CC BY
29Анализ экологической обстановки на объектах Минобороны России в Арктической зоне
ПодполковникМ.О. ИВАНЕЦ, кандидат технических наук
О.В. ГРИГОРЬЕВА, кандидат технических наук
А.Г. САИДОВ
АННОТАЦИЯ
Представлен анализ экологической обстановки на объектах Минобороны России в Арктической зоне на основе проведенной аэрокосмической съемки.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА
Экологическое состояние объектов, аэрокосмическая съемка, загрязнение, свалки.
ABSTRACT
The paper analyzes the environmental situation at the Russian MoD facilities in the Arctic zone on the basis of aerospace survey.
KEYWORDS
Environmental condition of facilities, aerospace survey, pollution, garbage dumping sites.
В НАСТОЯЩЕЕ время Арктическая зона является одним из наиболее стремительно развивающихся стратегических регионов России, который подвергается все более интенсивной антропогенной нагрузке, в том числе связанной с созданием и эксплуатацией объектов Минобороны России.
Наибольшую опасность для окружающей природной среды представляют разнообразные источники загрязнения (нефтепродукты, ядовитые и радиоактивные вещества, компоненты ракетного топлива, крупногабаритные металлические конструкции и др.), присутствующие на территории (акватории) баз и пунктов базирования Северного флота, а также различных военных городков.
Отличительной особенностью данных территорий является наличие большого количества расформированных объектов, которые в настоящее время не эксплуатируются, но продолжают наносить существенный вред окружающей природной среде. Данная проблема отражена в «Стратегии развития Арктической зоны Российской Федерации и обеспечения национальной безопасности на период до 2020 года», утвержденной Президентом РФ в феврале 2013 года. В ней предусматривается ликвидация экологического ущерба, причиненного в результате прошлой хозяйственной, военной и иной деятельности в Арктической зоне Российской Федерации, включая оценку причиненного экологического ущерба и реализацию мероприятий по очистке арктических морей и территорий от загрязнения.
Для оценки масштабов негативного воздействия на обширных и труднодоступных арктических территориях в период с 2014 по 2017 год в соответствии с директивными указаниями Начальника Генерального штаба ВС РФ специалистами Военно-космической академии (BKA) имени А.Ф. Можайского проведены авиационные экологические обследования ряда действующих и заброшенных объектов Минобороны России.
В ходе обследования задейство-вался созданный в академии уникальный программно-технический комплекс специального аэросъемочного оборудования, включающий
в свой состав цифровые фотоаппараты высокого разрешения, тепловые инфракрасные сканеры и видеоспектрометры. Имеющаяся комплектация аппаратуры позволяет решать широкий круг задач экологического мониторинга, включая выявление:
• разливов нефтепродуктов на водной поверхности (рис. 1) и участков загрязнения водных объектов взвешенными веществами, адсорбирующими на своей поверхности тяжелые металлы;
Рис. 1. Загрязнение водной поверхности Кольского заяива пленками нефтепродуктов
• зон эвтрофированности водных объектов, свидетельствующих о наличии биологических загрязненных стоков;
• притопленных судов и металлоконструкций в водоемах (рис. 2);
Рис. 2. Притопленные металлоконструкции в акватории Кольского залива
• механических нарушений верхнего плодородного слоя почвы и загрязнений земель тяжелыми фракциями нефтепродуктов;
• зон затопления и подтопления земель;
• свалок отходов различного морфологического состава (рис. 3);
Рис. 3. Заброшенные сооружения с признаками разрушения, превращающиеся в свалки строительных отходов
ляют дополнительную возможность оценить уровень углеводородного загрязнения почв, а для водных объектов определить удельную массу нефтепродуктов в пленках и другие показатели, необходимые для расчета эколого-экономического ущерба, нанесенного окружающей природной среде.
• незаконных рубок леса;
• пожарищ;
• деградации лесных массивов под воздействием антропогенных выбросов в атмосферу или изменения условий произрастания;
• основных классов растительных формаций и их характеристик;
• показателей биомассы и биопродуктивности растительного покрова, необходимых для оценки устойчивости экосистемы к антропогенной нагрузке.
