Оценка состояния окружающей среды Каспийского региона и нагрузки, связанные с антропогенным воздействием на среду

Современная экологическая ситуация в Каспийском регионе характеризуется нестабильностью, обусловленной совместным действием ряда природных и антропогенных факторов. Антропогенная деятельность в регионе может привести к значительным экологическим рискам, и поэтому уменьшение и предотвращение таких воздействий имеют первостепенное значение. Одной из основных задач является охрана окружающей среды Каспийского моря и прилегающей территории суши, защита стратегически важных объектов предприятий по добыче и переработке нефти и газа, терминалов, магистральных трубопроводов, от стихийных бедствий и техногенных аварий. Особое внимание уделяется ликвидации источников загрязнения окружающей среды (рис. 1) и устранению экологических проблем Каспийского моря и прилегающих территорий прикаспийских государств. Каспийское море, окруженное пятью прибрежными странами — Республикой Азербайджан, Российской Федерацией, Республикой Казахстан, Туркменистаном и Исламской Республикой Иран, — является самым большим бессточным водоемом на Земле. Изолированность Каспийского моря, которое отличается особыми климатическими условиями и градиентами солености, привела к образованию уникальной экосистемы [1].

Освоение морских нефтегазовых месторождений в Каспийском море влечет за собой повышение антропогенной нагрузки на природные ландшафты и экосистемы и тем самым может способствовать дальнейшей дестабилизации экологической обстановки в регионе. Динамика региональной экономики демонстрирует четкую зависимость от спроса на энергоносители [2]. Транспортировка углеводородов и нефтепродуктов значительно увеличена с использованием танкерных флотилий и трубопроводов. Разведка новых нефтяных и газовых месторождений, так же как и эксплуатация уже известных, будет вместе с ростом транспортировочных систем вести к росту региональной экономики, но при этом неизбежно приведет и к увеличению нагрузки на окружающую среду, которая и так уже находится в состоянии существенной деградации.

Методика оценки антропогенных процессов

В качестве методики оценки антропогенных процессов, влияющих на окружающую среду Каспийского моря и прилегающих территорий, была использована концепция DPSIR: «движущие силы — нагрузки — состояние — воздействия — реакция», которая определяет связи между деятельностью человека и состоянием и тенденциями окружающей среды. Концепция DPSIR широко используется для анализа экологических проблем комплексного управления морской средой (рис. 2).

Разработанный Программой ООН по окружающей среде (ЮНЕП) процесс комплексного анализа окружающей среды (в особенности Глобальной экологической перспективы) основан на этой методике. У нее есть ряд преимуществ: она учитывает данные простого, интуитивного анализа взаимосвязей между людьми и средой, а также всестороннего вовлечения заинтересованных сторон, интегрирует социальные и естественные науки, политику и законодательство. В данной статье рассмотрены современное состояние и нагрузки, связанные с антропогенным воздействием на окружающую среду Каспийского региона.

Состояние окружающей среды и нагрузки, связанные с антропогенным воздействием на среду нефтегазовым сектором

В результате анализа индикаторов можно сделать вывод о том, что наиболее важными факторами, оказывающими воздействие на состояние окружающей среды, являются урбанизация, нефтегазовый сектор, а также браконьерство и сельское хозяйство. Указанные выше движущие силы за последние 10 лет внесли существенные изменения в состояние биологических ресурсов в Каспийском море. Обследования, проводившиеся в последние годы, показали, что биологическое разнообразие находится под существенным антропогенным воздействием.

