Геоэкология подводных трубопроводов (На примере Черноморского отрезка трассы "Голубой поток")

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

(ФГБОУ ВПО «КубГУ»)

Кафедра геоэкологии и природопользования


ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ (ДИПЛОМНАЯ)

РАБОТА

Геоэкология подводных трубопроводов (На примере Черноморского отрезка трассы «Голубой поток»)


Работу выполнил

Т.А.Гордиенко

Научный руководитель

проф. геоло-минер. наук

В.А.Соловьев

Нормоконтролер

доц., канд. биол. наук Н.А. Пикалова


СОДЕРЖАНИЕ


Введение

. Геоэкология прибрежного участка трассы Голубой поток

.1 Географическая характеристика

.2 Геоморфологическая характеристика

.3 Геологическая характеристика

.4 Гидрогеологическая характеристика

. Геоэкология подводного отрезка трассы Голубой поток

.1 Географическая характеристика

.2 Геоморфологическая характеристика

.3 Геологическая характеристика

.4 Гидрогеологическая характеристика

. Сероводородное заражение Черного моря и его геоэкологическая опасность

.1 Химия и физика сероводорода

.2 Черное море и пояс сероводородного заражения

.3 Феномен Эль-Ниньо как результат дегазаций Земли

.4 Сероводородное заражение и дегазация земли

. Проблема геоэкологического риска при строительстве газопроводов и нефтепроводов

.1 Проблема аварий трубопроводного транспорта

.2 Проблема экологического мониторинга

Заключение

Список использованных источников

геоэкологическая море прибрежный

ВВЕДЕНИЕ


На базе Кубанского государственного университета проводятся исследования по выявлению тектонических закономерностей локализации месторождений нефти и газа в Черноморско-Каспийском регионе. В процессе выполнения этих работ получены результаты, представляющие интерес для геоэкологии разработки подводных месторождений и транспортировки нефти и газа по подводным трубопроводам [1, C. 92-98].

К геоэкологическим мы относим проблемы, связанные с экологией геосфер Земли, в частности, с наземной и подземной гидросферой, с земной корой [2].

Поводом для осмысления геоэкологических проблем подводных трубопроводов послужило завершение строительства газопровода «Голубой поток», большой отрезок которого проходит по дну Черного моря (рисунок 1).

Трубопроводы относятся к так называемым «линейным объектам» (линии электропередач, авто- и железнодорожные магистрали, нефте- и газопроводы). В силу своей линейности они пересекают самые разнородные природные зоны, в том числе и опасные для эксплуатации этих объектов (зоны сейсмичности, разломов, оползней, селей и других явлений). Не является исключением и «Голубой поток». Трасса состоит из трех отрезков: сухопутного российского Изобильный - Джугба (372 км), морского Джугба - Самсун (398 км) и сухопутного турецкого Самсун - Анкара (400 км). На сухопутном российском отрезке от 60-го до 295-го км трасса проходит по геодинамически активной территории. Далее она входит в предгорья Кавказа и до 371-го км идет по пересеченной местности с наличием активных зон оползней, селей, разломов, сейсмичности (до 8 баллов). Береговой участок отрезка (371-373 км) относится к курортной зоне Черноморского побережья.

Морской отрезок уникален, так как в мировой практике нет аналогов прокладки газопроводов на таких глубинах (до 2150 м). Особенность этого отрезка состоит еще и в том, что на глубинах, начиная со 125-150 м. морская вода заражена сероводородом (до 11 мг/л), содержит сульфатвосстанавливающие бактерии и обладает коррозионным воздействием на трубы. Опасными явлениями на этом отрезке являются подводные оползни, мутьевые потоки, грязевой вулканизм [3, C. 3-10].

На сухопутном турецком отрезке возникают такие же геоэкологические проблемы, что и на российском.

Результаты данного исследования могут оказаться полезными при решении геоэкологических проблем других подводных трубопроводов (например, по дну Северного моря из России в Европу и др.), так как в наше время эта проблема весьма остра и требует срочного немедленного решения. Этим и обусловлена актуальность выбранной темы дипломной работы.


Рисунок 1 - Схема расположения трубопровода Голубой поток


Объект дипломной работы - трубопровод Голубой поток, основные теоретические данные, проблемы и пути их решения.

Предметом исследования изучения является геоэкологической характеристики трубопровода Голубой поток и, в частности, его подводной части.

Целью данного исследования является познание геоэкологии трубопровода (берегового участка, геоэкологии морского отрезка, проблем экологического риска эксплуатации и геоэкологического мониторинга).

В связи с поставленной цели решались следующие задачи:

) определение геоэкологической характеристики прибрежного участка;

) определение геоэкологической характеристики подводного отрезка;

) определение геоэкологической опасности сероводородного заражения Черного моря;

) рассмотрение проблемы геоэкологического риска при строительстве газопровода.

Структурно дипломная работа состоит из введения, четырех глав, разделенных на пункты, заключения и списка использованных источников, 8 рисунков и 46 страниц.


1. ГЕОЭКОЛОГИЯ ПРИБРЕЖНОГО УЧАСТКА


.1 Географическая характеристика


Геоэкология включает географическую, геоморфологическую, геологическую, гидрогеологическую и геофизическую характеристики.

В географическом отношении участок (370-373 км) находится на южном склоне Кавказа (рисунок 2) в 45 км от Геленджика, проходит по водоразделу балок Дровяная щель и Малый Бжид и заканчивается в устье Дровяной щели (в 2 км южнее поселка Тешебс).



Хотя рельеф по абсолютным отметкам считается среднегорным (300-500 м), он характеризуется глубоким эрозионным врезом ручьев, известных под названием «щели». Участок проходит через три вершины с высотами 303, 312 и 221 м, на второй из которых размещена компрессорная станция «Береговая» (с рабочим давлением до 25 МПа). Склоны «щелей» крутые (60- 70°), частично переходящие в скальные обрывы (высотой 20-30 м), протягивающиеся и вдоль моря. Такой характер рельефа обусловливает развитие на этом участке обвалов, оползней и селей. Не повсеместное развитие скального рельефа предохраняет участок от ярко выраженных весенних паводков, но большая площадь водосбора приводит иногда к ним во время ливней. На береговую часть оказывает воздействие волноприбой, который на Черном море приравнен к океаническому (декабрьские и январские штормы).


.2 Геоморфологическая характеристика


В геоморфологическом отношении участок относится к типу структурноэрозионного рельефа, обусловленного структурой и составом геологических формаций, по которым он развивается. Под действием эрозионно-денудационно-гравитационных сил образуются основные формы рельефа: водораздельные гребни, склоны и долины. Газопровод проходит по плоскому водоразделу с реликтами верхнемиоценовой поверхности выравнивания, образующей удобные площади для инженерных сооружений. Склоны обвальных осыпей крутые (35°). Оползневые формы развиты ограниченно. Наиболее крупный оползень зафиксирован в интервале трассы 372,6-372,8 км.

Долины временных потоков представлены V- и U-образными формами, в которых часто обнажаются коренные породы. Вершины представлены уплощенными или слабовыпуклыми формами, разделенными седловинами шириной 20-50 м. Элювиально-делювиальные склоны пологие (10-15°), с чередованием зон плоскостного смыва, с накоплением делювия мощностью 0,5-0,7 м.


1.3 Геологическая характеристика


В геологическом отношении участок приурочен к Анапско-Агойскому синкдинорию Западно-Кавказской складчатой зоны, который слагают мезозойские и кайнозойские формации. Интервал мезозой-кайнозой представлен верхнемеловой и палеогеновой системами (маастрихт-датской флишевой формацией). Маастрихстские отложения картируются как супсехская свита, подразделяющаяся на снегуровскую, васильевскую и лихтеровскую подсвиты, которые образуют карбонатную флишевую формацию геосинклинального комплекса Западного Кавказа. Выходы этой формации наблюдаются на всем протяжении участка (370-373 км). На 371 км супсехская свита деформирована в складку, известную под названием Козоревской брахиантиклинали (ширина - 1,5-2 км, длина - 3 км).

