Экологическая оценка природы Восточной Арктики: вклад объектов энергетики

Елена МАЙСЮК
Институт систем энергетики
им. Л.А. Мелентьева СО РАН, с. н. с., к. э. н., г. Иркутск

Ирина ИВАНОВА
Институт систем энергетики
им. Л.А. Мелентьева СО РАН, с. н. с., к. э. н., г. Иркутск

Введение

Анализ существующего состояния природной среды выполняется на основе данных государственных докладов «Об охране окружающей среды РФ» [1] и субъектов федерации [2–4], на территории которых расположены населенные пункты восточного сектора Российской Арктики. К этому сектору отнесены территории севера трех субъектов страны: Красноярского края (Таймыро-­Туруханская арктическая зона), Республики Саха (Якутия) (Северо-­Якутская арктическая зона) и Чукотского автономного округа (полностью входит в арктическую зону).
В исследовании рассматривается поступление загрязняющих веществ в атмосферу, водные объекты и на почвы в виде отходов производства и потребления в статистически доступном 2018 году, поскольку данные за более поздний период еще не опубликованы.
Наряду с оценкой выбросов загрязняющих веществ проводится анализ поступления в атмосферу парниковых газов, в частности, диоксида углерода, как основного ингредиента в эмиссии от стационарных источников на органическом топливе.
Кроме того, в исследовании выявляются основные источники выбросов загрязняющих веществ и отходов, а также оценивается вклад энергетических объектов в суммарные показатели воздействия на природную среду.

Современное состояние природной среды

Количество загрязняющих веществ от стационарных источников, поступивших в атмосферу восточного сектора Российской Арктики в 2018 г., составило 1,91 млн тонн, с преимущественным вкладом северных территорий Красноярского края (98 %), сброс стоков в поверхностные водоемы и реки оценивается в 196,4 млн м3 также с преимущественной долей Красноярского края (83 %), а количество образовавшихся отходов – 38,3 млн тонн, из которых большая часть приходится на Чукотский автономный округ (54 %) (таблица 1).

Таймыро-­Туруханская зона

Основными центрами экономической активности Таймыро-­Туруханской зоны являются Норильский промышленный район (ГМК «Норильский никель») и Ванкорское нефтегазовое месторождение (Туруханский район). В 2018 г. в атмосферу от «Норильского никеля» поступило 1,8 млн тонн, из них около 98 % от общего объема – диоксид серы. Кроме того, в 2018 г. проведена инвентаризация и оценка выбросов парниковых газов от предприятий группы компаний «Норникель» на основе требований корпоративного стандарта по учету и отчетности протокола по парниковым газам. Выбросы парниковых газов оцениваются в 10 млн т CO2‑эквивалента (расчетная оценка, в которую включены выбросы диоксида углерода (СО2) и метана (СН4)) [5].
Добычу углеводородного сырья в Арктической зоне Красноярского края осуществляют «РН-Ванкор» и «Норильскгазпром», в результате деятельности которых в 2018 г. в атмосферу поступило 56,2 тыс. т загрязняющих веществ [2].
Основными показателями, характеризующими воздействие предприятий на водные объекты, являются: забор, использование и отведение сточных вод в поверхностные водоемы. По данным предприятий «ГМК «Норникель», водозабор проводится в соответствии с установленными лимитами и не оказывает существенного воздействия на водные объекты [5]. Сбросы сточных вод объектов компании осуществляются, в основном, в пределах установленных лимитов.
По сведениям государственного доклада об охране окружающей среды в Красноярском крае, сбросов сточных вод, в том числе и загрязненных, в Туруханском районе нет.
Образование отходов в Таймыро-­Туруханской зоне формируется за счет деятельности крупных предприятий. Так, в 2018 г. в результате функционирования «Норильского никеля» образовано 15,7 млн т отходов, которые относятся к 5 классу опасности (неопасные). Это скальные и вскрышные породы, хвосты обогащения, металлургические шлаки. Практически все отходы добычи и обогащения находятся в обустроенных объектах размещения отходов и используются в хозяйственной деятельности [6].
Анализируя информацию о количестве отходов, образованных в 2018 г. «Роснефтью» в количестве 6,2 млн т, можно констатировать, что отходы от добычи углеводородов на месторождениях Ванкорского кластера составят не более 9 % или 0,5 млн т [6].

