Производственный экологический мониторинг при аварийных разливах нефти и нефтепродуктов

Аварийные разливы нефти как один из наиболее распространенных видов аварийных ситуаций достаточно давно находятся в центре внимания природоохранных служб. К настоящему времени сформированы алгоритмы реагирования на аварийные разливы, а также подходы к организации мониторинга состояния окружающей среды как на протяжении работ по ликвидации разлива, так и для последующего периода восстановления нарушенных природных систем. Работа системы ПЭМ переходит в нештатный режим в случаях:

• • возникновения нештатных экологических ситуаций на контролируемой территории;
• • возникновения или активизации негативных процессов;
• • выхода значений контролируемых параметров за разрешенные диапазоны, что свидетельствует о потенциально возможном в ближайшее время возникновении или активизации контролируемых процессов;
• • возникновения аварийных ситуаций на магистральном газопроводе.

На основе информации, получаемой в нештатном режиме работы, оперативный персонал оценивает характер и масштабы возникшей ситуации и устанавливает причины возникновения этой ситуации. Особенности ПЭМ при возникновении нештатных ситуаций заключаются в повышении частоты контроля, проведении внеочередных наблюдений. Также могут вводиться дополнительные посты или пункты периодического и (или) постоянного контроля наблюдаемых (или вновь выявленных) процессов, объектов и их параметров.

При устранении (или прекращении) действия факторов, вынудивших перевести систему ПЭМ в нештатный режим работы, восстанавливается работа в штатном режиме.

Практика наблюдений за аварийными разливами УВ свидетельствует о том, что данные мониторинга должны включать следующие сведения:

• • место и время разлива нефти и нефтепродуктов (НП);
• • время прекращения аварийного разлива;
• • источник разлива;
• • масштаб разлива (объем разлитого НП или его оценка по площади нефтяного пятна и толщине пленки);
• • температуру воздуха или воды (если разлив произошел на воде);
• • направление, силу ветра, скорость течения, высоту волн, ледовую обстановку (если разлив произошел на воде);
• • направление утечки, но рельефу местности, характеристику поверхностного слоя, растительного и снежного покрова, сведения о потенциальной возможности попадания НП в водоемы, водозаборы, канализацию (если разлив произошел на земной поверхности).

В зависимости от масштабов определяется круг аварийно-технических мероприятий по ликвидации последствий. Например, части МЧС привлекаются к ликвидации разливов более 10 м³ НП. По-видимому, при меньших разливах возможны ликвидационные работы собственными силами.

Оценка площади территорий и акваторий, загрязненных нефтью и нефтепродуктами. Оценка площади территорий и акваторий, загрязненных нефтью (нефтепродуктами), является подготовительным этапом работ по организации мониторинга.

Для оценки используют следующие методы:

• а) метод экспертных оценок: размеры нефтяного пятна определяют сопоставлением с объектами на местности, для которых известны размеры;
• б) метод визуальных наблюдений со специально оборудованных наземных и водных транспортных средств;
• в) инструментальный метод: для определения площади загрязнения выбирают опорные точки на местности, между которыми определяют углы и расстояние. Данные наносятся на карту, затем в соответствии с масштабом карты рассчитывается искомая площадь;
• г) метод аэрофотосъемки: размер пятна определяется по аэрофотоснимкам. На фотографию (или прямо на негатив) накладывают кальку с изображенной на ней сеткой со стороной квадрата 1 мм. Затем определяют число квадратов, покрывающих площадь пятна разлива, число квадратов умножают на величину площади, соответствующую (при выбранном масштабе аэрофотосъемки) 1 мм² па кальке. Масштаб аэрофотосъемки т определяют как соотношение высоты полета Н в момент фотографирования, определяемой по показаниям навигационных приборов самолета, к фокусному расстоянию фотоаппарата Ь:т = Н/b;
• д) методы спутниковых съемок и наблюдений.