Отложения датского яруса наблюдаются в районе компрессорной станции «Береговая» и картируются здесь под названием кадошской и агойской свит, представляющих терригенную флишевую формацию геосинклинального комплекса Западного Кавказа.

Кайнозойские образования представлены плейстоценовыми отложениями, которые картируются под названием пшадской свиты. Места распространения свиты ярко выражены в рельефе морскими террасами вдоль всего Черноморского побережья (например, Пшадско-Бегшнская терраса и др.).

Голоценовые образования представлены алювиально-пролювиальными отложениями, развитыми вдоль балки Дровяная щель (371-373 км) в форме узкой (30-50 м) и длиной (2 км) полосы. Современные четвертичные образования представлены русловым аллювием и песчано-галечниковым материалом морских пляжей. Примерно на 370 км трассу пересекает Шабановская зона трещиноватости (шириной до 200 м), которая интерпретируется как левый сдвиг. Кроме Шабановской, отмечаются и другие разрывы, в частности, параллельно осевым поверхностям складок наблюдаются запрокинутые на юг надвиги и взбросо-надвиги.


.4 Гидрогеологическая характеристика


В гидрогеологическом отношении участок характеризуется наличием грунтовых и напорных вод. Грунтовые воды связаны с зонами коры выветривания коренных пород и четвертичными отложениями. Питание грунтовых вод осуществляется за счет инфильтрации атмосферных осадков и перетока воды из горизонтов напорных вод. Зоны разгрузки грунтовых вод представлены родниками (с дебитом 0,2-2 л/с). По данным ГУП «Кубаньгеология», грунтовые воды относятся к гидрокарбонатно-кальциевому типу (минерализация 0,36-0,6 г/л; pH 7,7-7,95; жесткость 4,1- 6,2). Отмечается роль грунтовых вод в образовании обвалов, осыпей и оползней. Участие напорных вод в формировании экологически опасных явлений до конца не выяснено.

В геофизическом отношении участок характеризуется повышенной , сейсмичностью (до 8 баллов). Для оценки сейсмической опасности в прибрежной части проводится исследование гидрогеодеформационного поля (ГГДП), открытого Г.С. Вартаняном и Г.В. Куликовым (эффект Ватраняна - Куликова). В Краснодарском крае имеется 7 постов федеральной и 8 постов краевой службы наблюдений за ГТДП, позволяющим прогнозировать время землетрясений для всего Черноморского побережья [4, С. 20-24].


2. Геоэкология подводного отрезка


.1 Географическая характеристика


В географическом отношении следует отметить, что из 398 км морского отрезка 215 км приходится на часть трассы с глубинами более 2000 м. Две нитки газопровода по морскому дну идут параллельно, и протяженность их от российского до турецкого уреза моря составляет 388,75 и 388,83 км.

Уникальность Черного моря состоит в наличии сероводорода, который появляется с глубин 160-200 м, и его концентрация растет с глубиной, достигая 6 мг/л на глубине 100 м. При увеличении сероводорода наблюдается загрязнение вод шельфа и гибель бентоса. Причины сероводородного заражения до конца не ясны, и между собой соревнуются эндогенная (проникновение сероводорода из земной коры и мантии) и биогенная (результат жизнедеятельности анаэробных бактерий) гипотезы.

Черное море населяют 2000 видов животных и 1000 видов растений. В частности, в пределах шельфовой зоны в весенне-летний период происходит нерест и нагул более 20 видов промысловых рыб. Замкнутость Черного моря делает его уязвимым к сероводородному и метановому загрязнениям. Естественное метановое загрязнение Черного моря - также большая загадка. Специальными экспедициями обнаружены подводные газовыделения метана, приводящие иногда к его воспламенению (как это было во время Крымского землетрясения в 1928 г.). Газовыделения известны не только в Черном море, но и в других частях Мирового океана. Это свидетельствует о глобальном характере явления.


2.2 Геоморфологическая характеристика


В геоморфологическом отношении дно Черного моря подразделяется на шельф, материковый склон и глубоководную котловину. Шельф или материковая отмель - это часть дна (шириной до 200 м и глубиной до 100 м), которая, постепенно углубляясь, переходит в материковый склон (наклон 5-8°, глубина до 1 км), а затем в глубоководную (более 2 км) котловину. Газопровод проходит через все эти морфологические элементы дна. Сравнительно ровный рельеф шельфа осложняется подводными долинами, являющимися продолжением речных долин прилегающей суши. Иногда они приобретают каньонообразный характер. Например, подводные долины имеют такие реки южного склона Кавказа, как Бзыбь, Мзымта, Риони, Чорох и др. У Анатолийского побережья заметно выражены подводные каньоны рек Ешиль-Ирмак, Кызыл-Ирмак, Карсу и др. Изрезы береговой линии фиксируются заливами и бухтами: на российском берегу - это Новороссийская и Геленджикская бухты; на турецком - Синопский залив и бухта Самсун. Между Синопом и Самсуном параллельно берегу протягивается система подводных хребтов (длиной более 150 км). Материковый склон здесь также расчленяют подводные долины и каньоны. Центральную часть Черного моря занимают глубоководные котловины (2-2,2 км; наибольшая глубина - 2,258 м), дно которых представляет собой аккумулятивные равнины.

С каждым из геоморфологических элементов дна связаны свои экологически опасные явления: на шельфе развиты подводные оползни и мутьевые потоки; на материковом склоне наблюдаются проявления грязевого вулканизма и сейсмичности; на равнинном пространстве глубоководных котловин возникает опасность сероводородного и метанового заражения водной среды.

2.3 Геологическая характеристика


В геологическом отношении строение дна Черного моря стало известно после фундаментальных исследований ПО «Южморгеология» под руководством Д.А. Туголесова [5, с. 5].

В результате этих исследований Черное море оказалось единственным, которое сейсморазведкой МОГТ изучено по всей площади и до 15 км вглубь осадочного слоя земной коры (до отражающей поверхности Н, соответствующей кровле мела).

Занимаясь тектоникой Черноморской впадины в связи с ее нефтегазоносностью, удалось понять, что в тектоническом отношении она представляет собой плиту юной платформы [6, с. 112].

На представленной тектонической схеме (рисунок 3) по характеру залегания мезозойских и кайнозойских формаций четко обособляются Западно-Черноморская (600×300 км), Восточно-Черноморская (600×150 км) и Туапсинская (400×100 км) синеклизы, разделенные антеклизами Андрусова - Архангельского (400×70 км) и Шатского (450×60 км), чаще называемые «валами» из-за линейной формы, но, как и антеклизы, имеющие очень пологие наклоны слоев. Названные структурные элементы плит хорошо выявляются по отражающему горизонту майкопской серии. Кроме того, интерпретация геофизических материалов показала, что, по крайней мере, до глубины отражающего горизонта Н (кровля мела) весь разрез по своему формационному набору отвечает понятию плитного комплекса платформ.

На всех сейсмических профилях наблюдается слабая деформированность формации, а по их изгибам - четкое разделение плитного комплекса на синеклизы и антеклизы. В синеклизах под майкопской формацией фиксируется отражающая поверхность, отвечающая палеоцен-зоценовой формации (3-6 км), которая на прилегающей суше имеет карбонатно-терригенный состав. Подошвой этой формации является отражающий горизонт Н, соответствующий кровле меловой формации. Кровля и подошва палеоцен-эоценовой формации синеклиз увязана с палеоцен-эоценовыми формациями суши. Тектоническая характеристика мелового комплекса может быть определена по взаимоотношению его на суше с кайнозойскими формациями. Известно, что на береговом участке трассы газопровода меловая флишевая формация входит в состав геосинклинального комплекса Кавказа и перекрыта горизонтально залегающими на ней кайнозойскими формациями. Не исключено, что в


центральных частях синеклизы мел входит в состав плитного комплекса, как это наблюдается в пределах Скифской и Мизийской плит на суше. Этому выводу не противоречат сейсмометрические данные, в соответствии с которыми многокилометровая майкопская формация (почти треть всего объема кайнозоя) при приближении к антеклизам постепенно выклинивается, а надмайкопская часть кайнозоя (миоцен-ангропоген) перекрывает антеклизы, не уменьшаясь в мощности (рисунок 3). Ниже отражающего горизонта Н (кровля мела) местами обнаруживаются еще несколько горизонтов, которые на побережье связываются с нижнемеловой, юрской и даже триасовой формациями. В частности, на антеклизах Шатского и Андрусова они соответствуют выступам фундамента мезозоид-кайнозоид [7, с. 5].