Северо-­Якутская зона

Хозяйственное освоение Арктической зоны Республики Саха (Якутия) связано с разработкой минерально-­сырьевых ресурсов, ориентированных на транспортировку по Северному морскому пути. Экологические данные за 2018 г. приведены для 13 улусов, входящих в Арктическую зону Республики Саха (Якутия): Абыйский, Аллаиховский, Анабарский, Булунский, Верхнеколымский, Верхоянский, Жиганский, Момский, Нижнеколымский, Оленекский, Среднеколымский, Усть-­Янский и Эвено-­Бытантайский. В атмосферу в 2018 г. поступило 18,2 тыс. тонн загрязняющих веществ, с наибольшей эмиссией в Верхоянском (5,6 тыс. тонн) и Верхнеколымском улусах (3,3 тыс. тонн). В остальных улусах выброс не превышает 1 тыс. тонн. Улавливание загрязняющих веществ на стационарных источниках практически отсутствует, кроме двух улусов (Анабарском – 0,1 % и Усть-­Янском – 24,5 %). В структуре выбросов арктических улусов преобладают выбросы оксида углерода (СО), летучих органических соединений и оксидов азота. В четырех улусах наряду с выбросами СО имеется примерно такая же эмиссия твердых веществ (Верхнеколымский, Верхоянский, Жиганский и Усть-­Янский).
Сброс сточных вод в улусах Арктической зоны Республики Саха (Якутия) в 2018 г. составил 11,3 млн м3. Данные о сбросах загрязненных стоков отсутствуют. Среди водных объектов на данных территориях следует выделить реки, в которые поступают сбросные воды: р. Индигирка (относится к очень загрязненным с повышенным содержанием нефтепродуктов, железа и марганца), р. Анабар (очень загрязненная, с превышением содержания железа, меди, марганца).
В 2018 г. произошло ухудшение качества воды р. Колыма в черте п. Черский (очень загрязненная), так как в населенных пунктах Нижнеколымского улуса не действуют очистные сооружения. Сброс сточных вод проводится напрямую в р. Колыма. В Верхоянском улусе воды руч. Ючугей имеют превышение нормативов и характеризуются экстремально-­высоким уровнем загрязнения по содержанию меди, цинка и марганца. Превышения установлены в воде озера Куутээн (оз. Сульфидка), загрязняющие вещества в озеро поступают с отвалов хвостохранилища оловорудных месторождений фабрики № 418 Батагайского ГОКа. К загрязненным относится и р. Оленек в Оленекском улусе.
В целом по Арктической зоне Республики Саха (Якутия) в некоторых населённых пунктах эксплуатируются очистные сооружения, однако они не обеспечивают очистку сточных вод до установленных норм в силу разных причин – перегрузка по объему сточных вод, моральный и физический износ. В ряде населенных пунктов сточные воды сбрасываются без очистки.
В Арктической зоне Республики Саха (Якутия) в 2018 г. образовано 1,5 млн т отходов производства и потребления, наибольший объем зафиксирован в следующих улусах: Момском (679,3 тыс. т – за счет предприятий разведки и добычи золота), Усть-­Янском (167,2 тыс. т – разработка и добыча олова), Булунском (63,4 тыс. т), Нижнеколымском (15,6 тыс. т). В остальных улусах объем образованных отходов производства и потребления не превышает по 2,5 тыс. т.
Кроме того, основные показатели, формирующие экологическую обстановку, оценивались по основным промышленным центрам или крупным предприятиям, данные о которых имеются в официальной статистике или на сайтах предприятий. Прежде всего, к ним относятся предприятия по добыче и переработке алмазов.
В 2018 г. на территории Арктической зоны Республики Саха (Якутия) алмазодобычу осуществляли два недропользователя: «АЛРОСА» и «Алмазы Анабара». Количество загрязняющих веществ в атмосферу от этих предприятий оценивается в 5,5 тыс. т, сточных вод – 189,6 тыс. м3 и образовано отходов 1,1 тыс. т. При этом от «Алмазов Анабара» в атмосферу поступило 1,7 тыс. т загрязняющих веществ.
В 2018 г. компанией «АЛРОСА» на Верхне-­Мунском месторождении введены в эксплуатацию очистные сооружения, однако качество воды р. Лена в черте с. Кюсюр осталось на уровне 2017 г., и характеризуется как очень загрязненная.
Другим крупным предприятием является «Саханефтегазсбыт» (реализация, хранение нефтепродуктов), в структуру которого входит 19 филиалов во всех арктических районах республики с суммарным выбросом загрязняющих веществ в атмосферу в 2018 г. в 1,2 тыс. т.