Выбор метода наблюдений определяется категорией разлива, скоростью изменения оперативной обстановки (скорость распространения разлива), спецификой местности, погодными условиями, техническими возможностями.

Толщина слоя НП определяется мерными рейками; обычно она быстро уменьшается до долей мм. При невозможности визуализации применяют специальные приборы (лазерные, акустические, кондуктометрические) либо химический анализ отобранных в разных точках проб воды или почвы. На проведение таких оценок требуется время и специальное оборудование, поэтому в практике оперативных оценок используют балльные шкалы, позволяющие в первом приближении провести оценки масштабов разлива. Одна из них (была рекомендована ВНИИ стандартизации) приведена ниже (табл. 16.1).

Таблица 16.1

Шкала визуальной оценки степени загрязненности воды нефтью и нефтепродуктами (Воробьев Ю. Л., Акимов В. А., Соколов Ю. И., 2005)

Окончание табл. 16.1

Среди распространенных средств мониторинга аварийных разливов нефти и НП широко используются дистанционные методы наблюдения, к которым относятся авиационные и космические методы.

Авиационные наблюдения при проведении мониторинга аварийных разливов используются давно для контроля состояния нефтепроводов, мест добычи нефти, контроля водных пространств. Авиационные средства наблюдений малочисленны и достаточно дорогостоящи, кроме того, они обычно ограничены световым днем и требуют хороших погодных условий.

Спутниковые наблюдения позволяют оперативно выявлять и точно определять координаты крупных аварий на нефтепроводах, зоны опасного проявления стихийных природных процессов, которые могут привести к таким авариям, а также отслеживать и прогнозировать чреватые разрывами магистральных трубопроводов медленные деформации земной поверхности. Так, радиолокационные спутниковые изображения водной поверхности могут существенно помочь в обнаружении нефтяных пятен на большой акватории, поскольку они не зависят от облачности, освещенности и почти не зависят от погодных условий на море. Они могут нацелить воздушные или морские средства на конкретные районы для более детальных исследований. В настоящее время такие возможности имеются на борту спутников ENVISAT и ERS-2 Европейского космического агентства (ESA) и RADARS АТ Канадского космического агентства.

На космических снимках отображаются нефтяные загрязнения в виде темных длинных полос отдельных разливов нефти в результате аварий. Разливы сопровождаются светлыми шлейфами термальных высокоминерализованных вод, которые извлекаются на поверхность вместе с нефтью. Нефтяное загрязнение, кроме того, наблюдается вокруг буровых и станций перекачки.

Развитие методов радиолокационной съемки и накопление их фонда имеет существенное значение для районов нефтегазодобычи, которые в России приходятся на территории со сложными погодными условиями и где всепогодная радиолокационная съемка может быть более надежным методом мониторинга. Важно также, что на радиолокационных снимках находят отображение различные типы растительности, влажность поверхностных грунтов, дамбы, дороги, трубопроводы, промышленные площадки. Другое уникальное свойство радиолокационных снимков — отображение на них нефтяного загрязнения морской поверхности, нефтяных сликов, которые выделяются на снимках благодаря тому, что пленка нефти сдерживает волнение и обусловливает изменение шероховатости поверхности воды.

Очень эффективно методы дистанционного зондирования земной поверхности с искусственных спутников Земли могут использоваться и в решении задач выявления и контроля путей миграции зон загрязнения поверхностных вод нефтью.

В частности, с их помощью можно оперативно отслеживать пути миграции крупных нефтяных пятен от попавшей в воду нефти при авариях танкеров, подводных или прибрежных нефтепроводов; выявлять в лесных зонах возникающие близ районов расположения нефтепроводов и нефтехранилищ очаги лесных пожаров; методами дистанционной фотограмметрии определять грозящие разрывами трубопроводов невидимые непосредственно на земной поверхности медленные деформации протяженных нефтепроводов и т. д.