Использование технических средств при обследовании районов захоронения донного грунта

- © В.И. Петухов, A.B. Кирьянов,

Е.М. Желдак, И.А. Дмитриев, 2013

УДК: 504.064.36

В.И. Петухов, А.В. Кирьянов, Е.М. Желдак, И.А. Дмитриев

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ПРИ ОБСЛЕДОВАНИИ РАЙОНОВ ЗАХОРОНЕНИЯ ДОННОГО ГРУНТА

Рассмотрены проблемы проведении экологического обследования районов дам-пинга грунта. На примере полученных результатов полевых исследований, предлагается подход к экологическому мониторингу данных районов с использованием многолучевого эхолота высокого разрешения.

Ключевые слова: экологический мониторинг, морской дампинг грунта, отбор проб, многолучевой эхолот, экологическое обследование.

Введение

Одной из основных экологических проблем Мирового океана является всевозрастающий объем сбросов различных отходов в его воды. При этом значительную часть сбросов составляет так называемый дампинг грунта, вынутого при дноуглубительных работах. Обычно дноуглубительные работы происходят в районе портов, а полученный грунт содержит значительное количество загрязняющих веществ, таких как тяжелые металлы и нефтепродукты. Как показывает практика, районы дам-пинга грунта является постоянным источником загрязнения водной среды на протяжении многих лет. В этой связи актуальной является разработка стандартов оценки экологического состояния и методик мониторинга районов захоронения грунта.

Программа обследования районов захоронения донного грунта

В 2013 г. в российском законодательстве произошли существенные изменения, касающиеся регулирова-

ния вопросов дампинга [1]. В Водном кодексе Российской Федерации [2] введено понятие донного грунта, а в Федеральном законе «О внутренних морских водах, территориальном море и прилежащей зоне Российской Федерации» [3] прописан порядок его захоронения. Согласно ст. 1 Водного кодекса РФ, донным грунтом является грунт дна водного объекта, извлеченный при строительстве, реконструкции, эксплуатации гидротехнических и иных сооружений, расположенных на водных объектах, создании и содержании внутренних водных путей Российской Федерации, предотвращении негативного воздействия вод и ликвидации его последствий, поддержании надлежащего санитарного состояния водных объектов и благоприятного состояния окружающей среды. В то же время, сделан акцент, что захоронение грунта, извлеченного при проведении дноуглубительных работ, во внутренних морских водах и в территориальном море не считается захоронением отходов [3], на основании чего можно сделать

вывод, что донный грунт не относится к отходам.

Помимо иных вопросов, регламентирующих захоронение донного грунта, закреплена необходимость экологического мониторинга районов захоронения. Согласно ст. 37.1 Федерального закона «О внутренних морских водах, территориальном море и прилежащей зоне Российской Федерации» [3] для получения разрешения на захоронение донного грунта необходимо подать запрос, включающий сведения о программе наблюдений за районами захоронения и состоянием морской среды в ходе захоронения. Обязанность проведения этих наблюдений закреплена за заявителем, получившим разрешение. К сожалению, требований к содержанию программы наблюдений, а также их порядку и периодичности в данном законодательном акте прямо не указано. В связи с этим актуальной задачей является разработка общих подходов к проведению наблюдений за районами захоронений донного грунта.

В 2012-2013 гг. Дальневосточный федеральный университет в рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы» (гос. контракт №14.518.11.7059 от 19.07.2012 г.) разработал методику комплексного экологического обследования районов дампинга грунта с использованием программно-аппаратного комплекса гидрографического и поискового назначения. Необходимо отметить, что техническое задание на выполнение работ формировалось в июне-июле 2012 г., т.е. более чем за год до внесения изменений в законодательство, предусматривающих необходимость разработки программ наблюдений за районами захороне-

ния грунта и состоянием морской среды в ходе захоронения.