Газопровод пересекает Туапсинскую синеклизу, антеклизу Шатского и Восточно-Черноморскую синеклизу. С направлением газопровода совпадает геотраверс Туапсе - Самсун, который проходит чуть южнее, почти параллельно линии газопровода (рисунок 3).


.4 Гидрогеологическая характеристика


В гидрогеологическом отношении следует отметить возможность интенсивной разгрузки напорных подземных вод на дне моря. Разгрузка подземного стока в прибрежной и шельфовой зонах осуществляется через субмаринные источники пластового типа в закарстованных и трещиноватых или в пористых формациях. На Черноморском побережье Кавказа очаги субмариной разгрузки известны во многих местах и наблюдаются в 10-100 м от берега в форме восходящих струй, влияющих на физический и химический режим морских вод. При инфракрасном изображении можно наблюдать языки проникновения в море подземных вод. Специальных исследований о влиянии очагов разгрузки подземных вод на газопровод не проводилось.

Подземный водообмен суши и моря не ограничивается движением воды с континента в море и разгрузкой на дне. Наблюдается обратное движение морских вод на сушу и то же с разгрузкой. Имеются примеры вскрытия соленых вод в колодцах и скважинах береговой зоны. Зоны разгрузки можно картировать по гидрохимическим аномалиям.


3. СЕРОВОДОРОДНОЕ ЗАРАЖЕНИЕ ЧЕРНОГО МОРЯ И ЕГО ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОПАСНОСТЬ


Проблема сероводородного заражения возникает в связи нефтегазоносностью Черноморско-Каспийского региона. Черное море - первое по зараженности сероводородом, Каспийское море - первое по содержанию (до 24%) сероводорода в месторождениях нефти и газа.

На основании исследований Черноморско-Каспийского региона авторам удалось продвинуться в понимании роли дегазации Земли в образовании месторождений углеводородов и, в частности, связать нефтегазоносность грязевых вулканов с иллитизацией (явлением гидрослюдизации глин) на глубине 3-4 км и очагов нефтеобразования с сейсмичностью (явлением флюидодинамичности фокальных зон) [8].

.1 Химия и физика сероводорода

Сероводород (сернистый водород) H2S бесцветный газ с запахом тухлых яиц, тяжелее воздуха, мало растворим в воде, водный раствор на свету мутнеет вследствие выделения серы. Водный раствор имеет слабокислую реакцию и представляет собой двухосновную кислоту. В смеси с воздухом этот газ взрывоопасен, ядовит. На воздухе горит, синим пламенем:


H2S + 3О2 = 2Н2О + 2SО2


При недостатке кислорода получается сера:


H2S + О2 = 2S + 2Н2О


Сероводород - энергичный восстановитель. Большое значение имеют соли сероводородной кислоты - сульфиды. Для получения сероводорода обычно используют реакцию его вытеснения из сульфида железа соляной кислотой.

Отравляющее действие сероводорода объясняют его взаимодействием с железом гемоглобина, при котором функции гемоглобина как переносчика кислорода нарушается или парализуется. Химическое строение сероводорода аналогично; строению воды, если не учитывать молекулярной гибридизации орбиталей атома серы. Молекула сероводорода намного менее полярна, чем молекула воды. ОЭО - обобществление электронов орбитали серы меньше, поэтому в сероводороде водородные связи практически отсутствуют в любом агрегатном состоянии [9, с. 27].

Образование сероводорода в природе может происходить и при восстановлении сульфатов сульфатредуцирующими бактериями. Они отличаются способностью к переносу водорода с субстрата на сульфат как конечный акцептор электронов и к восстановлению сульфата до сульфида. Поскольку такое восстановление сульфата обладает сходством с дыханием, при котором акцептором водорода служит кислород, принято говорить о сульфатном дыхании (диссимиляционной сульфатредукции). Главным продуктом такого процесса является сероводород:


(H) + SO4 = H2S + 2Н20 + 2ОН


Большинство месторождений серы имеют невулканическое происхождение и представлены биогенной серой, полученной путем восстановления сульфатов морской воды за счет сульфатредуцирующих бактерий, благодаря которым можно получить сероводород, а, следовательно, и серу.

Дискутируется вопрос об использовании сероводорода в качестве энергетического ресурса. Если у Черного моря ежегодно добывать порядка 25 млн т сероводорода, то это будет эквивалентно получению энергии порядка 9,25 млрд. квт-ч. Сгорая, один килограмм сероводорода дает энергию 1334 кДж. А килограмм метана - 2044 кДж. Этот показатель составляет 6,3% от уровня производства электроэнергии АЭС РФ. Общие запасы сероводорода Черного моря оцениваются в 2,8 - 63 млрд т.


.2 Черное море и пояс сероводородного заражения


Первое место по масштабу сероводородного заражения занимает Черное море, что было установлено в 1890-1891 гг. Н. И. Андрусовым и А. А. Лебединцевым. Затем шла постоянная работа по изучению этого вопроса, и появились исследовательские программы. Начиная с 1923 г. и вплоть до 1935 г. систематические исследования проводило главное гидрографическое управление под руководством академика Ю. М. Шокальского. В 1930-х годах были начаты исследования Крымско-Кавказского побережья. Наибольшие глубины Черного моря - 2245 м. Органический мир развит только в 200-метровом слое, ниже морская вода заражена сероводородом.ткуда появилось название «Черное море». Одна из легенд связывает название с тюркской традицией обозначать северное и южное направления белым и черным цветом. Например, турки Средиземное море называют Ak-Deniz (белое, южное море), а Черное - Kara-Deniz (черное, северное море). Самая распространенная легенда связывает название с почернением якорей кораблей, достигших сероводородной зоны. Кстати, Черное море и «не самое синее», как его прославляет песня. Синий цвет характерен для более соленых вод, а в Черном море вода опресненная, и поэтому она скорее зеленовато-синяя. На титул «самого синего моря» может претендовать Саргассово море.

Самое древнее название Черного моря - Темаринда (Тимарунда), что можно перевести как «темная пучина», как называли его варвары-тавры. Первое название Крыма также произносится по-разному: Таврика, Таврида, Таврический полуостров. Скифы называли море Ахшайна (темно-синее). Древние греки переделали его в Аксинский Понт (негостеприимное море). Обжив берега (Севастополь, Евпатория, Керчь, Феодосия), греки изменили название на Эвекеинский Понт (гостеприимное море). Затем прилагательное отпало, и Черное море превратилось просто в море Понт. Так его именовали и римляне. Настоящая чехарда с названиями началась в средние века: Хазарское, Половецкое, Русское, Турецкое, Восточное, Костантинопольское и др. Наконец, в XIV в. греки назвали его Маври Таласса, турки и татары - Карадениз, итальянцы - Маге Negro, а славяне - Черное море.

Второе Черное море в Мировом океане обнаружено в 1954 г., когда А.К. Ридфилд, один из руководителей Вудс-Холского океанографического института США, обратил внимание на впадину Карнако в Карибском море. Впадина Карнако отделена от Карибского моря возвышенностью, которая ограничивает и горизонтальный и вертикальный обмен вод и приводит к их застою.

Сразу же предсказав сероводородное заражение, Ридфилд тогда же решил, и в декабре 1954 г. его институт снарядил специальную экспедицию. Первые измерения показали, что на глубине 181 м существует дефицит кислорода, который нарастает с глубиной (457 м - 0,05 мг/л) и далее до самого дна (1316 м) кислород отсутствует. В феврале 1955г. был проведен полный комплекс химических анализов, которые подтвердили сероводородное заражение впадины Карнако, и тем самым было открыто второе Черное море вблизи открытого океана. Черное и Карибское моря относятся к бассейну Атлантического океана и принадлежат к одному и тому же сероводородному поясу планеты.

