Оценка выбросов в окружающую среду загрязняющих веществ газовой, угольной и нефтедобывающей отраслями России
В.Е.Путинцева, научн.сотрудник, Институт проблем безопасного развития атомной энергетики РАН
В настоящее время во всем мире уделяется значительное внимание экологическому состоянию окружающей среды. Необходимость разработки и осуществления устойчивых стратегий в этом направлении неоднократно отмечалась на международных форумах. Так, в «Повестке дня на XXI век», принятой на Конференции в Рио-де-Жанейро, подчеркивается, что проблемы охраны окружающей среды должны быть включены в процесс принятия решений. Во Втором оценочном докладе Межправительственной группы по изменению климата (МГИК) указывается на необходимость всестороннего анализа вариантов, предусматривающих ослабление воздействия человеческой деятельности на окружающую среду с целью уменьшения опасностей, связанных с глобальным изменением климата.
На Конференции в Киото государства приняли Протокол к Конвенции об изменении климата, в котором ставится цель к 2008–2012 гг. снизить общий уровень выбросов группы из шести газов, создающих парниковый эффект. Согласно Протоколу, от промышленно развитых стран требуется снижение таких выбросов на 5.2%.
В этом глобальном контексте в начале 90-х гг. МАГАТЭ в партнерстве с восемью международными организациями инициировало межучрежденческий проект под названием DECADES, нацеленный на разработку баз данных и методологий для сравнительной оценки различных энергетических источников и конверсионных технологий. Поэтому проблемы воздействия выбросов в окружающую природную среду загрязняющих веществ в газовой, угольной и нефтедобывающей отраслях топливно-энергетического комплекса (ТЭК) России приобретают особую остроту. Информация по данной проблеме постоянно публикуется в статистических материалах, в отраслевых сборниках, во многих журналах и в популярных изданиях. Однако приводящиеся в публикациях данные, как правило, значительно отличаются друг от друга, и представляют значительный интерес их систематизация и анализ с целью получения объективной картины состояния окружающей природной среды России.
В 1996–1998 гг. авторами данной работы был выполнен анализ объемов выбросов загрязняющих веществ в окружающую природную среду в газовой, угольной и нефтедобывающей отраслях ТЭК России по информации за 1993 г. и 1996 г, результаты которого были опубликованы [2, 3]. В 1997–1999 гг. появилось много новых данных по выбросам загрязняющих веществ в окружающую среду в отраслях ТЭК России, в частности, приведена более полная информация по выбросам загрязняющих веществ на предприятиях ОАО «Газпром» [4, 5], опубликованы данные и по выбросам загрязняющих веществ в угольной промышленности России [6, 7].
В настоящей статье приводятся результаты выполненного анализа информации по использованию воды и по выбросам загрязняющих веществ в окружающую среду в газовой, угольной и нефтедобывающей отраслях промышленности России, а также сопоставление объемов использования воды и выбросов загрязняющих веществ в этих отраслях ТЭК России в 1996 и 1997 гг. За основу были приняты соответствующие данные, опубликованные в Госдокладе [1]. Сопоставление объемов использования воды и выбросов загрязняющих веществ в отраслях ТЭК проведено на основе равного количества произведенной энергии: в расчете на добычу 1 млн.т у.т. При этом приняты данные по добыче топлива в России в 1996 и 1997 гг., равные соответственно:
• природного газа (ОАО «Газпром») — 564.7 и 533.8 млрд.м3 или ~ 643.8 и ~ 608.5 млн.т у.т;
• угля — 255 и 244 млн.т или ~ 160 и ~ 154 млн.т у.т;
• нефти — 301.2 и 305.3 млн.т или ~ 430 и ~ 437 млн.т у.т.
По данным Госдоклада [1] суммарные выбросы вредных веществ в атмосферу в 1997 г. по сравнению с 1996 г. снизились для газовой и угольной промышленности, соответственно, на 16.7% и на 10.1%, для нефтедобывающей промышленности выбросы повысились на 1.2% (табл. 1).