Целью разработки методики было сокращение времени проведения мониторинга и повышение его объективности за счет оптимизации количества точек отбора проб, путем применения современного гидрографического и поискового оборудования. Идея создания подобной методики была продиктована имеющимся опытом проведения работ по экологическому мониторингу районов строительства крупных морских сооружений, например [4], а также выполнению работ по обследованию района дампинга грунта в районе о. Русский [5].

В ходе выполнения работ были выявлены две основные проблемы, связанные с экологическим обследованием районов дампинга грунта:

- отсутствие общепринятого подхода к выбору перечня показателей оценки качества донных грунтов и методам их оценки;

- наличие субъективного подхода к выбору точек отбора проб для оценки качества донных грунтов.

Показатели оценки качества донных грунтов

Одним из нововведений, появившихся после вступления в силу Федерального закона от 07.05.2013 г. №87-ФЗ [1], является создание реестра районов захоронения донного грунта во внутренних морских водах и в территориальном море. Порядок формирования и ведения реестра устанавливается Правительством Российской Федерации и пока не утвержден. Содержание сведений, вносимых в реестр, также в настоящее время не определено. Тем не менее, основываясь на существующем российском [6] и зарубежном [7] опыте, необходимо введение категорий уровня

Таблица 1

Допустимые уровни концентраций загрязняющих веществ в донных отложениях водоемов в соответствии с Neue Niederlandische Liste. Altlasten Spektrum 3/95

Загрязняющие вещества дк Загрязняющие вещества дк

Кадмий, мкг/г 0,8 Сумма 10 ПАУ, нг/г 1000

Ртуть, мкг/г 0,3 Бенз(а)пирен, нг/г 25

Медь, мкг/г 35 Бензол, нг/г 50

Никель, мкг/г 35 Толуол, нг/г 50

Свинец, мкг/г 85 Ксилол, нг/г 50

Цинк, мкг/г 140 Этилбензол, нг/г 50

Хром, мкг/г 100 Сумма ДДТ, ДДД и ДДЭ, нг/г 2,5

Мышьяк, мкг/г 29 у-ГХЦГ (линдан) (y-HCH, lindane), нг/г 0,05

Кобальт, мкг/г 20 Сумма 6 ПХБ, нг/г 20

Молибден, мкг/г 10 Хлорбензолы, нг/г -

Олово, мкг/г 20 Хлорфенолы, нг/г -

Барий, мкг/г 200 НУ, мкг/г 50

загрязнения районов дампинга на основе концентраций загрязняющих веществ, список которых должен быть утвержден на государственном уровне.

В настоящее же время в России практикуются различные подходы к экологической оценке качества морских грунтов, которые основаны на оценке различного набора контролируемых показателей. Например, в Санкт-Петербурге разработан региональный стандарт «Нормы и критерии оценки загрязненности донных отложений в водных объектах Санкт-Петербурга» [6]. Документ разработан в рамках российско-голландского сотрудничества по программе РБО 5/НР/3/1 «Извлечение и удаление загрязненных донных отложений в Санкт-Петербурге». Перечень загрязняющих веществ, применяемых при оценке уровня загрязнения донных отложений в Петербурге, в целом заимствован из так называемых «Голландских листов» [7], использующих допустимые уровни концентраций по 24 показателям (табл. 1).

В 2008 г. сотрудниками лаборатории морских ландшафтов Тихоокеанского института географии ДВО РАН

проводились исследования геоэкологического состояние полигона дам-пинга грунта у острова Лисий (залив Находка) [8], а в 2009 г. ДВГТУ проводило комплексное обследование района дампинга грунта вблизи о. Русский [5]. В обоих случаях заказчиком работ выступало ФБУ «Тихоокеанская дирекция по техническому обеспечению надзора на море», анализ проб морского грунта и воды проводился по следующим показателям: концентрация кадмия, свинца, меди, цинка, железа, хрома, марганца и нефтепродуктов. Таким образом, перечень показателей значительно уже, принятого в Петербурге и, тем более, в Голландии.

