CC BY
58
© М.А. Пашкевич, Т.Д. Петрова, 2008
УДК 502.65:622.276
М.А. Пашкевич, Т.А. Петрова
МОНИТОРИНГ И ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ОПАСНЫХ ОБЪЕКТОВ ТЭК НА КОМПОНЕНТЫ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ
Семинар № 8
Предприятия нефтегазового комплекса являются источниками комплексного и концентрированного воздействия на окружающую среду прежде всего через гидро-, лито-, и атмосферу. Последствия такого воздействия нередко проявляются на значительном расстоянии от источников.
Негативное воздействие объектов нефтяной и газовой отраслей обусловлено токсичностью природных углеводородов и сопутствующих им ресурсов, разнообразием химических веществ, используемых в технологических процессах, и непосредственно проявляется на следующих стадиях работ: при разведке месторождения; при обустройстве месторождения; при добыче нефти и газа; при транспортировке; при переработке газо- и нефтепродуктов.
Разработка и эксплуатация любых залежей углеводородов, и, в частности, влечет за собой неизбежное изменение водных объектов, оказывающихся под воздействием антропогенных факторов.
Источниками воздействия на водную среду нефтегазовых месторождений являются многочисленные площадные и линейные объекты основного и вспомогательного технологического процесса, а также объекты сопутствующей инфраструктуры (установки комплексной подготовки газа УКПГ, центральные пункты сбора нефти ЦПС, дожимные насосные станции
ДНС, кусты скважин, трубопроводы, автодороги, мосты, карьеры, водозаборы и т.д.)
Источники воздействия на водную среду и их количество существенно изменяются на всех стадиях работ ста-дииях работ: при разведке месторождения; при обустройстве месторождения; при добыче нефти и газа; при переработке газо- и нефтепродуктов; при транспортировке сырья.
Как правило, на месторождении, которое уже эксплуатируется четко разделить эти стадии невозможно, так как на фоне уже существующих и находящихся не один год в эксплуатации объектов возводятся новые. Таким образом, окружающая природная среда, в том числе и водные объекты, испытывают постоянно возрастающую во времени суммарную нагрузку.
Виды воздействия на водную среду можно объединить в две большие груп-ппы: химическое загрязнение (сбросы загрязняющих веществ) и механическое воздействие на водные объекты. Виды воздействия на водную среду также как источники воздействия существенной изменяются в зависимости от этапов обустройства месторождения.
Механические воздействия на водные объекты преобладают в основном на стадии строительства и проявляются в виде: изменения режима поверхностного стока, заболачивания территории,
русловых деформаций и береговых эрозионных процессов, увеличение мутности, изменение уклонов и уровней воды в результате прокладки трасс трубопроводов и автодорог, отсыпок площадок под промышленные объекты, а также изъятие нерестовых и нагульных площадей водоемов под переходы различных линейных сооружений и изъятие подземных и поверхностных вод для нужд бурения.
Химическое воздействие на водную среду возникает за счет поступления в водные объекты загрязняющих веществ и поэтому преобладает на стадии эксплуатации месторождения. Загрязняющие вещества попадают в водную среду как непосредственно путем сброса стоков, так и из воздушной среды и через почвы.
Значительную опасность для природных вод представляют аварийные утечки нефтепродуктов из трубопроводов, выбросы нефти на факельных площадках ЦПС и кустах нефтяных скважин. Нефтепродукты ухудшают качество воды, способствуют изменению гидрологического и гидрохимического режима водоемов. Нефть, попадая в воду, растекается по поверхности, образуя пленку, которая уменьшает воздухообмен между водой и атмосферой и испарение с водной поверхности. Нефть, осевшая на берегах, угнетает растительность, гибель которой снижает связность грунтов берегов и увеличивает возможность их размыва, то есть скорость деформации русел рек увеличивается. Сжигание нефти сопровождается выделением большого количества продуктов горения: дыма, сажи, копоти которые оседают в зимнее время на поверхности снежного покрова, изменяя его альбедо. Это приводит к неодновременному таянию снежного покрова весной, из-за чего возможно образование наледей и перераспределение естественного стока воды в весенне-летний период.
Эксплуатация технологических установок и агрегатов производственных объектов сопровождается неизбежными выбросами вредных веществ в атмосферу. Одним из основных показателей степени загрязнения атмосферы является объем выброса вредных веществ из отдельного источника или их совокупности.
Загрязнение атмосферы вредными выбросами обусловлено составом сырья и характером технологического процесса. Состав добываемого сырья, технология добычи и переработки нефти, газа и подготовки газового конденсата к транспорту определяют характер, количество и состав выбросов в атмосферу.
Степень загрязнения атмосферы зависит от количества выбросов вредных веществ и их химического состава, а также от характеристики самого антропогенного источника выбросов — высоты источника над уровнем земли, скорости, объема и температуры газового выброса из устья трубы, размеров неорганизованного источника, расположения источника на заводской площадке и т. д.
