Работы при освоении шельфовых месторождений углеводородов приводят к многократному превышению естественного фона концентрации взвеси

ШАВЫКИН А.А., СОКОЛОВА С.А., ВАЩЕНКО П.С.
Мурманский морской биологический институт КНЦ РАН, Россия, Всероссийский НИИ рыбного хозяйства и океанографии, Россия

Работы, проводимые при освоении шельфовых месторождений углеводородов (бурение, укладка подводных трубопроводов, дампинг, другие гидротехнические работы) приводят к многократному превышению естественного фона концентрации взвеси.

При этом взвесь, в зонах повышенного замутнения, является фактором способным вызывать угнетение основных процессов жизнедеятельности морских организмов и даже вызывать их гибель. В таких ситуациях возникает необходимость проведения расчета соответствующих ущербов, а так же оценка объемов компенсационных выплат на мероприятия по восстановлению водных биоресурсов. Для этого в РФ используют единую утвержденную методику (Временная методика…, 1989). Как показывается практика таких расчетов, ущерб завышаются из-за некорректного учета ряда параметров, в частности времени действия взвеси на гидробионты.

Цель настоящей работы — обоснование необходимости учета длительности воздействия минеральной взвеси на гидробионты, а так же разработка рекомендаций по учету данного фактора при расчетах ущерба водным биоресурсам.

При всех видах гидротехнических работ на шельфе время существования и масштабы распространения облака взвеси определяются рядом факторов, среди которых наиболее значимыми являются: способ проведения дноуглубительных работ (применение различных механизмов – драги, землесосы, гидромониторы и т.д.); способ транспортировки грунта к району дампинга; способ сброса грунта; количество сбрасываемого грунта; глубина в месте начального распространения облака взвеси; гранулометрический состав взвеси; скорость течения.

Для данных работ временные и пространственные масштабы существования облаков взвеси и их характеристики могут варьировать в широком диапазоне. Указать пространственно-временной диапазон существования облаков взвеси можно весьма условно, так как каждый конкретный случай требует специальных расчетов.

Далее приводятся наиболее характерные значения концентраций взвеси и времени их существования для основных гидротехнических работ:

Бурение на шельфе. Моделирование сбросов бурового раствора и шлама при бурении скважины (шельф Сахалина, глубина менее 50 м) показали (Отчет о НИР, 2001): при залповом сбросе уменьшение максимальных концентраций до 5 мг/л происходило через шесть часов после окончания сброса, при высокоинтенсивном – менее чем через три часа, а через пять часов концентрации в шлейфе были не более 1 мг/л. Характерные размеры зон загрязнения – сотни метров.

Укладка подводного трубопровода. По результатам моделирования (Клеванный, Шавыкин, 2008) облака с концентрацией более 10 мг/л существуют 5 – 6 суток, с концентрацией более 100 мг/л 18 – 40 часов. Для поля концентрациями более 1000 мг/л время существования облака составило 14 – 16 часов. По результатам наблюдений в естественных условиях рядом авторов (Wilber, Clarke, 2001; Nightingale, Simenstad, 2001) отмечалось, что время существования взвеси с концентрацией 10 мг/л и выше, обычно не превышает 4 суток.
Дампинг грунтов. При таких видах работ концентрация быстро снижается с удалением от источника (Hayes, 1986; Collins, 1995; Herbich, Brahme, 1991). Как правило, концентрация взвеси в облаке быстро уменьшается со временем и за 1 – 1.5 часа и становится меньше 10 мг/л (Борисов, Гончарова, 1988).

Дноуглубление. При дноуглублении высокие концентрации взвеси существуют непродолжительное время: 1 000 мг/л и выше не более суток, 100 мг/л и выше 1 – 3 суток.

Значения концентраций 10 мг/л (что является ПДК для шельфовых морей) и ниже не рассматриваются в связи с тем, что данные концентрации являются допустимыми и не вызывают гибели организмов, а следовательно не должны учитываться при расчете ущерба.

Стоит отметить, что 50% гибель организмов наблюдается лишь при концентрации 1000 мг/л и выше, при продолжительности воздействия порядка 21 суток. Сопоставляя кривые смертности со средними значениями времени существования облаков взвеси при различных видах гидротехнических работ можно отметить, что 50% смертность зоопланктона при таких работах практически недостижима. В большинстве случаев время существования облаков взвеси сопоставимо с периодом отсутствия смертности (от 2 до 5 суток для различных концентраций).

