Экологические катастрофы (причины, последствия, методы ликвидации последствий)

1.Экологические катастрофы (причины, последствия, методы ликвидации последствий). 

      Резкие  изменения среды на Земле могут  происходить вследствие катастрофического  толчка, которым может быть глобальная природная или природно-антропогенная катастрофа. Катастрофы всегда приводят к существенным эволюционным перестройкам, которые, как правило, являются прогрессивными для природы вследствие адаптации ее системы к новым условиям среды. Что касается живых организмов, то резкие изменения среды ведут сначала к снижению разнообразия, а затем к взрыву формообразования.

      Примерами природных катастроф на Земле, повлекшими за собой резкие изменения среды, являются сближения Земли с крупными космическими телами. Доказательствами этих сближений являются высокие содержания различных элементов (осмия, иридия) в соответствующих по времени слоях литосферы. Во времена глобальных катастроф происходили относительно внезапные исчезновения многих форм организмов.

      Человек, изменяя среду обитания и прямо  воздействуя на биоту, влияет на процесс эволюции как негативно, так и позитивно, а развязав ядерную войну, потенциально может вызвать природно-антропогенную катастрофу.

      Стабильность  биосферы нарушается в возрастающих масштабах за счет чрезмерного увеличения численности и распространения на планете человека, относящегося к природной среде как к источнику ресурсов. При этом человек опирается на достижения науки и техники, что позволяет человеческому сообществу:

      - производить в изобилии продукты  питания и избавляться от опасности  голода;

      - создавать искусственную среду  обитания, обеспечивающую наилучшие  условия для жизнедеятельности  (условия комфорта);

      - успешно противостоять многим  болезням, эпидемиям;

      -успешно  развивать материальную и духовную  сферу.

      В результате человек выиграл в  конкурентной борьбе с другими видами, создал цивилизацию, быстро развившуюся в последние десятилетия ХХ в. Однако реализация достижений науки и техники породила и современный экологический кризис, а также и сопровождающие его экологические катастрофы.

      Экологическая катастрофа – это необратимое в природе явление, представляющее одно из состояний природы, проявляющееся в природной аномалии. Примерами природной аномалии являются длительная засуха, массовый мор скота, которые нередко возникают на основе прямого или косвенного воздействия человеческой деятельности на природные процессы, приводящие к остро неблагоприятным экономическим последствиям или массовой гибели населения определенного региона.

      Причинами экологических катастроф могут  явиться аварии технических устройств (атомной электростанции, танкера), которые приводят к остро неблагоприятным изменениям в среде, и, как правило, массовой гибели живых организмов и экономическому ущербу.

   Порождаемые экологическими кризисами в биосфере катастрофы являются результатом саморазвития биосферы, ее внутренних процессов. Роль экологических катастроф в эволюции природы и общества, в конечном счете, сводится к разрушению консервативных структур и нарушению консервативных потенциалов систем – к созданию условий перехода к новым качественным условиям в развитии биосферы. Так, экологическая катастрофа на Чернобыльской АЭС разрушила не только потенциал производства электрической энергии, но и потенциальные возможности большинства биоценозов, обеспечивающих жизнедеятельность людей, которая на огромной территории стала практически невозможной.

      Биосфера  и экологические системы относятся  к категории сложных. Поэтому  их наблюдаемое поведение неразрывно связано с эволюционными процессами развития, с предшествующей историей систем. Так, начиная с 60-х годов ХХ в. все большее число явлений свидетельствует о росте внутренней изменчивости климата на Земле. Это послужило основанием для установления степени влияния человека на этот процесс.

      Климатические изменения на Земле характеризуются колебаниями, имевшими место как в длительные исторические периоды, так и в течение относительно коротких отрезков времени. 200-300 млн. лет назад (за исключением нескольких периодов) климат Земли был мягким (25-30 С на экваторе, 8-10 С на полюсах), уровень Мирового океана был в среднем на 1 м выше современного. В третичном периоде ( около 40 млн. лет назад) примерно за 100 тыс. лет температура южной части Мирового океана снизились на несколько градусов Цельсия. Возникновение новых океанических течений привело к дальнейшему охлаждению масс океанических вод в приполярных областях.

