Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Рязанский государственный университет им. С.А. Есенина»

Естественно-географический факультет

Кафедра экологии и природопользования

Выпускная квалификационная (дипломная) работа

ПРОЕКТ «СЕВЕРНЫЙ ПОТОК» И ПРОБЛЕМЫ ЭКОЛОГИИ БАЛТИКИ

Работу выполнила

Студентка 5 курса ОЗО

Специальность: природопользование

Чукрина Елена Валерьевна

Научный руководитель:

кандидат технических наук,

доцент А.К. Муртазов

Рязань - 2009

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Глава 1. Экосистема Балтики. Объекты исследования и методика обобщения

1.1 Анализ экосистемы Балтийского моря

1.2 Объекты исследования Балтийского моря

Глава 2. Оценка экологического риска

2.1 Расчет экологического риска

2.2 Экологическое воздействие разливов нефти

Глава 3. СевероЕвропейский газопровод и экологическая безопасность Балтийского моря

3.1 Прокладка морского газопровода по дну Балтийского моря

3.2 Захоронение химического оружия как негативный фактор воздействия на экологическое состояние Балтийского моря

Глава 4. Охрана окружающей среды при строительстве трубопроводных систем и мониторинг транспортировки углеводородов

4.1 Правовые и законодательные аспекты охраны окружающей среды

4.2 Система мониторинга транспортировки углеводородов

Заключение

Список литературы

ВВЕДЕНИЕ

Балтийское море в XXI веке испытывает всё возрастающее влияние техногенных факторов, в частности, связанных с увеличением транзитных потоков углеводородов из новых портов в Финском заливе (нефти до 60 млн. т в год), а также с начавшимся строительством сухопутной части Северо-Европейского газопровода (СЕГ) по дну моря от бухты Портовая вблизи Выборга до г. Грайфсвальд (Германия) с пропускной способностью до 55 млрд. м³-год^-1, а потом по суше -- до Нидерландов. Общая протяженность газопровода до Германии составит около 2500 км, из них морская часть трассы -- 1200 км. Планируется довести одну из ее веток до Англии после 2010 г.

Нефть и природные газы обеспечивают в настоящее время более 60% потребностей мировой энергетики. Но они, попадая в окружающую среду в процессе добычи, транспортировки, переработки и хранении, оказывают негативное воздействие на экосистему. Поэтому среди многочисленных техногенных факторов негативного воздействия на природу нефть занимает одно из ведущих мест, попадая в окружающую среду как в ходе перечисленных выше подготовительных процессов, при использования нефтепродуктов, а также при аварийных разливах нефти.

Нефть содержит не менее 1000 (по некоторым данным -- более 2000) индивидуальных веществ, большая часть которых токсична для большинства представителей животного мира. Токсичные компоненты нефти и получаемых из нее продуктов, попав в живой организм, способны нарушить его нормальную жизнедеятельность на молекулярном, биохимическом, физиологическом и общеорганизменном уровнях. Среди компонентов нефти есть мутагены, вызывающие изменения генома -- аппарата, отвечающего за наследственность клетки и организма, канцерогены, есть вещества, влияющие па биосинтез жизненно необходимых соединений, есть химические соединения, нарушающие нормальное деление клеток, эмбриогенез, рост, дыхание, размножение, иммунную активность и вообще способность к жизнедеятельности. А ведь вдоль Балтийского побережья живут и работают около 85 млн. человек. При этом возникает целый ряд экологических рисков, знание которых вместе с данными соответствующего мониторинга могут обеспечить приемлемую экологическую безопасность моря [1--5].

Поэтому цели настоящей работы связаны с решением следующих проблем:

· Дать оценку экологических рисков, связанных с транспортировкой углеводородов в Балтийском море с использованием расчетного модуля по оценке экологического риска и экономического ущерба от возможных разливов углеводородов

· Охарактеризовать основные задачи экологического мониторинга трасс транспортировки углеводородов.

Работа состоит из 4-х глав, введения, заключения и списка литературы.

Глава 1. Экосистема Балтики. Объекты исследования и методика обобщения

Балтийское море - часть миграционного пути водоплавающих и околоводных птиц. Только в российской его акватории расположены три особо охраняемые зоны, на которых отдыхают во время перелёта и гнездятся миллионы птиц: лебедь-кликун и тундряной лебедь, гуси, казарки, утки, гагары, кулики, чирок-свистун, поганка. Это Берёзовые острова, полуостров Кургальский и южное побережье Финского залива в пределах заказника «Лебяжье». 85 видов птиц, замеченных на Кургальском полуострове, считаются редкими в Балтийском регионе. Из них 7 видов занесены в Красную книгу России (чёрный аист, тундряной лебедь, гусь-пискулька, белощёкая казарка, орлан-белохвост, скопа, сапсан).

В 20 веке Балтика превратилась в едва ли не самую перегруженную торговую магистраль Европы. На море, выход к которому имеют девять государств, расположено множество крупных портов и больших городов: Санкт-Петербург, Калининград, Рига, Осло, Копенгаген, Стокгольм и другие. Однако вместо легендарного моря с гордым названием Варяжское, за выход к которому так боролись, развитые страны могут в одночасье получить у себя под носом грязную лужу. Виной тому - развитое судоходство и промышленные стоки, которые попадали в море более полувека.

Примерно половина всех загрязнений - сточные воды, мусор, удобрения с полей - попала в море из рек, которые протекают по территории бывших советских республик и Польши - Одера, Вислы, Невы. До 80-х годов прошлого века загрязняли Балтику скандинавские деревообрабатывающие предприятия. К началу 21 века вредных веществ накопилось столько, что экосистемы моря не выдерживают. Около 60 % дна Балтики покрыто тиной - в её толще мало кислорода, и живут только простейшие организмы. Под угрозой исчезновения находятся некоторые виды рыб, в частности, треска - с середины 1980-х её популяция сократилась в пять раз. Икринки трески попросту погибают на дне из-за недостатка кислорода, а если и появляются мальки, то их отравляет сероводород.