Выбросы загрязняющих веществ в окружающую среду в газовой промышленности России
Показатели по выбросам загрязняющих веществ в газовой промышленности России в 1996 и 1997 гг. представлены в таблице 2 [1, 4]. Обзор литературы позволяет оценить суммарные выбросы (потери) метана от объектов газовой промышленности России, которые по различным источникам находятся в пределах 7.6–8.2 млрд.м3 [9,10,11].
Специалистами ОАО «Газпром» и фирмы Ruhrgas AG в 1996 и 1997 гг. были проведены измерения утечек (эмиссии) метана при добыче и подготовке природного газа на газодобывающих объектах ОАО «Газпром» и при транспортировке газа по магистральным газопроводам [5]. Экстраполирование результатов этих исследований на все объекты магистрального транспорта газа и газодобычи ОАО «Газпром» позволило получить следующие величины утечек метана (в процентном отношении к добытым и перекаченным объемам газа):
• добыча и подготовка газа — 0.1%;
• магистральные газопроводы — 0.2%;
• компрессорные станции — 0.7%.
Для объемов добычи газа в 1996 и 1997 гг. в ОАО «Газпром» эмиссия метана по данным, сделанным этими специалистами, должна составить, соответственно: ~ 5.64 и ~ 5.34 млрд.м3. Однако в этой работе не были оценены потери газа при его хранении и распределении.
Для выявления и количественной оценки потенциальных источников метановых эмиссий на российских объектах газовой промышленности реализуется международный «Проект снижения выбросов парниковых газов при производстве и потреблении метана в России», который предусматривает определение суммарных объемов эмиссии по всей технологической цепи следования газа от скважины до потребителя [12]. В соответствии с представленной структурой материального баланса по этапам производства и использования извлекаемого из недр природного газа в России технологическая цепочка его движения к потребителям включает объекты добычи и переработки, транспортировки и хранения газа в подземных хранилищах (ПХГ) и распределения его по газораспределительной сети. По оценкам доля потерь газа из распределительных газопроводов от суммарной эмиссии метана в газовой промышленности России (по всей технологической цепочке его движения к потребителям) составляет приблизительно 25–29% [12]. Доли эмиссии метана при добыче газа и при его переработке равны, соответственно, 16–19% и 5–7%, а при транспортировке газа по магистральным газопроводам и при его хранении — 51–60%.
Объем эмиссии метана из распределительных газопроводов на основании анализа данных [5] и [12] можно оценить приблизительно в размере 0.5–0.6 млрд.м3 в год.
Выбросы углеводородов в атмосферу от ПХГ России определены в 1994 г. в размере 540 тыс.т [13]. «Установлено, что потери природного газа в атмосферу для различных хранилищ находятся в интервале 0.7–3.0% активного объема хранимого газа» [13]. В этой работе подчеркивается, что одним из наиболее опасных негативных воздействий объектов ПХГ на окружающую среду является утечка газа из пласта-коллектора. «На Гатчинском ПХГ расчетный выход газа за пределы контура газ-вода составляет 1%» [13]. Отмечена загазованность на Совхозном ПХГ — «в заброшенных водозаборных скважинах и родниках» [14]. В районе Краснодарского ПХГ выявлены по ряду эксплуатационных скважин ПХГ поверхностные газопроявления, обусловленные межколонными и заколонными перетоками газа [15].
В [16] отмечено, что на «ПХГ в процессе эксплуатации вследствие подземных утечек и межпластовых перетоков газа возникают вторичные (техногенные) газовые скопления в надпродуктивных водоносных горизонтах. Они проявляются в виде водогазоконденсатных грифонов, газопроявлений в бурящихся скважинах и в руслах оврагов и рек, подъеме уровня подземных вод и их изливе на поверхность земли».
В данном исследовании нами был принят объем эмиссии метана в атмосферу от ПХГ, как и в [13], равным 540 тыс.т или приблизительно 570 млн.м3.
В целом эмиссия метана в окружающую среду от ПХГ и из распределительных газопроводов в России нами оценивается в размере ~ 1.2 млрд.м3 в год.
С учетом объемов эмиссии метана в атмосферу на объектах добычи и подготовки газа и при транспорте газа по магистральным газопроводам в 1996 и 1997 гг. суммарные объемы эмиссии метана на объектах ОАО «Газпром» по всей технологической цепи следования газа «от скважины до потребителя» могут быть оценены в 6.5–6.8 млрд.м3 или 4.6–4.8 млн.т.
