Российское ноу-хау в мониторинге морских акваторий на предмет экологического загрязнения

Ученые из Российской академии наук провели масштабные эксперимент, длившийся две недели. Суть эксперимента состояла в испытаниях нового комплекса приборов и устройств, предназначенных для экологического мониторинга всех морей РФ, где в данный момент ведутся разработки и добыча нефти.

Министерство образования и науки России провело в прошлом году тендер для выявления разработчика технологий и приборов для проведения мониторинга морских территорий, где ведется добыча нефти или планируется ее поиск и разработка. В июне прошлого года тендер выиграл Институт океанологии РАН. Размер гранта составил 20 миллионов рублей. В проекте, кроме института океанологии, приняло участие еще одиннадцать коллективов, представляющих научные, производственные и учебные организации. Итогом коллективной работы явился довольно ощутимый результат уже через год после начала работ. В качестве испытательной площадки было выбрано Каспийское море, как наиболее подходящее по большинству параметров. Это и довольно большой масштаб производимой нефте- и газодобычи, и уникальность моря, которое не имеет выхода в Мировой океан (этот факт до сих пор является яблоком раздора: считать ли его морем или озером). Второй фактор делает местную экосистему особенно уязвимой, поскольку даже минимальные отклонения от экологической нормы способны вызвать непоправимые последствия. Созданная аппаратура проходила испытания в тех районах, где уже велась добыча газа (месторождение им. Ю. Корчагина и им. Филоновского), а также в тех районах, где ведутся геологоразведочные работы, включая бурение.

Как рассказал руководитель проекта доктор физико-математических наук, заведующий лабораторией оптики океана Института океанологии РАН Олег Копелевич, он воспринимал Каспийское море как неблагополучное. И каково же было его удивление, когда  оказалось, что акватория моря чистая. В течение семнадцати дней ученые искали на поверхности нефтяные пленки, задействовали для этих целей снимки из космоса, но так ничего и не нашли. Поэтому им пришлось искусственно загрязнять море, впрыскивая подсолнечное масло.

Рассмотрим, как же работает данный комплекс, и в чем заключается его изюминка (так как средства мониторинга загрязнений водной поверхности появились отнюдь не вчера). Главной деталью комплекса является «аквазонд». Устройство представляет собой буй, погруженный на дно якорь, и трос между ними. По тросу вверх и вниз ходит маленький лифт, к которому прикреплены всевозможные датчики – температуры, прозрачности, солености, скорости течения и т.д. Для изучения наиболее показателен верхний слой воды, но при сильных волнениях  нахождение аквазонда в нем представляет наибольшую опасность. Поэтому при штормах зонд опускается на десять метров, где в условиях Каспия ему ничто не угрожает. При этом собранные данные уже не обладают такой ценностью, как поверхностные.

В качестве главного достоинства нового комплекса называется его самостоятельность. Вся его работа выполняется автономно, без человеческого участия. Теперь для проведения нужных анализов не нужно каждый раз выходить в море. Кроме того, аквазонд можно запрограммировать на выполнение определенной последовательности работ как на берегу, так и дистанционно. Устройство снимает показания с датчиков по заданной программе, сохраняет их в памяти и через определенные промежутки времени передает в лабораторию, используя радио  или спутниковую связь.

Правда, существуют ситуации, когда все же выгодней применение импортного оборудования. Для нового устройства также некоторые части были позаимствованы – те, которые уже трудно или невозможно усовершенствовать (или экономически нецелесообразно) – например, СиТиДи-зонд. А современные стандарты исследований очень высоки. Так, меру солености необходимо измерять в тысячных долях промилле, то есть тысячной долей одной тысячной. Температуру воды данный американский прибор измеряет с поразительной точностью в одну тысячную градуса.

Отечественные приборы также имеют свое ноу-хау: диагностику загрязнения воды нефтью и измерения биоптрических характеристик они делают лучше зарубежных аналогов. Особенно эти слова относятся к лидару.

В качестве основы исследований был использован в тестовых целях радарно-лидарный комплекс, призванный обнаруживать пятна нефти. Прибор установили на научно-исследовательском судне «Рифт», принадлежащем Институту океанологии РАН. Это судно является флагманом научного флота Каспийского моря. В дальнейшем этот комплекс будет устанавливаться на нефтяных платформах во всех морях, где есть нефтяные и газовые месторождения. Радиозонд улавливает нефть на удалении от ста метров до нескольких километров. Зонд воспринимает неоднородности поверхностного натяжения (любая масляная жидкость сглаживает поверхность жидкости), правда, отличить нефть от любого другого источника масляного происхождения он не в силах.

Зато это умеет лидар. В отличие от радиорадара его дальность действия невелика, до ста метров, зато отраженный от воды мощный лазерный луч хранит информацию, достаточную для определения не только толщины нефтяной пленки, но и о сорте нефти.

В импортных лидарах длина луча лазера, то есть длина возбуждающей электромагнитной волны, не позволяет достаточно уверенно определять характеристики отраженного импульса. Наши ученые впервые в мире для возбуждения электромагнитного луча  и последующей регистрации его использовали ультрафиолет, с помощью которого прибор не только регистрирует загрязнение, но и способен определить его источник настолько точно, что в состоянии различить нефть с двух соседних скважин.

