PRINCIPIAL DIRECTIONS OF LOWERING OF ANTROPOGENIC LOADING ON NATURAL ENVIRONMENT OF NORTHERN OIL-GAS EXTRACTIVE REGION

Full Text

На северный регион, в котором проживает около 9 % всего населения страны, приходится примерно пятая часть национального дохода, около 60 % ее совокупного экспорта. На Севере добывается 97,5 % газа, три четверти нефти, включая газовый конденсат, 91,0 % олова, подавляющая часть золота, алмазов, меди, никеля, 15,1 % угля, вырабатывается 20,3 % электроэнергии, производится весь аппатитовый концентрат, половина лесопродукции. На долю региона приходится более половины улова рыбы и добычи морепродуктов России, треть производства рыбных консервов. Кроме того, северный регион играет исключительно важную роль в сохранении экологического равновесия на планете, являясь районом формирования глобальных атмосферных процессов и своеобразным фильтром для загрязненных потоков воздуха. Для обеспечения экономического развития страны необходима направленность в сторону освоения северных территорий [24]. Однако северный регион, вносящий существенный вклад в мировой топливноэнергетический комплекс, отличается экстремальностью окружающей среды, связанной с суровыми погодными условиями и высоким загрязнением урбанизированной среды обитания продуктами нефтегазодобычи, нефтехимических и энергетических производств, транспортом [5]. Неблагоприятное воздействие климатотехногенного прессинга на организм человека в условиях Севера является значительным фактором ухудшения условий жизнедеятельности, повышения заболеваемости и смертности [9, 32]. В этой связи охрана здоровья населения урбанизированного Севера приобретает приоритетное значение [1, 24, 35]. Ханты-Мансийский автономный округ (ХМАО) — один из важнейших регионов Российского Севера. Высокие темпы развития производственной деятельности на территории ХМАО оказывают все большее воздействие на окружающую природную среду, вызывая рост таких побочных эффектов, как истощение невозобновляемых природных ресурсов, загрязнение окружающей среды, разрушение природных экосистем и замена их антропогенными экосистемами, нарушение исторически сложившихся природных равновесий [2]. Специфика экономики округа обусловлена открытием здесь богатейших нефтяных и газовых месторождений, поэтому наибольшее техногенное влияние на окружающую среду ХМАО оказывает нефтегазодобывающая промышленность. Первое место в России по промышленному производству (добыча нефти) и второе место по производству электроэнергии имеют оборотную сторону — мощное техногенное воздействие на природную среду и снижение ее качества [18]. Человечество долгое время позволяло себе не заботиться о последствиях техногенного воздействия на природу, люди стали относиться к ней не как к храму, а как к неисчерпаемой кладовой. С увеличением ан- тропогенного давления все шире становится водораздел между возрастающими потребностями человечества и оскудевающими возможностями природы [12]. В условиях дальнейшего роста техногенного загрязнения окружающей среды доля экологического фактора в ухудшении популяционного здоровья будет значительно большей, чем принято считать. Окружающая среда будет определять статус здоровья населения в пределах не 20—25, а 50—70 %. Формальная констатация того, что основная вина за неблагоприятные изменения в состоянии здоровья лежит на конкретном человеке, является ошибочной, поскольку не всегда индивидуум имеет возможность соблюдать здоровый образ жизни и находиться в благоприятных экологических условиях [16]. Продолжающееся загрязнение окружающей среды привело к появлению новых заболеваний, увеличению числа врожденных уродств, повышению смертности и сокращению рождаемости, резкому сокращению активного и здорового периода жизни населения и в конечном итоге к заметному ухудшению генофонда нации. Сложная ситуация сложилась на Севере, где сочетание неблагоприятных техногенных факторов с суровыми климатическими условиями на фоне истощения защитных резервов организма существенно отягощает течение всех нозологических форм. В настоящее время сложилась ситуация, когда уровень здоровья населения превратился из чисто медицинской проблемы в проблему социальную [6]. Особенностями современной национальной экологии являются изменение характера собственности, ресурсная направленность экономики, низкий технологический уровень производства, системный экономический кризис, низкий уровень экологической культуры и воспитания. К последствиям экологических воздействий на организм человека относятся профессиональные и экологические заболевания, утеря социального комфорта, снижение качества жизни. Экологическая составляющая в патогенезе основных заболеваний достигает, по данным разных авторов, от 30 до 60 %, однако медицинской статистикой это практически не учитывается. Экологически обусловленные нарушения здоровья вследствие загрязнения окружающей среды помимо прямого неблагоприятного влияния на организм и загрязнения его внутренней среды способствуют еще понижению общей резистентности организма, изменению агрессивности микробных и вирусных факторов