В 2004 году Балтийское море объявлено особо уязвимым морским районом. Это означает, что все суда, проходящие море, должны использовать наиболее совершенные меры защиты от аварий при судоходстве.

1.1 Анализ экосистемы Балтийского моря

Общие географические данные:

Протяженность района водосбора Балтийского моря с севера на юг составляет 1700 км. самые южные районы расположенны в Центральной Европе, а самые северные - за Полярным кругом. Сотни рек, расположенных в сопредельных регионах, впадают в Балтийское море. Крупнейшие из них: Нева, имеющая устье в восточной части Финского залива; Висла, впадающая непосредственно в Балтийское море. Крупнейшая река Финляндии, впадающая в Балтийское море - Кемийоки, устье которой находится в северной оконечности Ботнического залива; Нарва - одна из крупнейших рек Эстонии, берущая свои истоки из акватории Чудского озера. В Балтийском море пресная вода рек смешивается с соленой водой океана, поступающей через проливы Дании из Северного моря, и таким образом возникает смешанная пресно-солёная вода Балтийского моря. По мере изменения средних объемов вытекающей в Балтийское море речной воды будет происходить изменение солености вод всей акватории Балтийского моря Балтийское море отличается от многих других морей тем, что оно расположено на материковой плоскости, а не между ними как большенство морей мира. Этим объясняется мелководность Балтийского моря, средняя глубина в котором составляет немногим более 50 метров, но в глубоководных частях имеется несколько больших впадин. Из них наиболее глубокая - Готландская котловина, которая расположена к северо-западу от острова Готланд и достигающая 495 метров. Кроме впадин вся акватория Балтийского моря раздробленна за счет мелководных зон, среди которых находятся Датские проливы, где средняя глубина составляет всего 14,3 метра. К мелководным зонам можно также отнести порог к югу от Аландских островов и Кваркен. Особенностью таких порогов и прочих профилей морского дна является то, что они приводят к делению Балтийского моря на отдельные части, между которыми происходит лишь частичный водообмен. Финский и Рижский заливы отличаются тем, что вообще не содержат глубоководных зон моря, в особенности это касается Рижского залива. Период полного обновления воды в Балтийском море составляет около 30 лет.

Температурный режим:

Лед представляет собой весьма редкое явление в солено-пресных бассейнах на всем Земном шаре. Сочетание солености и ледникового покрова требуют от всех организмов населяющих Балтийское море особой способности к адаптации.

У юго-западной оконечности Финляндии в т.н. зоне Островного моря вода начинает замерзать при температуре в несколько десятых градуса ниже нуля.

Толщина и продолжительность ледового покрова колеблются из года в год, но географическая модель всегда повторяется: лёд дольше всего держится на востоке и на севере, меньше всего в южной части моря. В северной части Ботнического залива ледовый сезон составляет от 4-х до 6 месяцев, в остальной части Ботнического залива и в акватории Финского залива от 2-х до 4-х месяцев, в акватории самого Балтийского моря меньше месяца. Ледовая обстановка Балтийского моря оказывает существенное влияние на всю экосистему Балтики: меняется направление течений, ухудшается световой режим. Механическое и физическое воздействие льда отражается в первую очередь на организмах, обитающих на берегах Балтийского моря. Те водоросли и животные, которые остались на границе воды под влиянием льда погибают. В устьях рек между льдом и зоной смешения воды образуется пресноводный слой.

Вода, вытекающая из устья рек, и несолёная вода от тающего льда легче, чем соленая морская вода, и поэтому она остаётся на поверхности над слоем пресно-солёных, смешанных вод. Ледовый покров не дает ветру перемешивать слои воды между собой. В результате такой пресноводный лоскут оказывает важное воздействие на живые организмы, располагающиеся близко к водной поверхности, и которые привыкли к более солёной воде. После таяния льда ветер сразу перемешивает водные слои, и пресноводный слой исчезает. Летом Балтийское море прогревается и весьма сильно. Чем дальше на юг, тем теплее поверхностный слой воды. Прибрежные воды (эстуарии) Балтийского моря прогреваются сильнее, чем другие (литоральные) его части. Также наблюдается четкая зависимость температуры воды от глубины. В ясную погоду солнце быстро нагревает верхний слой. На глубинах 10-20 метров расположен пояс температурного скачка - т.н. термоклина. Термоклина делит всю водную массу на две части которые взаимно не смешиваются, - верхний слой тёплой летней воды и холодный нижний слой зимней воды. При тихой погоде летом термоклина может сохраняться весьма продолжительное время. При сильном ветре термоклина местами разрушается, вода холодеет, к поверхности всплывает прохладная вода, поднимаются к поверхности питательные вещества. Явление термоклины исчезает осенью, когда сокращается разница температурного режима летней и зимней воды. Затем наступает время осенних штормов, которые разрушают остатки термоклины. На севере Ботнического залива Балтийского моря вода осенью перемешивается по всей глубине вплоть до самого дна, а в других районах Балтики смешивание распространяется только до слоя скачка солености морской воды т.н. галоклины. Зимой перепадов температуры в воде меньше, только у ледового покрова она более теплая. Лед защищает от ветров, поэтому зимой ослаблено перемешивание водных слоёв.

Слоистость вод Балтийского моря

В Балтийском море вода образует разные по солености слои. Пресная вода попадает в Балтийское море из 250 рек, а соленая вода попадает только из узких Датских проливов. В связи с этим наибольшая соленость наблюдается в Юго-Западной Балтике, и соленость снижается по мере продвижения к дальним оконечностям Финского и Ботнического заливов. Тенденция опреснение вод прослеживается от моря вглубь реки и в самих устьях рек Балтийского моря.

Чем солонее вода, тем она тяжелее, поэтому солёные воды, попадая в Балтийское море опускаются ко дну, образуя там сильносоленый слой. На глубинах 70-80 метров содержание соли резко возрастает. Этот пояс скачка и называется галоклина. Галоклина возникает там, куда перестают доходить движения водной массы, вызываемое штормовыми волнениями.