Разработанные приборы измеряют не только загрязнение нефтепродуктами, но и многие другие параметры, имеющие отношение к экологии.

Существует мнение, что экологический мониторинг сводится только к обнаружению загрязнений. Это не так. Да, обнаружить, что в воде имеется повышенное содержание нефтепродуктов – важно, но не менее важно иметь возможность наблюдать, какое влияние оказывают эти загрязнения на окружающую среду. Для этих целей необходимо наблюдать за состояние экосистемы, проводить постоянные измерения ее параметров. Начиная с 1998 года, у нас имеется возможность делать это с использованием спутников, но для расшифровки этих данных нам необходимы дополнительные измерения, которые отныне возможны с использованием наших приборов.

У этого комплекса существует еще одно практическое применение – нормирование экологических показателей, а также основных показателей загрязнения, которые позволяют судить о том, является ли исследуемая область экологически благополучной.

На данный момент существуют только общие нормативы – ПДК, то есть предельно допустимые концентрации вредных веществ, но они обладают низкой шкальной эффективностью – это как показывать среднюю температуру по больнице. Лучшие результаты дает сравнение с  местными, региональными нормативами, учитывающими особенности того или иного региона. Но для Каспийского моря таких показателей просто не существует, хотя ученые в них крайне нуждаются. Это просто огромный массив работы. «Параллельным мониторингом должна быть охвачена как можно большая территория акватории», - говорит  директор КаспМНИЦ Сергей Монахов. «И мы уже убедились, что сл всех точек зрения оптимальным будет вариант использования комбинации спутниковый наблюдений, постоянных наблюдений на нефтяных платформах и мониторинга с судов. Организационно и финансово программа должна основываться на равноправном партнерстве государства и частного сектора. Ну, хотелось бы, чтобы это так было».

Разработки ученых из РАН уже в данный момент приблизили процесс мониторинга к оптимуму – считает Монахов. Когда полным ходом начнется разработка нефти на российской стороне Каспийского моря, эта система уже должна работать. И, скорее всего, именно здесь она будет внедрена в первую очередь, а уж потом и в других морях. По расчетам, первая стационарная нефтяная платформа в российском секторе Каспия будет построена и начнет свою работу в 2008 году, на месторождении имени Ю. Корчагина. В этом втором по величине запасов источнике нефти будет пробурено порядка 30 скважин. Самое крупное месторождение – им. Филоновского, начнет добычу предположительно в 2011-2012 годах.

В связи с резким ростом объема работ на шельфе возникает повышенный риск, и даже увеличение уровня безопасности не исключит вероятности аварий, в результате которых возможен разлив нефти. И, тем не менее, по словам Сергея Монахова, при поисковом бурении скважин согласно статистическим выкладкам, одна авария с разливом нефти приходится на десять тысяч пробуренных скважин. Информация, которой пестрит интернет и СМИ, о массовых разливах нефти по всему миру, приходится не на случаи, связанные с бурением скважин. Совсем недавно танкер в Индийском океане столкнулся с сухогрузом, при этом на поверхность вылилось 5 тысяч тонн нефти. Случаи загрязнения от морского транспорта встречаются намного чаще. Такие катастрофические события, как большая платформа, затонувшая на бразильском шельфе пару лет назад – случаи очень редкие, но мы должны быть готовы к ним.

Все аварии, связанные с разливом нефти, делятся на три уровня. Разлив первого уровня – это 50-100 тонн нефти – вполне в силах ликвидировать сама компания. При разливах второго уровня начинает действовать региональный план ЛАРН (ликвидация аварийных разливов нефти), то есть в таких работах участвует областное МЧС, привлекающее к работам все местные предприятия, специализирующиеся на ликвидациях. Третий уровень – это уже федеральный и международный. По Каспийскому морю международный уровень вызывает вопросы. Существует так называемая Рамочная конвенция по защите морской среды, которая предполагает существование единого плана ЛАРН для всего Каспийского моря с привлечением всех прикаспийских стран, но пока такого плана нет и неизвестно, когда он появится.

В 2005 заседала Морская коллегия России, которая приняла  решение о создании комплексных систем безопасности. Согласно этому документу все буровые платформы морского базирования должны иметь на своем вооружении системы комплексного мониторинга экологических параметров. Эта программа носит только рекомендательный статус, но все же будет включена в программу освоения шельфа России, и тогда документ приобретет юридический статус.

ЗАО "Природный комплекс "ЭКО Плюс" – региональное предприятие по приему и переработке нефтесодержащих отходов, имеет в своем арсенале технологию по очистке нефтеналивных танкеров от мазута и сырой нефти и подготовке их для транспортировки дизельного топлива. Такая услуга действительно востребована перевозчиками, работающими с нефтепродуктами. Объемы нефтеперевозок составляют 10-15 миллионов тонн в год. Эта цифра в десять раз меньше, чем на соседнем Черном море, но через несколько лет она возрастет в два-три раза. Вот тогда и ожидается выход на первый план специализированного подразделения "Природного комплекса "ЭКО Плюс", которое создавалось для ликвидации последствий аварий с разливом нефтепродуктов. Пока это подразделение простаивает без работы. Главные маршруты нефтяного транспорта пролегают из Казахстана в Азербайджан, Иран и Дагестан.

По материалам astrakhan.net