Устойчивое развитие: вода и нефть

В. Данилов-Данильян, Г. Баренбойм, Е. Веницианов
Институт водных проблем РАН,
г. Москва

---

Устойчивое развитие мировой цивилизации и отдельных стран тесно связано с возможностями использования водных и нефтяных ресурсов в экономическом, социальном и экологическом аспектах. Нефтяные загрязнения, связанные с деятельностью нефтяной индустрии, значительно ограничивают ресурсы чистых пресных вод. Они также резко ухудшают качество вод мирового океана как среды для получения достаточного количества безопасных морепродуктов. В докладе эти заключения подтверждаются многочисленными данными. Предлагаются меры для смягчения конфликта между водой и нефтью.

Sustainable development: water and oil. Danilov-Daniliyan V., Barenboim G., Venitsianov E. Sustainable development of world civilization and particular countries is closely linked to usage of water and oil resources in the economic, social and environmental aspects. Oil pollution associated with oil industry considerably restricts the resources of clean freshwater. It also affects water quality of the world oceans as an environment to obtain an adequate amount of safe seafood. In the report these findings are confirmed by abundant data. Proposals are presented to alleviate the clash between water and oil.

Устойчивое развитие в контексте данного сообщения трактуется как экономическое и социальное развитие общества, при котором генерируются экологические риски, реализация которых не приводит к непоправимым экологическим последствиям для окружающей природной среды, включая биоту, и для окруженного этой средой человека. При этом «поправимость» последствий должна осуществляться в конкретный и разумный по величине временной период.

Не обращаясь к различным экономическим моделям устойчивого развития, отметим только, что при таком определении экономические балансы должны учитывать ущербы, наносимые деятельностью человека природным ресурсам, а также природе в целом, включая человека как часть природы, который, создавая антропогенный пресс давления на нее, сам становится жертвой этой придавленной или раздавленной природы.

Вода и нефть – как часть природы и одновременно как природный ресурс - важные объекты процессов устойчивого развития применительно к экономическим и социальным аспектам этого развития. Они играют выдающуюся роль во всем развитии современной цивилизации (по-видимому, вода будет играть роль в устойчивом развитии и всей последующей земной цивилизации, а время такой роли для нефти конечно и, возможно, исчисляется несколькими грядущими десятилетиями).

В принципе, для упрощения дальнейшего изложения можно говорить об устойчивом развитии водного хозяйства [1] и нефтяной индустрии [2]. Экологические аспекты этих процессов в значительной мере пересекаются, и именно это пересечение станет предметом нашего изложения.

В самом начале, о воде, водных ресурсах и водном хозяйстве. Проблемы, связанные с охраной пресных природных вод и восстановлением устойчивого экологического состояния водных объектов суши, относятся к числу наиболее актуальных. Учитывая возрастающее значение пресных вод в глобальном масштабе, что неоднократно отмечалось ООН и другими организациями, можно утверждать, что масштаб значимости этих проблем стратегический применительно к проблеме организации процессов мирового устойчивого развития.

Некоторые данные, приводимые в [3], хорошо иллюстрируют это положение. Если принять, что полный объем гидросферы 2,0×10⁹ км³, из которых 1,4×10⁹ км³ приходится на долю мирового океана, то доступные ресурсы пресных вод составят 4,1×10⁴ км³/год, устойчивая часть (не связанная с паводками или экстремальными засухами) – 7,0×10³ км³/год, используемая – 3,5×10³ км³/год. При этом глобальный сброс сточных вод составляет не менее 2,0×10³ км³/год. Следовательно, глобальный коэффициент разбавления – 3,5, что свидетельствует об остроте гидроэкологических и водохозяйственных проблем.

Анализ тенденций увеличения водопотребления и загрязненности вод в ближайшее столетие согласно одной из моделей развития, рассматриваемой в [3], показывает, что уже в 2030 г. основу водопотребления будут составлять загрязненные воды. Более оптимистические модели загрязнения отодвигают этот срок на 20 – 30 лет. Эти обобщенные данные не отражают распределение составляющих их компонентов по географическим зонам, по континентам и странам. Для некоторых из них дефицит пресной приемлемо чистой воды является первоочередной проблемой. Фактически общей мировой проблемой является загрязненность большинства крупных рек, включая российские [3].