Уровень экономии воды за счет систем оборотного водоснабжения в газовой отрасли в последние годы остается практически неизменным и одним из самых высоких в промышленности (96%) [1]. Объем сброса загрязненных сточных вод в водоемы в 1997 г. по различным источникам составил от 2.8 млн.м3 [1] до 19.25 млн.м3 [8].
Выбросы загрязняющих веществ в угольной промышленности России
в 1996 и 1997 гг.
В табл. 3 представлены показатели, характеризующие воздействие угольной промышленности на окружающую среду России в 1996 и 1997 гг. по данным Госдоклада [1], а также по данным специалистов МНИИЭКО ТЭК [6, 7] и других организаций страны [17–21]. Следует отметить значительный разброс показателей различных источников по выбросам твердых веществ и метана. Так, специалисты ИГД им. А.А.Скочинского оценивают ежегодное количество выделяющегося в атмосферу метана из шахт России в объеме 6.0–7.8 млрд.м3, что соответствует примерно 4.24–5.5 млн.т [17, 18]. По данным же Госдоклада и МНИИЭКО ТЭК эти объемы не превышают 350 тыс.т.
Угольная промышленность является лидером среди отраслей ТЭК России по выбросу в атмосферу твердых веществ и по сбросу загрязненных сточных вод в поверхностные водоемы. По оценкам специалистов научных институтов объемы выбросов в атмосферу твердых веществ и сбросов загрязненных сточных вод в угольной промышленности также значительно превышают оценки Госдоклада (табл. 3). Так, в [19] указано на «колоссальные выбросы угольной пыли и, в частности, при транспортировке угля», которые составляют 15 кг/т у.т., а унос пыли при транспорте дает 3–6 кг/т у.т. Только «на угольных разрезах Кузбасса ежегодно в атмосферу поступает более 238 тыс.т пылевидных частиц и свыше 21 млн.м3 вредных газов, образующихся после взрывов» [20].
Ежегодный объем откачиваемых и сбрасываемых шахтных и карьерных вод составляет 1.3 млрд.м3, из них механической, химической и биологической очистке подвергаются 27–30% [21]. Таким образом, ежегодный объем сбрасываемых загрязненных сточных вод составляет примерно 910–940 млн.м3.
Выбросы загрязняющих веществ в окружающую природную среду в нефтедобывающей промышленности
Нефтедобывающая промышленность России является лидером среди отраслей ТЭК России по суммарным выбросам в атмосферу вредных веществ, по выбросам оксида углерода, углеводородов, ЛОС и по использованию воды. По оценке президента ОАО «ЛУКОЙЛ» «предприятия нефтеперерабатывающей промышленности России в последнее время ежегодно выбрасывают в атмосферу более 2.5 млн.т загрязняющих веществ» [22].
Показатели ежегодных объемов сбросов загрязняющих сточных вод в водоемы в нефтедобывающей промышленности по разным источникам [1–23] составили в 1993 г. 25.3–63.0 млн.м3, а в 1994 г. — 29.7–75.1 млн.м3.
В литературе приводятся и более высокие оценки потерь углеводородов в нефтедобывающей промышленности России, чем они даны в Госдокладе [1]. В [23] отмечено, что «по ряду причин в Российской Федерации практически не проводится учет потерь сырой нефти в промежутке между поступлением ее из скважин на поверхность Земли и до ее подачи к нефтеперерабатывающим заводам».
В материалах Межведомственной комиссии по экологической безопасности России показано, что «согласно экспертным оценкам, на нефтепромыслах теряется в общей сложности до 3.5% всей добываемой сырой нефти. В основном эти потери связаны с тем, что в современных условиях нет заинтересованности в рациональном ее использовании, отсутствуют необходимые средства для полной утилизации попутных нефтяных газов» [24]. В Ханты-Мансийском автономном округе, который поставляет более 60% нефти, добываемой в России, «по экспертным оценкам в результате аварий в окружающую среду сброшено в 1996 г. свыше 1.6 млн.т нефти» [25]. В пересчете на годовую добычу нефти в Ханты-Мансийском АО в 1996 г. (~ 180 млн.т) потери составят 0.9% от добываемого количества нефти.