Сероводородный пояс точнее было бы называть зоной кислородного дефицита. Наиболее мощная зона кислородного дефицита распространяется от берегов Америки в Тихом океане. В восточном секторе Атлантического океана они распространяются от берегов Африки, а в европейских морях - три сероводородные зоны. В Индийском океане зона дефицита идет от его северной границы. В тропиках - по 17° с. ш. с некоторыми перерывами опоясывает всю планету. Вблизи восточных берегов на нем располагаются сероводородные зоны большого или меньшего масштаба. Почти все это - районы апвеллингов, как и сравнительно немногие сероводородные зоны и зоны кислородного дефицита в южном полушарии.

От сероводородного пояса, включающего сероводородные зоны Аравийского моря и Оманского залива, на северо-запад тянутся ответвления сероводородных зон - в Каспийском и Черном морях, Готландской впадине Балтийского моря и норвежских фиордах.

Если отдельно рассматривать северное полушарие, то полоса сероводородных зон заканчивается впадиной Каранко, фиордом Нитинат и заливом Сааниш. Второе ответвление может появиться при обнаружении сероводорода у Аляски или Алеутской островной дуги.


.3 Феномен Эль-Ниньо как результат дегазаций


Эль-Ниньо - комплекс взаимообусловленных изменений термобарических и химических параметров океана и атмосферы, имеющих отношение к проблеме сероводородного заражения. Феномен представляет собой теплое течение, возникающее у берегов Эквадора, Перу и Чили. В переводе с испанского Эль-Ниньо означает «младенец». Так назвали его перуанские рыбаки потому, что потепление и гибель рыбы совпадают с Рождеством. Феномен Эль-Ниньо, разыгравшийся в 1997-1998 гг., не имел равного себе за всю историю наблюдений. Чтобы понять аномальный характер Эль-Ниньо этого времени сравним его с обычным, которое определяется Перуанским течением несущим холодные воды из Антарктики. Обычно пассаты, пересекая Анды, оставляют влагу на их восточных склонах, а западное побережье остается сухим. Когда же пассаты набирают силу, то доносят их до западных берегов и формируют здесь течение западного направления, вызывающего вагон воды. Оно разгружается противопассатным течением Кромвелла, приносящим на восток огромные массы воды.

Отмечается колоссальная биологическая продуктивность прибрежных перуано-чилийских вод (на доли процента акватории океана годовая добыча рыбы превышает 20% общемировой), а в районах скопления рыбоядных птиц сосредотачиваются колоссальные массы гуано (азотно-фосфатных удобрений) до 100 м мощностью.

С появлением Эль-Ниньо ситуация меняется: происходит массовая гибель рыбы и исчезают птицы. Воздушные массы переносятся с запада на восток, унося влагу из Тихоокеанского региона, и обрушивают её на перуано-чилийское побережье. В результате в узкой полосе пустыни бушуют паводки, сели и наводнения, от чилийских берегов до Калифорнии развиваются водоросли (так называемые «красные приливы»),

В чем же причина разогрева воды и возникновение Эль-Ниньо. Думается, что правильный ответ на этот вопрос можно найти в статье «Природный феномен Эль- Ниньо» [10, с. 24].

Эль-Ниньо развивается над одним из самых геологически активных участков мировой рифтовой системы - Восточно-Тихоокеанским поднятием. В осевой зоне этого подводного хребта отмечается очень высокий тепловой поток (проявление вулканизма с выходом термальных вод и рудообразованием в виде черных и белых курильщиков). В акватории между 20 и 35° ю. ш. на дне зафиксированы выходы водородных струй. В газовых эманациях гидротерм аномально высокими оказались отношения Не3/Не4, указывающих на глубинность происхождения гелия. Сходная ситуация наблюдается в других «горячих» точках планеты (Исландия, Гавайские острова, Красное море) с мощными центрами водороднометановой дегазации. Положение активных зон в пределах проявления Эль-Ниньо контролируется тектоническими факторами. Его активные пятна расположены над диагональными разломами по отношению к Восточно-Тихоокеанскому поднятию (Мендана, Наска и др.).

Для геологов совершенно очевиден следующий факт: Эль-Ниньо развивается над одним из самых геологически активных участков мировой рифтовой системы - Восточно-Тихоокеанским поднятием, где максимальная скорость спрединга (раздвижения океанского дна) достигает 12-15 см/год. В осевой зоне этого подводного хребта отмечен очень высокий тепловой поток из земных недр, здесь известны проявления современного базальтового вулканизма, обнаружены выходы термальных вод и следы интенсивного процесса современного рудообразования в виде многочисленных черных и белых «курильщиков».

В акватории между 20 и 35 ю. ш. на дне зафиксированы девять водородных струй - выходов этого газа из земных недр. В 1994 г. международная экспедиция обнаружила здесь самую мощную в мире гидротермальную систему. В ее газовых эманациях аномально высокими оказались отношения изотопов Не3/Не4, а это означает: источник дегазации находится на большой глубине.

Сходная ситуация характерна и для других «горячих точек» планеты - Исландии, Гавайских островов, Красного моря. Там на дне расположены мощные центры водородно-метановой дегазации и над ними, чаще всего в Северном полушарии, разрушается озоновый слой, что дает основание созданную мною модель деструкции озонового слоя потоками водорода и метана применять и к Эль-Ниньо.

Вот как примерно начинается и развивается этот процесс. Водород, выделяясь со дна океана из рифтовой долины Восточно-Тихоокеанского поднятия (его источники обнаружены там инструментально) и достигая поверхности, вступает в реакцию с кислородом. В результате образуется тепло, которое и начинает разогревать воду. Для окислительных реакций условия здесь весьма благоприятны: поверхностный слой воды обогащается кислородом при волновом взаимодействии с атмосферой.

Однако возникает вопрос: может ли поступающий со дна водород достигнуть океанской поверхности в заметных количествах. Положительный ответ дали результаты американских исследователей, обнаруживших в воздухе над Калифорнийским заливом удвоенное, по сравнению с фоновым, содержание этого газа. А ведь тут на дне действуют водородно-метановые источники с суммарным дебитом 1,6 × 10 8 м3 /год.

Водород, поднимаясь из водных глубин в стратосферу, образует озоновую дыру, в которую «проваливается» ультрафиолетовое и инфракрасное солнечное излучение. Падая на поверхность океана, оно усиливает начавшийся (за счет окисления водорода) разогрев его верхнего слоя. Скорее всего, именно дополнительная энергия Солнца - главная и определяющая в данном процессе. Роль же окислительных реакций в разогреве более проблематична. Об этом можно было бы не говорить, если бы не идущее синхронно с ним существенное (от 36 до 32,7%) опреснение океанской воды. Последнее, вероятно, и осуществляет та самая добавка воды, что образуется при окислении водорода.

Из-за разогрева поверхностного слоя океана снижается растворимость в нем СО2 , и он выбрасывается в атмосферу. К примеру, во время Эль-Ниньо 1982-83 гг. в воздух дополнительно попало 6 млрд. т. углекислого газа. Усиливается также испарение воды, и над восточной частью Тихого океана появляются облака. И пары воды, и СО2 - парниковые газы; они поглощают тепловое излучение и становятся прекрасным аккумулятором дополнительной энергии, пришедшей через озоновую дыру.

Постепенно процесс набирает силу. Аномальный разогрев воздуха приводит к снижению давления, и над восточной частью Тихого океана образуется циклоническая область. Именно она ломает стандартную пассатную схему атмосферной динамики в районе и «засасывает» воздух из западной части Тихого океана. Вслед за стиханием пассатов уменьшается нагон воды у перуано-чилийских берегов и прекращает действовать экваториальное противотечение Кромвелла. Сильный разогрев воды приводит к зарождению тайфунов, что в обычные годы - большая редкость (из-за охлаждающего влияния Перуанского течения). С 1980 по 1989 г. здесь возникло десять тайфунов, семь из них - в 1982- 83 гг., когда бушевал Эль-Ниньо.