      В начале четвертичного периода (около 2 млн. лет назад) разности температур между экватором и полюсами оказалось  достаточно для образования континентального льда. В Северном полушарии оледенения повторялись с периодом около 100 тыс. лет, причем последнее продвижение льдов наблюдалось 18 тыс. лет назад. Поскольку ледники связывали большие массы воды, то уровень Мирового океана понижался на 120 м по отношению к современному.

      Основным естественным фактором, управляющим климатическими процессами, является поток солнечного излучения. Известно, что яркость солнечного излучения постепенно возрастает. Но при этом на Земле наблюдались периоды похолоданий. Это обусловлено как внешними, так и внутренними процессами. В биосфере изменение потока солнечного излучения, падающего на поверхность Земли с изменением процессии оси вращения, отклонениями оси вращения от плоскости эклиптики, со смещением земной орбиты от классической траектории. Эти изменения происходят с периодами 22,41 и 100 тыс. лет соответственно.

      Антропогенные воздействия для экологических  систем могут играть роль внешних  возмущений, которые в случае совпадения их с естественными тенденциями  во внутрисистемных процессах усиливают их и могут привести к экологическим бедствиям.

      Известно, что ритмичность процессов характерна и для литосферы, и гидросферы. Причем между этими ритмами существует жесткая коррекция. Взаимодействие компонентов биосферы друг с другом и с космосом генерирует как их собственные ритмы, так и ритмы биосферы в целом. Так, часть солнечной энергии аккумулируется биосферой и продуктами ее деятельности и поступает в литосферу в виде осадочных отложений. Гео- и биохимические процессы в них протекают с выделением теплоты, которая возвращается частично в космос, а частично преобразуется в энергию тектонических движений (сдвиги платформ, горообразование, вулканические явления). При этом, если природные катастрофы возникают на основе суперпозиции естественных ритмов биосферы и ее компонентов, то антропогенные катастрофы являются результатом наложения на природные ритмы возмущений случайного характера, обусловленных деятельностью человека.

      Это значит, что в условиях возрастающих масштабов антропогенных воздействий  на биосферу природные ритмы играют роль своеобразного механизма, «запускающего» ту или иную катастрофу. К числу наиболее распространенных экологических катастроф относятся наводнения, землетрясение, пожары, изменения климатических условий.

      Масштабы  наводнений, связанных с естественными колебаниями уровня вод (вследствие таяния льдов, выпадения осадков), зачастую возрастают из-за результатов деятельности человека. Это образование заторов при сплаве леса по рекам, грубые ошибки при строительстве и эксплуатации гидротехнических сооружений, регулирующих сток, прорывы искусственных дамб, плотин.

      В зонах сейсмической активности в  результате их урбанизации, разработки ископаемых, строительства водоемов, развития промышленности происходит нарушение  естественной структуры верхних слоев земной коры. Это намного усиливает действие подземных толчков и последствия землетрясений, поскольку техногенные нарушения создают локальные места ослабления земной коры, провоцируя наведенную сейсмичность.

      Значительная  часть крупных лесных пожаров, охватывающих тысячи гектаров, возникает в результате деятельности человека. Они начинаются в местах больших скоплений отходов (при заготовке древесины), на торфоразработках, при образовании массивов лесного сухостоя в нарушенных человеком экосистемах.

      Крупными  экологическими бедствиями могут обернуться техногенные аварии. Аварии танкеров в ХХ в. стали настоящей бедой  для Мирового океана и его обитателей. В 1970г. произошло 29 крупных аварий, в 1989г.- 11, в 1991-м – 7. В 1987г. у берегов Англии потерпел аварию танкер, в результате чего на водную поверхность вылилось 117 тыс. т сырой нефти.

      В последние 10-15 лет отмечено увеличение числа крупных аварий на промышленных предприятий. Только за 5 лет с 1983г. в  мире произошло 19 масштабных аварий,  в результате которых погибло 4775 человек и более 65 тыс. человек получили ранения. Самой крупной с точки зрения последствий является авария на Чернобыльской АЭС.  
 

         Экологическая катастрофа в Устинском  районе Республики Коми в результате аварийного разлива нефти (1994 год). 