Кислород являясь одним из самых важных лимитирующих факторов для всех живых организмов (за некоторым исключением), в большем количестве присутствует в поверхностных слоях воды, куда он поступает из атмосферы и в результате деятельности фитопланктона. На больших морских глубинах кислорода мало т.к. на глубинах галоклины (70-80 метров) полностью отсутствуют растения вследствие недостатка света; кислород не может поступать также из поверхностных слоев воды т.к. не происходит смешения слоёв. На дно моря постоянно опускается мёртвое органическое вещество образуя седимент который составляет питание для редуцентов. При застое воды в течение многих лет кислород на дне полностью истощается и вместо него образуется сероводород (H2S), вырабатываемый донными анаэробными бактериями разлагающими мёртвую органику, который убивает всю донную жизнь. В бескислородной среде фосфор от органических веществ сохраняется в растворённом состоянии, не образуя донных отложений. С интервалом в 15 лет в Балтийское море из Северного моря попадают такие большие массы воды, что происходит оттеснение застойной воды. В результате чего улучшается кислородная ситуация и организмы вновь распространяются на данном месте. Оттесненные в северные и самые глубокие части Балтики застойные воды, постепенно смешиваются там с окружающей водой. При начале движения застойных вод происходит рост солёности Балтийского моря, за счет чего граница распространения морских животных смещается на север и на восток. Как следствие этого треска, красная камбала и песчаная креветка начинают появляться в таких местах, где в предыдущие годы их обитания не встречалось. Помимо солености, вытесненные застойные воды приносят и обилие питательных веществ из распавшихся седиментарных отложений. Такое периодическое повышение питательных веществ приводит к зацветания сине-зеленых водорослей.

На животный мир донной части Финского залива проникновение застоялой воды оказывает негативное влияние. Во время застоя вод происходит постепенное ослабление галоклины Финского залива. При поступлении новой солёной воды на дно возникает вновь изоляция донного слоя от верхних слоёв, начинает накапливаться сероводород и живые организмы покидают этот район. Только по истечении нескольких лет галоклина разрушается и происходит улучшение среды обитания на дне Финского залива.

Видовой состав Балтийского моря; морские и пресноводные виды

По сравнению с мировым океаном или внутренними озерами видовой состав Балтийского моря весьма скудный. На дне у юго-западных берегов Финляндии очевидно просматривается только около 60-ти видов, в то время как у восточного побережья Дании их около 150, а на побережье Северного моря их полторы тысячи. Из 60-ти видов обитающих между Финляндией и Аландами - большинство составляют морские виды. Но в Балтийском море наблюдается сочетание морских и пресноводных видов. Больше всего пресноводных видов обитает в устьях рек и в отдельных оконечностях Ботнического и Финского заливов. Видов, характерных исключительно для смешанных вод очень мало. Способностью выдерживать соленое содержание среды определяется и ареал распространения вида. Многое виды живут только в определённых районах Балтийского моря. Когда через Датские проливы вливается в Балтийское море больше соленой воды, повышая солевое содержание всего бассейна, меняется и ареал распространения видов. В периоды повышения солесодержания в Балтийском море медузы цианея обыкновенная (Cyanea capillata) и аурелия ушастая (Aurelia aurita), они характерные для южной части Балтийского моря начинают проникать в его северные части также, как и многие донные (бентосные) виды и разновидности фитопланктона. На юг Балтийского моря вместе с морскими солеными водами приходят океанские виды: пикша, макрель и

веслоногие морские рачки - кланусы. Нагрузка от пресно-соленых смешанных вод проявляется не только в ареале распространения видов. Многие разновидности морских видов не вырастают в пресно-соленых водах Балтийского моря до размеров своих океанских собратьев. Большинство пресноводных видов рыб: окунь, плотва, проходной сиг (Coregonus lavaretus), щука, лещ, язь, судак, налим, хариус и трёхиглая колюшка, а также многие водные растения с успехом населяют весь район Балтийского моря или заплывают в него очень далеко в поисках пищи. Из 21 вида моллюсков, обитателей внутренних водоёмов Финляндии ни один не прижился нигде в Балтийском море, за исключением отдельных мест в Финском и Ботническом заливах, а также в устье рек где вода практически пресная. Бассейну Балтийского моря всего12 000 лет, а в нынешнем виде этот бассейн существует всего 6 000 лет. За такую короткий эволюционный период виды просто ещё не успели приспособиться к этой среде, не говоря уже о развитии в акватории Балтийского моря собственной флоры и фауны.

Пришельцы

Видовой состав Балтийского моря еще не стабилизировался окончательно, а новые виды продолжают прибывать. В ходе проведенных исследований удалось выяснить, что песчаная ракушка появилась в акватории Балтийского моря в качестве пришельца около 300 лет тому назад. За прошедшее столетие в Балтийское море прибыли новые виды, ранее здесь не встречавшиеся. Появлению новых видов во многом содействовала деятельность человека. Так, прикрепившись к днищам кораблей из Азии в Балтийское море в 20-е годы прошлого века попал мохнаторукий краб (Eriocher sinensis), который несмотря на свое широкое распространение в южной части Балтийского моря в Ботническом и Финском заливах отнюдь не частый гость. Данный вид не может размножаться в малосоленой воде заливов.

Американский вид щетинкового червя (Marenzellaria viridis) более успешно по сравнению с крабами завоевал среднюю часть Балтийского моря. В устье Вислы он тотально доминирует в данной части моря, а в последние годы было отмечено сильное размножение данного вида в акватории Рижского залива. К новейшим пришельцам можно отнести каспийский вид медуз Hemimysis anomala, впервые обнаруженный у берегов Финляндии в 19992 году. Предполагают, что данный вид из южной части Российской Федерации через каналы и искусственные водохранилища попал в Балтийское море, но существует и другая версия о том, что он попал в Балтийское море прицепившись к днищу морских судов.

Среди новейших пришельцев в экосистеме Балтийского моря в течении 90-х годов были отмечены: хищная водяная блоха - церкопагис (Cercopagis pengoi) который попав из Каспийского и Черного морей в местных условиях не имеет ни хищников ни паразитов, и черноротый бычок (Neogobius melanostomus).

