CC BY
35
УДК 553.982.2
РАЙОНИРОВАНИЕ ТЕРРИТОРИИ НЕНЕЦКОГО АВТОНОМНОГО ОКРУГА ПОД ЗАДАЧУ ОСВОЕНИЯ НЕФТЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
© 2009 г. Н.В. Коновалова1, Ю.Н. Шумилова2
1Институт экологических проблем Севера Уральского отделения Российской академии наук, наб. Северной Двины, д. 109, г. Архангельск, 163000, dirnauka@iepn. run
2Поморский государственный университет, пр. Ломоносова, д. 4. г. Архангельск, 163002, [email protected]
1The Institute of North Ecological Problems of Ural Division RAS, Naberezhnaya of Severnaya Dvina, 109, Arkhangelsk, 163000, dirnauka@iepn. run 2Pomor State University, Lomonosov Ave, 4, Arkhangelsk, 163002, psu@pomorsu. ru
В связи с освоением новых месторождений углеводородов на территории Ненецкого автономного округа (НАО) и увеличением объемов добычи нефти и газа возрастает техногенное воздействие на окружающую природную среду. С целью выделения экологически уязвимых территорий, снижения негативного воздействия на них со стороны нефтедобывающего комплекса проведено геоэкологическое районирование территории НАО.
Ключевые слова: освоение, месторождения углеводородов, уязвимые территории, геоэкологическое районирование, Ненецкий автономный округ, техногенное воздействие, нефтедобывающий комплекс
As a result of exploitation of the new hydrocarbon deposits and increasing of oil and gas production in the Nenets Autonomous Area the man-caused influence upon the environment is growing. The geoecological zoning of the Nenets Autonomous Area was made for the purpose of locating vulnerable areas and reducing adverse environmental impact from the oil-producing complex.
Keywords: exploitation, hydrocarbon deposits, vulnerable areas, the geoecological zoning, The Nenets Autonomous Area, the man-caused influence, environmental impact, the oil-producing complex.
В связи с ростом промышленного производства, развитием экономики страны большое внимание уделяется освоению новых месторождений углеводородного сырья на Европейском Севере. Ненецкий автономный округ (НАО) в последнее время привлекает особое внимание благодаря открытым месторождениям нефти и газа на севере Печорской низменности.
Освоение северо-востока Европейского Севера осуществляется в сложных природных условиях. Вы-
сокая степень природного риска обусловлена суровым климатом, наличием многолетних мерзлых пород, большой обводненностью территории, бедностью видового состава флоры и фауны, низкой биомассой растений и животных. Экосистема региона отличается высокой уязвимостью к внешнему воздействию, а ее самовосстановление может занимать многие годы и даже десятилетия [1].
Чрезмерное использование природных ресурсов, загрязнение основных компонентов природных систем приводит к геоэкологическому кризису [2]. Для прогноза и предупреждения возникновения таких ситуаций необходима комплексная геоэкологическая оценка территории.
Для проведения районирования нами было использовано 20 факторов, каждый из которых оценивался по наиболее существенному для поставленной задачи критерию. Результаты оценки разбивались на диапазоны методом естественных групп, позволяющим выявить отчетливые кластеры данных. После разбиения на диапазоны данные ранжировались по принципу: чем хуже условия для геоэкологического состояния территории, тем выше ранг. Рассчитанные значения присваивались соответствующим ячейкам сетки, каждая из которых в результате получила 20 факторных значений, использованных затем для получения итоговой карты.
Концентрация, распространение и трансформация загрязняющих веществ в атмосфере являются показателями, свидетельствующими об общем состоянии окружающей среды. Поэтому фактор загрязнения окружающей среды как один из основных рассматривался по критерию потенциала загрязнения атмосферы. Чем выше потенциал загрязнения атмосферы, тем выше ранг.
