Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Геоэкологические основы построения системы оперативного обнаружения аварийных нефтеразливов в водной среде Санкт-Петербурга

ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Содержание диссертации, кандидата географических наук, Голубев, Дмитрий Алексеевич

Введение.

1. Эколого-географические особенности Невы, влияющие на характер нефтеразливов и функционирование системы их оперативного обнаружения.

1.1. Анализ возможных нефтеразливов в водной среде Санкт-Петербурга.

1.2. Характер нефтеразливов и их воздействие на окружающую среду.

1.3. Эколого-географические особенности водной экосистемы Невы.

1.4. Влияние водной среды Невы на функционирование системы оперативного обнаружения нефтеразливов.

2. Методы идентификации нефтяного загрязнения.

2.1. Контактные методы определения нефтепродуктов в воде.

2.2. Дистанционные методы обнаружения нефтепродуктов.

2.3. Методы прогноза развития аварийной ситуации при нефтеразливах.

3. Система оперативного обнаружения аварийных нефтеразливов.

3.1. Автоматизированная система по обнаружению и отслеживанию аварийной ситуации при нефтеразливах.

3.2. Структура системы оперативного обнаружения аварийных нефтеразливов в районе Ладожского моста на реке Неве.

3.3. Планы операций по ликвидации аварийных разливов нефтепродуктов на акватории, суше и в береговой зоне.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Геоэкологические основы построения системы оперативного обнаружения аварийных нефтеразливов в водной среде Санкт-Петербурга"

Актуальность темы исследования. В настоящее время в Санкт-Петербурге создалась достаточно серьезная обстановка, связанная с ростом числа и масштабов аварийных разливов нефтепродуктов (нефтеразливов). Так, только за последние годы произошли разливы нескольких сотен тонн различных нефтепродуктов в водной системе вблизи города, в том числе в Кронштадте, под Всеволожском, в районе Ивановских порогов, в юго-западных районах Ладожского озера и т.д. Крупная экологическая катастрофа на Неве в районе Санкт-Петербурга произошла осенью 1999 года, когда севший на мель танкер «Нефтерудовоз-7» потерял около 70 тонн тяжелого мазута. Эти инциденты негативного воздействовали на окружающую среду, создавали угрозу городским коммуникациям, водозаборам, и, в конечном счете, здоровью жителей города.

Планы строительства и реконструкции портовых комплексов в городе и области, рост объемов перевозок нефтепродуктов по водной системе «Финский залив - река Нева - Ладожское озеро» резко увеличат риск аварийного воздействия на окружающую среду города уже в ближайшие годы. Это делает необходимым срочное осуществление практических мер, направленных на обеспечение экологической безопасности Санкт-Петербурга.

Вместе с тем, в настоящее время отсутствует автоматизированная сеть наблюдений и контроля за качеством воды в Неве, существующая система мониторинга морально и физически устарела и не отвечает современным требованиям обеспечения экологической безопасности города в отношении загрязнения нефтепродуктами. Поэтому одной из первоочередных мер природоохранной деятельности в Санкт-Петербурге является создание автоматизированной системы выявления нефтяных загрязнений и оповещения специализированных служб города о загрязнении акватории нефтепродуктами, что позволит принять адекватные меры по экстренному устранению нефтеразливов и свести к минимуму экологический и экономический ущерб.

Эффективность такой автоматизированной системы для раннего обнаружения аварийных разливов нефтепродуктов может быть обеспечена только при условии, что она основывается на знании и использовании эколого-географических особенностей Невы, которые влияют на характер нефтеразливов и функционирование системы их оперативного обнаружения, учитывает возможные источники, типы нефтепродуктов и объемы вероятных загрязнений, а также применяет современные средства индикации нефтезагрязнений, передачи и обработки поступающей информации, отслеживания негативных процессов в реальном масштабе времени. Соответствующие исследования, проведеные в настоящей диссертации, и направлены на решение этой актуальной научной задачи.

Цель и задачи исследования. Главная цель диссертационной работы заключалась в исследовании геоэкологических особенностей Невы, влияющих на характер нефтеразливов и функционирование автоматизированной системы выявления и оповещения специализированных служб Санкт-Петербурга о загрязнении нефтепродуктами, и в обосновании на этой основе требований по созданию системы оперативного обнаружения аварийных нефтеразливов в водной среде города.