      Причины

      В августе 1994г. произошла крупная авария на нефтепроводе Возей-Головные сооружения АО «Коминефть». Суть аварии в образовании  за короткий период (12-26 августа) многочисленных свищей в нефтепроводе на значительном его протяжении,  из которых произошла массовая утечка нефти. Образование свищей и утечки нефти происходили постоянно и ранее, но в упомянутый отрезок времени этот процесс стал особенно интенсивным. В результате по данным АО «Коминефть» на грунт с последующим попаданием в водотоки вылилось 14033 т сырой нефти (по другим данным 79 тыс.т). По оценкам специалистов возникшая экологическая катастрофа оказалась крупнейшей за последние 20 лет в истории нефтедобычи в СССР и России.

      Необходимо  отметить, что в 1995 году там же произошли две новые утечки нефти, к счастью, существенного меньшего масштаба. Аварии на данном нефтепроводе продолжались и в последующее время. Всего с 1994 года по настоящее время произошло около 700 порывов нефтепровода и подающих линий различного масштаба.

      Некоторые меры по предотвращению аварий, конечно, предпринимались. Многочисленные комиссии приходили к выводам о необходимости  с одной стороны восстановить электрохимзащиту нефтепровода, а с другой – ускорить строительство обходного участка длиной 7км и подключить его к действующему взамен участка, на котором аварии происходили особенно часто. На 7 сентября была как раз назначена остановка работы основного нефтепровода и врезка в него обходного участка, строительство части которого к этому времени было завершено. Однако 6 сентября произошел еще один крупный прорыв, работа нефтепровода была остановлена о возобновлена только 12 сентября после замены аварийного участка. Но все эти события происходили уже на фоне разразившейся экологической катастрофы, возможные последствия которой серьезно встревожили мировую общественность, особенно страны Северной Европы. 

Последствия аварии

      В результате прорыва нефтепровода произошел  массовый вылив нефти на местность. В материалах по оценке масштабов  катастрофы нет однозначного ответа на вопрос об объеме пролитой массы нефти и площадях загрязнения. Выполненные оценочные исследования (аэрофотосъемка, радиолокационная съемка, полевые замеры мощности нефтяной эмульсии на участках разлива, замеры, снятые на узлах учета перегоняемой нефти, оценки компонентного состава образцов нефтяной эмульсии) позволили сделать вывод о том, что общая площадь загрязненной поверхности составила 69,32 га. По результатам других исследований, выполненных по заказу МЧС России АО «Геополис», за многие годы загрязнено 59 га территории, а на местности на конец 1994 года находилось в общей сложности 93 тыс. т нефтесодержащей эмульсии и загрязненного грунта, что соответствует 79 тыс. метрических т вылившейся нефти. В некоторых других источниках площадь загрязнения оценивается в 115 га.

      На  территории нефтяного загрязнения  местности оказалось 8 населенных пунктов  с общей численностью населения 63,5 тыс. человек.

      Особую  тревогу в связи с катастрофой  вызвала возможность выноса нефти  через притоки рек Колва и Уса в реку Печора, а затем в Баренцево море и Северный Ледовитый океан. Это могло повлиять на состояние окружающей среды стран Северной Европы, Канады и США.

      Опасения  вызывало также ухудшение состояния  природной среды в бассейне р. Печора. Этот бассейн является местом нереста различных видов рыбы. За предшествующие нефтегенной аварии годы ее запасы, особенно атлантического лосося, из-за неограниченного отлива и плохого состояния воды значительного сократились. В дельте р.Печоры гнездятся многие виды птиц. Происшедшее нефтяное загрязнение могло резко ухудшить среду обитания рыб и птиц, отрицательно повлиять на рыболовство и сельское хозяйство.

      С учетом вторичного загрязнения, возникшего в результате ливневых дождей в первых числах октября 1994 г., в целом реально можно говорить о значительном загрязнении большой территории вдоль рек Колва и Уса.

      Выброшенная нефть скопилась в низинах, болотах, по берегам ручьев и на поверхности  мха, откуда собирать ее исключительно  трудно. Аварийный разлив оказал разрушающее воздействие на почвенно-растительный покров и водные экосистемы района, представляющие собой озерно-болотные комплексы, расположенные в припойменной части речных систем. Для района характерно слабое развитие процессов самовосстановления территории, что вызвано особым температурным режимом, низкой минерализацией вод, высоким содержанием растворенного органического вещества. Поэтому в условиях развития прерывистой многолетней мерзлоты, сильно заболоченной местности и низких температур при загрязнениях сырой нефтью в природных комплексах возникают необратимые процессы. Без технической рекультивации загрязненные территории самовосстановиться не в состоянии.   