«Анализ и обобщение фактических и проектных данных по выбросам и сбросам загрязняющих веществ в окружающую среду при разработке нефтяных месторождений Ханты-Мансийского АО позволил установить следующие укрупненные показатели в расчете на 1000 т добытой нефти (в числителе проектные данные, в знаменателе — фактические): проливы нефти (0.4–0.5 т)/(25–50 т)» [26]. Исходя из этого получается, что в расчете на добычу 180 млн.т нефти в 1996 г. в Ханты-Мансийском АО абсолютные объемы проливов составили от 4.5 до 9 млн.т.
По мнению заместителя Председателя Госкомэкологии России А.А.Соловьянова оценить объемы нефти, попадающей в природные объекты при всех авариях, сложно. «Стремление нефтяников скрывать такие аварии, а тем более объемы потерь, не позволяет, к сожалению, иметь надежные данные об этих происшествиях. Поэтому в Госгортехнадзоре России говорят о ~ 40 тыс. аварий в год, в Росгидромете России — о нескольких десятках, а в Министерстве природных ресурсов и в территориальных органах Госкомэкологии России о 5 тыс. аварий в год» [27].
Оценки объемов использования свежей воды, сбросов загрязненных сточных вод и выбросов в атмосферу загрязняющих веществ в отраслях ТЭК России в расчете на добычу 1 млн.т у.т
На рис. 1 представлены объемы выбросов углеводородов в отраслях ТЭК России в расчете на добычу 1 млн.т у.т. Расчет выбросов углеводородов в газовой промышленности был произведен по официальным показателям потерь метана на предприятиях ОАО «Газпром» в 1997 г. (1616 тыс.т) по [4], а также по оценкам специалистов по эмиссии метана в атмосферу по всей технологической цепи следования газа от скважины до потребителя в размере 6.5–6.8 млрд.м3 или 4.6–4.8 млн.т (определенных нами выше). Выбросы метана, рассчитанные по официальным данным ОАО «Газпром», равны 2.66 тыс.т, а по оценкам специалистов — 7.3 тыс.т. Выбросы углеводородов в угольной и нефтедобывающей промышленности по [1] в 1997 г. составили, соответственно, 2.08 и 1.14 тыс.т (рис. 1). По оценкам специалистов в угольной промышленности выброс метана был определен нами в размере 33.2 тыс.т по данным годовых выбросов метана из шахт России в размере 7.5 млрд.м3 [17]. В нефтедобывающей промышленности удельный выброс углеводородов по оценкам специалистов был рассчитан по данным ежегодных потерь нефти в размере 3.5%. Такие потери, как мы уже отмечали выше, зафиксированы согласно экспертным оценкам в [24]. В пересчете на добычу нефти в России в 1996 г. абсолютные потери нефти составят 10.54 млн.т, а удельные потери — 21.5 тыс.т (рис. 1).
Таким образом, расчетные данные по удельным объемам выбросов метана (потерь нефти) в отраслях ТЭК России по данным Госдоклада [1] и по [4] сильно отличаются от показателей, полученных на основании объемов потерь углеводородов по оценкам специалистов. По данным в [1] удельные выбросы углеводородов наиболее высокие для газовой промышленности. А при расчете удельных объемов выбросов метана по оценкам специалистов угольная промышленность значительно «опережает» газовую промышленность.
На рис. 2 по данным Госдоклада [1] приведены удельные показатели использования свежей воды в угольной и нефтедобывающей отраслях ТЭК России. Показатели для газовой промышленности на рис. 2 представлены по [4]. Из рис. 2 следует, что в расчете на добычу 1 млн.т у.т нефтяная и угольная промышленность использовали близкие по величинам объемы свежей воды, значительно большие, чем в газовой промышленности.
На рис. 3 по [1] приведены показатели сбросов загрязненных сточных вод в нефтяной и угольной промышленности в 1996 и 1997 гг. Удельные показатели загрязненных стоков для газовой промышленности в 1996 г. на рис. 3 представлены по данным ОАО «Газпром» [4]. Для 1997 г. удельный сброс загрязненных сточных вод в газовой промышленности (0.031 млн.м3) на рис. 3 рассчитан по оценке Минтопэнерго РФ в [1] для загрязненных стоков в размере 19.25 млн.м3.