Нефтегазовый сектор остается одной из главных движущих сил экономического развития государств региона, оказывая существенное воздействие на окружающую среду Каспийского моря. Все прикаспийские страны планируют продолжить разведку месторождений и добычу нефти и газа как на шельфе Каспийского моря, так и в прибрежной зоне. Увеличение добычи нефти и газа, а также объемов транспортировки вызывает определенную озабоченность в связи с возможными экологическими рисками. Каспийское море уже подверглось загрязнению, вызванному деятельностью нефтегазовой отрасли, и в настоящее время наблюдается некоторое увеличение уровня загрязнения, вызванное такими видами деятельности, как бурение, техническое обслуживание буровых установок, транспортировка нефти и выброс нефти и газа при осуществлении буровых работ. Помимо случайных разливов, переработка, транспорт, и другие отрасли также увеличивают нагрузку на окружающую среду путем загрязнения воды и воздуха. Сравнение основных показателей загрязнения морской воды вокруг зон нефте- и газодобычи показало увеличение концентрации загрязняющих веществ.

Крупнейшими объектами добычи нефти в Азербайджане являются комплексы «Азери — Чираг — глубоководный Гюнешли» и «Шахдениз», последний из которых — одно из крупнейших газоконденсатных месторождений в мире, которое в скором времени начнет наращивать объемы поставок на турецкий рынок. Кроме того, структура «Шафаг-Асиман» находится в процессе геолого-разведочных изысканий, поддерживаемых Соглашением о разделе продукции между BP и SOCAR (BP Azerbaijan, 2017).

Развитие и состояние нефтедобычи позволяют классифицировать Казахстан как традиционно нефтегазодобывающую страну, а нефтегазовую промышленность — как одну из ведущих отраслей экономики Казахстана. На территории Республики Казахстан расположено 202 нефтяных и газовых месторождения. Прогнозные извлекаемые ресурсы нефти оцениваются в размере 7,8 млрд т, а природного газа — 7,1 трлн м³. Около 70% этих ресурсов сосредоточено в западных областях Казахстана. Причем потенциальные запасы нефти и газа на морском шельфе равны их суммарным запасам на суше (Kazakhstan Business Magazine, 2018).

На шельфе российского сектора Каспийского моря открыто более десяти многопластовых нефтегазоконденсатных месторождений. ПАО «ЛУКОЙЛ» в акватории Каспия принадлежат лицензии на разработку 8 месторождений углеводородного сырья, суммарные извлекаемые запасы которых оцениваются в 386,3 млн т нефти и газового конденсата и более 650 млрд м³ газа. Это месторождения им. Ю. Корчагина, им. В. Филановского, им. Ю. Кувыкина, Ракушечное, Западно-Ракушечное, Хвалынское, Центральное и месторождение 170-й км. Освоение месторождений осуществляет ООО «ЛУКОЙЛ-Нижневолжскнефть».

На открытом в 2000 году и введенном в эксплуатацию в 2010 году месторождении им. Ю. Корчагина действуют 16 эксплуатационных скважин. Месторождение им. Ю. Корчагина расположено в 180 км от Астрахани и 240 км от Махачкалы. Глубина моря в районе месторождения составляет 11—13 метров. Месторождение им. В. Филановского расположено в акватории Каспийского моря. Открыто в 2005 году. Проектная добыча нефти должна составить 6 млн т/год. В октябре 2016 года месторождение им. В. Филановского введено в промышленную эксплуатацию. Ракушечное месторождение расположено в российской части на шельфе Северного Каспия. Месторождение открыто в 2001 году поисковой скважиной № 1.

Основным нефтеносным регионом Туркменистана является расположенный на западе страны Балканский велаят. Разработка нефтяных месторождений началась в конце 1890 годов, а регулярная промышленная добыча нефти — в 1933 году. В Туркменистане разведано около 200 месторождений нефти и газа. Потенциальные ресурсы углеводородов страны оцениваются в 71,2 млрд т нефтяного эквивалента, из которых 53 млрд тонн находятся на суше, а 18,2 млрд т — в морских акваториях (Геологические ресурсы, 2018). В Марыйском велаяте резервы месторождения «Галкыныш» совместно с расположенным рядом «Яшлар» оцениваются в 26,2 трлн м³ газа, а с учетом запасов вновь открытого связанного с ними месторождения «Гаракель», которое является частью этого блока, этот объем увеличивается до 27,4 трлн м³ газа.