Почему же все-таки у западного побережья Южной Америки очень высока биологическая продуктивность. По оценкам специалистов, она такая же, как в обильно «удобряемых» рыбоводных прудах Азии, и в 50 тыс. раз выше, чем в других частях Тихого океана, если рассчитывать по количеству добываемой рыбы. Традиционно этот феномен объясняют апвеллингом - ветровым сгоном теплой воды от берега, заставляющим подниматься из глубин холодную воду, обогащенную питательными компонентами, в основном азотом и фосфором. В годы же проявления Эль-Ниньо, когда ветер меняет направление, апвеллинг прерывается, а следовательно, прекращает поступать питательная вода. В результате рыбы и птицы гибнут или мигрируют из-за голода.

Все это напоминает вечный двигатель: обилие жизни в поверхностных водах объясняется поступлением снизу питательных веществ, а избыток их внизу - обилием жизни наверху, ибо отмирающая органика оседает на дно. Однако что здесь первично, что дает толчок подобному круговороту. Почему он не иссякает, хотя, судя по мощности залежей гуано, действует уже тысячелетия.

Не очень понятен и сам механизм ветрового апвеллинга. Связанный с ним подъем глубинной воды обычно определяют, измеряя ее температуру на профилях разного уровня, ориентированных перпендикулярно береговой линии. Затем строят изотермы, которые показывают одинаковые низкие температуры у берега и на большой глубине в удалении от него. И в итоге делают вывод о подъеме холодных вод. Но ведь известно: у берега низкая температура обусловлена Перуанским течением, так что описанная методика определения подъема глубинных вод едва ли корректна. И наконец, еще одна неясность: упомянутые профили строятся поперек береговой линии, а преобладающие ветры здесь дуют вдоль нее.

Не отвергая концепцию ветрового апвеллинга (она базируется на понятном физическом явлении), аномально биологическую продуктивность у западных берегов Южной Америки: можно объяснить дегазацией земных недр.

В самом деле, не вся полоса перуано-чилийского прибрежья одинаково продуктивна, как должно быть при действии климатического апвеллинга. Здесь обособлены два «пятна» - северное и южное, причем их положение контролируется тектоническими факторами. Первое расположено над мощным разломом, уходящим из океана на континент южнее разлома Мендана (6-8о ю. ш.) и параллельно ему. Второе пятно несколько меньших размеров находится чуть севернее хребта Наска (13-14о ю. ш. ). Все эти косые (диагональные) геологические структуры, идущие от Восточно-Тихоокеанского поднятия в сторону Южной Америки, по существу, являются зонами дегазации; по ним на дно и в толщу вод поступает из земных недр огромное количество различных химических соединений. Среди них есть, конечно, жизненно важные элементы - азот, фосфор, марганец, достаточно и микроэлементов. В толще прибрежных перуано-эквадорских вод содержание кислорода - самое низкое во всем Мировом океане, так как основной объем здесь составляют восстановленные газы - метан, сероводород, водород, аммиак. Зато тонкий поверхностный слой (20-30 м) аномально богат кислородом из-за низкой температуры воды, приносимой сюда из Антарктиды Перуанским течением. В этом слое над разломными зонами - источниками питательных веществ эндогенной природы - и создаются уникальные условия для развития жизни.

Впрочем, есть в Мировом океане район, по биопродуктивности не уступающий перуанскому, а возможно, и превосходящий его - у западного побережья Южной Африки. Его тоже считают зоной ветрового апвеллинга. Но положение самого продуктивного здесь участка (залив Уолфиш-Бей) контролируется опять же тектоническими факторами: он расположен над мощной разломной зоной, идущей из Атлантического океана на Африканский континент несколько севернее Южного тропика. А вдоль берега из Антарктики проходит холодное, богатое кислородом Бенгельское течение.

Колоссальной рыбопродуктивностью отличается и район Южных Курильских островов, где холодное течение проходит над субмеридиональным окраинно-океанским разломом Ионы. В разгар путины сайры в небольшой акватории Южно-Курильского пролива собирается буквально весь дальневосточный рыболовный флот России. Уместно здесь вспомнить и Курильское озеро на Южной Камчатке, где находится одно из крупнейших в нашей стране нерестилищ нерки (вид дальневосточного лосося). Причина очень высокой биологической продуктивности озера, по мнению специалистов, - естественное «удобрение» его воды вулканическими эманациями (оно расположено между двумя вулканами - Ильинским и Камбальным).

Однако вернемся к Эль-Ниньо. В тот период, когда у побережья Южной Америки усиливается дегазация, тонкий, насыщенный кислородом и кишащий жизнью поверхностный слой воды насквозь продувается метаном и водородом, кислород исчезает, и начинается массовая гибель всего живого: со дна моря тралами поднимают огромное количество костей крупных рыб, на Галапагосских островах гибнут тюлени. Однако вряд ли фауна гибнет из-за снижения биопродуктивности океана, как гласит традиционная версия. Она, скорее всего, отравляется ядовитыми газами, поднимающимися со дна. Ведь смерть наступает внезапно и настигает все морское сообщество - от фитопланктона до позвоночных. От голода гибнут только птицы, да и то в основном птенцы, - взрослые особи просто покидают опасную зону.

Впрочем, после массового исчезновения биоты поразительное буйство жизни у западных берегов Южной Америки не прекращается. В лишенных кислорода, продуваемых ядовитыми газами водах начинают бурно развиваться одноклеточные водоросли - динофлагелляты. Данное явление известно как «красный прилив» и названо так потому, что в подобных условиях хорошо себя чувствуют только интенсивно окрашенные водоросли. Их окраска - своеобразная защита от солнечного ультрафиолета, приобретенная еще в протерозое (свыше 2 млрд. лет назад), когда не было озонового слоя и поверхность водоемов подвергалась интенсивному ультрафиолетовому облучению. Так что во время «красных приливов» океан как бы возвращается в свое «докислородное» прошлое. Из-за обилия микроскопических водорослей некоторые морские организмы, обычно выполняющие роль фильтраторов воды, например устрицы, в это время становятся ядовитыми и их употребление в пищу грозит тяжелыми отравлениями.

В рамках разработанной мной газово-геохимической модели аномальной биопродуктивности локальных участков океана и периодически быстрой гибели в ней биоты находят объяснение и другие явления: массовое скопление ископаемой фауны в древних сланцах Германии или фосфоритах Подмосковья, переполненных остатками костей рыб и раковинами головоногих [11, с. 14].


.4 Сероводородное заражение и дегазация Земли


В Мировом океане известны районы, не уступающие по биопродуктивности западному побережью Южной Америки; и даже превосходящие его. Один из них залив Уолфиш-Бей, который также контролируется тектоническим фактором - он расположен над мощной зоной, идущей из Атлантического океана на Африканский континент севернее Южного тропика, где вдоль берега из Антарктики проходит холодное богатое кислородом Бенгальское течение (рисунок 4).

Рисунок 4 - Основные стволы Мировой рифтовой системы , главные каналы глубинной дегазации


Колоссальной рыбопродуктивностью отмечается и район южных Курильских остовов, где холодное течение проходит субъмеридионально окраинно-тектоническим разломам Ионы. В разгар путины сайры в Южно-Курильском проливе скапливается почти весь дальневосточный рыболовный флот. Можно отметить и Курильское озеро на Южной Камчатке с крупнейшим нерестилищем нерки. Причины биологической продуктивности в наличии в водах вулканических эманаций. Дегазация на начальной стадии выступает в качестве «удобрения» для возникновения биологической продуктивности, а затем с её увеличением, как и в Эль-Ниньо у побережья Южной Америки, тонкий, насыщенный кислородом поверхностный слой воды, продувается метаном и водородом, и начинается массовая гибель всего живого. Со дна тралами поднимают огромное количество костей рыб, на островах гибнут тюлени. Отравление происходит из-за ядовитых тазов, поднимающихся со дна. Смерть наступает внезапно и гибнет всё сообщество (от фитопланктона до позвоночных). Птицы покидают опасную зону, а их птенцы гибнут от голода [12, с. 15].

