Экологические последствия добычи нефтегазовых ресурсов

Вестник Челябинского государственного университета. 2011. № 31(246).

Экономика. Вып. 33. С. 137-141.

А. А. Жакишева

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ ДОБЫЧИ НЕФТЕГАЗОВЫХ РЕСУРСОВ

Исследуются проблемы сложившейся экологической ситуации в нефтедобывающих регионах. Проведен анализ воздействия роста производства углеводородов на экологию окружающей среды. Выявлены основные причины и источники загрязнения, начиная с процесса разработки месторождений нефти и газа и включая непосредственно добычу и переработку нефтегазовых ресурсов. Отмечено, что основной причиной нарастающей экологической опасности является физический и моральный износ оборудования и низкая доля инновационной активности нефтедобывающих компаний. Представлены результаты предварительных расчетов эколого-экономического ущерба от нефтедобывающей деятельности.

Ключевые слова: экология и охрана окружающей среды, нефтегазовые ресурсы, выбросы загрязняющих веществ, экологический ущерб.

Вследствие недостаточного развития стратегии недропользования, экстенсивного развития промышленности, интегрирования необходимости и возможностей научного регулирования антропогенных нагрузок продолжается все более угрожающая деградация природной среды Казахстана. В течение многих десятков лет в Казахстане сложилась низкоэффективная, затратная экономика с утяжеленной и сильно деформированной структурой, глубокими макроэкономическими диспропорциями. Республика Казахстан (РК) превратилась в сырьевой придаток более развитых регионов и стран, а в ряде ее областей создалась крайне опасная экологическая ситуация, приводящая к тяжелым для здоровья людей последствиям.

Хищническое выкачивание минерально-сырьевых ресурсов, игнорирование требований охраны окружающей среды, условий экологической безопасности уже привели ряд регионов и городов почти к экологической катастрофе. Подобный подход к разработке месторождений сырьевых ресурсов не изжит. Это объясняется затратоем-костью соблюдения экологических требований, отсутствием эффективных технологий и т. п. Намечаемое на перспективу увеличение объемов промышленного и сельскохозяйственного производств, введение в оборот новых природных ресурсов и расширение предпринимательства, в том числе внешнеэкономических связей, без наличия экономического механизма рационального природопользования могут привести к чрезмерной эксплуатации минерально-сырьевых, земельных и водных ресурсов, к загрязнению воздушного и водного бассейнов, создадут угрозу значительного ухудшения экологических условий жизни людей.

Положение осложняется, с одной стороны, размещением накопителей неутилизированных отходов производства и их несогласованностью с нормативами качества окружающей среды, а с другой — отсутствием исследований баланса образования отходов, их размещения и использования. В сложившихся условиях необходимо разработать такие нормативы и методики по их внедрению, которые бы стимулировали не только достижение баланса, но и предотвращение сверхнормативного загрязнения окружающей природной среды. Недостаточность экономических исследований проблем баланса и охраны окружающей среды связана с отсутствием системы показателей, позволяющих дать эколого-экономическую оценку функционирования объектов народного хозяйства.

Анализ данных промышленного производства и экологического состояния РК показывает, что на экологическую ситуацию повлияло преимущественное развитие добывающих, энергетических и металлургических отраслей промышленности, экстенсивное развитие которых, не сопровождаемое соответствующими мерами по рациональному использованию ресурсов и охране окружающей среды, оказало разрушительное действие на условия жизни населения.

Экологические проблемы освоения нефтяных и газовых месторождений Казахстана имеют свои региональные особенности — геологические, геодинамические, а также социальные. Особый отпечаток на экологическую ситуацию накладывает тот факт, что до последнего времени природоохранный вопрос практически уступал выполнению плановых заданий по добыче нефти и газа и не находил должного решения в проектах. Основным ядром промышленного развития

РК выступают такие отрасли, как электроэнергетика, черная и цветная металлургия, топливная, химическая и нефтехимическая промышленность, промышленность строительных материалов, отличающиеся повышенной ресурсоем-костью и производством значительных объемов отходов, в которых присутствуют оксиды углерода, серы, фосфора, кадмия, свинца, естественные радиоактивные элементы. В 2010 г. доля продукции топливно-энергетического и металлургического комплексов в общем объеме продукции промышленности составляет порядка 55 % против 31,3 % в 1999 г. [1].