Важность комплексного использования различных аэросъемочных средств может быть продемонстрирована на примере обнаружения одного из наиболее распространенных видов неблагоприятного воздействия — неф-тезагрязнений почв. Достоверность обнаружения участков, имеющих отличные от окружающего фона те-плофизические характеристики, повышается при привлечении данных инфракрасной съемки (рис. 4). Данные гиперспектральной съемки предостав-
Высокая результативность проведения авиационного экологического мониторинга во многом достигается за счет разработки для каждой тематической задачи отдельных методик дешифрирования аэросъемочных материалов, в которых учитываются закономерности изменения спектраль-
(а) (б)
Рис. 4. Регистрация нефтезагрязнений земель по данным цифровой фотографической (а) и инфракрасной (б) съемки
ных и пространственных свойств различных компонентов экосистемы под воздействием антропогенных факторов. Все методики реализованы в созданном в BKA имени А.Ф. Можайского программном комплексе тематической обработки аэрокосмической информации и оценки экологической обстановки с учетом особенностей физико-географических условий Арктики1.
Полный цикл анализа экологической обстановки включает три этапа2.
Первый — первичная обработка, направленная на устранение искажений и улучшение качества аэрокосмических данных.
Второй — дешифрирование (обнаружение и распознавание) основных видов неблагоприятного воздействия на аэрокосмических снимках и оценка экологической обстановки.
Третий — оценивание состояния окружающей природной среды и экологического ущерба, анализ динамики развития неблагоприятных процессов и прогноз перспектив самовосстановления территорий.
Наибольшую практическую значимость имеют результаты последнего этапа обработки, позволяющего принять правильные управленческие
Оценка состояния окружающей природной среды и экологического ущерба, анализ динамики развития неблагоприятных процессов и прогноз перспектив самовосстановления территории позволяет принять правильное решение по планированию мероприятий ее очистки и рекультивации.
решения по восстановлению нарушенных территорий и акваторий с целью определения приоритетности планирования мероприятий по очистке и рекультивации.
Методика оценивания состояния окружающей природной среды по результатам дешифрирования данных аэрокосмической съемки включает3:
• расчет размера ущерба, причиненного окружающей природной среде от выявленных загрязнений в соответствии с действующим природоохранным законодательством;
• оценивание показателей устойчивости экосистем к негативным воздействиям с учетом физико-географических условий Арктической зоны;
• оценивание уровня антропогенной нагрузки на территорию и акваторию, рассчитанного по показателям выявленных негативных воздействий;
• оценивание интегральной экологической обстановки в районе расположения военных объектов, предусматривающей классификацию территории и акваторий на пять классов экологического состояния — фоновая, удовлетворительная, напряженная, кризисная, критическая;
• расчет индекса неблагоприятного воздействия, определяющего прогноз развития ситуации при отсутствии мероприятий по ликвидации загрязнений;
• определение приоритетности экологической очистки обследованных объектов с учетом степени их текущего и прогнозируемого неблагоприятного воздействия на окружающую природную среду, а также оценок трудовременных затрат на проведение очистных мероприятий.
Прогнозные оценки развития неблагоприятного воздействия на окружающую природную среду от выявленных на обследованных территориях нарушений при отсутствии мероприятий по их ликвида-
ции и очистке строятся на системе показателей, учитывающих период самовосстановления загрязненного компонента среды и уровень антропогенной нагрузки, определяемый характеристиками выявленных загрязнений. Например, для такого наиболее распространенного вида нарушений на обследованных объектах, как отходы, важно определить их агрегатное состояние, тип поверхности, на которой они складируются, степень удаленности от водных объектов и т. п. В данном случае наиболее сложным вопросом является оценка времени восстановления земель при отсутствии мероприятий по их ликвидации, которая определяется периодом разложения отходов, типом почв и условиями вечной мерзлоты на территории объектов в Арктике. В результате рассчитывается индекс развития неблагоприятного воздействия, увеличение которого характеризует необратимые негативные последствия для экосистемы (табл.)4.
В соответствии с полученными прогнозными и текущими оценка-
ми, а также с учетом плотности загрязнения, стоимости ликвидации и удаленности объекта от населенного пункта, особо охраняемых природных территорий (ООПТ) определяется приоритетность очистки обследованных территорий.
Результаты анализа экологической обстановки на обследованных объектах представлялись в виде карт-схем в геоинформационной системе, интегрированной с базой данных экологического состояния объектов Арктики. На картах-схемах отображаются контуры объектов и нарушений, а в базу данных заносится информация о количественных характеристиках загрязнений и сведения о ходе процесса их ликвидации.