      Последствия катастрофы выразились в значительном экономическом ущербе, негативном влиянии  на здоровье населения, опасном влиянии загрязнения на воду наземных и подземных водотоков, порче сельскохозяйственных земель, особенно заливных лугов в поймах рек, ухудшении состояния сельскохозяйственных животных и рыб, качества мясомолочной продукции и рыбных продуктов, нанесении ущерба биоте региона.

      Экономический ущерб от аварии в Устинском районе включил ущерб от потери нефти, затрат на ремонт нефтепровода и ликвидацию последствий аварии, трудно оцениваемые экологические и социальные последствия. Экономический ущерб от аварии в Устинском районе включил ущерб от потери нефти, затрат на ремонт нефтепровода и ликвидацию последствий аварии, трудно оцениваемые экологические и социальные последствия.

      Авария  сказалась на здоровье жителей района. Так, вс.Колва наблюдается статистически достоверное увеличение заболеваемости взрослых (заболевания органов пищеварения и инфекционные заболевания) и детей (инфекционные заболевания и заболевания органов дыхания).

      Из-за низкого качества рыбных продуктов , вследствие загрязнения, население района сократило потребление рыбы, что привело к дисбалансу его пищевого рациона, особенно в характерных для Севера условиях нехватки растительной пищи.

      В зоне влияния загрязнения выявлены высокий уровень падежа и заболеваемости домашнего скота а также снижение его плодовитости по сравнению с  чистыми районами. После аварии происходит резкое повышение падежа сельскохозяйственных животных во всех категориях хозяйств.

      Ухудшилось  качество сельскохозяйственных продуктов. В ряде образцов картофеля обнаружено высокое содержание тяжелых металлов – кадмия и цинка. В отдельных пробах молока концентрация свинца превысила ПДК. 

Ход работ по ликвидации чрезвычайной ситуации

      Поскольку авария на нефтепроводе явилась крупномасштабной чрезвычайной ситуацией, вопросами оценки масштабов катастрофы, ее конкретных последствий и стратегии их ликвидации вплотную занимались МЧС России и соответствующие звенья единой государственной системы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций.

      Для борьбы с загрязнением территории нефтепродуктами использовались как активные, так и пассивные методы. Активные методы – это удаление верхнего слоя грунта и вымывание из него нефти горячей водой под давлением. Использовался также смыв нефти с поверхности, улавливание ее заблаговременно устроенными гидро-затворами с последующей откачкой. К пассивным методам относятся сжигание нефти, засыпка песком загрязненных участков, обвалование разливов и закладка на них системы траншей по сбору нефти.

      Последствия катастроф подобного рода изучены недостаточно. Это наложило определенные ограничения на выполнение работ в Устинском районе, привело к их временной растянутости, и как следствие – к удорожанию работ. Их можно условно разделить на два этапа.

      На  первом этапе – с момента возникновения чрезвычайной ситуации – работы выполнялись подразделениями акционерного общества «Коминефть». К 12 сентября 1994 года на протяжении 5 км был заменен наиболее изношенный участок нефтепровода, где произошло наибольшее число утечек нефти. АО «Коминефть» разработало комплексный план ликвидационных и природоохранных мероприятий, который был утвержден комиссией по чрезвычайным ситуациям Республики Коми. Планом предусматривалось завершить все работы до начала весеннего половодья 1995 года. Вся загрязненная территория была разбита на участки, закрепленные за каждым из нефтедобывающих предприятий АО «Коминефть». На участках работ была сосредоточена практически вся имеющаяся на предприятиях специализированная техника: вакуум-бочки, фонтанные погрузчики, болотные экскаваторы, вакуумные нефтесборщики – всего около 200 единиц техники. Был составлен план выполнения работ, по которому велся контроль хода ликвидации последствий катастрофы.