Для достижения поставленной цели решались следующие научные задачи:

Исследование геоэкологических особенностей р.Невы, ее истока, устья, а также прилегающих частей Ладожского озера и Финского залива;

Анализ характера нефтеразливов на различных акваториях и их влияние на гидробиологические и экологические показатели проточных водоемов;

Сравнительный анализ и выбор методов обнаружения и регистрации нефтезагрязнений; 5

• Обоснование и разработка требований к системе нефтеэкологического мониторинга и обнаружения нефтезагрязнений.

Научная новизна. В диссертационной работе впервые на основе выявления пространственно-временных закономерностей нефтезагрязнений и геоэкологических особенностей водной среды Санкт-Петербурга разработаны основы системы нефтеэкологического мониторинга и требования по созданию автоматизированной системы выявления и оповещения специализированных служб города о загрязнении нефтепродуктами, заключающиеся в:

• Обосновании приоритетных зон защиты водной среды Санкт-Петербурга от нефтеразливов;

• Выборе методов идентификации нефтезагрязнений;

• Разработке методов прогнозирования и предупреждения аварийных ситуаций;

• Создания механизма управления функционированием системы нефтеэкологического мониторинга и оперативного обнаружения нефтеразливов.

В диссертации на качественно новом научном уровне проведен анализ характера нефтеразливов в водной среде Санкт-Петербурга, выявлены эколого-географические особенности водной экосистемы Невы, влияющие на функционирование системы раннего обнаружения нефтеразивов, оценены методы идентификации нефтяного загрязнения, предложена структура системы оперативного обнаружения аварийных разливов нефтепродуктов в водной среде Санкт-Петербурга.

Учитывая междисциплинарный характер исследования, для решения поставленных научных задач привлечен широкий спектр методологических и методических подходов, имеющих прямое отношение к геоэкологии.

Собранные материалы по водной системе Санкт-Петербурга и нефтеразливам репрезентативны и в наиболее полной мере охватывают 6 пространственно-временную изменчивость компонентов экосистемы в бассейне реки Невы.

Практическая значимость исследования состоит в том, что управляющие инстанции природоохранной деятельности в Санкт-Петербурге и специализированные службы, используя результаты диссертационной работы и реализовав указанные в ней практические рекомендации, имеют возможность получать оперативную информацию о нефтеразливах и на этой основе оптимально распределять усилия по ликвидации нефтезагрязнений.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на научно-практической конференции «Балтийский регион России: концепция природопользования» (Санкт-Петербург, 24 мая 2001г.), региональной научно-практической конференции «Влияние антропогенного воздействия на здоровье населения и качество окружающей среды» (Санкт-Петербург, 10 сентября 2001г.), Российско-Нидерландской конференции «Решение экологических проблем на Северо-Западе России» (Санкт-Петербург, 2426 сентября 2001г.), научной конференции «Основные направления деятельности Администрации Санкт-Петербурга по вопросам охраны окружающей среды и обеспечению экологической безопасности на период 2003-2007гг.» (Санкт-Петербург, февраль 2002г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ общим объемом около 5.4 печ. л.

Объем и структура работы. Диссертационная работа объемом 125 страниц машинописного текста состоит из введения, трех глав и заключения. Она содержит 10 таблиц, 16 рисунков, список литературы из 76 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Геоэкология", Голубев, Дмитрий Алексеевич

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Анализ возможных нефтеразливов в водной среде Санкт-Петербурга показал, что основная опасность аварийных и хронических нефтезагрязнений связана с судоходством и хозяйственной и иной деятельностью промышленных предприятий и организаций города. Выявлено, что важным звеном системы ликвидации последствий таких чрезвычайных ситуаций является автоматизированная система оперативного (раннего) обнаружения аварийных нефтеразливов на Неве и ее притоках, то есть по существу нефтеэкологический мониторинг в реальном масштабе времени. Он должен решать следующие основные задачи: своевременно выявлять и незамедлительно передавать информацию органам управления, оперативно прогнозировать ожидаемые изменения в характере распространения нефтезагрязнений, выдавать необходимые рекомендации для управляющих инстанций. Необходимым условием построения и последующего эффективного использования подобной автоматизированной системы является единый организационно-информационный, научно-методический и технико-технологический подход с учетом показанной в диссертационной работе зависимости от геоэкологических особенностей водной экосистемы Невы и характера нефтеразливов. Результаты проведенных исследований представляют собой решение этой актуальной по определению научной задачи, что позволяет сделать следующие выводы и рекомендации:

1. В диссертации разработаны геоэкологические основы построения системы нефтеэкологического мониторинга, заключающиеся в создании системы оперативного (раннего) обнаружения нефтезагрязнений в учетом разнообразных геоэкологических условий водной среды Санкт-Петербурга и антропогенных воздействий на городские акватории.