Чукотская арктическая зона

На территории Чукотского автономного округа, который полностью входит в арктическую зону, мониторинг состояния атмосферы проводится в 2 городах (г. Анадырь, г. Певек) на 2 станциях наблюдения. Уровень выбросов характеризуется как низкий. Суммарный выброс от стационарных источников в 2018 г. составил 23,2 тыс. т, из которых 32 % – твердые вещества, 32 % – выбросы СО, 21 % – оксиды серы, 15 % – прочие. В 2018 г. мероприятия по снижению выбросов в атмосферный воздух не проводились [4]. Источниками загрязнения атмосферного воздуха в населенных пунктах округа являются объекты энергетики. Все теплоэлектростанции округа имеют очистные сооружения дымовых газов в виде циклонов с эффективностью очистки до 85 % [4].
В 2018 г. по данным государственного доклада «Об охране окружающей среды» [4] в округе эксплуатировалось 20 котельных жилищно-­коммунального хозяйства, на 3 из них нет пылегазоочистных сооружений. В Билибинском районе – 7 котельных, из них 5 на твердом топливе, и только одна имеет пылегазоочистные сооружения со степенью очистки уходящих газов 20 %. В среднем по округу степень улавливания загрязняющих веществ от всех источников выброса в 2018 г. составила 59,3 %.
Сброс стоков в поверхностные водоемы составляет 22,4 млн м3, из которых 3 млн м3 сбрасываются недостаточно очищенными или без очистки вовсе. Централизованные системы отвода канализационных стоков округа осуществляются в 10 населенных пунктах (21,7 %), в остальных сбор стоков производится в выгребные ямы, на всех выпусках сточных вод отсутствуют очистные сооружения.
Отходов производства и потребления в 2018 г. образовано 20,6 млн т, из них 99 % – отходы V класса опасности (неопасные). Основными предприятиями, вносящими вклад в образование отходов производства и потребления, являются: «Андезит» (п. Угольные Копи), «Горно-геологическая компания», «Рудник Каральвеем», «Золоторудная компания «Майское»», «Северное золото». Более 76 % нарушенных земель образуется в результате разработки месторождений полезных ископаемых, за счет строительных работ и размещения отходов.