Сходная ситуация характерна и для других «горячих точек» планеты (Исландия, Гавайские острова, красное море и др.) - там где на дне расположены мощные центры водородно-метановой дегазации. Над ними чаще всего происходит и разрушение озонового слоя. Водород, поднимаясь из глубины, попадая в стратосферу, образует «озоновую дыру», в которую проникает ультрафиолетовое и инфракрасное солнечное излучение. Водородно-метановый источник может действовать с суммарным дебитом до 10 м3/год. Из-за разогрева поверхностного слоя океана снижается растворимость в нем СО2 и он выбрасывается в атмосферу.

Во время Эль-Ниньо 1982-1983 гг. в воздух дополнительно попало до 6 млрд. т углекислого газа. Парниковые газы поглощают тепловое излучение и становятся аккумулятором дополнительной энергии, пришедшей через «озоновую дыру». Сильный разогрев воды приводит к зарождению тайфунов. Во время Эль-Ниньо 1982-1983 гг. возникло 7 тайфунов.

После исчезновения биоты в зонах дегазации начинают бурно развиваться одноклеточные водоросли (динофлагеляты) окрашенные в красный цвет, который защищает от солнечного ультрафиолета. Во время появления «красных приливов» океан как бы возвращается в свое «докислородное» прошлое.

В годы проявления феномена Эль-Ниньо и ему подобных явлений в других частях планеты наблюдается усиление сейсмоактивности. К такому выводу пришел американский исследователь Д. Уокер, проанализировав наблюдения за 1964-1992 гг., связав их с дегазацией земных недр. Здесь уместно отметить, что мы связываем с сейсмичностью нефтеобразование [13, С. 27-31].

Океанские воды во время усиления сейсмичности буквально бурлят от выделения газов, а корпуса кораблей покрываются черными пятнами (явление Эко-Пинтер в переводе с испанского - маляр) и ощущается зловонный запах сероводорода. Во время дегазации происходит сепарация газов за счет их растворимости. У сероводорода и аммиака она выше (для водорода и гелия порядка 0,01 см в 1 см воды, а для сероводорода - 2,6 и 700 см3 соответственно в 1 см3 воды).

Судя по всему, дегазация определяется гравитационным воздействием на жидкое ядро Земли и имеет глобальную 2-7 летнюю периодичность.

А как же быть с Черным морем. Циркуляцию вод через пролив Босфор нельзя отрицать, но основная причина его сероводородного заражения кроется все же в дегазации Земли. Об этом свидетельствует оценка роли гидротермального тепла в формировании потока сероводорода из глубины Черного моря. Показано, что поток геотермального тепла через дно величиной 30 мВт/м2 вызывает поток сероводорода приблизительно 100мг/м-сут. Аномалия теплового потока вблизи южного Крыма совпадает с положением пятна дефицита кислорода вблизи верхней границы сероводородной зоны. Распределение сероводорода коррелируется со структурой дна моря и связано не только с придонной конвекцией, но и с поступлением сероводорода через разломы [14, С. 68-70].


4. ПРОБЛЕМА ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКОГО РИСКА ГАЗОПРОВОДА


.1 Проблема аварии трубопроводного транспорта


По данным Гостехнадзора, в России эксплуатируется около 230 тыс. км магистральных трубопроводов, в том числе 160 тыс. км газопроводов, 50 тыс. км нефтепроводов и порядка 20 тыс. км трубопроводов продуктов переработки нефти и газа [15, с. 5].

На объектах трубопроводного транспорта ежедневно происходят десятки крупных аварий (от 40 до 80), что приводит к крупномасштабному загрязнению окружающей среды.

Потенциальную опасность для экосистем представляют места пересечения трубопроводов с водными преградами, с автомобильными и железными дорогами. Особую опасность представляют нефтепроводы, когда в зонах прорыва происходит разлив нефти (с возгоранием или без него) с уничтожением животного мира и почвенного покрова. Ущерб от аварий оценивается в десятки миллионов рублей ежегодно. Например, от сильных землетрясений на трубопроводах могут происходить до сотни порывов, приводящих к загрязнению до 10 га. Анализ аварий показывает, что основной причиной является внешнее воздействие (более 30 % аварий), к которому относится сейсмичность, оползни, селевые потоки, паводки и другие геологические процессы. Все они характерны и для береговой части трубопровода «Голубой поток». Поэтому конечным результатом геоэкологической характеристики этой части трассы должно быть экологическое районирование с установлением особо опасных отрезков трассы.

Строго говоря, под риском как мерой опасности принято понимать сочетание вероятности неблагоприятного события (порыва трубопровода) и последствий этого события (потери, ущерб). Ограничимся пока лишь оценкой физических последствий - образование на поверхности моря облака с высокой концентрацией газа, возникновение газоконденсатного фонтана на поверхности моря с пониженной плотностью, возможность возгорания метана и токсического воздействия. Оценка физических последствий может быть выполнена с помощью пороговых критериев, превышение которых приводит к определенному ущербу (здоровью людей, вред окружающей среде и др.).

Если необходимо определить вероятность появления недопустимых концентраций газа на поверхности моря вблизи трассы газопровода, то в качестве пороговых значений могут быть использованы максимально разовые ПДК жилой зоны и максимально разовые ПДК рабочей зоны. На основе анализа имеющейся статистики отказа морских газопроводов, хотя и не достаточно представительной, частотность аварий на трубопроводах типа «Голубой поток» была принята как величина, не превышающая 106 аварий/км в год.

При разрыве подводного газопровода образуется газовая струя, поведение которой зависит от глубины над разрывом. При небольших глубинах над водной поверхностью возникает газово-водяной фонтан и образуется газовое облако. Направление струи газа может быть от вертикального до горизонтального. Мощность выброса зависит от давления, температуры газа и высоты столба воды в месте разрыва, времени выброса, от конструкции, расположения и принципа действия кранов-отсекателей. Расчеты основывались на предположении, что краны находятся вблизи КС и перекрываются после снижения давления автоматически (или диспетчером). После этого происходит опорожнение отсеченной части трубопровода. В результате произойдет загрязнение поверхности моря, опасное для судоходства.

Ситуация при больших глубинах иная. Газодинамические расчеты показывают, что зона потенциальной опасности по протяженности состоит из двух отрезков: первый - от побережья России до 102 км; второй - от 307 км до турецкого берега. На остальной части газопровода из-за высокого давления воды газ не выйдет на поверхность моря в случае разрыва газопровода. Там же, где есть вероятность выхода газа на поверхность моря, вероятность воспламенения составляет 106. Для возгорания необходимо присутствие мощного теплового источника (что касается сухопутных газопроводов, такие источники возникают примерно в 50 % аварийных случаев). Для подводного газопровода источником возгорания может оказаться проходящее судно. Поэтому капитанам судов рекомендуется проходить зону над трубопроводом с учетом риска 106-107.

Перекачка нефти и нефтепродуктов по трубопроводам более экономична, чем перевозка их по железной дороге. Себестоимость трубопроводного транспорта примерно в 2-4 раза ниже железнодорожной перевозки нефти. Преимущество трубопровода состоит в герметизации транспортируемых нефти и нефтепродуктов, что резко снижает их потерю по пути движения, а также автоматизации всего процесса перекачки нефти по трубопроводу.

Со многих промыслов нефть по нефтепроводам направляется на перерабатывающие заводы. Часть крупнотоннажных продуктов нефтепереработки также направляется на нефтебазы по трубопроводам или, как их называют, продуктопроводам.

В России имеется сеть нефтепроводов, соединяющая нефтепромысловые районы с нефтеперерабатывающими заводами. Наиболее крупными являются нефтепровод, соединяющий Башкирию с Сибирью по линии Уфа - Омск - Новосибирск - Иркутск, и нефтепровод «Дружба», идущий от месторождений Поволжья к западной границе России. По этому нефтепроводу нефть поступает в Чехословакию, Венгрию, Польшу и Германию. Вместе с разветвлениями протяженность нефтепровода достигает 5 500 км.

Для месторождений, богатых нефтью, но удаленных от железных дорог и удобных водных путей, трубопроводный транспорт нефти имеет первостепенное значение. Без этого немыслимо в настоящее время развитие добычи нефти из таких месторождений. Поэтому открытие крупнейших нефтяных месторождений в Западной Сибири потребовало и строительства соответствующих нефтепроводов Шаим - Тюмень, Усть - Балык - Омск.