Компании-недропользователи пользуются различными технологиями и техническими средствами ППБУ, СПБУ, применяют морские основания, буровые судна и баржи. На прикаспийских территориях производится активная нефтегазодобыча и переработка углеводородного сырья. В регионе хорошо развита нефтегазотранспортная инфраструктура, как танкерная, так и трубопроводная, которая связывает центры добычи сырья с потребителями.

Проблема нефтяного загрязнения Каспийского моря приобрела особую остроту и злободневность в связи с крупномасштабным освоением углеводородных запасов его шельфа всеми прикаспийскими государствами одновременно.

Заметное ухудшение экологического состояния отмечено в последние годы и в прибрежных водах Туркменистана, Казахстана и России (Дагестан). где в организмах гидробионтов обнаружены паразитарные и патогенные бактерии, а многоядерные ооциты с цитотомией уже стали обычным явлением, присущим не отдельным локальным участкам Каспия, а едва ли не всей акватории моря.

Антропогенная дегазация долгоживущих парниковых газов

Главной причиной выбросов газов в атмосферу является антропогенная деятельность. Изменение климата связано с увеличением концентрации парниковых газов в атмосфере, в число которых входят метан (CH₄), диоксид углерода (CO₂), оксид азота (N₂O), гексафторид серы (SF₆), перфторуглероды (ПФУ) и гидрофторуглероды (ГФУ) (Бюллетень ВМО по парниковым газам, 2015) [13—17].

В таблице 1 представлены показатели выбросов углекислого газа CO₂ по странам мира по данным Всемирного банка (ВБ). Самыми крупными эмитентами CO₂ являются Китай и США. Только на эти две страны вместе приходится более 40% общемировых выбросов CO₂. Другим показателем является эмиссия CO₂ на душу населения, который используется в климатологии и экологии для оценки уровня выброса парниковых газов (табл. 1). В связке с валовым национальным продуктом данный показатель характеризует энергетическую зависимость страны от углеводородов. С точки зрения климатологии высокие значения эмиссии CO₂, ведущие к росту содержания парниковых газов в атмосфере Земли, являются основной причиной глобального потепления. Весьма интересна информация о показателях выбросов углекислого газа в прикаспийских государствах. Согласно показателям, выбросы углекислого газа составляют в России 1,909, Иране — Казахстане 686, Туркменистане 70 и Азербайджане 37 млн т/год.

Информация о динамике выбросов диоксида углерода, генерируемых из стационарных источников на территории Азербайджана, показана на рисунке 3а. По выбросам CO₂ Азербайджан находится на 69-м, а по эмиссии CO₂ на душу населения — на 86-м месте (см. табл. 1). Выбросы углекислого газа в Азербайджане в 2022 г. сократились на 7,5% по сравнению с 2019 г.

Доля метана в радиационном воздействии дурнопахнущих газов (ДПГ) составляет примерно 17%. Приблизительно 40% метана поступает в атмосферу из естественных источников (например, глубинный метан, водно-болотные угодья и термитники) и около 60% — из антропогенных (например, использование ископаемого топлива, захоронение отходов и сжигание биомассы, разведение скота, выращивание риса и др.). Информация о динамике выбросов метана CH₄ на территории Азербайджана показана на рисунке 3б.

Доля оксида азота в радиационном воздействии ДПГ составляет примерно 6%. Так, N₂O поступает в атмосферу как из естественных (около 60%), так и из антропогенных источников (приблизительно 40%), включая океаны, почву, сжигание биомассы, использование удобрений и различные промышленные процессы. Информация о динамике выбросов оксида азота, генерируемых из стационарных источников на территории Азербайджана, показана на рисунке 4а. В целом структура выбросов ДПГ на территории Азербайджана показана на рисунке 4б.