      Были  приняты меры по изысканию средств  для дальнейшего финансирования работ по ликвидации последствий Устинской аварии. Все эти меры знаменовали собой начало второго этапа работ в Устинске. К этому времени к ликвидационным работам в Республике Коми , в связи со значительными масштабами аварии, ее тяжелыми экономическими последствиями и огромным вниманием к ней отечественных и зарубежных средств массовой информации, был привлечен интерес широкой международной общественности. Поэтому, как только были начаты поиски источников дополнительного финансирования работ, целым рядом организаций – в основном международных – было предложено несколько вариантов. Руководство АО «Коминефть» выбрало вариант Всемирного банка, согласно которому в порядке помощи АО «Коминефть» выделялся кредит в размере 99 млн. долларов США. Позже кредит в размере 25 млн.долларов предоставил Европейский банк реконструкции и развития. Под эти деньги был объявлен международный конкурс проектов ликвидации последствий Устинской аварии. Победило в конкурсе совместное российско-американское предприятие ХАРТЕК. Скорректированный комплексный план работ АО «Коминефть» предусматривал определение границ загрязнения и объемов разлитой нефти на каждом участке, строительство временных шлаконакопителей, выполнение обваловки всех замазученных участков, осуществление строительства земляных дамб и гидрозатворов на ручьях, отсыпку подъездных дорог, устройство нефтесборных комплексов.

      Планировались также снятие нефти с поверхности  почвы, вывоз ее в подготовленные котлованы, разогрев, очистка и закачка  в нефтепровод; осуществление ввода  в эксплуатацию обходного участка нефтепровода протяженностью 46,6 км; подготовка технической документации на проведение мероприятий по микробиологическому разложению нефти и биорекультивации загрязненных территорий.

      Подключение к работам СП ХАРТЕК мало изменило общую стратегию ликвидационных работ, но придало им большую организованность и конкретность. Изменилась техническая оснащенность работ, что сразу же положительно сказалось на их темпах и качестве.

       По-прежнему основное внимание уделялось предотвращению попадания нефти в р.Колва. В течение зимы на опасных направлениях были возведены временные насыпи и дамбы, укреплены их откосы. В местах вероятного стока нефти в водотоки были установлены боновые заграждения. Необычайно теплая весна 1995 года и быстрое снеготаяние создали угрозу прорыва в ряде мест талых вод и с ними нефти в р. Колву. В срочном порядке пришлось наращивать дамбы, а попавшую в реку через гидрозатворы нефть улавливать боновым заграждением. 

      Способы удаления нефти с загрязненных участков выбирались в зависимости от условий местности и отличались достаточным разнообразием. На территории, прилегающей к ручью, очистка поверхностного слоя почвы осуществлялась путем смыва нефти в ручей с последующим сбором ее с поверхности воды перед гидрозатвором. На всех таких участках ниже и выше гидрозатвора устанавливались дополнительно боновые заграждения. Сбор нефти с водной поверхности проводился с применением водоотталкивающих и нефтеулавливающих шнековых скиммеров, поршневых насосов, вакуум-бочек, располагаемых в местах локализации и сбора нефти.

      На  водораздельных участках использовалась система обваловок и траншей. Обваловками загрязненная территория разбивалась на квадраты, уборка нефти на которых проводилась вручную или с использованием техники. В отдельных случаях, с учетом неблагоприятных особенностей местности и во избежание прорыва нефти через обваловку, в качестве экстренной меры применялось ее сжигание.

      На  заболоченных участках сбор осуществлялся  с помощью отрывки траншей  и откачки из них нефти насосами или шнековыми скиммерами. С поверхности открытых болот сбор проводился скиммерами с предварительной установкой боновых заграждений по краям болота. Применялось и специальные нефтесборщики, оснащенные насосами большой мощности. Собранная и очищенная нефть закачивалась в нефтепровод, для чего в местах размещения нефтесборочных комплексов осуществлялась холодная врезка в него.

      Сбор  нефти, попавшей в р. Колва, проводился баржей, насосами, нефтесборщиками  с предварительным устройством  боновых ограждений нефтяных пятен. В ряде случаев предусматривалась локализация нефтяных пятен в прибрежной зоне и сбор с речной поверхности наземными средствами. 

      Уроки аварии на нефтепроводе Возей-Головные сооружения и опыт работ по ликвидации ее последствий позволяют рекомендовать ряд общих мер по предупреждению подобных аварий и повышению эффективности ликвидационных работ. К таким общим и наиболее важным мерам могут быть отнесены:

      1. Районирование основных нефтепрводов с учетом различной вероятности аварий на них, разработка сценариев развития аварийных ситуаций на каждом из них, определение необходимого наряда сил и средств.

