малых рек, водоемов и стоков является растение эйхорния. Несмотря на то, что данное растение произрастает в странах с тропическим и субтропическим климатом, оно может активно вегетировать вплоть до широты г. Архангельска. При очистке стоков, в которых находятся аммиак, фосфаты, щелочи, сульфиды, нефтепродукты, фенолы, растение окисляет и расщепляет их на простые элементы и усваивает как питание. Также по предположению некоторых ученых, эйхорния явилась прекрасным сырьем для образования нефтегазовых залежей, то есть огромным запасам нефти и газа мы обязаны именно этому растению. Таким образом, очистка загрязненных пресноводных водоемов (в том числе и от нефти и нефтепродуктов) с помощью эйхорнии была бы экономически чрезвычайна выгодна. Очищая стоки от вредных примесей, врастает сырье для получения топлива. Однако применение эйхорнии для очистки рек и водоемов от загрязняющих веществ, может привести к подавлению других видов флоры и фауны пресноводных водоемов, что незамедлительно скажется на равновесии водной экосистемы [9].
Наиболее оправдано, с нашей точки зрения, применение биопрепаратов, поскольку их использование не предполагает внесения в морскую среду инородных тел, способных вызвать необратимые изменения в экосистемах, тем более арктических. Микроорганизмы, вживаемые в морскую среду, лишь способствуют росту тех компонентов экосистемы, которые разлагают углеводороды, причем при выборе подобных катализаторов используется микрофлора биотопа. Например, недавно нашими исследователями был разработан биопрепарат ИНИПОЛ ЭАП 22, стимулирующий рост специфической флоры, присутствующей в среде и благодаря этому приводящий к значительному росту скорости биоразложения углеводородов. Эта формула позволяет также обеспечивать следующие преимущества: оптимизированные содержания углерода, азота и фосфора; очень низкую растворимость в воде; стабильность при хранении; препарат не токсичен для морской фауны; действие его не зависит от средств, используемых для его введения в среду и от метеорологических условий; очень активен даже на эмульсиях, называемых “шоколадной пеной”. В настоящее время применение биопрепаратов в нашей стране весьма ограничено, что связано с низким качеством используемых средств, а также отсутствием денег на разработку новых экологически чистых технологий. Биопрепарат ИНИПОЛ ЭАП 22, обладающий уникальными свойствами, позволяющими использовать его в арктических водах весьма эффективно, до сих пор находится лишь на стадии рассмотрения.
Литература:
1.Лесников Б. М. Принципы выбора приоритетных горячих точек. ГОСКОМСЕВЕР. Лондон, 1998, с. 4-7.
2.Научно-методические подходы к оценке воздействия газонефтедобычи на экосистемы морей Арктики (на примере Штокмановского проекта). Под ред. Матишова Г. Г., Никитина Б. А. Апатиты, 1997, 391 с.
3.Николаев В. И. Опережающее геоэкологическое картографирование прибрежно-шельфовых зон Белого и Баренцева морей России масштаба 1: 1000000 на 1993-1997 гг. Отчет. С.-П., ВНИИ Океанологии, 1998, 150 с.
4.Океанология. Химия океана, т. 1. Химия вод океана. Под ред. Бордовского О. К., Иваненкова В. Н. Москва, Наука, 1979, с. 453-456.
5.Общая ситуация в области производства и применения нефтесорбентов. Доклад Министру МЧС Шойгу С. К., 1997.
6.О мерах по совершенствованию борьбы с разливами нефти на морях и внутренних водах РФ. Доклад. Госкомэкология России.
7.Российская Арктика: на пороге катастрофы. Москва, 1996.
8.Экология и промышленность России. Ежемесячный общественный научно политический журнал. Москва, Машиностроение, 1997, № 2, с. 32-38.
9.Экология и промышленность России. Ежемесячный общественный научно- политический журнал. Москва, Машиностроение, 1997, № 4, с. 8-12.
10.Коронелли Т. В., Комарова Т. И. и др. Интродукция бактерий вида Rhodococcus в тундровую почву, загрязненную нефтью. Жур. “Прикладная биохимия и микробиология”, т. 33, № 2, 1997, с. 198-201.