В крайне неудовлетворительном состоянии находятся в РК и работы по учету, утилизации, обезвреживанию и размещению (захоронению) отходов производства и их потребления. На удаление отходов в места складирования расходуется от 8 до 10 % стоимости произведенной продукции. Развитие нефтедобывающей промышленности в РК и нерациональный подход к переработке сырья привели к чрезмерному накоплению промышленных отходов. Так например, объемы серы в отвалах Тенгизского месторождения превысили 3,5 млн т, а ежегодно образуется в среднем от 3,5 до 5 тыс. т, из которых для нужд народного хозяйства используется менее 5 % всего ресурса. Для сравнения: этот показатель в развитых странах равен 40-50 % [2]. Наибольшую экологическую опасность представляют растущие из года в год объемы токсичных отходов, образующихся в процессе переработки природных ресурсов.

В нефтедобывающем комплексе загрязнение окружающей среды начинается с поискового бурения и строительства нефте- и газодобывающих скважин. Основные источники загрязнения при строительстве скважин: выхлопы дизелей буровых установок, дегазаторы бурового раствора, емкости для хранения сыпучих порошкообразных материалов, шламовые амбары с производственно-технологическими отходами, а также циркуляционные системы. Во многих случаях на буровых установках не проводятся мероприятия по охране почв и водоемов от загрязнения. Вследствие этого прилегающие земли загрязняются буровым раствором и нефтепродуктами. Затем происходит смыв этих вредных веществ талыми водами на прилегающие земли и водоемы. Процесс загрязнения почвы усугубляется присутствием в почвах высокоминерализованных пластовых и сточных вод,

закачиваемых для поддержания давления в продуктивные пласты и поглощающие горизонты. В радиусе 500-800 м от буровой вышки растительность уничтожается на 70-80 %, а в радиусе 100 м в результате более интенсивного загрязнения глинистым раствором она практически исчезает [3]. Так, например, в Атырауской области на площади более чем в 1,3 млн га допущено техногенное загрязнение в виде разливов нефти объемом в десятки тысяч тонн, замазученность почв на некоторых участках достигает толщины более 10 м.

Промышленные отходы бурения накапливаются в отвалах на буровой площадке и требуют последующей эвакуации и размещения их на специально отведенной под шламохранили-ще территории. При этом особую важность приобретают вопросы оценки загрязняющей способности отходов. От этого зависят количество и токсичность загрязняющих веществ в подземных водах [4]. Основным и наиболее сильным загрязнителем при буровых работах является буровой раствор. Для его приготовления используется до двух десятков химических реагентов, многие из которых не имеют установленных Министерством здравоохранения РК величин предельно допустимых концентраций (ПДК). Строительство скважин и сопутствующее ему накопление отходов бурения отличается от других видов производства рассредоточенностью объектов бурения, неоднородностью характеристик отходов и изменением их во времени. При выполнении буровых работ и эксплуатации скважин существенное значение имеет качество и состав применяемого противовыбросного оборудования. Эти мероприятия были направлены на приближение отечественного противовы-бросного оборудования к уровню лучших мировых стандартов, например стандарту АР1-16А Американского нефтяного института.

При эксплуатации месторождений оказываются нарушенными огромные земляные массивы. Например, при разработке Карачаганакского месторождения планируется занять более 3000 га пашни, выгонов, леса и т. п. Площадь месторождения Тенгиз, разрабатываемого компанией «Тенгизшевройл» (ТШО) составляет 200 км2. В результате непостоянства аэрологической ситуации распространение вредных примесей от источника и их флуктуации носят случайный характер. Экологически неблагоприятной зоной для постоянного проживания

вблизи Тенгизского месторождения определена в радиусе 50 км, для Карачаганакского — в 10 км, а для Кумкольского — 30 км. Но, как ни парадоксально, чем больше санитарно-защитная зона, тем выше объем предельно допустимых выбросов и, значит, тем больше будет загрязняться атмосфера.