Уже сейчас 19 регионов России испытывают устойчивый дефицит воды для питьевого водоснабжения: недостаточно самой воды. Около трети населения России используют для питьевых нужд воду, не отвечающую гигиеническим требованиям по химическим и микробиологическим показателям. 17,4 % поверхностных и подземных вод, являющихся источниками централизованного водоснабжения, не отвечают санитарным нормам [4].

Хотя под водными ресурсами чаще всего понимается ресурс пресных вод, мы, по крайней мере, в данном изложении, отнесем к водным ресурсам и воды морей и мирового океана. При таком отнесении мы рассматриваем эту воду прежде всего, как среду, необходимую для существования биологических ресурсов, добыча которых вносит важный вклад в мировую экономику и образование социума, связанного с этим процессом. Ухудшение качества этого ресурса способно существенным образом повлиять, например, на рыболовство.

О масштабах мирового рыболовства говорят следующие данные. К концу 20 века рыболовством занималось 120 млн. человек, ежегодный доход от него составлял около 55 млрд. долларов; в нем было занято 3,5 млн. судов общим тоннажем около 14 млн. тонн. При этом основную долю обеспечивала морская добыча, а более конкретно пять районов в Атлантическом и Тихом океанах. Загрязнение мирового океана уже резко повлияло на продуктивность некоторых из этих районов. Так Северо-Восточный район Атлантики у берегов Европы в начале 50-х годов 20 века давал до 30 % мирового улова. Сейчас - не более 2,5 %. Причина - перелов и интенсивное загрязнение Северного моря [5].

Таким образом, помимо нехватки во многих регионах мира и отдельных странах источников пресных вод в нужном количестве, отметим, что качество, как пресных вод, так и вод морей и океанов стремительно снижается и в причинах этого снижения значительное место следует отвести нефтегенному загрязнению.

Основные источники нефтегенного загрязнения в нефтяной индустрии: процесс создания нефтяных промыслов (включая бурение, в том числе и разведочное, создание инфраструктуры промысла на суше и платформ на море), добыча, и переработка нефти, складирование и транспортировка нефти и нефтепродуктов трубопроводным, танкерным и железнодорожным транспортом.

Если нанести на карту материальные объекты нефтяной индустрии (промыслы, хранилища, производства по переработке нефти, нефте- и продуктопроводы и др.), а также маршруты танкерных и железнодорожных перевозок, вся Россия окажется покрытой паутиной этой индустрии: нет ни одного региона в стране, где бы не было хотя бы одного элемента этой паутины. Для иллюстрации сказанного отметим, что система магистральных нефтепроводов в России имеет протяженность около 50 тыс. км, система продуктопроводов (с ответвлениями) – около 20 тыс. км. Вместе они пересекают более 5 тыс. водных объектов (без учета Балтийской нефтепроводной системы и строящейся системы «Восточная Сибирь – Дальний Восток» с ответвлением в Китай) [6].

Функционирование нефтяной индустрии приводит к тому, что нефть и нефтепродукты в больших количествах оказываются разлитыми в природе, в том числе и в природных водах. К этому ведут проектные ошибки, технологическое несовершенство многих процессов нефтяной индустрии в мире, устарелость многих ее объектов в России, доминанта экономического фактора в мировом, пока неустойчивом развитии этой индустрии, особенно в России, недостаточный профессиональный уровень многих современных отечественных специалистов и их низкий уровень экологического мировоззрения, а в ряде случаев неблагоприятное стечение обстоятельств, природные катастрофы и др. При этом мы не рассматриваем вынос нефтепродуктов с территорий водосбора, куда они попадают в связи с функционированием автотранспорта, бензоколонок, складов ГСМ и т.п.