Фактор особо охраняемых природных территорий (ООПТ) ранжировался в зависимости от статуса ООПТ с учетом занимаемой им площади. Чем выше статус ООПТ и больше ограничений на хозяйственную и иную деятельность, тем выше ранг. Высший ранг получил государственный заповедник «Ненецкий», так как значимость его чрезвычайно высока и выходит за рамки одной страны. Низший ранг присвоен лечебно-оздоровительным местностям.
Фактор биопродуктивности территории ранжировался по критерию продуктивности ландшафтов, а также оценивался по показателю биомассы, ц/га [3]. Чем больше продуктивность ландшафта, тем большее количество связей может быть нарушено при отрицательном воздействии на его биоту и больше потребуется энергии на ее восстановление. Поэтому высший ранг присваивался территориям с наибольшей продуктивностью (северная тайга). Низший ранг получили ландшафты арктических тундр.
Информация по блоку гидрометеорологических данных была предоставлена Архангельским центром по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды с региональными функциями. Данные, использованные в расчетах, представляют собой обобщенные среднегодовые результаты наблюдений за многолетний период.
Фактор ветрового режима рассматривался по критерию средней скорости ветра. В качестве показателя выбрано среднегодовое значение скорости ветра (м/с). От ветровой циркуляции зависит интенсивность переноса загрязняющих веществ в воздухе. Кроме того, чем сильнее ветер, тем большую нагрузку он оказывает на сооружения и объекты нефтяной инфраструктуры. Чем больше скорость ветра, тем выше ранг.
Фактор термического режима оценивался по среднегодовой температуре воздуха по принципу: чем
ниже температура воздуха, тем выше ранг. Низкие температуры воздуха отрицательно влияют на прочность конструкций и требуют применения специальных морозостойких строительных материалов. При низких температурах воздуха значительно тяжелее осуществлять работы на открытом воздухе, увеличиваются затраты на содержание рабочих, жилых помещений и модулей.
Фактор атмосферных осадков также обрабатывался по среднегодовому количеству осадков по принципу: чем больше осадков, тем выше ранг. Осадки способствуют осаждению из атмосферы на земную поверхность загрязняющих веществ. Во время сильных дождей происходит смыв загрязняющих веществ с промышленных площадок. С ливневыми стоками они попадают в водные объекты. Снежный покров обладает способностью накапливать загрязняющие вещества и сохранять их достаточно долгое время.
В качестве критерия по фактору протяженности речной сети использовалось отношение длины речной сети в пределах каждой ячейки сетки к площади этой ячейки. Полученные данные ранжировались по принципу: чем больше длина речной сети на единицу площади ячейки, тем большее количество нефти и нефтепродуктов может переноситься водотоками, увеличивая площадь загрязнения, тем выше ранг.
Факторы плотности озер и заболоченности оценивались по процентному критерию отношения площади озер (болот) в каждой ячейке сетки к площади соответствующей ячейки. Полученные данные ранжировались по принципу: чем больше плотность озер (болот), тем выше ранг. Озера и болота накапливают загрязняющие вещества, благодаря замедленному водообмену.
Блок геологических показателей в работе представлен факторами сейсмичности, экзогенно-геологи-ческих процессов и плотности месторождений полезных ископаемых.
Фактор сейсмичности оценивался на основе карты 99%-й вероятности непревышения расчетной интенсивности в течение 50 лет общего сейсмического районирования территории РФ, выполненной в 19911997 гг. Институтом физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН. Территория НАО частично попадает в зоны интенсивности с вероятностью сотрясений на средних грунтах в 5-6 баллов по сейсмической шкале М8К-64. Зоны с наибольшей вероятностью сотрясений получили высший ранг.