2. Создание автоматизированной системы оперативного обнаружения аварийных нефтеразливов в водной среде Санкт-Петербурга имеет

117 огромное значение для сокращения времени подхода нефтесобирающих судов первого броска к месту разлива и начала работ по локализации, ограничению распространения и ликвидации нефтяного пятна. В оптимальных условиях оно не должно превышать 1-2 часов.

3. При построении автоматизированной системы оперативного обнаружения аварийных нефтеразливов необходимо охватить разнообразные геоэкологические условия среды Санкт-петербурга, а также весь спектр антропогенного воздействия на ее экосистему.

4. Функционирование такой автоматизированной системы существенно зависит от методов идентификации нефтяных загрязнений. Реализация действующего в реальном масштабе времени нефтеэкологического мониторинга возможна в сочетании современных дистанционных и контактных методов, а также с учетом геоэкологических особенностей водной среды Санкт-Петербурга.

5. Оперативную информацию о факте аварийного или нелегального выброса нефтепродуктов и его характера позволяют получать прежде всего дистанционные методы обнаружения нефтяных загрязнений, приборная база которых может устанавливаться на стационарных сооружениях (например, в пролетах мостов через Неву).

6. С целью обоснования выбора местоположения автоматизированной системы раннего обнаружения нефтеразливов выделены шесть приоритетных зон защиты с находящимися внутри них объектами, экологическая безопасность которых при нефтезагрязнениях особенно важна.

7. Расположение основных элементов в этой системе контроля может быть следующим: лидарные установки - Троицкий мост и железнодорожный мост им.Володарского (или здание Российского государственного гидрометеорологического университета); автоматизированных станций контроля (на основе контактных методов) - в местах водозаборов, санитарных зон и заповедных районов.

118

8. Предложенная в диссертационной работе структура системы оперативного обнаружения нефтеразливов в районе Ладожского моста на реке Неве может быть распространена и на другие автоматизированные элементы в системе контроля нефтезагрязнений.

9. В практическом отношении автоматизированная система оперативного обнаружения имеет важнейшее значения для Плана ЛАРН, который предназначен для обеспечения экологической безопасности водной системы Санкт-Петербурга от аварийных разливов нефти и нефтепродуктов.

119

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата географических наук, Голубев, Дмитрий Алексеевич, Санкт-Петербург

1. Алимов А.Ф. Донная фауна реки Невы // Загрязнение и самоочищение реки Невы. Труды Зоологического института АН СССР. Л.: 1968, том 45, с.211-232.

2. Антонов А.Е. Климатология экстраординарных невских наводнений и их прогнозирование. СПб.: Гидрметеоиздат, 2001. 96с.

3. Байерман К. Определение следов количеств органических веществ. М.:1987.-429с.

4. Богородский В.В., Кропоткин М.А. Влияние нефтяных загрязнений на процессы, происходящие в водных бассейнах II Водные ресурсы, 1984, том 11, с.161-168.

5. Богородский В.В., Кропоткин М.А., Шевелева Т.Ю. Методы и техника обнаружения нефтяных загрязнений вод. Л.: Гидрметеоиздат, 1975. — 24с.

6. Власов А.В. Борьба с потерями нефтепродуктов при транспортировании и хранении (анализ и оценка потерь). М.: ЦНИИТЭНефтехим, 1994. -50с.

7. Влияние антропогенного воздействия на здоровье населения и качество окружающей среды. Материалы региональной научно-практической конференции. СПб.: НИИхимии СПб., ГУ, 2001. 44с.

8. Восстановление нефтезагрязненных почвенных экосистем. М.: Наука,1988.- 156с.

9. Геоэкология Ладожского озера. СПб.: ВНИИокеанология, 1995. 209с. Ю.Герлах А.С. Загрязнение морей. Диагноз и терапия. Пер. с англ. Л.:

10. Голубев Д.А. План операций по ликвидации аварийных разливов нефтепродуктов на суше и береговой полосе // Охрана окружающей среды, природопользования и обеспечения экологической безопасности в Санкт-Петербурге 2001 году, СПб.: 2002, с.357-360.

11. Гольдберг В.М., Путилина B.C. Процессы самоочищения поверхностных вод от нефтяного загрязнения // Геоэкологические исследования и охрана недр. Обзорная информация. М.: Геоинформмарк, 1996, вып.2. 19с.

12. Гумеров Р.С., Абзалов Р.З., Мамлеев Р.А. Борьба с нефтяными загрязнениями окружающей среды. Обзорная информация // Нефтяная промышленность. Серия «Борьба с коррозией и защита окружающей среды», М,: ВНИИОЭНГ, 1987, вып.6. 55с.