В подавляющем большинстве случаев облака взвеси с высокой концентрацией (>10 мг/л) существуют не более 2 – 6 суток, и для данного периода воздействия максимальная смертность не достигает 30 %. В связи с этим при расчетах ущерба можно рекомендовать значение 30% как максимального значения смертности зоопланктона.

Однако, в настоящее время Россельхознадзор рекомендует использовать для диапазона взвеси 20 – 100 мг/л 50% гибели зоопланктона, при 100 мг/л и выше – 100% гибели. Ряд других организаций использует аналогичные значения. При этом во всех этих расчетах никак не учитывается время существования облаков повышенной концентрации взвеси в толще воды. Такой подход сильно завышает рассчитываемый ущерб.

Таким образом, при высоких концентрациях взвешенных веществ (100 мг/л и выше) в толще воды, гибель организмов происходит поэтапно, при этом начальный этап – до 2-х суток для концентрации 1000 мг/л и до 5 суток для 100 мг/л характеризуется отсутствием смертности.

При большинстве видах гидротехнических работ смертность зоопланктона от воздействия высоких концентраций взвеси (до 1000 мг/л) не превышает 30%.

Литература

Борисов Е.В., Гончарова А.А. Кравчук М.А., Лебедева И.М. Методы оперативного расчета рассеяния взвешенных материалов при дампинге грунта в море.
Временная методика оценки ущерба, наносимого рыбным запасам в результате строительства, реконструкции и расширения предприятий, сооружений и других объектов и проведения различных видов работ на рыбохозяйственных водоемах. - М., 1990. - 63 с.
Клеванный К.А., Шавыкин А.А. Моделирование распространения и осаждения взвешенных веществ в при укладке подводного газопровода Штокмановского месторождения в Баренцевом море // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе № 6. 2008 (в печати).
Отчет о НИР. «Разработать методы оценки и прогноза состояния Охотского моря с учетом антропогенных воздействий при освоении нефтегазовых месторождений шкельфа Сахалина». Заключительный. . Отв. исп. Богдановский А.А. № гос. рег. 012 00108080, Инв. № 02200201881 Владивосток, 2001 . 52 с. (ftp:// ftp.meteo.ru/resours/nti/esimo2/dv1.4.4.9.doc)
Патин С.А. Нефть и экология континентального шельфа. М.: ВНИРО, 2001. 247 с.

Отчет о НИР «Разработать ПДК для взвеси в морской воде» руководитель работ С.А. Соколова выполненного в соответствии с методическими рекомендациями по установлению эколого-рыбохозяйственных нормативов загрязняющих веществ для морских вод (Временные методические рекомендации…, 1999) ПДК для взвеси в морской воде 10 мг/л утверждено Госкомрыболовства РФ № 02-46/561 от 07 мая 2001 г. и согласовано Министерством природных ресурсов РФ № АП-32/2934 от 23.04.2001 (Дополнение №2 к Перечню ПДК), 2000.

Collins M.A. Dredging-induced near-field resuspended sediment concentrations and source strengths // Miscellaneous Paper D-95-2, US Army engineer waterways experiment station. 1995. 299 p. https://el.erdc.usace.army.mil/elpubs/pdf/mpd-95-2/mpd952.pdf
Hayes D.F. Guide to selecting a dredge for minimizing resuspension of sediment. Effects of dredging. Technical Notes EEDP–09–01, Army engineer waterways experiment station, Vicksburg, MS. 1986.
Herbich J.B., Brahme S.B., Literature review and technical evaluation of sediment resuspension during dredging, Contract Report HL– 91–1, prepared for the Department of the Army, U.S. Army corps of engineers. Washington, D.C. 1991 https://www.coastal.ca.gov/sediment/Lit-ResuspendedSediments.pdf
Nightingale B., Simenstad C., Dredging activities: Marine Issues // White paper, Washington department of fish and wildlife. Washington department of ecology, Washington department of transportation. 2001.
Wilber D.H., Clark D.G. Biological effects of suspended sediments: a review of suspended sediment impacts on fish and shellfish with relation to dredging activities in estuaries // North American journal of fisheries management 21: 2001. – 855–875 p.

Нефть и газ арктического шельфа-2008: материалы конференции