Всего за 2014-2017 годы обследовано около 40 объектов Минобороны России общей площадью около 226 км2. При этом практически на каждом объекте зафиксированы факты загрязнения окружающей природной среды, приведшие к серьезным негативным изменениям в ней. Среди выявленных наруше-
Таблица
Классификация объектов по индексу прогноза развития неблагоприятного воздействия на окружающую среду
Значение Характеристика
К 0,2 Восстановление плодородия почв возможно в течение нескольких десятков лет
0,2 < I < 1,0 Снижение защитных функций и структурные изменения экосистемы. Самовосстановление почв возможно, но при незначительных затратах на ликвидацию загрязнений
1,0 < I <3,0 Необратимые последствия антропогенного воздействия, связанные с подавлением защитных функций и критическими нарушениями естественной экосистемы. Восстановление экосистемы невозможно без мероприятий по рекультивации и очистке земель
3,0 <1 Необратимые последствия антропогенного воздействия, связанные с разрушением защитных функций экосистемы в местах загрязнения. Без проведения мероприятий по очистке территории восстановление экосистемы не произойдет или будет происходить более тысячи лет
ний наиболее распространенными являются загрязнения нефтепродуктами поверхности воды и почв, свалки металлолома, твердых бытовых, строительных и промышленных отходов. Особое внимание следует обратить на тот факт, что территории многих заброшенных военных городков вследствие естественного разрушения объектов инфраструктуры под влиянием климатических факторов, по сути, превращаются в свалки строительных отходов, относящихся к IV классу опасности.
Особую опасность среди выявленных нарушений на объектах Минобороны России в Арктической зоне, требующих немедленного реагирования, представляют значительные проливы нефтепродуктов в водные объекты. Наиболее обширные участки загрязнения нефтепродуктами водной поверхности зарегистрированы в акватории Кольского залива в районе г. Североморска, где располагается военная база с несколькими техническими площадками.
Загрязнение Кольского залива пленками нефтепродуктов имеет долговременный характер, регистрируемый по данным аэросъемки с 2005 г. Поверхность акватории практически полностью покрыта пленками нефтепродуктов с переходом цветности от светлой к тусклой мутно-коричневой. В соответствии с этим количество нефти в приповерхностном слое акватории можно ориентировочно оценить на уровне 1,2—2,4 г на 1 м2. Длительный период нефтезагрязнения, обусловленный многочисленными морскими и наземными источниками, приводит к образованию водонефтяной эмульсии в прибрежных участках акватории и углеводородному загрязнению побережья. Источниками являются как действующие суда, так и стоянки заброшенных кораблей и плавсредств, в том числе полуза-
топленных, а также судоремонтные доки и наземные источники в виде загрязненного поверхностного стока и линз нефтепродуктов, образующихся в основном на старых складах ГСМ. В процессе подобного воздействия большая часть загрязнений адсорбируется донными отложениями и грунтами береговой черты, а при определенных условиях поднимается и образует пленки нефтепродуктов уже на водной поверхности.
Экологическая обстановка на большей части объектов классифицируется как критическая или напряженная, при этом для них характерен высокий индекс развития неблагоприятного воздействия, соответственно велика вероятность необратимой деградации почв и земель. Среди обследованных объектов наихудшие последствия имеют те из них, которые расположены в зоне тундры с низкими адаптационными, регенеративными и буферными показателями. Это заброшенные объекты в районе н.п. Островной, Харловки, на мысах Немецкий и Корабельный, в районе р. Поной и на о. Моржовец (рис. 5).
Некоторые объекты расположены в крупных населенных пунктах и даже в пределах ООПТ, что увеличивает риск негативного воздействия выявленных загрязнений на население и окружающую природную среду Так, например, заброшенный военный объект, расположенный вблизи устья р. Поной, находится на особо охраняемой территории Государственного природного биологического (рыбохо-зяйственного) заказника регионального значения «Понойский» в пределах водосборной площади, что может привести к распространению загрязнителя за пределы обследованных участков.