По разным оценкам ежегодно в Мировой океан попадает от 3 до 15 млн. тонн нефти [см., например, 7,8]. Наиболее достоверной нам представляется оценка 8,5 млн. тонн [9]. При этом вынос реками составляет 31 - 41 % [9,7], вынос нефти из природных источников –10 – 15 % [9,7], транспортировка нефти и нефтепродуктов – до 60 %.

Самое большое количество аварийных ситуаций и крупнейшие объемы потерь в мире (примерно 80 % от общих потерь в 834 млрд. долларов) наблюдается в Северной Америке, Европе и на Дальнем Востоке. Наиболее масштабные убытки наблюдаются по аварийным случаям на платформах (13,4 млрд. долларов), на буровых установках (7,1), скважинах (5,7) и трубопроводах (3,9) [9].

В России с 1992 по 1996 год в среднем фиксировалось 20000 порывов нефтепроводов год (официальные данные Минтопэнерго России; цит. по [6, с. 14]). В 2001 г. произошло около 42000 порывов на внутрипромысловых нефтепроводах с суммарной утечкой более 65000 тонн. С 1992 по 2001 гг. на магистральных нефтепроводах зафиксировано 545 аварий (данные Совета безопасности России, цит. по [10]).

Крупнейшей зарегистрированной аварией в России следует считать аварию на межпромысловом нефтепроводе «Харьяга-Усинск» (точнее, «Возей – Головные сооружения») в Республике Коми (1994 г.), которая привела к разливу нефти в объеме около 100000 тонн и примерно к такому же объему разлива пластовых вод. По данным аэрофотосъемки было залито не менее 60 га (из них 30 га болот только на одном участке), на площади 40 га средняя толщина слоя нефти составила 24 см. Разлитая нефть через ручьи вошла в реки Колва, Уса и Печора и часть нефти достигла Арктического бассейна. Для блокирования и сбора нефти только в первый десятимесячный период работ было построено 45 км подъездных дорог к местам разлива нефти, 5,5 км. Плотин и локализационных дамб, 34 полигона- накопителя, в которых было размещено более 360000 куб.м жидких нефтяных шламов и загрязненных грунтов. 125 млн. долларов международных займов получила Россия для целей смягчения последствий этой аварии и они покрыли только часть затрат (подробно об этой аварии см. монографию[11]). Только в 2004 г. было официально объявлено о ликвидации последствий этого разлива.

Из всего сказанного выше о нефти следует вывод, что нефтяная индустрия несет высокие экологические риски; нефть и нефтепродукты наряду с тяжелыми металлами являются наиболее массовыми загрязняющими веществами для природных вод по масштабам распространения и уникальными по их объемно-весовым характеристикам как вещества, которые одномоментно в громадных количествах могут оказаться в воде. При этом «ударная» концентрация нефти в воде (например, при аварии танкера и быстром выливе нефти) способна в сотни тысяч и более раз превышать предельно допустимую концентрацию в достаточно больших объемах вод.

Понятно, что экологические риски не определяются только масштабами разлива. Их важная составляющая – вредность нефти, составной частью которой является ее токсичность. Рассмотрим нефть с позиций анализа ее вредности.

Нефть, в целом, оказывает мощное внешнее физико-химическое воздействие на живые организмы, чья жизнедеятельность полностью (например, рыбы) или частично (например, птицы) связана с водой. Этот эффект, который мы условно назовем «замазучивание», приводит к образованию вязкого гидрофобного покрытия всего тела живого организма, слипанию отдельных его наружных компонентов (например, перьев птиц), образует преграды для доступа воды к некоторым внутренним органам (например, к жаберным пластинкам, которые при этом еще и слипаются). Замазучивание, в частности, приводит к тому, что при нересте рыб спермии не могут достигнуть икринок, а оплодотворенная икра погибает и т.д. Замазучивание решительным образом портит товарные качества пищевых продуктов, сырьем для которых служит гидробиота, делая их в ряде случаев опасными для человека.