и приводят к химической чувствительности и генотоксическим эффектам [5, 6]. Круг проблем сводится к следующему: высокая степень техногенного воздействия на все компоненты природной среды округа; неуклонный рост общей площади нарушенных и загрязненных земель при хронически низких темпах их восстановления; проблемы проектирования, низкие темпы внедрения новых ресурсосберегающих технологий; слабая действенность системы предотвращения и снижения негативных воздействий на природную среду; разба-лансированность государственной системы управле ния природопользованием, недостаточная системность и развитость природоохранных структур внутри нефтегазодобывающих предприятий [18]. Экобиологические способы разложения нефти и нефтепродуктов ХМАО — основная топливно-энергетическая база России. Вследствие высокой степени разведанности углеводородного сырья экологическое состояние территории обусловлено в основном спецификой нефтегазодобывающей отрасли. Химическая структура нефти представлена сложной смесью разнообразных углеводородов, смол, радионуклидов, токсичных химических элементов и др. [5]. Загрязнение водоемов нефтепродуктами, бесхозяйственное использование лесов и оленьих пастбищ, сокращение ресурсов дичи и рыбы, рост числа заболеваний среди населения — это следствие промышленного освоения территории, ориентированной на одностороннее увеличение добычи нефти и газа без должного внимания к рациональному использованию, сохранению и восстановлению природной среды. Высокая степень техногенного воздействия на все компоненты природной среды округа определяется резко возросшим в последние годы уровнем аварийности на нефтепромыслах и магистральных трубопроводных системах. За последние 5 лет наблюдался неуклонный рост количества аварий. Рост аварийности говорит об очень серьезных проблемах, назревших на трубопроводных нефтепромысловых системах [18]. Большое количество аварий связано со старением промыслового оборудования, с коррозией трубопроводов, нарушением сроков регламентных и профилактических ремонтов. К тяжелым экологическим последствиям приводят порывы крупных нефтепроводов, особенно сопровождающиеся попаданием нефтепродуктов в водные системы. В результате многолетней эксплуатации месторождений образуются все типы антропогенного нарушения и загрязнения ландшафтов: деградация лесов и болот, подтопление и заболачивание земель, срезка, насыпка и намывание грунтов, эрозия, загрязнение почв, грунтовых и поверхностных вод углеводородами. Большая часть нефтезагрязненных земель приходится на болота с мощным слоем торфяной залежи. Применение на этих землях традиционных технологий рекультивации и обычных технических средств не всегда приводит к положительным результатам. Это обусловлено недооценкой природных особенностей указанных биотипов: их высокой обводненностью, слабонесущей способностью поверхности и своеобразием почвенно-растительного комплекса. Это в совокупности создает существенные трудности для применения типовых схем рекультивации нефтеза-грязненных земель. С химической точки зрения токсические свойства нефти исчезают через 10—25 лет, однако процесс естественного разрушения нефти полностью заканчивается не менее чем через 25 лет: нефть, попадая в болота, аккумулируется в них на долгие годы [3, 4, 7]. 16 Экология человека 2012.09 Экология труда Заболоченность территории Западно-Сибирской равнины, на которой располагается ХМАО, достигает 72,5 % от общей площади. Установлено, что нефть на болотах растекается медленно, легкие фракции нефти испаряются, тяжелые — сорбируются растительностью и торфом [13]. Со временем от нефти на болотах остаются сухие битумообразные корки, которые зарастают мхом. Нефть в торфе долгое время остается в жидком состоянии, но она погребена растущим болотом. В некоторых случаях нефть обволакивается илисто-коллоидными частицами и находится в виде желеобразных комков [21]. Помимо предприятий нефтегазодобывающего комплекса существенный вклад в загрязнение нефтью вносит водный транспорт (самоходный и нефтеналивной флот) и сточные воды населенных пунктов. Вероятно, какое-то количество углеводородов переносится воздушными массами и оказывается на земной поверхности в виде атмосферных выпадений [7]. Загрязнение поверхностных вод представляется одной из важнейших экологических проблем, так как, во-первых, это место обитания ценнейших промысловых рыб, от состояния популяции которых во многом зависит жизнь малочисленных коренных народов, во-вторых, загрязнение пресных вод создает угрозу здоровью людей. Низкая температура, недостаточная минерализация, слабокислая реакция воды определяют незначительные буферные свойства и высокую чувствительность северных вод к различного рода загрязнителям [5, 7]. Суть восстановления загрязненных экосистем — максимальная мобилизация внутренних ресурсов экосистемы на восстановление своих первоначальных функций. В настоящее время селекционированы микроорганизмы, способные активно разлагать многие загрязнения, в том числе нефть и нефтепродукты, которые считались ранее устойчивыми к биодеградации [4]. Большие