Выбор точек отбора проб для оценки качества донных грунтов

Экологический мониторинг основан на проведении анализов проб воды, грунта, воздуха на определение концентраций загрязняющих веществ в отдельных точках. При этом, в случае проведения наземного экологического мониторинга, выбор точек отбора проб производится на основе визуального осмотра территории. Для морских исследований иногда прово-

Таблица 2

Характеристика микрорайонов находящихся в районе дампинга грунта №326 по типу рельефа подводного ландшафта, выявленных в ходе обследования программно-аппаратным комплексом на базе многолучевого эхолота Sea Bat 7125

Наименование микрорайона Широта, (г., м., с.) Долгота, (г., м., с.) Характеристика типа подводного ландшафта Площадь, м2

Микрорайон №1 420 59' 55" 420 59' 55" 420 59' 45" 420 59' 45" 1310 56' 27" 1310 56' 30" 1310 56' 27" 1310 56' 30" характерный свал глубин с песчаным и мелко каменистым грунтом =20000

Микрорайон №2 430 00' 20" 430 00' 20" 430 00' 10" 430 00' 10" 1310 56' 27" 1310 56' 30" 1310 56' 27" 1310 56' 30" выход коренных скальных пород =20000

дят осмотр с привлечением водолазов (обычно на ограниченных по размеру акваториях), в основном же отбор проб производят в узлах некоторой сети, размер ячеек которой выбирается из необходимости включения всего района и требований заказчика.

Разработанная методика комплексного экологического обследования районов дампинга грунта с использованием программно-аппаратного комплекса гидрографического и поискового назначения позволяет исключить субъективный подход к выбору точек отбора проб для оценки качества донных грунтов. Для этого предлагается проведение батиметрической съемки дна многолучевым эхолотом с целью определения мест захоронения грунта. В качестве положительного примера использования данного подхода можно привести обследование дампинга грунта №326 в районе о. Русский, проведенного в интересах ФБУ «Тихоокеанская дирекция по техническому обеспечению надзора на море». Тогда в ходе изучения и анализа батиметрических данных в различных режимах визуализации информации в пределах обследуемого участка морского дна было выявлено два характерных микро-

района, отличающихся от основной части полигона по форме рельефа и типу грунта. Характеристика микрорайонов находящихся в районе дам-пинга грунта №326 по типу рельефа подводного ландшафта, выявленных в ходе обследования, с указанием координат их границ и площадей представлена в табл. 2.

Микрорайон №1 характеризуется наличием характерного свала глубин (изменение глубины на 1,5-2,2 м) с песчаным и мелко каменистым грунтом. На участке микрорайона №2 обнаружено наличие выхода коренных скальных пород. Так же данный участок характеризуется наличием наименьших глубин, которые встречаются в районе. Минимальные значения глубин здесь достигают 17-18 метров. Для оценки пространственной протяженности участка со скальным грунтом было выполнено построение трехмерной (3Э) модели полигона. Так протяженность участка в направлении север-юг составляет порядка 230 м, а в направлении запад-восток составляет 45 м. Таким образом участок сплошного скального грунта занимает приблизительно 1035 м2, что составляет 50% площади выделенного микрорайона. На остальной площади

Рис. 1. Эхограмма участка дна, полученная в результате обработки батиметрической информации в среде прикладного программного обеспечения PDS2000 в режиме Sonar-Snippets с отображением местоположения носителя МЛЭ и зоны покрытия участка дна (режим Plan View-Survey Coverage) на картографическом планшете

микрорайона наблюдается наличие разряженных каменных россыпей и отдельных камней размерами 0,51,0 м.

В ходе дальнейшей обработки батиметрической информации, выполняемой в среде прикладного программного обеспечения PDS-2000 в режиме «Sonar-Snippets», удалось установить, что на морском дне кроме значительного количества объектов техногенного происхождения (с линейными размерами от 0,5 до 2,5 м) существуют характерные области грунтов, имеющие правильные геометрические формы и отличающиеся по своим отражательным свойствам от основного (естественного) грунта. Эхограммы характерных участков дна, полученные в результате обработки батиметрической информации в среде прикладного программного обеспечения PDS2000 в режиме «So-nar-Snippets» с отображением место-

положения носителя МЛЭ и зоны покрытия участка дна (режим «Plan View-Survey Coverage») на картографическом планшете, представлены на рисунке. Ланные области в основном имеют либо форму окружности, либо форму эллипса вытянутого в направлении север-юг.