      2. Разработка состава и порядка  предоставления информации по  подобным авариям.

      3. Оценка целесообразности как  природоохранного профилактического мероприятия строительства гидрозатворов на водотаках в местах возможных аварий и, при необходимости, включение этих сооружений а проекты строительства нефтепроводов.

   4. Разработка специальных мер по  предотвращению возможного загрязнения, распространяющегося в результате турбулентного перемешивания нефти с водой и образования воднонефтяной эмульсии по всему сечению водотока.

   5. Проведения при нефтегенных авариях  в районах Арктики контроля и защиты водных объектов в первоочередном порядке.

   6. Организация системного мониторинга за состоянием среды в районах нефтепроводов на основе зонирования территории по приоритетам наблюдения.

      Актуальным  также остается вопрос о разграничении  полномочий и ответственности при  нефтегенных авариях между нефтедобывающими предприятиями и органами, специально уполномоченными на решение задач по защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций.

   Ликвидация  экологической катастрофы в Устинском  районе Республики Коми должна послужить  уроком для всей нефтедобывающей  отрасли и обогатить опыт специалистов по ликвидации последствий, связанных с разливом нефти и продуктов ее переработки 

Экологическая катастрофа на Чернобыльской АЭС 

   Причины

      Авария  подобного типа, какая произошла  на Чернобыльской АЭС, так же маловероятна, как и гипотетические аварии. Причиной случившейся трагедии явилось непредсказуемое сочетание нарушений регламента и режима эксплуатации энергоблока, допущенных обслуживавшим его персоналом. В результате этих нарушений возникла ситуация, в которой проявились некоторые существовавшие до аварии и устранённые в настоящее время недостатки РБМК. Конструкторы и руководители атомной энергетики, осуществлявшие проектирование и эксплуатацию РБМК-1000, не допускали, а, следовательно, и не учитывали возможность такого количества различных отступлений от установленных и обязательных для исполнения правил, особенно со стороны тех лиц, которым непосредственно поручалось следить за безопасностью ядерного реактора.

      День 25 апреля 1986 года на 4-ом энергоблоке  Чернобыльской атомной электростанции планировался как не совсем обычный. Предполагалось остановить реактор на планово-предупредительный ремонт. Но перед заглушением ядерной установки необходимо было провести ещё и некоторые эксперименты, которые наметило руководство ЧАЭС.

      Перед остановкой были запланированы испытания одного из турбогенераторов в режиме выбега с нагрузкой собственных нужд блока. Суть эксперимента заключается в моделировании ситуации, когда турбогенератор может остаться без своей движущей силы, то есть без подачи пара. Для этого был разработан специальный режим, в соответствии с которым при отключении пара за счёт инерционного вращения ротора генератор какое-то время продолжал вырабатывать электроэнергию, необходимую для собственных нужд, в частности для питания главных циркуляционных насосов.

      Остановка реактора 4-го энергоблока планировалась  днём 25 апреля, следовательно, к испытаниям готовился другой, не ночной персонал. Именно днём на станции на станции  находятся руководители, основные специалисты, и, значит, есть возможность осуществить более надёжный контроль за ходом экспериментов. Однако здесь случилась “неувязка”. Диспетчер “Киевэнерго” не разрешил останавливать реактор в намеченное на ЧАЭС время, так как в единой энергосистеме не хватало электроэнергии из-за того, что на другой электростанции неожиданно вышел из строя энергоблок.

      Качество  программы испытаний, которая не была должным образом подготовлена и согласована, оказалось низким. В ней был нарушен ряд важнейших  положений регламента эксплуатации. Помимо того, что в программе, по существу, не были предусмотрены дополнительные меры безопасности, ею предписывалось отключение системы аварийного охлаждения реактора (САОР). Подобное вообще делать нельзя. Но тут сделали. И мотивировка была. В ходе эксперимента могло произойти автоматическое срабатывание САОР, что помешало бы завершению испытаний в режиме выбега. В результате много часов 4-й реактор эксплуатировался без этого очень важного элемента системы безопасности.