Особенностью предприятий ТЭК, как объектов природоохранных мероприятий часто является разнородность и площадная рассредоточенность источников выбросов.
Потери (затраты) газа, прямо или косвенно приводящие к выбросам в атмосферу, предлагается сгруппировать следующим образом:
1) прямые потери газа, обусловленные производственной деятельностью всех объектов. К ним относится расход топливного газа при эксплуатации топливоиспользующего оборудования (дизельные установки, котлоагрега-ты, газоперекачивающие агрегаты и т.д.);
2) безвозвратные потери газа с выбросами в атмосферу, которые подразделяются на две подгруппы: - техноло-
гические затраты газа и нефтепродуктов с выбросами в атмосферу, имеющие место при выполнении различных технологических операций на объектах (например в результате технологических потерь добываемого, перерабатываемого и транспортируемого углеводородного сырья); - технические потери, наличие и объем которых зависит от уровня строительства, эксплуатации, надежности оборудования и других факторов. К этой подгруппе относятся потери газа и нефтепродуктов вследствие утечек из технологического оборудования и неплотностей запорной арматуры, а также потери при авариях, разрывах и повреждениях оборудования.
Для определения потерь природного газа, необходим учет выбросов в атмосферу с момента добычи до конечного потребления.
Информация об источниках выбросов, их мощности, расположении, номенклатуре выбрасываемых вредных веществ с учетом климатических условий была получена при проведении мониторинга источников техногенного воздействия на производственных объектах ООО «Уренгойгазпром», что дает возможность оценить экологическую нагрузку в районе расположения производств.
Интерпретация полученных материалов показала, что основными загрязнителями атмосферного воздуха от рассматриваемых предприятий являются: компоненты нефти и природного газа - углеводороды, диоксид углерода, выделяющиеся в воздушный бассейн при утечках через неплотности при добыче, переработке и транспорте нефти и газового конденсата; оксиды углерода, оксиды азота, оксиды серы, образующиеся при эксплуатации топливоиспользующего оборудования; сажа, поступающая в атмосферу от заводов по производству техуглеродов; токсичные химреагенты, используемые при
добыче, транспорте и на разных стадиях подготовки и переработки газа (метанол, диэтиленгликоль и другие).
В целях повышения оперативности контроля, оценки состояния окружающей среды в зоне воздействия опасных объектов ТЭК, а также для адекватного выбора природоохранных мероприятий необходима количественная оценка риска воздействия предприятий ТЭК на природную среду в штатном режиме эксплуатации и при чрезвычайных ситуациях для управления экологической безопасностью. Очевидно, что цели и задачи анализа экологического риска будут различаться на разных этапах функционирования производственных объектов ТЭК. На этапе проектирования опасного объекта целью исследований по оценке экологической опасности является: анализ фонового состояния компонентов природной среды в зоне предполагаемого воздействия; анализ ожидаемых воздействий проектируемого объекта на окружающую среду; выявление опасностей и величины экологического риска при строительстве, эксплуатации в штатном режиме и при чрезвычайных ситуациях с учетом воздействия поражающих факторов на персонал, население, имущество и окружающую природную среду. На этапе сооружения опасного объекта целью анализа риска является: оценка негативного воздействия на компоненты окружающей среды; выявление опасностей и оценка вероятных последствий, уточнение оценок экологического риска, полученных на предыдущих этапах функционирования опасного объекта ТЭК; проверка соответствия условий эксплуатации экологическим требованиям и требованиям промышленной безопасности; разработка и уточнение инструкций по вводу в эксплуатацию. На этапе эксплуатации или реконструкции объектов ТЭК целью анализа риска является: проверка
соответствия условий эксплуатации экологическим требованиям и требованиям промышленной безопасности; уточнение информации об основных опасностях и рисках; разработка рекомендаций по организации деятельности надзорных органов; совершенствование инструкций по эксплуатации и техническому обслуживанию, ОВОСов, планов снижения негативного воздействия объектов ТЭК; оценка потенциальных уровней результирующего многофакторного воздействия, комплексных показателей экологической безопасности, эколого-экономического риска; управление экологической безопасностью объекта ТЭК. При выборе методов анализа экологической опасности следует учитывать цели, задачи оценки, сложность рассматриваемых объектов, наличие необходимых данных и квалификацию привлекаемых для анализа специалистов. Основным требованием к выбору или определению критерия приемлемого эколого-экономи-ческого риска является его обоснованность и определенность. Критерии приемлемого экологического риска следует определять исходя их совокупности условий, включающих определенные экологические требования и количественные показатели опасности. Условие приемлемости риска может выражаться в виде условий выполнения определенных экологических требований, в том числе количественных критериев. Основные задачи этапа оценки экологической опасности связаны с: - определением частот возникновения инициирующих и всех нежелательных событий; - оценкой последствий возникновения нежелательных событий; - обобщением оценок риска. Для определения частоты нежелательных событий рекомендуется использовать: данные ОВОС по каждому анализируемому опасному объекту для оценки его воздействия в штатном режиме; ста-
тистические данные по аварийности и надежности технологической системы, соответствующие специфике опасного производственного объекта или виду его деятельности; логические методы анализа «деревьев» ожидаемых независимых сценариев развития опасных событий; экспертные оценки путем учета мнения специалистов в данной области.