Из прочих парниковых газов вклад хлорфторуглеродов, разрушающих стратосферный озоновый слой, вместе с менее значимыми галогенированными газами в радиационное воздействие ДПГ составляет ~11%. Содержащиеся в атмосфере гидрохлорфторуглероды и гидрофторуглероды также являются активными парниковыми газами. Гексафторид серы, содержание которого в атмосфере находится на таком же низком уровне, является чрезвычайно активным ДПГ. Он производится химической промышленностью, главным образом, в качестве электроизоляционного материала в оборудовании для распределения электроэнергии. В настоящее время его молярная доля более чем в два раза превышает уровень, который наблюдался в середине 1990-х гг.

Проведенные исследования позволили определить объем выбросов загрязняющих веществ в атмосферу в Азербайджане по компонентам (рис. 5, табл. 2) и географию дегазации парниковых газов на территории Азербайджана (рис. 6).

По видам экономической деятельности антропогенные выбросы парниковых газов, загрязняющих атмосферу, генерируемых из стационарных источников в Азербайджане, образуются в результате производственной деятельности ряда отраслей (табл. 3). При этом доля предприятий топливно-энергетического комплекса (рис. 7), выбрасывающих парниковые газы и загрязняющих атмосферу, составляет около 60%.

Общий выброс парниковых газов (ПГ) Казахстана в 2005 г. составил 243 млн тонн в углеродном эквиваленте. Сектор энергетики ответственен за около 81% от общего количества ПГ, из которых преобладающим является CO₂, за ним следуют метан и закись азота.

Принимая во внимание высокий уровень экономического роста и ускоренное развитие в топливно-энергетической и горнодобывающей отраслях, ожидалось, что среднегодовые выбросы ПГ будут расти и впоследствии увеличатся в пределах от 340 до 390 млн тонн к 2015 г. (ПРООН 2007/2008). Бóльшая часть атмосферных выбросов Казахстана в прикаспийских Атырауской и Мангистауской областях имеет происхождением нефтегазовую отрасль. Свыше 800 м³ попутного газа сжигалось ежегодно (ЕЭК 2008). Были приняты некоторые меры по улучшению положения: крупнейшие нефтяные компании предприняли действия по защите окружающей среды от нынешних и прошлых загрязнений.

Выбросы нефтегазовой отрасли Туркмении составляют 95% от общего объема вредных веществ, производимых в стране. В эту величину входят углеводороды, двуокись серы, углекислый газ, оксиды азота и твердые вещества. В 2001 г. выбросы ПГ снизились на 46% по сравнению с 1999 г. за счет того, что попутный нефтяной газ на месторождениях Западной Туркмении утилизировался, а не сжигался или не выбрасывался в атмосферу, как это было раньше. В настоящее время этот газ либо закачивают в магистральный трубопровод, либо закачивают в нефтяные пласты для стимуляции извлечения нефти.

Загрязнение акваторий и территорий Каспийского региона

Каспийское море является одним из важнейших бессточных бассейнов в мире и, поскольку оно окружено со всех сторон сушей, в нем отсутствует проточность, помогающая самоочищению. Загрязнители, попадающие в воду, остаются в ней за отсутствием механизмов их удаления. Поэтому чрезвычайно важно иметь полную информацию об уровне поступления загрязнителей и таким образом выбирать наилучшие из известных и наиболее эффективные средства экологической компенсации или уменьшения загрязнения. Приток воды из рек является ключевым фактором в Каспийском бассейне, что усиливает необходимость количественного мониторинга загрязняющих веществ, принесенных водотоком. Крупнейшими загрязняющими отраслями являются сельское хозяйство, промышленность, включая нефтегазовую, и урбанизация.

Что касается сельского хозяйства, то химические материалы, используемые в удобрениях и пестицидах, включают хлорсодержащие пестициды, в особенности ДДТ (дихлордифенилтрихлорэтан) и ГХЦГ (гексахлорциклогексаны). Эти вещества преимущественно используются в малых фермерских хозяйствах вдоль побережья Каспийского моря и в его пресноводных дельтах в Азербайджане, Иране и Туркменистане. Вследствие этого увеличились стоки этих загрязнителей в Каспийское море. Недавнее нашествие саранчи в Российской Федерации и Казахстане привело в этих странах к распылению с самолетов пестицидов на основе ДДТ. Промышленные стоки вносят заметный вклад в загрязнение Каспийского моря (рис. 8).