13. Динамика и прогноз загрязнения океанических вод. Т.1. Л.: Гидрометеоиздат, 1985. 145с.

14. Дистанционное зондирование: количественный подход. М.: Недра, 1983.-410с.

15. Знаменский В.А. Экологическая безопасность водной системы Санкт-Петербурга. СПб.: НИИхимии СпбГУ, 2000. 120с.

16. Зурабян А.З. Оптический метод дистанционного измерения толщины нефтяной пленки на поверхности водоема // Оптический журнал, 1998, том 65, № 11, с.67-70.

17. Зурабян А.З., Семенов В.В. Использование лазерной локации для обнаружения нефтяных пленок на водной поверхности // Разведка и охрана недр, 2001, № 9, с.29-32.121

18. Зурабян А.З., Тибилов А.С., Яковлев В.А., Журенков А .Г. Корабельный оптический индикатор нефтяных загрязнений водной поверхности // Оптический журнал, 1977, № 8, с.87-89.

19. Измайлов В.В. Трансформация нефтяных пленок в системе океан лед- атмосфера. Д.: Гидрметеоиздат, 1988. 145с.

20. Израэль Ю.А., Цыбань А.В. Антропогенная экология океана. JL: Гидрометеоиздат, 1989. 528с.

21. Инструкция по идентификации источника загрязнения водного объекта нефтью. Приказ Минприроды РФ от 2 августа 1994г. № 241.

22. Карабашев Г.С. Флуоресцентные методы в исследованиях и освоении океана (обзор)//Океанология, 1996, т.36.2, с. 165-172.

23. Кондратьев К.Я., Бузников А.А., Покровский О.М. Глобальная экология: дистанционное зондирование // Итоги науки и техники. Атмосфера, океан космос. Программа «Разрезы». М.: ВИНИТИ, 1992, т.14. -308с.

24. Кондратьев К.Я., Мелентьев В.В., Назаркин В.А. Космическая дистанционная индикация акваторий и водосборов (микроволновые методы). СПб.: Гидрометеоиздат, 1992. 248с.

25. Кондратьев К.Я., Поздняков Д.В. Дистанционные методы слежения за качеством природных вод. JL: Гидрометеоиздат, 1985. 30с.

26. Котова Л.А. К вопросу о принципах построения комплексной системы контроля нефтяных загрязнений в водной среде. СПб.: СпбГУ, 1997. -18с.

27. Котова Л.А. Комплексный метод исследований нефтяных загрязнений водной среды. Автореферат кандидат диссертации. СПб.: СПбГУ, 1997.- 16с.

28. Коэффициенты скорости самоочищения речных вод от некоторых загрязняющих веществ // Гидрохимические материалы. Л.: Гидрометеоиздат, 1989, T.XCV. 312с.122

29. Кропоткин М.А., Шевелева Т.Ю. Лазерная локация нефтяных загрязнений вод // В сб. «Оптические методы изучения океанов и внутренних водоемов. Новосибирск, Наука, 1979, с. 188.

30. Кудерский Л.А., Румянцев В.А., Драбкова В.Г. Экологическое состояние водной системы Онежское озеро Ладожское озеро - река Нева - Финский залив в конце XXI века. СПб.: ИНОЗ РАН, 2002. - 78с.

31. Международный опыт борьбы с разливами нефти. М.: ИЦОС, 1997. -140с.

32. Межерис Р. Лазерное дистанционное зондирование. М.: Мир, 1987. -128с.

33. Миронов О.Г. Взаимодействие морских организмов с нефтяными углеводородами. Л.: Гидрометеоиздат, 1987. 127с.

34. Митник Л.М. Физические основы дистанционного зондирования окружающей среды. Л.: ЛПИ, 1977. 57с.

35. Моделирование процессов самоочищения вод шельфовой зоны моря. Л.: Гидрометеоиздат, 1991. 230с.

36. Мониторинг природы и общества. Теоретические и прикладные аспекты. СПб.: НИИхимии СПбГУ, 2001. 136с.

37. Назаров И.М., Николаев А.Н., Фридман Ш.Д. Основы дистанционных методов мониторинга загрязнения природной среды. Л.: Гидрометеоиздат, 1983.

38. Невская губа: Гидробиологические исследования. Л.: Наука, 1987. -216с.

39. Нежиховский Р.А. Вопросы гидрологии реки Невы и Невской губы. Л.: Гидрометеоиздат, 1988.-224с.

40. Нежиховский Р.А. Река Нева. Л.: Гидрометеоиздат, 1973. 191с.