Токсичность нефти является следующим фактором ее вредности. В нефти содержится не менее двух тысяч различных углеводородов. Среди них есть токсиканты общего действия, а также мутагены, канцерогены, гонадотропные токсиканты, эмбриотоксины [11, гл. 2]. Химическая модификация нефти в воде приводит к образованию большого числа вторичных токсичных веществ [12], многие из которых более гидрофильны, чем исходные и легко проникают в клетки и ткани организма.

Нефть содержит тяжелые металлы, среди которых по содержанию особенно следует выделить ванадий и никель: их содержание в некоторых нефтях (например, западно-сургутской) достигает соответственно 0,017 и 0,002 % [13, с. 299], а в золе до 60 и 36 % [14, с.192]. С позиции анализа токсичности нефти существенен не только факт содержания этих и некоторых других металлов, способных оказать самостоятельное негативное воздействие на организм. Более существенным представляется синергизм действия металлов и углеводородов на организм: ванадий и никель, а также ряд других «нефтяных» металлов угнетают ферменты, способные дезактивировать ксенобиотические гидрофобные углеводороды.

Наконец, нефть радиоактивна за счет содержащихся в ней урана и тория.

Для краткости мы не рассматриваем в данном изложении проблему пластовых вод, выносимых на поверхность вместе с нефтью и представляющих собой, образно говоря, «рассол из значительной части таблицы Менделеева». Не рассматриваются также экологические аспекты использования буровых растворов и иных веществ, используемых в нефтяной индустрии.

В совокупности, как показало изучение последствий вышеназванного разлива нефти в Республике Коми нефтегенное загрязнение отрицательно сказалось на всех водных организмах, в среду обитания которых проникла нефть. Произошло обеднение видового состава, упрощение структуры донных сообществ, снижение численности и биомассы отдельных видов, снижение плодовитости, появились аномалии в темпах роста и метаболизме (подробно см. в [11]).

Среди катастрофических разливов нефти на Западе наиболее изучены последствия аварии танкера Exxon Valdez (1998 г.), когда у побережья Аляски в море вылилось около 37000 тонн нефти. В результате погибло 20 китов, 900 морских орлов, 250000 морских птиц, 2800 каланов, 300 морских котиков. Другая живность не подсчитана. 11 тысяч человек в течение четырех летних сезонов вели работы по смягчению последствий аварии. На эти работы в общей сложности было затрачено около 2 млрд. долларов, однако и через 10 лет на побережье Аляски оставались места, покрытые нефтью [15].

Особое внимание следует обратить на отдаленные последствия токсического действия компонентов нефти, в частности мутагенные и канцерогенные, которые не учитываются обычно при оценке последствий. Тем не менее, отмечено, что у моллюсков, обитающих в воде, загрязненной нефтью обнаруживается аномально большое число новообразований, сходных с раковыми опухолями человека по ряду признаков.

Мы не рассматриваем здесь воздействие загрязненных нефтью и нефтепродуктами пресных вод питьевого, гигиенического и рекреационного назначения на человека [7], не только в силу ограниченности места, но и в связи с проблемами установления однозначной причинной связи «воздействие -эффект». Тем не менее укажем, что результаты медико-биологического исследования детей в поселке Колва, ближайшем к месту разлива среди других населенных пунктов, проведенные спустя 4 года после названного выше разлива нефти в Республике Коми, обнаружили, что у 85 % детей поражены печень и/или почки. Эти данные представлены в официальном отчете по анализу последствий аварии, одним из авторов которого был один из соавторов данной публикации.

Очевидно, что необходим системный подход к созданию комплекса мер по снижению негативных последствий развития нефтяной индустрии. К числу таких мер следует отнести само снижение потребления нефти за счет энергосбережения и использования таких альтернативных источников, которые характеризуются меньшими экологическими рисками.

Очевидна необходимость совершенствования технической надежности всех компонентов нефтяной индустрии, оптимизация транспортных маршрутов. Необходимо развитие специализированных систем экологического мониторинга (в том числе для водных объектов), способных выполнять функции раннего обнаружения разливов, аварийного и поставарийного наблюдения. Недостаточно развито моделирование переносов разлитой нефти и нефтепродуктов. Существующие боновые заграждения плохо работают в быстрых водотоках и вообще не имеют хорошей гидродинамической расчетной основы для их совершенствования; у большинства нефтесборщиков недостаточен коэффициент отделения воды от нефти. Различные химические реагенты, применяемые в процессе ликвидации разлива, часто сами оказываются токсичными и.т.д.