Оценка последствий включает анализ возможных воздействий на людей, имущество и окружающую природную среду. Для оценки последствий необходимо оценить физические эффекты нежелательных событий (отказы, разрушение технических устройств, зданий, сооружений, пожары, взрывы, выбросы токсичных веществ и т.д.), уточнить объекты и компоненты природной среды, которые могут быть подвергнуты опасности. При анализе последствий аварий необходимо использовать численное и аналоговое моделирование с применением геоинформацион-ных систем объектов. Следует также учитывать и, по возможности, выявить связь масштабов последствий с частотой их возникновения. Обобщенная оценка экологического риска должна отражать состояние техногенной и экологической безопасности: с учетом показателей риска от всех нежелательных событий, которые могут произойти на опасном производственном объекте, с учетом воздействия на все компоненты природной среды (атмосферный воздух, подземные и поверхостные воды, земли, биоту, население) и основываться на результатах: - интегрирования показателей рисков всех нежелательных событий с учетом их взаимного влияния; - анализа неопределенности и точности полученных результатов; - анализа соответствия условий эксплуатации экологическим требованиям и критериям приемлемого экологического риска.
Для снижения экологического риска необходимо проводить оперативный
контроль технических, технологических параметров, а также компонентов природной среды в зоне воздействия предприятий ТЭК. Для этого предлагается создание системы производственного экологического мониторинга (ПЭМ), позволяющей оперативно контролировать разнородные объекты, расположенные на значительной площади.
Для формирования системы ПЭМ, предлагается использовать программное обеспечения АКСв1з (геоинформаци-онная система). Такая система будет информационно-измерительной, предназначенной для контроля природной среды в зоне взаимодействия объектов ТЭК с компонентами природной среды, осуществляющей оперативный сбор измерительных данных о состоянии наблюдаемых природных объектов, их обработку и анализ, а также распространение результатов мониторинга между различными производственными подразделениями предприятия.
Система ПЭМ строится на базе технических, программных, информационных и организационных средств, основывается на следующих принципах: -осуществление комплексного контроля всей совокупности наблюдаемых компонентов природной среды, подвер-
1. Абросимов A.A. Исследование, разработка и внедрение методов повышения уровня экологической безопасности нефтеперерабатывающего производства: Дис. ... д-ра техн. наук.— М.: МНПЗ, ГАНГ им. И. М. Губкина, 1998.- 446 с.
2. Абросимов A.A., Ерохин Ю.Ю. Экологический мониторинг окружающей среды НПЗ (ч. 1) // Нефтепереработка и
женных негативному воздействию со стороны опасных объектов ТЭК или способных негативно воздействовать на эти объекты; - контроль природной среды в системе базируется на сочетании точечных и линейных наземных наблюдений и дистанционной информации, дающей возможность площадного охвата и экстраполяции наблюдений; - процесс обработки данных мониторинга на всех его этапах от первичных измерений, сбора и накопления данных до поддержки принятия решений по управлению экологической безопасностью и безопасностью объектов ТЭК базируется на единой информационной технологии; - система ведет контроль текущего состояния компонентов природной среды, осуществляет оценку динамики ее развития и позволяет принимать экологически целесообразные и экономически обоснованные управленческие решения.
Предлагаемая система ПЭМ позволит не только оперативно оценить, но и осуществить прогноз возможных сценариев развития экологически опасной ситуации, на основе интерпретации данных мониторинга, с помощью ГИС и таким образом снизить величину экологического риска.
-------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
нефтехимия,— М.: ЦНИИТЭнефтехим,
1997.- № П.- С. 44-45.
3. Измалков В.И., Измалков A.B. Безопасность и риск при техногенных воздействиях. Часть I. - М. - СПб., 1994.
4. Сафронов B.C., Одишария Г.Э., Швыряев A.A. Отраслевое руководство по анализу и управлению риском - М.: РАО "Газпром", 1996. ШИН
— Коротко об авторах---------------------------------------------------------------
Пашкевич М.А. -доктор технических наук, профессор, зав. кафедрой геоэкологии, Петрова Т.А. - кандидат технических наук, ассистент кафедры геоэкологии,
Санкт - Петербургский горный институт (технический университет).
Доклад рекомендован к опубликованию семинаром № 8 симпозиума «Неделя горняка-2007». Рецензент д-р техн. наук, проф. В.А. Харченко.