Вышеописанные виды пришельцев, которых в более ранний период в акватории Балтийского моря не наблюдалось, попав сюда, в свою очередь, включились в пищевую сеть экосистемы Балтийского моря, являясь консументами для одних видов и одновременно источником пищи для консументов более высокого порядка.

Однако довольно часто не имея естественных врагов и паразитов данные виды в местных условиях хорошо приспособились и очень быстро увеличивают свою численность, вытесняя при этом местные виды.

Пищевая сеть Балтийского моря:

Основными производителями первичного органического вещества в в экосистеме Балтийского моря являются продуценты такие как: фитопланктон, озерный камыш и водорослей. Наиболее интенсивно фотосинтез протекает в прибрежных водах Балтийского моря, которые характеризуются небольшими глубинами в результате чего солнечный свет часто проникает до самого дна. Однако несмотря на это основная энергия пищевых цепей Балтийского моря вырабатывается в открытом море, где этим занимаются планктоновые водоросли, достигающие максимальных количеств ранней весной. У фитопланктона могут иметься плавательные органы - жгутики. Представители растительного планктона как правило одноклеточные, но иногда они могут встречаться в связке друг с другом. Их цветовые пигменты позволяют связывать свет. Коричневые оттенки наиболее являются типичными для осени и ранней весны, зелёные получили наибольшее распространение в середине лета. Диатомовые водоросли и динофиты, наиболее распространённые в начале лета, представляют собой арктические морские виды водорослей. В разгар лета обильно встречаются и виды, наиболее характерные для тёплых морей, а также пресноводные виды. В это время в Балтийском море можно встретить золотистые водоросли Chrysophyceae, зелёные водоросли - хлорофиты, эвгленовые водоросли Euglenophyceae. На данный момент с классификацией некоторых планктонных организмов на растительный и животный мир затруднена т.к. у них встречаются черты обоих групп. В связи с этим в одну группу могут входить как представители животных, так и растения.

В качестве первичных консументов можно назвать зоопланктон, который питается фитопланктоном. К самому крупному зооплонктону Балтийского моря можно отнести веслоногих и дафний. К самым мелким представителям зоопланктона Балтийского моря относятся коловратки. Данный вид зоопланктона эффективно размножается без самцов основную часть года и производит их только осенью, когда условия становятся нестабильными. Веслоногие и дафнии в свою очередь выступают в роли важнейшей кормовой базы для такого вида рыбы как салака. Зоопланктон всегда пасется рядом с фитопланктоном, поедая его. В открытом море планктон плавает пятнами. В местах насыщенных питательными веществами и кормом с одновременно наиболее оптимальным температурным режимом и солёности воды планктон встречается обильнее всего. Но данные условия подвержены частым изменениям, поэтому пятна планктона перемещаются с места на место.

Самым крупным представителем зоопланктона является ушастая медуза (Aurelia aurita). Часть рыб питается планктоном. Их отличительной чертой является то, что нижняя челюсть таких рыб длиннее верхней. Самым распространённым видом рыбы, питающейся планктоном в Балтийском море является салака, или балтийская сельдь. Хищные рыбы открытого моря, такие как лосось, питаются другими рыбами. Треска, также является хищником и питается сельдевой рыбой и салакой которые в свою очередь питаются зоо- и фитопланктоном. В экосистеме побережья Балтийского моря, островов и водных территорий обитает множество разнообразных птиц. Среди них есть и изначально приспособленные к морской среде виды, и птицы, живущие по берегам внутренних водоемов.

Наиболее богатый видовой состав птиц встречается в заросших растительностью морских заливах и на защищённых берегах. Меньше всего видов птиц отмечено на внешних шхерах, и на открытых для прибоя берегах. На внешних островах обитают морские птицы, которые гнездятся в шхерах, но находят пищу в море.

Птицы питаясь рыбой относятся к консументам более высокого порядка. На островах гнездятся: вилохвостые чайки, чегравки, полярные крачки, пестроносые крачки, большая морская чайка, серебристая чайка, клуша и сизая чайка. К утиным видам внешних шхер принадлежат гага обыкновенная, турпан, чернеть морская, крохаль длинноносый. В последнее десятилетие наблюдался рост большого баклана, который теперь гнездится в Финском заливе. Канадская казарка, натурализовавшись стала гнездится на берегах Швеции и Финляндии. К консументам ещё более высокого порядка можно отнести хищных птиц, таких как орлан-белохвост.

Морские млекопитающие и загрязнения окружающей среды:

Балтийское море достаточно бедно морскими млекопитающими, к которым относятся три вида тюленей: тюлень серый или тювяк, тюлень обыкновенный или нерпа, а также морская свинья обыкновенная, которая относиться к зубатым китообразным. Нерпа в водах Балтийского моря настолько отличается от своего исходного вида - нерпы кольчатой, что считается отдельным подвидом - нерпа балтийская. Обыкновенный тюлень сегодня встречается в Балтийском море в количестве несколько сотен особей только в юго-западной части, и данный вид никогда не отличался обилием в Балтийском море. Тевяк и нерпа ещё в середине прошлого столетия водились в Балтийском море десятками тысяч, но охота на них и загрязнения вследствие техногенной деятельности человека привели к резкому сокращения их численности. Считалось, что тюлени наносят вред рыбному хозяйству. Кроме того в результате увеличения загрязнения среды обитания данных видов в их организмах стали накапливаться такие токсичные вещества как ДДТ (дихлордифенилтрихлорэтан) и ПБХ (полихлорбифенил). ДДТ устойчив, (период полупревращения составляет около 5 лет), биоаккумулируется в пищевой цепочке, в значительной степени влияет на репродуктивную способность птиц. ДДТ токсичен для человека, животных и рыб, поражает, главным образом, центральную и периферийную нервные системы и печень.