Морально устаревшее оборудование и способы хозяйственной деятельности усиливают экологическую опасность. Переход на новые технологические приемы рождает новые проблемы. Например, загрязнение окружающей среды наблюдается при ремонте скважины. При этом проводятся сотни спуско-подъемов внутрисква-жинного оборудования. Предварительно скважина прокачивается технической водой до полной дегазации. Однако на практике это промывка не снимает полностью пленку нефтепродуктов с внутренней и наружной поверхности труб и оборудования. В результате при подъеме последнего на рабочую площадку стекающая с них скважинная жидкость загрязняет площадку, создает пожароопасную ситуацию в пространстве вокруг устья скважины. При этом возрастает количество жидких агрессивных отходов, требующих захоронения. В действительности на всех старых месторождениях десятки лет выбрасывали добываемую пластовую и промывную воду на поля испарения. На старых промыслах нефтегазодобывающих участков «Кульсарынефть» и «Прорванефть» площадь зеркала соров составляет тысячи квадратных километров. Огромные поля испарения минерализованной воды, загрязненные нефтепродуктами, безусловно, отрицательно влияют на биосферные процессы в этом регионе. Однако, если использовать технологию полной утилизации промышленных вод, то оголившееся дно полей испарения станет источником распространения солей сухого сульфата, которые будут подниматься ветром и разноситься на огромные расстояния, как это происходит на Арале. Поскольку нефть является основным источником энергии и сырьем для получения разнообразных топлив и продуктов нефтехимии, она не локализуется в добывающих районах, а интенсивно распространяется во все части Земли, теряясь в большом количестве при транспортировке. Так, танкеры, доставляющие нефтепродукты теряют около 0,4 % своего груза (примерно 20,5 тыс. т в год). Транзитные наливные суда перевозят около 450 млн т нефти в год. Потери при транспортировки составляют

не менее 11,25 тыс. т. С трюмными водами в океан поступает ежегодно еще около 410 т нефтепродуктов.

Покрывая поверхность тонкой пленкой, нефть и нефтепродукты нарушают нормальный газообмен, оказывая отрицательное воздействие на природные био- и гидрохимические процессы. Нарушается ионнообменная способность почвенных коллоидов, разрушаются сообщества микроорганизмов, резко снижается плодородие. Особенно сильное отрицательное воздействие оказывает нефть при попадании на водную поверхность из-за способности растекаться с образованием тонкой пленки. При концентрации нефтяных загрязнений более 800 мг/м3 подавляется жизнедеятельность фитопланктона, снижается выработка кислорода водорослями. Даже в малых количествах нефть нарушает работу нервной системы живых организмов, их ферментативного аппарата, вызывает патологические изменения в различных тканях животных, снижает рост и нормальное развитие водорослей, вызывает их гибель. На Каспии происходит загрязнение морских вод, в результате чего сокращается численность промысловых рыб и тюленей.

При сжигании жидкого топлива (мазута) загрязнение воздуха также значительно, поскольку выделяемый в виде пыли и сажи ванадий-порфириновый комплекс, относящийся к классу ядов, рассеиваясь по всей территории региона, загрязняет его.

Газоочистных установок для утилизации вредных газовых примесей (окислов серы и азота) пока практически не имеется. В связи с этим ни один нефтеперерабатывающий завод в Казахстане не обеспечивает уровень выбросов вредных веществ, удовлетворяющий требованиям предельно допустимой концентрации.

Территория Тенгиза характеризуется крайне незначительным уклоном поверхности, отсутствием резко выраженных форм. Естественный рельеф местности в определенной степени нарушен в результате хозяйственной деятельности. Тип климата — резко континентальный (ввиду внутриматерикового положения и особенностей орографии). Основные черты: преобладание антициклонных условий, резкие температурные изменения в течение года и суток, жесткий ветровой режим и дефицит осадков. В узкой прибрежной полосе континентальность несколько смягчается благодаря влиянию Каспийского

моря. Характерной особенностью климата описываемой территории является исключительно высокая динамика атмосферы, создающая условия интенсивного турбулентного обмена и препятствующая развитию застойных явлений. Средние месячные значения скорости ветра превышают показатель, характеризующий среднюю скорость на территории Казахстана (3,7 м/с), и колеблется в пределах от 4,1 до 5,8 м/с (средняя за год 4,9 м/с) [2].

Согласно районированию территории РК, проведенному Казахским научно-исследовательским институтом гидрометеорологии, район расположения Тенгиза относится к III зоне повышенного потенциала загрязнения воздуха. Ветровой режим характеризуется повторяемостью приземных инверсий до 40-60 % при их мощности зимой от 0,6 до 0,8 км, а летом не более 0,4 км. Во все сезоны повторяемость скорости ветра 0,4 м/с на высоте 500 м составляет 20-30 %.