Наиболее развит трубопроводный транспорт нефти и нефтепродуктов в США.

На Ближнем и Среднем Востоке, а также в Северной Африке нефтепроводы подводят нефть к морским берегам, откуда её транспортируют танкерами. Одна часть нефтепроводов идет к берегам Персидского залива, другая - к берегам Средиземного моря.

Трубопроводный транспорт нефти развивается также в странах Западной Европы.

В связи с большой ролью морского транспорта нефти во многих странах устроены специальные морские порты, где расположены базы транспорта и хранения нефти.

Диаметр первоначально сооружавшихся нефтепроводов составлял 200-300 мм. Затем стали увеличивать диаметр труб до 500 мм. По мере увеличения добычи нефти требовалась перекачка все больших ее количеств. В настоящее время строятся нефтепроводы из стальных труб диаметром 930 мм и более.

В теплых странах нефтепроводы обычно располагают на земной поверхности, если сезонные колебания температуры не могут привести к замерзанию нефти или такому загустению, что перекачка ее становится невозможной. В странах среднего климата для предотвращения замерзания или загустевания нефти в зимний период трубопровод закапывают в землю на глубину 1- 2 м, где температура не имеет резких колебаний и сохраняется примерно на уровне среднегодовой.

Многое зависит от качества самой нефти. Некоторые нефти загустевают и приобретают большую вязкость при температуре уже 5-10° С. В то же время некоторые легкие нефти сохраняют подвижность даже при температурах значительно ниже 0° С.

Рисунок 5 - Трубопроводы России


Поэтому в северных странах, где в зимнее время грунт промерзает на значительную глубину, возможность использования трубопроводного транспорта ограничена. В зависимости от температуры зимнего периода по трубопроводам можно перекачивать лишь некоторые сорта нефти.

Представление об основных линиях нефтепроводов и газопроводов России можно получить из схем (рисунок 5 и 6).

В последнее время построена дополнительная сеть трубопроводов и. в частности, в Черноморско-Каспийском регионе. Кавказ - наиболее перспективный транспортный узел, в котором находят отражение взаимоотношения России с соседями (рисунок 7 и 8).


Рисунок 6 - Газопроводы России


Рисунок 7 - Кавказ - перспективный транспортный узел

Рисунок 8 - Экспорт нефти в Черноморско-Каспийском регионе


На севере России особо значимо строительство трубопроводов Штокман - Волхов и Ямал - Европа. На востоке России такое же значение придается трубопроводу Восточная Сибирь - Тихий океан.

Невозможно организовать нефтяное хозяйство таким образом, чтобы с промысла поступал непрерывный и равномерный поток нефти на завод, а отгула также равномерно этот поток шел к потребителю.

Сама добыча нефти из скважин происходит неравномерно, приток нефти может увеличиваться или уменьшаться в зависимости от состояния скважины. Ввод новых скважин увеличивает добычу нефти на промысле, остановка скважин для предупредительного ремонта или при аварии уменьшает ее. Даже при перекачке нефти по трубопроводу его пропускная способность изменяется в зависимости от работы перекачивающих станций и других условий. Что же касается железнодорожных, морских и речных перевозок нефти, то они имеют периодический характер.

Все это обусловливает необходимость иметь запасы нефти вблизи промыслов, в местах ее налива в начальных и конечных пунктах нефтепроводов, вблизи пристаней и нефтеперерабатывающих заводов. Точно так же необходимо иметь запасы нефтепродуктов на заводах в начальных и конечных пунктах их транспортировки, в местах их распределения по отдельным потребителям. Эти запасы нужны, чтобы обеспечить бесперебойность подачи нефти на нефтеперерабатывающие заводы и бесперебойное снабжение потребителей нефтепродуктами. Надо также предусмотреть достаточно большие запасы нефти и нефтепродуктов на случай каких-либо крупных аварий и неполадок на транспорте и производстве. В связи с этим хранение, прием и отпуск нефти и нефтепродуктов представляют собой отдельную отрасль нефтяного дела.

Для хранения, приема и отпуска нефти и нефтепродуктов применяется комплекс установок и сооружений, который называют нефтебазой. Крупные нефтебазы представляют собой самостоятельные предприятия для хранения нефти и нефтепродуктов и снабжения ими различных потребителей. Существует тйкже много менее значительных по размерам нефтебаз на различных заводах и других предприятиях, в автохозяйствах.


.3 Проблема экологического мониторинга


Для осуществления экологического мониторинга разработана методика экологического сопровождения магистральных газопроводов [16, с. 264].

На береговом участке для мониторинга важны геологические процессы, определяющие развитие осыпей, оползней, паводков, селей, землетрясений и разломов. Для оценки этих видов опасности в ГУП «Кубаньгеология» составлена инженерно-экологическая карта масштаба 1:5000 и проведено районирование по степени активности и опасности процессов в пятидесятиметровом коридоре трассы. Обобщения, сделанные на основе 22 участков осыпей, 4 зон оползней, 100 разрывных нарушений (зон трещиноватости), нескольких разведочных скважин, гидрохимических опробований 11 родников, изучения 17 реперных профилей, показали роль экологически опасных факторов.

В сейсмическом отношении наиболее опасным является 370-й километр трассы, на котором трубопровод пересекает Бжидский сброс и Шабановскую зону смятия. Трасса попала на пересечение этих сейсмоактивных зон, что особенно вызывает опасение, так как опыт показывает на приуроченность землетрясений к такого типа пересечениям разломов.

От 370 до 371 километра трасса проходит в сравнительно благоприятных инженерно-геологических условиях. Правда, траншея, прорытая для укладки трубы, даже после засыпки ее грунтом и рекультивации, является своеобразной техногенной ловушкой для фильтрации подземных вод, которые могут спровоцировать оползневые процессы.

От 371 до 373 километра трасса вновь попадает в зону развития разломов, Среднедровяной и Нижнедровяной сбросы. При выходе к урезу моря трасса оказывается в зоне активных оползневых и обвальных процессов. Несмотря на предохранительные инженерные сооружения, требуется постоянное наблюдение, и этот объект должен быть отмечен особо в системе мониторинга береговой части.

Кроме мониторинга за геологическими процессами необходим мониторинг за подземными водами как катализаторами всех геопроцессов. В результате опробования родников и водотоков выяснилось, что степень воздействия вод на трубопровод характеризуется как среднеагрессивная. Экологическая опасность зоны аэрации - умеренно опасная, В целом геоэкологическое состояние подземных вод береговой части можно оценить как допустимо слабозагрязненное. Поэтому на хорошо изолированные трубы трассы воды не оказывают агрессивного воздействия, а экологическая опасность их в другом - в провоцировании осыпей и оползней.

Береговая часть трассы достаточно чувствительна к техногенному воздействию. Дело в том, что осадочный слой (почвенный слой, элювиальный и делювиальный слои) незначителен и обладает слабой аккумулятивной способностью, но большие углы склонов рельефа обусловливают большие скорости сноса вещества. Газопровод и его инфраструктура привели к дополнительному нарушению природного равновесия, которое захватило и смежные с осью газопровода зоны.

На различных участках морского отрезка трассы имеются свои объекты мониторинга, так как газопровод пересекает различные структурные элементы земной коры дна Черного моря. Вдоль южного склона Западного Кавказа (от Анапы до Сочи) располагается Туапсинская синеклиза, которая отличается пологим южным и очень крутым северным крылом, осложненным надвигами. Экологически опасными здесь могут быть подводные оползни, подводные мутьевые потоки, а также землетрясения. Антеклиза Шатского сочленяется с Восточно-Черноморской синеклизой по пологой флексуре с амплитудой перегиба по кровле эоцена 2- 3 км. Одной из особенностей сейсмических профилей через антеклизу Шатского являются локальные аномалии сейсмо-волновых записей («яркие пятна»), которые могут интерпретироваться как диапировые структуры. Поэтому экологически опасными для газопровода могут оказаться грязевой вулканизм и землетрясения. Восточно-Черноморская синеклиза представляет собой самую безопасную часть в отношении геодинамики, потому что здесь не зафиксированы землетрясения. Зато экологически опасной надо признать насыщенную сероводородом агрессивную морскую воду.