Наконец, вся проблема негативного воздействия нефти на окружающую среду пока не имеет надежной научной базы. Так, например, официальная величина предельно допустимой концентрации нефтепродуктов в воде рыбохозяйственных водных объектов абсолютно не адекватна той ситуации, которая реально описывает состав разлитой нефти; очень ограничены наши знания о комплексном воздействии нефти и отдельных ее компонентов на организм и т. п.

Безусловно, экологическое воспитание также имеет самое непосредственное отношение к проблеме «вода и нефть».

Только большое внимание к обсуждаемой проблеме, включая ее затратную сторону, научный анализ проблемы и системный подход к ее решению способны сгладить острые последствия конфликта между водой и нефтью.

Список литературы

1. Данилов-Данильян В.И., Лосев К.С., Рейф И.Е. Перед главным вызовом цивилизации: взгляд из России. – М.:ИНФРА-М, 2005. – 224 с.

2. Алекперов В.Ю. Формирование условий и обеспечение устойчивого развития вертикально интегрированных нефтяных компаний (на примере ОАО «ЛУКОЙЛ»). Автореф. дисс. на соиск. степени докт. эконом. наук. – М.,1998. 40 с.

3. Данилов-Данильян В.И., Лосев К.С. Потребление воды: экологический, экономический, социальный и политический аспекты. - М.: Наука, 2006. - 221 с.

4. Материалы парламентских слушаний Комитета по природным ресурсам, природопользованию и экологии Государственной Думы Федерального Собрания Российской Федерации пятого созыва. Секция 4. 23 апреля 2009 г. Решение. М.: Госдума, 2009. С.1.

5. Максаковский В.П. Мировое рыболовство. Электронный ресурс: http://geo/1september/ru/articlef/php?ID=200201110

6. Баренбойм Г.М., Шульженко П.Ф., Галкин А.В., Поляков Ю.М. Автоматизированные системы раннего обнаружения и мониторинга аварийного разлива нефти. Основные научные и технологические принципы. – М.- Саров: Российский федеральный ядерный центр- ВНИИ экспериментальной физики, 1998. - 107 с.

7. Загрязнение Мирового океана нефтью. Электронный ресурс: http://ust-razvitie.narod.oilOcean.htm

8. Проблемы загрязнения Мирового океана/Природное наследие. Электронный ресурс: http://www.prinas.org/news/177

9. Мерициди И.А., Ивановский В.Н., Прохоров А.Н. и др. Техника и технологии локализации и ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов: Справочник. – СПб.: НПО «Профессионал», 2008. - 824 с.

10. Состояние трубопроводного транспорта в России/Нефть России, 2003. №3. С.11-17.

11. Ерцев Г.Н., Баренбойм Г.М., Таскаев А.И. и др. Опыт ликвидации аварийных разливов нефти в Усинском районе Республики Коми. Материалы ликвидации проекта. - Сыктывкар: ГУП «Комимелиоводхозпроект», 2000 – 182 с.

12. Рябов В.Д., Горгадзе Г.Н., Кошелев В.Н., Баренбойм Г.М. Некоторые аспекты химической трансформации нефти в воде/Наука и технология углеводородов, 2000. №4. С. 44-50.

13. Богомолов А.И., Гайле А.А., Громова В.В. и др. Химия нефти и газа: Учеб. Пособие для вузов. – СПб.: Химия,1995. – 448 с.

14. Рябов В.Д. Химия нефти и газа: учебное пособие. М.: ИД «Форум», 2009. – 336 с.

15. Разливы нефти – история, последствия, их устранение. Социум. 15 ноября 2007 г. Электронный ресурс: http://vybory/org/articles/1195.html

---

Назад к списку