Фактор экзогенно-геологических процессов рассчитывался по критерию количества зон, выраженных экзогенных процессов. Информация для выявления этих зон была получена из карт Атласа природных и техногенных опасностей и рисков чрезвычайных ситуаций в РФ [4]. Территория НАО оценивалась по предрасположенности к экзогенным процессам, в качестве критериальной оценки использовался ранг района. Экзогенные процессы не столько влияют на техногенную деятельность, сколько техногенная деятельность ведет к развитию экзогенных процессов. Чем выше потенциальная возможность возникновения экзогенных геологических процессов, тем ниже устойчивость среды к техногенным нагрузкам и выше ранг.
Фактор плотности месторождений полезных ископаемых первоначально ранжировался по 3-балльной шкале. Высший балл присвоен нефтяным месторождениям как наиболее загрязняющим природную среду. Средний балл получили нефтегазовые и нефте-газоконденсатные месторождения. Низшим баллом оценены газоконденсатные месторождения. Затем ранг корректировался с учетом площади, занимаемой месторождениями, приходящимися на ячейку расчетной сетки.
Информация по блоку физико-географических факторов была получена из Атласа Архангельской области [5]. Проанализированы карты почв, четвертичных отложений, физико-географического районирования и ландшафтов.
На основе данных рельефа выделены зоны аккумуляции загрязняющих веществ в понижениях. Они рассчитывались в среде Агсв^ с модулем АгсНу^о.
Фактор почв рассчитывался по соответствующей карте Атласа. Ранги были выделены по характеру устойчивости почв к механическим воздействиям. Изменение свойств грунта при освоении нефтяных месторождений происходит вследствие повреждения растительного покрова путем оказания механической нагрузки на него. Наиболее устойчивые почвы (болотные) получили низший ранг. Болотные почвы, благодаря высокой буферной емкости, устойчивы к механическому воздействию. Наименее устойчивые почвы (арктические) получили высший ранг. Они имеют слабый растительный покров, который легко нарушается под механическим воздействием, слабо восстанавливается [6].
Фактор многолетнемерзлых пород рассчитывался по карте четвертичных отложений атласа с привлечением данных из [7]. Ранги выделены в зависимости от характера распространения многолетних мерзлых пород, процента занимаемой ими площади и средней температуры.
Фактор ландшафтной дифференциации рассчитывался на основе типов физико-географических районов и генетических типов ландшафтов. Ранги выделены по степени устойчивости ландшафтов к антропогенному воздействию, определяемой наличием мощного лесного покрова. Он способен активно противостоять внешнему воздействию и восстанавливаться после нарушения. Твердый фундамент играет важную стабилизирующую роль в ландшафте, обусловленную гравитационным равновесием. При антропогенном воздействии фундамент легко подвергается денудации. Показателем слабой противоденуда-ционной устойчивости ландшафта может быть модуль стока взвешенных наносов. Низкие значения модуля стока говорят об устойчивости ландшафта к механической денудации. В безлесных и возвышенных ландшафтах модуль твердого стока неизмеримо возрастает [8]. Чем неустойчивее ландшафт к механической денудации, тем выше ранг. Высший ранг получили ландшафты типичной тундры возвышенностей Тимана и Пай-Хоя с близким залеганием плотных пород, низший - моренные равнины северной тайги в области валдайского оледенения.
Блок социально-экономических показателей в работе был представлен факторами системы расселе-
ния, района загрязнения от падения отработанных ступеней ракет, трубопроводных трасс и транспортной инфраструктуры.
Редкая и малочисленная система расселения в НАО потребовала подхода, учитывающего дискретный характер размещения этого фактора. Интерполирование любым методом геостатистики ориентировано, прежде всего, на картографирование непрерывных природных явлений. Оно исказило бы результат [9]. Поэтому было использовано построение буферных 5-километровых зон вокруг каждого поселения и перенос данных на сетку. Полученная карта имеет площадное, а не точечное представление фактора, как того требуют условия задачи, и отражает истинный характер расселения. Данные о численности населения были взяты из статистического справочника [10].
Фактор района падения отработанных ступеней ракет рассчитывался по данным космодрома «Плесецк». Созданная карта отражала 50-километровую буферную зону вдоль трассы падения ступеней ракет.