Оценка выбросов парниковых газов

Как известно, в Арктической зоне России наблюдение за содержанием парниковых газов проводится на трех станциях: Тиреберка (побережье Баренцева моря), Новый порт (Ямал) и Тикси (море Лаптевых) [1]. Считается, что данные со станций Тикси и Тиреберка соответствуют фоновым значениям, тогда как на Ямале идет крупномасштабная добыча и переработка углеводородов, что можно отнести к антропогенным значениям выделения парниковых газов. По данным государственного доклада об охране окружающей среды, на станции Тикси концентрации СО2 в 2018 г. оценивались на уровне 411,3 млн‑1 (по данным Всемирной метеорологической организации, глобальные усредненные концентрации СО2 составили 405,5 млн‑1), а концентрации метана имели незначительные превышения в сравнении с другими станциями наблюдения. В летний период 2018 г. зарегистрированы аномально высокие значения концентрации метана, превышающие характерный региональный фоновый уровень. За период наблюдений на станции Тикси похожая ситуация возникала под влиянием крупномасштабных пожаров, когда увеличивалась, прежде всего, концентрация углекислого газа.
Выбросы парниковых газов в РФ на конец 2017 г. без учета поглощения в сельском и лесном хозяйствах составили 2,16 млрд т СО2‑экв. В среднем в России на душу населения данный показатель составил 14,7 млн т СО2‑экв/чел. Основным источником выбросов является энергетическое производство, связанное со сжиганием органического топлива, и в 2017 г. эмиссия парниковых газов от него составила 1700 млн т СО2‑экв, от транспорта природного газа (утечки и испарения углеводородов) – 103,3 млн т СО2‑экв, от производственных процессов в металлургии – 787,1 млн т СО2‑экв [1].
Ввиду отсутствия данных о выбросах парниковых газов в восточном секторе Российской Арктики (за исключением Норильского промышленного центра) для укрупненной оценки воспользуемся среднероссийским показателем выбросов СО2‑экв. Исходя из численности населения рассматриваемых территорий, которая на начало 2018 г. составляла 162 572 человека (без учета численности Норильского промышленного центра), выброс парниковых газов оценивается в 2,4 млн т СО2‑экв. Тогда суммарную оценку выбросов парниковых газов для восточного сектора Российской Арктики можно оценить в 12,4 млн т СО2‑экв.

Экологическая оценка функционирования объектов энергетики

На основе данных об объемах потребления топлива на энергообъектах рассматриваемой территории (таблица 2) с использованием имеющихся у авторов расчетных моделей, на основе утвержденных в России методик [7–8] был проведен расчет выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Он учитывал качественный состав и экологическую оценку используемых видов топлива [9].
Принято, что очистка уходящих газов осуществляется только на ТЭС. Так, в среднем по ТЭС в Северо-­Якутской зоне в расчетах принята степень улавливания твердых частиц в 60 %, в Чукотской арктической зоне в соответствие с данными государственного доклада об охране окружающей среды – в среднем по электростанциям – 85 % [4]. В котельных всех рассматриваемых субъектов очистка отсутствует. Расчет выбросов загрязняющих веществ в атмосферу проведен для четырех загрязняющих ингредиентов, характерных для энергетики: твердых частиц, диоксида серы, оксидов азота и оксида углерода.
Расчетные суммарные выбросы загрязняющих веществ в атмосферу восточного сектора Российской Арктики от объектов энергетики по состоянию на 2018 г. оцениваются в 103,4 тыс. т, из которых 65 % приходится на котельные, 23 % – на ТЭС и 12 % – на ДЭС (рис. 1).

В разрезе рассматриваемых территорий и в зависимости от видов сжигаемого топлива выброс составил: в Таймыро-­Туруханской зоне 32,7 тыс. т (с небольшим перевесом выбросов газовых ТЭС в сравнении с другими источниками выбросов), в Северо-­Якутской – 42,1 тыс. т (с наибольшим вкладом от котельных), и в Чукотской – 28,6 тыс. т (с преобладанием выбросов от котельных), таблица 3, рис. 2.