Исследования, проведённые в конце 60-х годов прошлого столетия, показали большое содержание этих веществ в организмах этих животных. Позже, в середине 70-х годов прошлого столетия, были отмеченны нарушения в размножении нерпы, что привело к резкому падению количества новорожденных детёнышей. В ходе наблюдений сделанных в 90-е годы удалось выяснить, что происходит постепенное устранение нарушений рождаемости нерпы. Причиной этого послужило уменьшение концентрации ДДТ и ПБХ в их среде обитания. Из существующих в окружающей среде ядовитых веществ ДДТ и ПБХ, в районе акватории Балтийского моря, накапливаются в организме орлана-белохвоста, что приводит к катастрофическим снижениям численности его популяции в данном регионе. В 50-е годы почти все птенцы вылуплялись мёртворожденными.

Это связанно с тем, что накопление ДДТ в организме птиц приводит к сокращению толщины скорлупы яиц и яйца просто раскалываются под весом высиживающих их птиц. В настоящий момент численность орлана-белохвоста востановленна в результате охранных мероприятий проведённых совместными усилиями таких государств как: Эстония, Финляндия, Швеция и Германия. В 1994 году здоровые птенцы родились у 68% наблюдаемых орлиных пар.

В акватории Финского залива Балтийского моря в данный момент наблюдается тенденция к сокращению загрязнения такими тяжелыми металлами как: Zn, Cd, Cu, но в 1998 году наблюдалось резкое увеличение загрязнения свинцом. Возле побережья Эстонии на 1998 г. наблюдалась следующая картина: медь - 3.0 мг/кг-1 и 1,8 мг/кг-1, кадмий - 0.37 мг/кг-1 и 0.31 мг/кг-1, цинк - 30 мг/кг-1 и 23 мг/кг-1, ртуть - 0.03 мг/кг-1 и 0.01мг/кг-1 (в мг/кг-1 на сухой вес еденицы биомассы) соответственно в заливах Кунда и Пярну. Средняя концентрация нефтяных углеводородов в 1998 также выросла по сревнению с 1994-1997 гг.), вообще Балтийское море очень уязвимо при загрязнении нефтепродуктами т.к. вода здесь холодная, а чем нмже температура, тем медленнее происходит распад нефти. Кроме того так как в естественных условиях нефть в экосистеме Балтийского моря не встречается, то соответственно и отсутствует нефтепоглощающие бактерии. Нефть и ее продукты оказывает прежде всего губительное воздействие на живые организмы и на пернатых, нагружают донный седимент сложными ароматическими углеводородными соединениями токсичного воздействия. Однако необходимо отметить, что в это время в Эстонской республике изменилась методика проведения аналитических определений, чем и может быть вызвано данное отклонение от данных полученных в более ранние годы.

Эвтрофикация и ее воздействие на экосистему:

В прошедшем столетии в результате техногенной деятельности человека объемы фосфора в бассейне Балтийского моря возросли в восемь раз, а азота в четыре раза. Данное воздействие на экосистему Балтийского моря со стороны человека привело к тому, что очень сильно увеличилась биомасса водорослей, которые опускаясь на дно моря в больших количествах и разлагаясь там приводят к сокращению кислорода, а затем в результате деятельности анаэробных бактерии начинает выделяться сероводород, который убивает все живое на дне. Влияние эвтрофикации на видовой состав рыбы следующий: в акватории Балтийского моря наблюдается размножение прежде всего плотвы и тех видов рыбы которые питаются первичными продуцентами. В середине 80-х годов половина рыбной биомассы приходилась только на плотву.

Цветение ядовитой сине-зеленой водоросли, появляющееся в открытом море в конце летнего сезона, вызывается цианобактериями, которые связывают молекулярный азот, растворившийся в воде из атмосферы. Около половины азота, поступающего в море, происходит из атмосферы, где он в свою очередь образуется в следствии сжигания ископаемого топлива, а также от аммиака испаряемого сельскохозяйственными предприятиями. Интенсивный транспорт и скотоводство, интенсивно развитые в Центральной Европе, приводят к тому, что наибольшее количество азотных осадков выпадает над акваторией Балтийского моря. Фосфор в свою очередь попадает в море через реки и имеет сельско- и лесохозяйственное происхождение. Обильные удобрения легко стекают с полей в местные водоёмы, откуда уже в дальнейшем реками уносятся в море. Некоторая часть фосфора поступает в море через атмосферу или из таких точечных источников загрязнения как гигиенически - канализационные отходы населенных пунктов и промышленных предприятий. В результате с/х деятельности человека по берегам Балтийского моря в море попадает ежегодно 200 000 тонн азота и

5 000 тонн фосфора, что составляет по азоту 30-40%, а по фосфору 10% от совокупного объема нагрузок на весь бассейн Балтийского моря. В результате увеличения явления эвтрофикации начинается деградация пищевой сети в экосистеме Балтийского моря, пищевая цепь становится совсем однобокой за счет резкого увеличения одних видов и резкого сокращения других.

Кроме того сине-зеленые водоросли не вредя своего цветения выделяют различные токсины, которые очень ядовиты для человека. Запрет на купание стал печальной реальностью на многих пляжах Швеции, Дании, Финляндии, а в прошедшем году также и в Эстонии. В середине июля из-за водорослей для купания в нашей стране были закрыты морские побережья в Пирита и на Штромке в Таллине, а также в Тойла и Нарва-Йыэсуу на северо-востоке страны.

1.2 Объекты исследования Балтийского моря

Морской участок Северо-Европейского газопровода берет начало в районе бухты Портовая недалеко от г. Выборга (Ленинградская область), пройдет по дну Балтийского моря в пределах территориальных вод России, исключительных экономических зон Финляндии, Швеции, Дании, территориальных вод и исключительной экономической зоны Германии. Конечным пунктом является приемный терминал в бухте Грайфсвальд (Германия). В водах исключительной экономической зоны Швеции планируется строительство промежуточной технологической платформы. Запланированная проектная производительность двух ниток газопровода составит 55 млрд. м³/год.