41. Нежиховский Р.А. Река Нева и Невская губа. Л.: Гидрометеоиздат, 1981.-109с.

42. Опекунов А.Ю. Экологическое нормирование. СПб.: ВНИИокеангеология, 2001. 216с.123

43. Оптические методы изучения океанов и внутренних водоемов. Новосибирск: Наука, 1979. 218с.

44. Охрана окружающей среды, природопользование и обеспечение экологической безопасности в Санкт-Петербурге в 1998 году. СПб.: «Сезам», 1999. 543с.

45. Охрана окружающей среды, природопользование и обеспечение экологической безопасности в Санкт-Петербурге в 2000 году. СПб.: «Сезам», 2001.-452с.

46. Охрана окружающей среды, природопользование и обеспечение экологической безопасности в Санкт-Петербурге в 2001 году. СПб.: «Сезам», 2002. 452с.

47. Пиковский Ю.И. Природные и техногенные потоки углеводородов в окружающей среде. М.: МГУ, 1993. 207с.

48. Платпира В. Биологические последствия нефтяного загрязнения // Проблемы фонового мониторинга состояния природной среды. Л.: Гидрометеоиздат, 1988, вып.6, с.210-219.

49. Постановление Правительства РФ «О неотложных мерах по предупреждению и ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов» № 613 от 21.08.2000г.

50. Потапов А.И., Черкасов В.Н. Лазерные методы дистанционного контроля водной среды. СПб.: Гидрометеоиздат, 1993. 85с.

51. Проблемы геоэкологии акваторий и побережий. СПб.: 1991. 210с.

52. Роев Г.А. Очистные сооружения // Охрана окружающей среды. М.: Недра, 1993.-287с.

53. Розанова Е.П. Использование углеводородов микроорганизмами // Успехи микробиологии, 1965, № 4, с.61-72.

54. Сафьянов Г.А. Эстуарии. М.: Мысль, 1987. 189с.

55. Сборник рекомендаций Хельсинской Комиссии. Справочно-методическое пособие. СПб.: ООО «Экология Бизнес Информатика», 2001.-480с.124

56. Синельников В.Е. Механизм самоочищения водоемов. М.: Стройиздат, 1980.- 109с.

57. Состояние и комплексный мониторинг природной среды и климата. Пределы изменений. М.: Наука, 2001. 242с.

58. Состояние окружающей природной среды на административной границе между Санкт-Петербургом и Ленинградской областью. СПб., Крисас+, 2001.-44с.

59. Техногенное загрязнение природных вод углеводородами и его экологические последствия. М.: Наука, 2001. 125с.

60. Тысячнюк М.С., Станиславская Е.В. Методы геоэкологических исследований водных экосистем. СПб.: НИИхимии СПбГУ, 1998. -128с.

61. Фрумин Г.Т. Оценка состояния водных объектов и экологическое нормирование. СПб.: 1998. -96с.

62. Хранович И.Л. Управление водными ресурсами. Потоковые модели. М.: Научный мир, 2001. 296с.

63. Шикломанов И.А. Влияние хозяйственной деятельности на речной сток. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. 230с.

64. Шилин Б.В., Молодчинин И.А. Контроль состояния окружающей среды тепловой аэросъемкой. М.: Недра, 1992. 65с.

65. Экодинамика и экологический мониторинг Санкт-Петербургского региона в контексте глобальных изменений. СПб.: Наука, 1996. 442с.

66. Экологическая безопасность, устойчивое развитие и природоохранные проблемы (Серия «Безопасность России. Правовые, социально-экономические и научно-технические аспекты»). М.: МГФ «Знание», 1999.-704с.

67. Экологические проблемы Северо-Запада России и пути их решения. СПб.: ЗАО «Виктория Специальная литература», 1997. - 528с.

68. Экологическое состояние водоемов и водотоков бассейна реки Невы. СПб.: Научный центр РАН, 1996. 225с.125

69. Chapell E.W., Funk M.W., Newcomb /.W. Laser-induced fluorescance of green plants 11 Appl. Opt., 1985, Vol.24, № 1, p.74-80.

70. Cottmill K. Owners count the cost of oil spills // Petroleum Economist, 1992, VIII, p. 14-15/

71. Johannessen Ola M. At el. SAR surveillance of ocean surface sliks // Proc. Of the Second Applications Workshop. London, UK, 6-8 December 1995, p. 187-192.

72. Thompson S., Eglington G. Compositon and sources of pollutant hydrocarbons in the Severn Estuary. Mar Pollut Bull 9, 1978, p.133-136.