В Таймыро-­Туруханской зоне выбросы по категориям энергообъектов распределились примерно по 50 % от ТЭС и котельных и менее 3 % – выбросы ДЭС. Существенное количество загрязняющих веществ поступает в атмосферу от котельных Северо-­Якутской арктической зоны, что от суммарного выброса этой зоны составляет – порядка 80 %. Соответственно 17 % – выбросы ДЭС и 3 % – ТЭС (а именно Депутатская ТЭЦ). В атмосферу Чукотской зоны 63 % загрязняющих веществ поступает от угольных котельных, 20 % – от ТЭС и около 17 % – от дизельных электростанций (рис. 2).
В ингредиентной структуре расчетных выбросов Северо-­Якутской и Чукотской арктических зон преобладающей примесью являются твердые частицы, что объясняется значительным количеством сжигаемого угля, как в котельных, так и электростанциях. Структура выбросов в Таймыро-­Туруханской зоне существенно отличается, что связано со значительными объемами использования природного газа. При сравнении со структурой выбросов в Северо-­Якутской и Чукотской зонах, в Таймыро-­Туруханской – до 20 % приходится на выбросы оксидов азота и минимум на выбросы диоксида серы (рис. 3).

Показатели выбросов парниковых газов определены автором с использованием имеющихся расчетных зависимостей на основе действующих в РФ методических указаний (Методические указания и руководство по количественному определению объемов выбросов парниковых газов организациями, осуществляющими хозяйственную и иную деятельность в Российской Федерации. Утверждены приказом Минприроды России от 30.06.2015 г.). Суммарный расчетный выброс диоксида углерода в зависимости от вида и объемов сжигаемого топлива на энергетических объектах составил практически 7 млн т, с наибольшим выбросом от ТЭС (77 %) и наименьшим от ДЭС (7,6 %) (таблица 4).

Как видно из таблицы 4, основным источником эмиссии СО2 в восточном секторе Российской Арктики являются газовые станции Таймыро-­Туруханской зоны. Следующими по количеству выбросов СО2 – угольные котельные Северо-­Якутской зоны и электростанции Чукотской зоны.
Анализ результатов оценочных расчетов и их сравнение со статистическими данными государственных докладов по охране окружающей среды показали, что существуют значительные расхождения, особенно по Северо-­Якутской и Чукотской арктическим зонам. Так, в Северо-­Якутской зоне выброс загрязняющих веществ в атмосферу, согласно статистическим данным составляет 18,2 тыс. т (см. таблицу 1), тогда как расчетные значения только по объектам энергетики оцениваются в 42,1 тыс. т/год (расхождения составляют 31 %). В Чукотской зоне расчетный выброс загрязняющих веществ в атмосферу от объектов энергетики на 5,4 тыс. т превышает данные статистики.
Таким образом, вклад энергетики в выброс загрязняющих веществ в атмосферу в Таймыро-­Туруханской арктической зоне оценивается в 2 % (или 32,7 тыс. т от 1873,1 тыс. т/год), при этом основным источником поступления выбросов является ГМК «Норильский никель» с преимущественным выбросом диоксида серы. Вклад энергетики в выбросы загрязняющих веществ в атмосферу в Северо-­Якутской и Чукотской арктических зонах, оценивается по 100 % в каждой.
Расчетный выброс диоксида углерода от объектов энергетики оценивается в 7 млн т, что составляет 56,5 % от суммарного выброса СО2 в восточном секторе Российской Арктики.