При визуализации указанных характерных областей в режиме 3D «Malti-beam Editing - Standard» было установлено, что они не имеют явно выраженных неоднородностей по глубине (не более 0,1-0,3 м), но при этом обладают значительным (до 1,5-2 раз) разбросом уровня отраженного гидроакустического сигнала. Такие изменения уровня отраженного сигнала можно объяснить только наличием на обследуемом участке морского дна постороннего грунта, отличного по своим отражательным свойствам от естественного. Таким образом, можно предполагать, что данные области являются местами сброса грунта. При обработке записей информации зарегистрированной МЛЭ на всей обследуемой площади морского дна в пределах границ полигона такие места сброса грунта были локализованы и определены их пространственные характеристики. Проведенный в дальнейшем водолазами визуальный осмотр подтвердил локализацию мест сброса грунта, а на основании полученной информации были скорректированы точки отбора проб.

Заключение

Анализ законодательной базы и результаты проведенных ранее исследований показывают, что в России в

настоящее время отсутствует общепризнанный подход к проведению экологических исследований районов дампинга грунта. Отсутствуют требования к программе наблюдений, перечню контролируемых показателей, не установлены категории районов дампинга по загрязнению. Существующие методы исследований не позволяют говорить об объективности полученных результатов.

Для повышения качества проведения исследований предлагается ис-

пользовать современные методы гидрографических исследований (батиметрическую съемку дна многолучевым эхолотом). Полученные карты рельефа дна позволяют точно определять места захоронения грунта, в которых необходимо проводить отбор проб. В результате сокращается необходимое количество точек отбора проб, что приводит к снижению времени и средств, затраченных на обследование.

1. Федеральный закон от 07.05.2013 г. №87-ФЗ «О внесении изменений в Федеральный закон «О внутренних морских водах, территориальном море и прилежащей зоне Российской Федерации» и Водный кодекс Российской Федерации».

2. Водный кодекс.

3. Федеральный закон от 31.07.1998 г. № 155-ФЗ «О внутренних морских водах, территориальном море и прилежащей зоне Российской Федерации».

4. «Результаты экологического мониторинга по трассе морских трубопроводов на Лунском участке (после окончания строительства)» / Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Дальневосточный Государственный технический университет (ДВПИ имени В.В. Куйбышева), Владивосток, 2006.

- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

5. Петухов В.И., Минаев Д.Д., Лисицкая И.Г. Комплексные исследования экологического состояния морских акваторий // Подводные исследования и робототехника. Владивосток: ИПМТ ДВО РАН, 2011. № 2. стр. 69-74.

6. «Нормы и критерии оценки загрязненности донных отложений в водных объектах Санкт-Петербурга». Утверждены центром Государственного комитета санитарно-эпидемиологического надзора Санкт-Петербурга и Государственным комитетом по охране окружающей среды и природных ресурсов Санкт-Петербурга и Ленинградской области. 22.07.1996.

7. Neue Niederlandische Liste.

8. Жариков В.В., Преображенский Б.В., Лебедев А.М. Геоэкологическое состояние полигона дампинга грунта у острова Лисий (залив Находка). - Вестник ДВО РАН. 2011. № 2. -С. 88-97. ЕШ

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -

Петухов Валерий Иванович - аспирант, petukhov@mail.ru, Кирьянов Алексей Валерьевич - аспирант, zakupki-fentu@mail.ru Желдак Евгений Михайлович - аспирант, zheldak@inbox.ru Дмитриев Игорь Александрович - аспирант, odin2000@mail.ru Дальневосточный федеральный университет.

А