По удельному сбросу загрязненных сточных вод угольная промышленность значительно «опередила» газовую и нефтедобывающую отрасли.
На рис. 4 представлены удельные выбросы в атмосферу оксидов азота, сернистого ангидрида, твердых веществ в отраслях ТЭК России, рассчитанные по [1]. Выбросы оксидов серы и азота в газовой промышленности рассчитаны по данным [4]. Удельные выбросы в атмосферу окиси углерода, рассчитанные по абсолютным выбросам СО в 1996 и 1997 гг. по данным в [1] (в тоннах на 1 млн.т у.т), составляют соответственно:
• для газовой промышленности, соответственно, — 864 и 853 т;
• для угольной промышленности — 326 и 380 т;
• для нефтедобывающей промышленности — 1245 и 1140 т.
Заключение
Анализ опубликованных в литературе официальных статистических показателей и оценок специалистов по объемам использования свежей воды, по выбросам и сбросам в окружающую природную среду загрязняющих веществ для отраслей ТЭК России показал, что существуют большие расхождения в цифрах по конкретным показателям сбросов и выбросов загрязняющих веществ. Это указывает на отсутствие достоверной систематизированной базы данных по объемам выбросов и сбросов в окружающую природную среду загрязняющих веществ для отраслей ТЭК России.
Опубликованные в последние годы оценки специалистов по выбросам загрязняющих веществ в окружающую среду в газовой, угольной и нефтедобывающей отраслях промышленности позволили в данном исследовании произвести сопоставление объемов удельных выбросов загрязняющих веществ в отраслях ТЭК России.
Хотя представленные данные нельзя считать исчерпывающими, можно сделать вывод, что угольная промышленность является лидером по удельным сбросам загрязненных сточных вод и по выбросам в атмосферу метана, твердых веществ и окислов серы. По удельным показателям использования свежей воды и по выбросам окиси углерода нефтедобывающая промышленность России опережает угольную и газовую промышленность.
По удельным выбросам оксидов азота газовая промышленность является лидером среди рассматриваемых отраслей ТЭК. n
Литература
1. Государственный доклад «О состоянии окружающей природной среды Российской Федерации в 1997 г.». Госкомитет России по охране окружающей среды. // Зеленый мир. Специальный выпуск
№ 26, 1998 г.
2. Д.А.Крылов. ТЭК и среда обитания. Цифры и факты. // Энергия: экономика, техника, экология. 1996. № 10. С. 18–21.
3. Д.А.Крылов, В.Е.Путинцева. ТЭК России: окружающая среда и статистика. // Энергия: экономика, техника, экология. 1998. № 9. С. 9–15.
4. Отчет ОАО «Газпром» «Охрана окружающей среды 1997». ЭАЦГП.
ИРЦ Газпром. 1998. С. 29.
5. Х.Кеслер, А.Рамм, А.М.фон Блуменкрон. Оценка утечек метана при добыче и транспорте газа в России. // Сб. Матер. второго международного семинара ОАО «Газпром» и «Рургаз АГ». Москва. 1998.
6. А.А.Харионовский. Роль МНИИЭКО ТЭК в научно-техническом обеспечении природоохранной деятельности в угольной промышленности.
// Уголь. 1998. № 10–11. С. 28–34.
7. В.П.Антонов, А.А.Харионовский. Охрана окружающей среды в угольной промышленности и пути ее совершенствования. // Уголь. 1998. № 4. С. 46–50.
8. «ТЭК и экология 1997». 1998, с. 48. (Минтопэнерго РФ, институт энергетической стратегии, институт глобальных проблем энергоэффективности и экологии).
9. Стратегия развития газовой промышленности России — М.: Энергоатомиздат, 1997. — 344 с., ил.
10. А.Д.Седых. Решение проблем экологии в газовой промышленности // Газовая промышленность. Природный газ в странах СНГ и Восточной Европы. (Приложение к журналам: Petroleum economist, Газовая промышленность, Gas World International) 1997. Вып. 5. С. 17–18.