Общая протяженность трассы составляет 1213 км, 122 км из них пройдет по водам России, около 370 км - в водах Финляндии, 490 км - Швеции, 150 - Дании и 85 км - в водах Германии. Кроме того, рассматривается возможность строительства отвода на Швецию, протяженностью около 250 км. Строительство газопровода начнется в 2008 г, и займет, предположительно, 4 года. При этом первая нитка вступит в строй уже в 2010 г. Проектная продолжительность эксплуатации газопровода составляет не менее 30 лет.

Территория бассейна Балтийского моря характеризуется высокой плотностью населения (здесь проживает 77 миллионов человек), наличием развитой промышленности и интенсивного сельского хозяйства. Для акватории Балтийского моря характерны интенсивное судоходство (только в Финском заливе ежедневно находится до 500 судов), активный рыболовецкий промысел, прибрежный туризм. В силу указанных обстоятельств, уже сейчас экосистема Балтики испытывает значительные антропогенные нагрузки, что накладывает серьезные экологические ограничения при строительстве и эксплуатации СЕГ.

При проектировании и строительстве СЕГ необходимо учесть все особенности морской экосистемы Балтики (хрупкость, уязвимость, замкнутость), а также исключить любую опасность, которую представляет затопленное химическое оружие (ХО) и взрывоопасные предметы (ВОП), с тем, чтобы не нарушить морские экосистемы и не принести вреда растительному и животному миру Балтики.

Успешность реализации проекта во многом зависит от того, насколько полно будут учтены при проектировании и строительстве требования природоохранных законодательных актов стран, в акватории которых будет осуществляться деятельность, директив и иных актов Евросоюза, международных конвенций.

Ввиду трансграничных особенностей СЕГа, основными нормами проектирования приняты нормы проектирования морских газопроводов норвежского квалификационного общества DNV (Det Norske Veritas).

Морской участок СЕГ представляет собой двухниточный трубопровод диаметром 1219 мм. Трубы выполнены из высокопрочной углеродистой стали (класс прочности Х 70), толщина стенок составляет 33 мм. Трубы имеют внутреннее антифрикционное покрытие из эпоксидной пленки (шероховатостью 6 мкм), наружное антикоррозионное покрытие и утяжеляющее бетонное покрытие толщиной 40-100 мм. Пассивная антикоррозийная защита обеспечивается применением жертвенных алюминиевых анодов браслетного типа. Проектное давление газа - 20 МПа.

Транспортируемый газ (его температура на выходе КС «Портовая» составит 40^оС) состоит на 98% из метана, не содержит паров воды и соединений серы.

Трасса Северо-Европейского газопровода еще на ранних этапах проектирования выбрана с учетом следующих факторов и ограничений, преимущественно экологических:

· Минимальной протяженности

· Обход территориальных вод третьих государств

· Обход пересечения особо охраняемых природных территорий и иных особо уязвимых акваторий (мест нереста рыбы, массового гнездования и зимовок птиц и пр.), а при невозможности - минимизации пересечений таких участков

· Обход основных судоходных путей

· Обход мест затопления трофейного химического оружия

· Снижением объемов земляных работ по ликвидации свободных пролетов.

Для выбора трассы газопровода был выбран и изыскан коридор шириной 2 км. Весь этот коридор был детально исследован ООО «Питер Газ». Изыскания вдоль трассы включали геофизические исследования (около 19000 км дна обследованы многолучевым эхолотом, сонаром бокового обзора, магнитометром и профилографом), опробование грунтов (около 1000 станций).

Инженерно-экологические исследования (океанографические, гидро- и геохимические, биологические на примерно 850 станциях). Особое внимание уделялось анализу содержания загрязняющих веществ в воде и донных отложениях, изучению биологического разнообразия, обнаружению и идентификации опасностей техногенного происхождения - взрывчатых веществ и затопленного химического оружия.

Учитывая, что все прибрежные воды Германии имеют статус особо охраняемых природных территорий, трасса Северо-Европейского газопровода на этом участке проложена в границах коридора, специально отведенного властями для сооружения объектов инфраструктуры.

Разработка траншеи, дампинг грунта и иные работы приводят к взмучиванию донных отложений. Облака взвеси могут переноситься течениями на расстояние до нескольких километров.

Следует учитывать, что прибрежные участки - это особо уязвимые экосистемы, места гнездования многих водоплавающих птиц. Особенно это важно для побережий Германии, где на зимовку останавливаются миллионы птиц, а в прибрежных водах расположены важнейшие для Балтийского моря нерестилища сельди. Поэтому все строительные работы в этой зоне должны быть выполнены в максимально сжатые сроки и при этом в сезон, наименее опасный для птиц и рыб, а именно - с июня по ноябрь.

В течение всего срока строительства и испытаний будет непрерывно проводиться комплексный производственный экологический мониторинг.

В случае аварийного разрыва газопровода, происходит быстрое истечение природного газа из газопровода, образование газо-водяной смеси, а затем - выброс газа в атмосферу. Газ, частично растворяясь в воде, может оказать незначительное токсическое воздействие на морские организмы в районе разрыва, а ареал газо-водяной смеси с низкой плотностью может быть опасен для малых судов. В случае нахождения у места разрыва судна может произойти возгорание истекающего газа - пожар-вспышка. При этом в атмосферу поступят продукты сгорания газа - преимущественно углекислый газ.

Хотя природоохранное законодательство четырех из пяти стран гармонизировано в соответствии с рамочными актами ЕС, в каждом случае ООО «Питер Газ» сталкивается с существенными нюансами, не говоря о том, что законодательство и традиции ОВОС в странах ЕС существенно отличаются от российских правовых норм и принятой практики. В первую очередь, европейские подходы к ОВОС отличаются от российских меньшей стандартизированностью, отсутствием жестких нормативов: большинство вопросов решается в ходе диалога с властями и общественностью.

Объектом исследования являются результаты анализа данных об экосистеме Балтийского моря, особенно, в районах интенсивного судоходства и транспортировки углеводородов, а также информация о состоянии акватории в местах нахождения нефтеналивных терминалов и добычи нефти и доступные сведения о захороненном после 2-ой мировой войны химическом оружии и взрывчатых веществах и данные об авариях и инцидентах связанных с загрязнением моря углеводородами. Последние данные были использованы для оценки экологического риска, связанного с возможными загряз нениями окружающей среды в районе добывающей платформы или объектов транспортировки углеводородов.