Заключение

Существующую экологическую обстановку в восточном секторе Российской Арктики можно охарактеризовать как неблагополучную, особенно это касается Таймыро-­Туруханской арктической зоны. Только от Норильского промышленного узла в атмосферу поступает почти 2 млн т загрязняющих веществ, что составляет около 12 % от суммарных выбросов в России в объеме 17 млн т в 2018 г. [1].
Значительной проблемой является загрязнение поверхностных вод неочищенными стоками, причина которых в круглогодичных многочисленных утечках сточных вод с канализационных сетей и сборников, в отсутствии систем очистки. Необходимо в ближайшее время решать вопрос строительства водоочистных сооружений не только на крупных предприятиях, но и для населения всей рассматриваемой территории.
Другой проблемой являются накопленные еще в советский период отходы и свалки лома черных и цветных металлов. С учетом ежегодного образования отходов производства и потребления в 35 млн т и выше, во всех районах восточного сектора Российской Арктики имеется необходимость обустройства объектов размещения отходов.
В целом, основное антропогенное воздействие на окружающую среду арктической территории востока России оказывает деятельность по добыче полезных ископаемых, энергетическое производство, которое, прежде всего, нацелено на обеспечение этой добычи, а также ветхое состояние жилищно-­коммунального хозяйства. Кроме того, наметившаяся тенденция по широкомасштабному развитию добывающих предприятий в арктической зоне [10] также будет способствовать поступлению в природу все большего количества загрязняющих веществ и отходов.
Еще одной немаловажной проблемой остается отсутствие актуальной и достоверной информации о состоянии окружающей среды на рассматриваемой территории. Следует отметить, что статистические данные не коррелируются между собой в государственных докладах об охране окружающей среды региональных органов власти и федерального уровня.
Актуальной является проблема климатических изменений, связанная с выбросами парниковых газов. Согласно экспертным оценкам, значимым риском для функционирования предприятий в арктической зоне следует считать последствия потепления климата, что существенно влияет на ускоренную деградацию многолетней мерзлоты [11]. Из-за таяния многолетней мерзлоты и деформаций грунта происходит все большее количество аварий. Одним из ярких примеров явилась авария с хранилищем дизельного топлива 29 мая в 2020 г., когда из резервуара на территории Норильской ТЭЦ‑3 произошел аварийный слив около 21 тыс. т дизельного топлива. По версии ГК «Норникель» и властей Красноярского края авария произошла из-за погодных условий, связанных с таянием мерзлотного грунта при аномально высоких температурах. Опоры, на которых стоял резервуар с топливом служили более 30 лет, но из-за проседания почвы резервуар разрушился. По данным Росприроднадзора 6 тыс. т топлива поступило в грунт, еще 15 тыс. т – в воду. Нефтепродукты оказались в реках Амбарная и Далдыкан, а также почти во всех их притоках. Часть вытекшего топлива была собрана из водоемов и сожжена, оставшаяся часть растворится в воде и будет находиться там годы. Данное происшествие является первой аварией такого крупного масштаба в Арктике. По расчетам Greenpeace экологический ущерб только водным объектам может превышать 6 млрд руб., и это без учета ущерба почве и выбросов загрязняющих веществ в атмосферу [12].
Учет возрастающего влияния изменения климата требует использования повышенного запаса прочности зданий и сооружений. Такое увеличение по существующим оценкам составит, как минимум 1–2 % от стоимости основных фондов [11], соответственно потребуются дополнительные инвестиции на реализацию масштабных проектов освоения арктических территорий.
Таким образом, проведенная экологическая оценка показала, что вклад объектов энергетики в выбросы загрязняющих веществ в атмосферу оценивается: в 2 % в Таймыро-­Туруханской арктической зоне и, практически, по 100 % – в Северо-­Якутской и Чукотской арктических зонах. Экологические проблемы двух последних зон связаны преимущественно с функционированием энергетических предприятий, которые обеспечивают электрической и тепловой энергией население, а также ряд крупных предприятий по добыче и переработке сырьевых ресурсов. Причиной экологических проблем является низкий уровень очистки поступающих в элементы природной среды загрязняющих веществ или полное отсутствие очистных сооружений.
Анализы расчетных выбросов парниковых газов показывают, что, при существующем уровне топливопотребления, эмиссия СО2 от энергетики оценивается в 7 млн т/год (или 56,5 % от суммарных выбросов парниковых газов). Это обстоятельство требует их учета и постоянного мониторинга, особенно в перспективе использования низкоуглеродных технологий при освоении и развитии арктических территорий.

Работа выполнена в рамках проекта государственного задания FWEU‑2021-0004 программы фундаментальных исследований РФ (рег. № АААА-А21-121012090010-7).