11. Г.В.Крылов, Е.Е.Подборный, С.Т.Фомина. Роль природных и техногенных эмиссий газов в формировании парникового эффекта газовой промышленности. // Экология в газовой промышленности. Приложение к журналу Газовая промышленность. 1998. С. 20–23.
12. Б.В.Будзуляк, А.Г.Бордюгов. Сценарий эмиссии парниковых газов в газовой промышленности. // Там же. С. 17–19.
13. Е.В.Дедиков, Л.Б.Бухгалтер, Б.О.Будников и др. Анализ воздействия объектов подземного хранения газа на окружающую природную среду. — М.: ИРЦ Газпром, 1997, 116 с. Обз. информ. Сер. Охрана человека и окружающей среды в газовой промышленности. ИЛ.5. Табл. 27.
14. О.М.Севастьянов, Е.Е.Захарова, (Волго-УралНИПИГаз) Мониторинг техногенной загазованности водоносных горизонтов на разрабатываемых месторождениях и ПХГ. // Сборник материалов школы-семинара (Астрахань, июнь-июль 1998 г.). Эколого-гидрогеологические и гидрологические исследования природно-техногенных систем в районе газовых и газоконденсатных месторождений. РАО «Газпром», МГУ им.М.В.Ломоносова, ИРЦ Газпром. 1998. С. 83–86.
15. М.А.Григорьев, В.П.Герасимов (НТЦ Кубаньгазпрома). Анализ экологического состояния приповерхностных вод в районе Краснодарского подземного хранилища газа. // Там же. С. 97–100.
16. О.М.Севастьянов (Волго-УралНИПИГаз). Экологическое направление в нефтегазопромысловой гидрогеологии. // Геология нефти и газа. 1997. № 6, 39–43.
17. А.Д.Рубан, чл.-корр. РАН (директор ИГД им.А.А.Скочинского). О некоторых приоритетных направлениях НИОКР в ИГД им.А.А.Скочинского. // Уголь. 1997. № 9, с. 9–12.
18. Е.А.Ельчанинов (ИГД им.А.А.Скочинского). О промышленном использовании метана действующих и закрываемых шахт // Уголь 1997. № 9, с. 49–52.
19. Е.В.Крейнин. Топливно-энергетический комплекс России: состояние и перспективы. // Газовая промышленность. 1997, № 6. С. 4–6.
20. В.В.Силаев, С.С.Лихтерман, В.В.Силаева. Экологический мониторинг на карьерах: проблемы и реальность их сегодняшнего осуществления. // Безопасность труда в промышленности. 1995. № 12. С. 2–7.
21. Ю.Л.Худин, д.т.н. (ИГД им.А.А.Скочинского). Технический прогресс и экологические проблемы в угольной промышленности. // Уголь 1996. № 1, с. 48–50.
22. Вагит Алекперов (президент ОАО «Лукойл»). Экономика нуждается в «экологизации». // Нефть России. 1999. № 2, с. 32–35.
23. И.И.Мазур, Р.Г.Мелконян (Госдума ФС РФ). Проблемы обеспечения экологической безопасности населения и окружающей среды при развитии нефтегазового комплекса. // Строительство трубопроводов. 1996. № 3–4. С. 18–23.
24. Экологическая безопасность России. Вып. 2. Материалы Межведомственной комиссии по экологической безопасности (сентябрь 1994 г.-октябрь 1995 г.). М.: Юрид. Лит., 1996. — 336 с.
25. Виктор Макеев (1-й заместитель председателя Государственного Комитета по охране окружающей среды Ханты-Мансийского автономного округа). Цель — экологизация производства. // Рынок нефтегазового оборудования СНШ. 1997. № 9. С. 82–84.
26. А.А.Литвинова, М.Г.Игнатьева (д-р.экон.наук). Институт экономики УрО РАН. Оценка экологических последствий освоения нефтегазовых месторождений. // Известия высших учебных заведений. Горный журнал, 1994. № 9–10, с. 135–141.
27. Александр Соловьянов (заместитель председателя Госкомэкологии РФ.). Малоутешительные итоги. // Нефть России. 1999. № 2 С. 38–40.