возможности открывает генная инженерия микроорганизмов, создание генетически модифицированных микроорганизмов, способных деградировать поллютанты, которые природными штаммами не деградируются или деградируются крайне медленно. Биологическая очистка, ремедитация или переработка отходов более длительна, но эффективнее, чем физические и химические методы, и сокращает образование вторичных отходов. Использование природных механизмов, живых объектов — наиболее экологически чистый способ. Биологический материал включается в трофические цепи питания, природный круговорот веществ без образования отходов. В отличие от большинства физических и химических методов биологические способы позволяют полностью минерализовать органические загрязнения, процессы протекают в более мягких условиях и отличаются универсальностью и селективностью. Практически все углеводороды, входящие в состав нефти, могут быть объектом микробиологического воздействия, претерпевая разнообразные пути превра щения. Углеводороды в почве разлагаются в результате деятельности углеводородокисляющих микроорганизмов, способных окислять углеводороды до углекислого газа и воды или превращать их в соединения, утилизируемые другими микроорганизмами. В этом процессе участвуют дрожжи, грибы и бактерии, причем значение последних в сообществе микроорганизмов-деструкторов наиболее значимо [8]. В разложении нефти наряду с микроорганизмами косвенно могут участвовать растения и животные. При попадании нефти в почву возможно ограничение роста активности почвенных животных, что, в свою очередь, может влиять на микробную активность. Разрыхление почвы корнями растений, земляными червями и роющими артроподами облегчает дренаж и проникновение газов. Микробиологическая трансформация металлов Многочисленными исследованиями установлено существование эндемических болезней, являющихся реакцией на аномальный состав природной среды, измененной техногенной деятельностью человека [17, 22, 23, 25, 31, 40]. Источниками тяжелых металлов в окружающей среде помимо нефти являются выбросы промышленных предприятий, выхлопные газы автомобилей и, наконец, продукты сжигания попутного газа на факелах (в ХМАО сжигается около 20 % попутного газа) [7, 27—29]. Известно, что в непосредственной близости от многих промышленных предприятий образуются зоны с повышенным содержанием свинца, ртути, кадмия, никеля, мышьяка и других токсичных микроэлементов, представляющих угрозу для здоровья и даже жизни человека [19, 22, 28, 30, 33, 37, 38, 45, 46, 49, 55, 58]. Из всех токсичных химических элементов наиболее значимыми для северного региона являются ртуть и свинец. Ртуть (Hg) — один из самых опасных и высокотоксичных элементов, обладающих способностью накапливаться в организме растений, животных и человека. Выведение избытка Hg из организма составляет от 12 месяцев до 10 лет. Плод и дети раннего возраста аккумулируют Hg ускоренными темпами [14, 26, 33, 45, 46, 56]. Токсичность Hg связывают с ее взаимодействием с SH-группами белков. Блокируя их, Hg изменяет свойства или инактивирует ряд жизненно важных ферментов. Соединения ртути нарушают обмен белков, витаминов С, В„, Е, а также жизненно ’ ’ Ь’ ’ важных химических элементов — кальция, меди, цинка, селена, железа, марганца. Ртуть стимулирует генерацию свободных радикалов, повреждающих ДНК, нарушает процессы роста и дифференцировки клеток, индуцирует хромосомные аберрации в лимфоцитах человека и животных. Кроме того, Hg вызывает деградацию структур гематоэнцефалического барьера и активизирует апоптоз нейронов, глиальных клеток и эндотелиальных клеток сосудов мозга [28, 50]. Избыток Hg клинически проявляется поражением нервной, костной, кроветворной систем, снижением иммунитета [20, 39, 42, 50, 57, 59]. 17 Экология труда Экология человека 2012.09 Свинец (Pb) для всех регионов России — это основной антропогенный поллютант из группы тяжелых металлов, что связано с высоким индустриальным загрязнением и выбросами автомобильного транспорта, работающего на бензине [34]. Механизм токсического действия Pb обусловлен: блокадой функциональных SH-групп белков, что приводит к снижению активности многих жизненно важных ферментов, угнетению синтеза белков, проникновению Pb в нервные и мышечные клетки, образованию соединений, которые создают клеточный барьер для проникновения в нервные и мышечные клетки ионов кальция [47, 51]. Основными мишенями при воздействии Pb являются сердечно-сосудистая, кроветворная, нервная, пищеварительная, выделительная и репродуктивная системы [27, 28, 43, 44, 53]. Особое внимание исследователи обращают на токсические эффекты Pb по отношению к нервно-психическому здоровью детского населения [15, 40, 41, 52, 54]. Влияние Pb на репродуктивную систему у мужчин проявляется в виде снижения общего числа сперматозоидов в эякуляте [36], концентрации тестостерона в сыворотке крови, лютеинизирующего гормона у женщин. В эпидемиологических исследованиях показана повышенная частота самопроизвольных абортов у беременных женщин, проживающих на территориях, загрязненных Pb [48]. Некоторые