В данной связи очистка на указанных объектах должна быть первоочередной. На рисунке 6 приведен результат градации объектов
Разрушение защитных функций экосистемы. Время естественного восстановления 1000 лет
Необратимые последствия. Восстановление экосистемы возможно только после очистки земель
"Т29 128
Самовосстановление почв возможно л ел _ ПРИ незначительных затратах
^ -Ш_03_0,38
123456789
Номер объекта
Рис. 5. Прогнозные оценки развития неблагоприятного воздействия от загрязнения земель I: 1 — н.п. Островной, 2 — н.п. Харловка, 3 — мыс Немецкий, 4 — н.п. Вараламово, 5 — Мыс Корабельный, 6 — р. Поной, 7 — о. Моржовец, 8 — объект в г. Северодвинске, 9 — мыс Орлово-Терский, 10 — объект в г. Архангельске, 11 — Североморск-3,12 — Печенга, 13 — г. Североморск, 14 — н.п. Пушной, 15 — устье р. Варзуга
6 7 8 9 Номер объекта
Рис. 6. Очередность реабилитации загрязненных территорий
на объектах, обследованных в 2015 и 2016 годах: 1 — н.п. Островной, 2 — н.п. Вараламово, 3 — г. Североморск, 4 — мыс Орлово-Терский, 5 — мыс Немецкий, 6 — н.п. Пушной, 7 — о. Моржовец, 8 — р. Поной, 9 — Мыс Корабельный, 10 — н.п. Харловка, 11 — н.п. Печенга, 12 — Североморск-3, 13 — устье р. Варзуга, 14 — объект в г. Северодвинске, 15 — объект в г. Архангельске
по приоритетности ликвидации выявленных неблагоприятных воздействий.
Целесообразность проведения мероприятий по ликвидации загрязнений на объектах обусловлена также
наличием участков, свидетельствующих о возможных нефтезагрязнени-ях, которые относятся к категории фитотоксичных, а также обладают низким потенциалом самовосстановления почв на данных территориях.
Большинство районов загрязнений почвогрунтов нефтепродуктами (р. Поной, мыс Орлово-Терский, г. Североморск) классифицируются как земли с сильным (0,5—1 кг/м2) и очень сильным загрязнением (более чем 1 кг/м2), при котором полного восстановления почва может достигнуть не ранее чем через 15 лет. Естественное самоочищение природных объектов от нефтяного загрязнения является длительным процессом, особенно в условиях тундры, где долгое время сохраняется пониженный температурный режим, а почвы характеризуются низкой кислотностью, замедляющей процессы самоочищения. Поэтому для данных территорий под воздействием вредных технологических факторов велика вероятность необратимой деградации почв и земель.
Полученные результаты позволяют своевременно и правильно спланировать мероприятия по очистке территории и дать рекомендации органам экологической безопасности военных округов (флотов) по проведению мероприятий в ходе повседневной деятельности войск, направленных на снижение негативного воздействия на окружающую среду объектов, расположенных в Арктической зоне. Использование результатов авиационного экологического мониторинга обеспечивает существенное снижение расходов на обследования и оптимизацию распределения средств, выделяемых на устранение выявленных нарушений и очистку территорий Минобороны России в Арктической зоне. Разработанный программный комплекс для обработки данных аэрокосмической съемки полностью обеспечивает процесс экологического мониторинга объектов в Арктике от начала сбора информации о состоянии окружающей природной среды до принятия решения на ликвидацию накопленного ущерба.
ПРИМЕЧАНИЯ
1 Григорьева О.В., Марков А.В., Ива-нец М.О.у Терентъева В.В. Методика комплексной оценки экологической обстановки на объектах в Арктической зоне по данным аэрокосмической съемки // Арктика: экология и экономика. 2018. № 1 (29). С. 37—47. Б01: 10.25283/2223-45942018-1-37-47.
2 Зеленцов В. А., Пузанов А.В., Соколов Б.В., Григорьева О.В., Потрясаев СЛ., Моча-лов В.Ф. Совершенствование информационного обеспечения строительства и эксплуатации космодрома «Восточный» на основе использования данных аэрокосмической съемки и мобильных геоинформационных технологий // Вопросы радиотехники, сер. Техника телевидения. 2015. № 2. С. 45—56.
3 Григорьева О.В., Марков A.B., Ива-нец М.О.у Терентьева В.В. Методика комплексной оценки экологической обстановки на объектах в Арктической зоне по данным аэрокосмической съемки // Арктика: экология и экономика. 2018. № 1 (29). С. 37—47.
4 Там же.
5 Григорьева О.В., Марков A.B., Жуков Д.В.у Терентьева В.В. Использование данных гиперспектральной съемки в интересах оценивания вреда водным объектам от загрязнений нефтепродуктами и минеральными взвесями // Сборник тезисов докладов Пятнадцатой Всероссийской открытой конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». М.: ИКИ РАН, 2017. С. 257.