Вблизи турецкого побережья выделяются антеклиза Муратова и Синопская синеклиза, по своему строению похожие на антеклизу Шатского и Туапсинскую синеклизу. Следовательно, для этих элементов возможны те же проявления экологической опасности, т.е. опасность подводных оползней, мутьевых потоков, грязевого вулканизма и землетрясений.

Для обеспечения безопасной эксплуатации газопровода необходим мониторинг как природной среды, так и технического состояния самой трубы. Информационной основой служит база данных, включающая батиометрические, геологические, гидроакустические, сейсмоакустические и другие карты дна. Кроме этого, мониторинг учитывает нестабильность системы «грунт - труба»: напряженно-деформационное состояние трубы, вызванное пересечением неровностей рельефа; размыв и эрозию грунта под трубой; смещение трубы от воздействия оползней и мутьевых потоков; вибрацию трубы от воздействия морских течений [17, с. 74].


ЗАКЛЮЧЕНИЕ


Подводя итоги геоэкологических исследований береговой и подводной частей черноморского отрезка газопровода «Голубой поток», мной:

Проанализирована географическая, геофизическая, геологическая, геоморфологическая и гидрогеологическая характеристика участков газопровода «Голубой поток»; показаны наиболее опасные для газопровода геологические процессы (оползни, сели, мутьевые потоки) и явления связанные с его местоположением прибрежного участка и подводной его части;

Показана степень экологического риска эксплуатации газопровода в геологическом отношений участка, необходим мониторинг за подземными водами;

Обозначены проблемы экологического мониторинга подводной части газопровода, подводные оползни, подводные мутьевые потоки, а также землетресения , экологический мониторинг необходим для предотвращения к разрыву газопроводу. ОАО «Оргэнергогаз» в 2008г. выиграла главный приз по мониторингу. В компаний поставлены задачи на устойчивое развитие, под которым понимается динамичный экономический рост при максимально рациональном использовании природных ресурсов и сохранении благоприятной окружающей среды для будущих поколений.

Для реализации этого принципа предприятие берет на себя следующие обязательства:

Поддержание в рабочем состоянии и совершенствование существующей в ОАО «Оргэнергогаз» Системы экологического менеджмента в соответствии с требованиями стандарта ГОСТ Р ИСО 14001-2007

Соблюдение природоохранного законодательства и взятых на себя обязательств по охране окружающей среды

Повышение экологической эффективности производства на всех его стадиях

Непрерывное улучшение состояния охраны труда и промышленной безопасности на производственных объектах

Экономия природных ресурсов, сырья и энергии на основе совершенствования технологических процессов

Организация постоянного мониторинга окружающей среды и оценка эффективности реализации Экологической политики ;

Рассмотрено экономическое значение газопровода «Голубой поток», экологические результаты исследований так или иначе замыкаются на экономике. России выгодно использовать газопровод, так как перевозить транспортом не экономично;

Результаты наших исследований могут быть включены в программу образования геологов-нефтяников и геоэкологов.

Трмины «экология» и «экономика» имеют общий корень - «эко» (от греч. «экое» - дом, жилище). Поэтому этимологически эколог - это «домологик», а экономист - «домозаконодатель». Экономическое значение газопровода «Голубой поток» для России определяется объемом поставок (по проекту -364,5 млрд м3 в течение 25 лет). Большие экономические надежды на газопровод возлагает Краснодарский край, так как он связывает с ним газификацию всей курортной зоны. При оценке экономического риска необходимо учитывать, что в наших взаимоотношениях с Турцией существуют противоречия. Они обусловлены тем, что Анкара - пока единственный импортер и сохраняет возможность оказывать давление на условия оплаты. Газопровод обошелся России 3,3 млрд долларов, ежегодное обслуживание составляет 8 млн долларов. Идти на уступки Россия не может, чтобы не потерять рентабельность. Результаты экологических исследований показывают надежность газопровода и тем самым способствуют снижению экономического риска.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Бабешко, В.А. Создание системы прогноза и предупреждения техногенных аварий на линейных объектах Краснодарского края / В.А. Бабешко, С.В. Величко, Н.А. Кухшев, В.М. Мартыненко, В.М. Шереметьев // Диагностика - 2001. Экологический мониторинг: матер. XI Междун. деловой встречи. - М.: ИРЦ ГАЗПРОМ, 2001. - C. 20-24 .

Еремеева, Л.В. Роль геотермального тепла в формировании потока сероводорода из глубин Черного моря / А.Х. Дегтерев, В.М. Кобзарь // Геологический журнал. - 1993. № 4. - С. 68-70.

Ларичев, В.В. Межколонные давления на Карачаганакском нефтегазоносном месторождении / В.В. Ларичев, В.И. Попков // Южно-Российский вестник геологии, географии и глобальной энергии. - 2006. - № 2 (15). - С. 92-98.

Лещинский, В.Б. Разработка и апробация методики экологического строительства магистральных газопроводов / В.Б. Лещинский, A.А. Михеев, Д.О. Сергеев, О.Н. Старцев, А.В. Явелов // Геоэкология. - 2006. №3. - С. 264.

Поддубский, В.И. Принципы решения задач производственно-экологического мониторинга в проектах сложных газотранспортных систем на примере морского газопровода Россия - Турция / В.И. Поддубский, Н.В. Крамаренко, И.В. Мещерин, Г.А. Ярыгин // Диагностика - 2001. Экологический мониторинг: материалы XI Междун. деловой встречи. - М.: ИРЦ ГАЗПРОМ, 2001. - 5 с.

Поддубский, В.И. Принципы решения задач производственно-экологического мониторинга в проектах сложных газотранспортных систем на примере морского газопровода Россия - Турция / В.И. Поддубский, Н.В. Крамаренко, И.В. Мещерин, Г.А. Ярыгин // Диагностика - 2001. Экологический мониторинг: материалы XI Междун. деловой встречи. - М.: ИРЦ ГАЗПРОМ, 2001. - С. 3-10.

Попков, В.И. Газогидраты и дегазационная модель их формирования/ В.А Соловьев, Л.П Соловьева // Геология нефти и газа: учебное пособие. Краснодар: Кубанский гос. ун-т, 2012. - 31 с.

Попков, В.И. Геоэкология подводных трубопроводов (на примере Черноморского отрезка трассы «Голубой поток» / В.А. Соловьев, Л.П Соловьева// Южно-Российский вестник геологии, географии и глобальной энергии. - 2006. № 10 (23). - С. 74.

Попков, В.И. Грязевой вулканизм, сейсмичность и нефтегазоносность / В.А. Соловьев, Л.П Соловьева // Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений. - 2010. № 6. - С. 27-31.

Соловьев, В.А. Пограничные структуры Черноморской плиты и их нефтегазоносность / В.А. Соловьев, Н.А. Бондаренко // Экологический вестник научных центров ЧЭС. - 2004. - 112 с.

Соловьев, В.А. Глобальная экология (экология геосфер Земли) / B.А. Соловьев, Л.П. Соловьева. - Краснодар: Просвещение-Юг, 2005. - 21 с.

Сывороткин, В.Л. Глубинная дегазация Земли и глобальные катастрофы. - М., 2002. - 15 с.

Сывороткин, В.Л. Озоновый слой и Эль-Ниньо. - М., 2009. - 24 с.

Сывороткин, В.Л. Природный феномен Эль-Ниньо. - М., 2006. - 14 с.

Тектоника мезокайнозойских отложений Черноморской впадины. - М.: Недра, 1985. - 5 с.

Тектоника мезокайнозойских отложений Черноморской впадины. - М.: Недра, 1985. - 5с.

Угай, Я.А. Общая и неорганическая химия. - М.: Высшая школа, 2004. -27 с.


Теги: Геоэкология подводных трубопроводов (На примере Черноморского отрезка трассы "Голубой поток")  Диплом  Экология
Просмотров: 34046
Найти в Wikkipedia статьи с фразой: Геоэкология подводных трубопроводов (На примере Черноморского отрезка трассы "Голубой поток")
Назад