авторы считают Pb тератогеном, хотя достоверных данных на этот счет еще недостаточно [60]. Микроорганизмам принадлежит большая роль в глобальной экологической системе превращений химических элементов, изменении подвижности, миграции их, концентрировании и рассеивании в биосфере. Микроорганизмы могут концентрировать и рассеивать около 60 элементов Периодической таблицы Менделеева. Например, при изменении рН почвы в результате жизнедеятельности микроорганизмов повышение миграционной способности элемента возможно в том случае, если повышается его растворимость в почвенных водах. Способность микроорганизмов выщелачивать и аккумулировать металлы используют, в частности, при биологической очистке сточных вод. Бактерии и дрожжи могут конвертировать высокотоксичные неорганические соединения ртути (Hg 2+) до элементарной ртути (Hg 0). Восстановление ионов Hg до летучей металлической ртути (Hg 0) и ее последующее испарение приводит к удалению из клеток резистентных микроорганизмов. Вследствие высокой летучести элементарная Hg удаляется из среды, что сдвигает равновесие вправо. Восстановление растворимого Pb (2) до нерастворимого Pb (0) — возможный механизм удаления его из раствора [11]. Формирование экологической инфраструктуры северных городов Принимая во внимание высокую степень урбанизации ХМАО, большое значение приобретает фор мирование экологической инфраструктуры северных городов округа — создание системы озеленения современного города для минимизации вредного воздействия техногенных загрязнений на здоровье человека и оздоровление окружающей среды в целом. Главное назначение городских озелененных ландшафтов состоит не только в создании комфортных условий, позволяющих человеку отдохнуть от напряженной городской жизни и работы, но и в оздоровлении окружающей среды в целом [10]. В современном озеленении северных городов широко представлены лиственницы, сосны, ели, березы и кедры. Характерными особенностями перечисленных пород деревьев является морозоустойчивость, что обусловливает высокую приспособленность этих пород к суровым природно-климатическим условиям Севера. У большинства растений отмечен быстрый рост, долговечность, а у некоторых — устойчивость к негативным влияниям загрязнителей атмосферного воздуха. Известно, что некоторые растения проявляют естественную устойчивость к фитотоксинам, слабо повреждаясь в результате действия вредных примесей окружающей среды [10]. Такие растения представляют наибольший практический интерес, так как могут быть использованы для озеленения территорий, подвергающихся воздействию техногенных факторов. Исследованиями установлено, что в целях минимизации загрязнения воздуха и оздоровления урбанизированной среды при создании системы газонных насаждений приоритетными являются лиственница и тальник, как наиболее устойчивые к действию техногенных факторов представители северной флоры. Кроме того, в настоящее время целесообразным является привлечение в озеленении городов дикорастущих видов местной флоры, широко представленных древесными и кустарниковыми породами северотаежной подзоны. Исходя из этого, наиболее перспективными являются шиповник, рябина, черемуха и можжевельник. Причем первые два представителя могут выступать как декоративные виды с эстетической точки зрения, а два другие — с точки зрения максимальной фитонцидной роли. Установлено, что один гектар можжевельниковых зарослей продуцирует за сутки такое количество фитонцидов, которое достаточно для очистки от микробов всех улиц большого города [10]. Следует отметить, что можжевельник отличается выраженной низкоросло-стью и теневыносливостью в природно-климатических условиях Севера, что позволит использовать данное его свойство в создании нижнего яруса в системе озеленительных насаждений, уже имеющихся на урбанизированных территориях. Таким образом, реализация принципов экологической инфраструктуры урбанизированных территорий будет способствовать оздоровлению окружающей среды, сохранению и укреплению здоровья северян, а также позволит преобразовать урбанизированную среду таким образом, чтобы процессы самовосста 18 Экология человека 2012.09 Экология труда новления по интенсивности и качественному уровню соответствовали бы существующим в природе законам. Для существенного снижения антропогенной нагрузки на природную среду северного региона необходимы: • ужесточение правовой ответственности за выбросы в окружающую среду химических и других загрязнителей; • замена устаревших трубопроводов; • 100 % утилизация попутного газа; • рекультивация загрязненных нефтью и нефтепродуктами территорий; • микробиологическая трансформация токсичных химических элементов; • формирование экологической инфраструктуры северных городов.

About the authors

T Ya Korchina

Khanty-Mansiysk State Medical Academy

Email: t.korchina@mail.ru
Khanty-Mansiysk

V I Korchin

Khanty-Mansiysk State Medical Academy

Khanty-Mansiysk

G I Kushnikova

Surgut State Pedagogical University

Surgut, Russia

I V Sorokun

Surgut State Pedagogical University

Surgut, Russia

References

Supplementary files