Нефтяное загрязнение представляет собой серьезную проблему на всем Апшеронском полуострове Азербайджана, в водах близ Хазара в Туркменистане и в Атырау в Казахстане. Для предотвращения утечек из старых или заброшенных нефтяных скважин крайне необходима модернизации технологии и инфраструктуры. В целом принято считать, что основная часть общего загрязнения поступает в Каспий из рек Волги, Урала и Куры. Доля загрязнения из Атрека, Самура и других рек в Иране относительно мала, хотя их воздействие на региональном уровне весьма значительно в силу особенностей водооборота. Характерной чертой этого региона является то, что основная масса токсичных веществ, имеющих источником Волгу, оседает в ее дельте и прилегающей прибрежной зоне, в то время как токсичные вещества реки Урал оседают в заболоченной экосистеме мелководной северной части Каспийского моря.

Заключение

Проведенные исследования позволили определить масштабы и географию дегазации парниковых газов, объем выбросов загрязняющих веществ в атмосферу по компонентам, структуру выбросов парниковых газов и динамику выбросов диоксида углерода, метана и оксида азота, генерируемых из стационарных источников на территории Каспийского региона. По результатам деятельности антропогенные выбросы парниковых газов, загрязняющих атмосферу и морскую акваторию, генерируемых из стационарных источников, образуются в результате производственной деятельности ряда отраслей: добыча полезных ископаемых, обеспечение электрической энергией, газом и паром, кондиционирование воздуха, обрабатывающие производства, водоснабжение, очистка сточных вод, строительная индустрия, сельское и лесное хозяйство, транспорт, хранение и связь, ремонт автотранспортных средств и мотоциклов, а также другие виды деятельности.

Доля предприятий топливно-энергетического комплекса, выбрасывающих парниковые газы, которые загрязняют атмосферу, составляет около 60%. Показана структура выбросов парниковых газов и динамика выбросов диоксида углерода, метана и оксида азота, генерируемых из стационарных источников на территории Каспийского региона.

Каспийское море является одним из важнейших бессточных бассейнов в мире, и, поскольку оно окружено со всех сторон сушей, в нем отсутствует проточность, помогающая самоочищению. Загрязнители, попадающие в воду, остаются в ней за отсутствием механизмов их удаления. Чрезвычайно важно иметь полную информацию об уровне поступления загрязнителей, что позволит выбирать наилучшие из известных и наиболее эффективные средства экологической компенсации или уменьшения загрязнения. Крупнейшими загрязняющими отраслями являются сельское хозяйство, промышленность, включая нефтегазовую, и урбанизация.

ВКЛАД АВТОРОВ / AUTHOR CONTRIBUTIONS

Алиев Э.М. — участвовал в подготовке текста статьи, оформил и выполнил перевод статьи на английский язык и согласен принять на себя ответственность за все аспекты работы.

Керимов В.Ю. — внес вклад в разработку концепции статьи, подготовил текст статьи, окончательно утвердил публикуемую версию статьи и согласен принять на себя ответственность за все аспекты работы.

Лобанов Ю.А. — присоединился к подготовке текста статьи и согласен принять на себя ответственность за все аспекты работы.

Emin M. Aliyev — participated in the preparation of the text of the article, designed and translated the article into English and agrees to accept responsibility for all aspects of the work.

Vagif Yu. Kerimov — made the main contribution to the development of the concept of the article, prepared the text of the article, finally approved the published version of the article and agreed to take responsibility for all aspects of the work.

Yury A. Lobanov — joined the preparation of the text of the article and agrees to take responsibility for all aspects of the work.