Создание базы данных об экосистеме Балтийского моря на основе мониторинга, с архивацией этих данных на картографическом фоне, с использованием расчётных модулей (не только по расчёту экологических рисков, но и возможных полей загрязнения акватории нефтепродуктами, вероятности этих событий, поражающего действия углеводородов при тех или иных авариях, экономического ущерба от них и т. п.) на основе геоинформационных технологий. Использование исходных данных с помощью электронных карт, атрибутивная и расчётная часть по отношению к имеющейся базе данных -- всё это может облегчить принятие соответствующих решений по ликвидации последствий связанных с углеводородами [6].

Другим важным объектом исследования является оценка воздействия на окружающую среду, связанная с реализацией проекта строительства Северо-Европейского газопровода в Балтийском море, а также обеспечение экологического сопровождения и экологической безопасности этого газопровода и соответствующих участков моря. Организация системы мониторинга окружающей среды на разных этапах строительства Северо-Европейского газопровода также является важной составляющей, призванной обеспечить минимизацию экологического риска и возможного ущерба морской экосистемы вдоль будущей трассы газопровода. Таким образом, методика обобщения имеющихся данных об экосфере и техносфере, связанная с транспортировкой углеводородов, реализуется на основе ГИС-технологий, которые предполагают оперативное использование их для практического использования.

Глава 2. Оценка экологического риска

2.1 Расчет экологического риска

Анализ экологической безопасности в соответствии с Российским законодательством необходимо строить на основе концепции приемлемого риска. Риск является прогностической оценкой вероятности неблагоприятного исхода. Количественная оценка риска (R = n/N) всех ситуаций, перечисленных выше, связана с частотой реализации опасностей, то есть с отношением числа тех или иных неблагоприятных последствий (п) к их возможному числу за определённый период (N). Риск гибели человека в год по неестественным причинам в России составляет (1-1.7)*10^-3, в том числе от убийств -- 6*10^-5, от самоубийств -- 1.9*10^-4, в результате дорожно-транспортных происшествий -- 2.7*10^-4.

В работах [3,4,7] значение приемлемого уровня индивидуального риска для персонала предприятий равно 1*10^-5, для всего населения региона -- 1*10^-6. Максимально приемлемым уровнем риска гибели обычно считается величина R, равная 10-6 в год. Часто риск поражения человека или какого-либо объекта (Rпор= R*Pп) определяется как произведение частоты события (R) на вероятность определённой степени поражения (Pп), для которого вычисляется риск. Так вероятности аварий в техносфере можно разделять на расчётные и реальные. Стержнем концепции экологической безопасности в мире при теория экологического риска. Экологическую опасность можно уменьшить, но нельзя устранить полностью.

Для биоты и человека, в частности, экологический риск определяется потенциально возможным нарушением тенденций развития природно-антропогенных и чисто антропогенных систем, при котором изменения состояний будут неблагоприятны для жизнедеятельности и могут повлечь те или иные бедствия и даже экологические катастрофы. Если природно-экологический риск представляется естественным состоянием эволюционирующих геосистем, то антропогенно-экологический риск является порождением самого человека, чаще всего, вследствие непреднамеренных действий. Обе составляющие экологического риска важны для человечества, особенно когда по проявлениям и последствиям они совпадают или провоцируют друг друга.

Количественная оценка экономического ущерба R_э (в рублях за год), связанная с экологическим риском, может быть определена с использованием следующего уравнения:

R_э = R* Y

где R -- величина экологического риска, (год^-1) и Y -- ущерб в рублях.

В то же время экономический ущерб, причиняемый морской среде вследствие возможного разлива нефти, может быть определен по методике [8] с учетом нормативов [9]:

где 5 -- повышающий коэффициент, учитывающий сверхлимитный выброс загрязняющих веществ; Н_БВ -- базовый норматив платы за сброс нефти в поверхностные водные объекты, Н_БВ - 27550 руб-т^-1 [10]; К_ЭВ -- коэффициент экологической ситуации и экологической значимости водных объектов, К_ЭВ = 2.04; М -- масса нефти, принимаемая за загрязнение водных объектов; с учётом того, что в рейте проведённых мероприятий плёночная нефть полностью удалена, рассчитывается по формуле:

М = 5.8-10^-3 М_р (С_н - С_Ф)

Здесь М_р -- масса нефти, разлитой по поверхности водного объекта, т; С_н -- концентрация насыщения воды нефтью, С_н = 26 г*м-³; С_Ф -- фоновое значение концентрации растворённой и эмульгированной нефти в воде до аварии; принято, что С_ф = 0.05 г*м-³ (норматив ПДК). На основе приведённых соотношений расчётное значение величины ущерба морской среде при разливе одной тонны нефти составляет величину порядка 40 тыс. рублей [9-11].

В таблице 1 приводятся данные об экологических рисках, как частоте событий в год для разных объектов и связанных с загрязнением углеводородами морских и прибрежных участков акватории. На основе приведённых данных можно сделать вывод о том, что экологический риск для газопроводов, проложенных по морскому дну, меньше, чем при транспортировке нефтепродуктов или при добыче нефти.