Учет влияния фактора трубопроводных трасс производился на основании максимального размера санитарно-защитных зон, определяемых величиной предельно допустимых концентраций вредных веществ в окружающей среде с учетом фонового загрязнения района расположения объекта. Ориентировочные размеры санитарно-защитных зон в зависимости от мощности нефтепровода и сооружений на объекте могут колебаться от 200 до 450 м. Размеры санитарно-защитных зон газопровода колеблются в пределах от 50 до 150 м. Вокруг нефтепроводов строились буферные зоны величиной 450 м, вокруг газопроводов - 150 м. Нефтепроводы, возможное загрязнение от которых превышает загрязнение от газопроводов, получали более высокий показатель опасности. Ячейки сетки ранжировались с учетом площадей попавших в них буферных зон и уровня их опасности.
Учет влияния фактора транспортной инфраструктуры был сделан путем проведения буферных зон вокруг дорог на расстоянии 50 м от их осей. Далее рассчитывалась площадь зон, попавших в ячейку расчетной сетки с учетом класса дороги. Схема постоянных и временных дорог на территории НАО была предоставлена Управлением дорожного хозяйства НАО.
При районировании территории НАО под задачу освоения нефтяных месторождений для выявления районов со сходными геоэкологическими условиями использовалась методика, основанная на ранжировании. На карту территории в базовом масштабе 1:1000000 в проекции WGS 84 была наложена сетка с размером ячеи 0,1° средней площади 45,33 км2. В качестве топографической основы была использована электронная топографическая карта, созданная в ходе российско-скандинавского проекта «ГИТ в Баренцевом регионе» на российской территории по нагрузке, в основном соответствующая масштабу 1:1000000. Для расчета были использованы слои, содержащие данные по климату, гидрографии, геологии, рельефу (изолинии), социальной и транспортной инфраструктуре.
После расчета значений по каждому фактору строилась соответствующая тематическая карта, на которую накладывалась сетка. Ячейки сетки получали значение, которое имела находящаяся под ним терри-
тория. Таким образом было построено 20 тематических карт и 20 «сеточных» карт с перенесенными на сетку значениями факторов. Расчет выполнялся в средах pInfo (Vertical Mapper) и ArcGIS (Arc Hydro, 3D lyst, Geostatistical Analyst, Spatial Analyst). Резуль-
рующая карта была получена сложением факторных карт, значимость которых для оценки экологической уязвимости регулировалась весовыми
ми, которые рассчитывались экспертным методом на основе мнения 8 независимых экспертов (рис. 1).
I iSr
| J ЧИ^ у/ Ранги экологической напря) 1 ^г ■ 7- очень высокая JI ■ ■ / ■ 6 высокая S. I \>Я М 1 yS ■ 5. относительно вью ( ^""^«v. 4" средняя f^ U •«■L ' Г " 3 - относительно ним ^ и ■ 2 • низкая ' Д ( 1 - очень низкая кемности окая (ая
Рис. 1. Сеточная карта геоэкологического районирования территории НАО под освоение нефтяных месторождений
В результате проведенного районирования выделились обособленные районы с достаточно ярко проявленной спецификой состояния и использования природной среды, а также с близкой реакцией среды на возможное техногенное воздействие.
Разномасштабность исходных данных обусловила некоторое огрубление результата, поэтому сеточная итоговая карта была преобразована в более привычный изолинейный вид с послойной отмывкой. Построение изолиний выполнялось методом локальных полиномов (рис. 2). Построение позволило достаточно четко районировать территорию.
Итоговая шкала для районирования территории принята линейной и разбита на 7 интервалов. По степени потенциальной экологической уязвимости приняты следующие градации: очень низкая, низкая, относительно низкая, средняя, относительно высокая, высокая и очень высокая.