Накопление примесей в атмосфере обусловлено частыми туманами во время смены барических условий в осенний и весенний периоды. Основными загрязняющими веществами, выделяющимися в атмосферу, являются: сероводород, пыль серы. При работе автотранспорта в атмосферу выделяются продукты сгорания дизельного топлива: азота оксиды, углерода оксид, углеводороды, сажа, бензпирен, акролеин, формальдегид.

Таким образом, ТШО является одним из основных загрязнителей атмосферы Прикаспийского региона. Более половины выбросов приходится на деятельность ТШО. За время существования ТШО было зарегистрировано 620 аварийных выбросов. Загрязняющие вещества поражают верхние дыхательные пути, центральную нервную систему и желудочно-кишечный тракт. Большую тревогу вызывает огромное количество хранящейся в сухом виде серы (около 3,5 млн т). Сера складируется под открытым небом и при взаимодействии с водой образует кислоту, а с солнечным излучением — канцерогенные вещества [2]. Не лучшим образом обстоит проблема охраны окружающей среды и на полуострове Бузачи, где больше отходов, выбросов (сбросов) вредных веществ, особенно ванадий-порфиринового комплекса в воздушный и водный бассейны.

Экономический ущерб, причиняемый единицей отходов, рассчитывается как: сумма затрат на удаление и захоронение отходов; ущербов, наносимых народному хозяйству изъятием тер-

ритории под складирование отходов; ущербов, наносимых выбросом (сбросом) отходов в атмосферу, водный бассейн.

Под предотвращенным ущербом понимается разность между возможным и фактическим ущербами в определенный момент времени. Этот ущерб выступает в качестве меры эффективности (вернее, экономией затрат).

Предварительные расчеты показали, что экономическая оценка годового ущерба от выбросов в атмосферу ванадия и никеля по месторождениям распределится в следующем виде: 1) Каражанбасское месторождение —

У

металлы

= 13509 тыс. долл./г.;

2) Северо-бузачинское месторождение — У = 990 тыс. долл./г.;

металлы '

3) Каламкасское месторождение — У = 11458 тыс. долл./г.

металлы

Аналогично рассчитывается величина ущерба от загрязнений атмосферного воздуха годовыми выбросами и другими вредными соединениями по месторождениям Тенгиз, Каражанбас, Каламкас, Северо-Бузачи, Кумколь.

Многие полезные компоненты, имеющиеся в казахстанской нефти, являются отходами производства и, более того, источниками загрязнения окружающей среды, при этом наиболее агрессивными загрязнителями являются пятио-кись ванадия, никель и их окислы, которые относятся к классу ядов.

Наибольшая доля из общей величины ущерба, причиняемого загрязнением атмосферы, приходится на выброс этих металлов — около 91 % по месторождениям полуострова Бузачи. Кроме того, доминирующими факторами, влияющими на загрязнение водоемов вблизи Тенгизского месторождения, являются формальдегиды и аммиак (71 % по Тенгизскому месторождению в общей доле загрязнений) и сера, не получившая дальнейшего промышленного использования и открыто складируемая на территории региона добычи.

Идея учета предотвращаемого экономического ущерба от загрязнения окружающей среды в расчетах экономической эффективности использования твердых отходов реализована в той или иной степени в ряде отраслевых методик [5]. В экономической оценке экологических последствий необходим более полный учет всех видов экономических ущербов, возникающих в народном хозяйстве вследствие загрязнения окружающей среды, с целью разработки и развития

программ и мероприятий по их эффективному устранению.

Список литературы

1. Материалы Интернет-сайта Агентства РК по статистике [Электронный ресурс]. URL: http:// www.stat.kz

2. «Oil review» (совместно с журналом «Нефть и газ Казахстана») : дайджест ст. // Архив. 2010. Дек.

3. Ермилов, О. М. Стратегия развития нефтегазовых компаний / О. М. Ермилов [и др.]. М. : Наука, 1998. С. 296-297.

4. Гольберг, В. М. Взаимосвязь загрязнений подземных вод и природной среды / В. М. Голь -берг. Л. : Гидрометеоиздат, 1987. 247 с.

5. Охрана атмосферного воздуха от загрязнения для ТШО. Атырау : Экопроект, 2010. 52 с.