Таблица 1 - Экологические риски, сопряженные с некоторыми объектами на Балтийском море

Наименование объекта	Экологический риск, 1* год
Добывающая платформа	1,9*10
Технологическая платформа	5,6*10
Плавучее нефтехранилище	1,0*10-1,0*10
Нефтепровод(ЦТП-берег)	2,8*10
Акватория Финского залива	2*10
Акватория Балтийского моря	10-2*10
Газопровод	10-10

Опыт двухгодичной эксплуатации глубоководного (до 2150 м) газопровода «Голубой поток» (от пос. Джубга, Россия, до пос. Самсун, Турция, составляет 396 км по дну Чёрного моря), а также газопровода в Северном море подтверждают оценку приемлемого риска для газопроводов в пределах 10 ⁵-10~⁶. Расчетная вероятность крупных аварий за год для трубопроводов длиной 1000 км составляет Ю^-4, а реальная, особенно, уже после многолетней эксплуатации -- 10 ². Самый крупный прорыв произошел на нефтепроводе Харьяга-Уфинск (Республика Коми) в августе 1994 г., когда пролилось от 70 до 100 тыс. тонн нефти. В 1989 г. под Уфой в результате разрыва газопровода и воспламенения газовоздушной смеси вблизи железнодорожного полотна, по которому следовали два пассажирских поезда, погибло 575 человек и получили ожоги 118 человек. Только в 2004-2005гг. на объектах трубопроводного транспорта было совершено более 20 диверсионно-террористических актов, что требует усиления антитеррористической деятельности на объектах трубопроводного транспорта. Только за последние пять лет было выявлено 3200 несанкционированных врезок в трубопроводы, что привело как к экономическому, так и к экологическому ущербу в несколько сотен миллионов рублей [2,5]. Поэтому, чтобы исключить такого рода экологические катастрофы и трагедии, необходимо соблюдать технические, технологические и экологические требования по соблюдению безопасности таких потенциально опасных (пожаро-взрывоопасных) объектов, как трубопроводы [2,3].

2.2 Экологическое воздействие разливов нефти

Россия как страна, осуществляющая около 50% своих экспортных поставок нефти морским путем, никоим образом не застрахована от подобных катастроф, связанных с разливом нефти. Она обязана обеспечить адекватную готовность к реагированию на подобные аварии с тем, чтобы до минимума снизить возможные ущербы окружающей среде и экономике. Такая система реагирования может быть создана только на основе оценки и анализа риска разливов нефти.

Увеличение грузооборота через порты Финского залива и по Балтийскому морю возрастает стремительными темпами. После ввода в действие порта Приморск на Балтику стали заходить танкеры дедвейтом до 150000 тонн с осадкой при загрузке свыше 15 метров. Для судов, следующих на юг от Готланда, граница глубоководного фарватера проходит по изобате 16-17 метров, что повышает вероятность посадки на мель. Уже к концу 2006 г. Балтийская трубопроводная система обеспечит прокачку нефти до порта Приморск в объеме 72 млн. тонн ежегодно. Строительство новых российских нефтяных терминалов на побережье Финского залива (с учётом строительства отвода трубопровода от Приморска до Высоцка) к 2015 г. достигнет 78 млн. тонн нефти в год. С учетом того, что мировые перевозки нефти составляют 2.2 млрд. тонн в год, на долю Балтийского моря будет, приходиться почти 10% всех объёмов мировых перевозок. Это приведет не только к увеличению интенсивности судоходства, но и к возможному значительному ухудшению экологической обстановки в регионе Балтийского моря. Такое бурное развитие танкерного судоходства на Балтике, согласно прогнозам группы TACIS, приведет к тому, что к 2015 г. риск разливов нефти в количестве до 1000 тонн увеличится на 50%, а разливов свыше 1000 тонн -- на 25%. Риск аварийных ситуаций наиболее высок при танкерных перевозках нефти. Вероятность крупных разливов нефти (более 150 т) при транспортировке по трубам и в процессе буровых работ снизится в два-четыре раза [7,13-18,20-22].

Под оценкой риска разливов нефти в море понимается:

· выявление потенциальных источников разливов нефти;

· расчет объемов разлива нефти и их частоты

· определение природных ресурсов и хозяйственных объектов, которые могу г быть загрязнены в результате разлива нефти;

· разработка сценариев поведения нефти на поверхности моря, которые должны учитывать растекание нефти и ее выветривание в зависимости от гидрометеорологических условий в месте разлива, а также протяженность возможного загрязнения береговой линии.

Результаты оценки риска являются базой для разработки мероприятий по снижению количества аварий и их последствий, затрат на осуществление необходимых мероприятий и для принятия решений о целесообразности планируемого вида деятельности. Основная составляющая с оценки риска -- расчет объемов разливов нефти и их частота. Этот параметр является основным для систематизации чрезвычайных ситуаций в море и для расчета достаточности сил и средств ликвидации разливов [4,7,13-18,20-22].

Основными источниками разливов нефти являются грузовые операции на нефтяных терминалах, аварии танкеров, перевозящих нефть и нефтепродукты, незаконные эксплуатацией сбросы нефтесодержащих отходов с судов и аварий и на буровых платформах. Согласно российскому законодательству в области реагирования на разливы нефти, принята следующая систематизация чрезвычайных ситуаций, связанных с разливами нефти в море:

· Разливы локального значения, для ликвидации которых достаточно сил и средств, находящихся на объекте или в непосредственной близости от него. Это разливы, не превышающие 500 т. Они ликвидируются собственными силами организации или силами и средствами взаимодействующих организаций, привлекаемых на договорной основе.

· Разливы регионального значения, для ликвидации которых требуется привлечения сил и средств, находящихся в регионе. Обычно это разливы, не превышающие 5 тыс. т. Руководство операциями по их ликвидации возложено на бассейновые управления Гос. морской спасательной службы (БАСУ). Она также ликвидируют разливы нефти локального значения, если они произошли вне зоны ответственности организации, осуществляющей операции с нефтью, или эта организация не в состоянии ликвидировать разлив нефти собственными силами;

· Разливы федерального значения -- это разливы более 5 тыс. т нефти. Для их ликвидации требуется привлечение сил и средств других бассейнов или сопредельных государств.

При разливах нефти регионального и федерального значения, произошедших в зоне ответственности предприятий, которые занимаются перевалкой нефти, штаб руководства операциями (ШРО) организации обращается за помощью в ШРО более высокого уровня (региональный или федеральный). Он принимает решение оказать помощь организации и выделить необходимые средства или принять руководство операциями на себя и ввести в действие Региональный план по предотвращению и ликвидации аварийных разливов нефти в Российской зоне ответственности на соответствующем бассейне или Федеральный план ликвидации разливов нефти в море.