Высокой и очень высокой потенциальной экологической уязвимостью в НАО характеризуются вос-
точная часть о. Колгуев, приморские низменности к западу от Печорской губы и к северо-западу от Хай-пудырской губы, долины рек Пеша и Печора и территория к востоку от Печоры - центральная часть Большеземельской тундры. Здесь находится большое количество нефтяных месторождений, разработка которых представляет собой наибольшую угрозу окружающей среде. Наличие особо охраняемых природных территорий, зон аккумуляции рельефа, присутствие многолетних мерзлых пород и неустойчивых к антропогенному воздействию ландшафтов тундр, большое количество озер и болот, аккумулирующих
загрязняющие вещества, делают эту территорию уязвимой по отношению к техногенному воздействию. При нарушении норм природоохранного законодательства возможна деградация экосистем, а в отдельных случаях - геоэкологический кризис.
Рис. 2. Изолинейная карта геоэкологического районирования территории НАО под задачу освоения нефтяных месторождений
Показателем средней экологической напряженности характеризуются о-ва Вайгач и Колгуев. В западной части округа - перешеек полуострова Канин, долина р. Индига, заболоченные низменности в районе оз. Урдюжское. На востоке НАО - побережье Бель-ковской губы, долина в нижнем течении р. Коротаиха, территория от гряды Чернышова до хребта Пай-Хой.
По совокупности всех учтенных факторов северо -восточная часть округа (равнины и низменности к северу от хребта Пай-Хой), северо-западная (равнины и низменности к северо-востоку от возвышенности Канин Камень) и юго-западная (верховья рек Ома, Пеша и Большая Пуша) характеризуются низкой и очень низкой потенциальной экологической уязвимостью.
В целом экологическая ситуация для всей территории НАО характеризуется как средняя.
Выполненное районирование не претендует на полноту учета всех факторов, но дает достаточно обоснованную картину современной экологической напряженности исследуемой территории. Такая оценка позволяет разрабатывать рекомендации по освоению нефтяных месторождений НАО, реабилитации деградированных под воздействием техногенеза земель, регламентировать хозяйственную деятельность, выбирать оптимальные варианты дальнейшего использования освоенных и резервных территорий, снижать социально-экологическую напряженность.
Поступила в редакцию
Работа выполнена при финансовой поддержке Гранта Президента РФ «Ведущие научные школы» НШ-4983.2008.5.
Литература
1. Коробов В.Б. Оценка масштабов возможного воздейст-
вия на окружающую среду при освоении нефтяных месторождений в Ненецком автономном округе // География европейского Севера. Проблемы природопользования, социально-экономические, экологические. Архангельск, 2002. С. 144-153.
2. Заиканов В.Г., Минакова Т.Б. Геоэкологическая оценка
территорий. М., 2005. 319 с.
3. Исаченко А.Г., Шляпников А.А. Природа мира: ланд-
шафты. М., 1989. 504 с.
4. Атлас природных и техногенных опасностей и рисков
чрезвычайных ситуаций в Российской федерации / под общ. ред. С.К. Шойгу. М., 2005. 269 с.
5. Атлас Архангельской области / Под ред. А.Г. Исаченко.
М., 1978. 72 с.
6. Солнцева Н.П. Добыча нефти и геохимия природных
ландшафтов. М., 1998. 133 с.
7. Юдахин Ф.Н., Губайдуллин М.Г., Коробов В.Б. Экологи-
ческие проблемы освоения нефтяных месторождений севера Тимано-Печорской провинции. Екатеринбург, 2002. 315 с.
8. Исаченко А.Г. Введение в экологическую географию.
СПб., 2003. 191 с.
9. Коновалова Н.В. Особенности составления геоэкологиче-
ских карт классов // Вестн. Архангельского гос. техн. унта. Сер. Прикладная геоэкология. 2006. Вып. 66. С. 43-49.
10. Сельское население Архангельской области на 9 октября
2002 г.: стат. бюл. / Госкомстат РФ. Архангельск, 2004.
25 сентября 2008 г.
