Анализ экологических последствий
нефтяных пожаров на территории Ирака в период военных действий
1. Оперативная деятельность ФИАЦ Росгидромета во время
военного конфликта в Ираке (20 марта – 10 апреля 2003 г.)
ФИАЦ
Росгидромета включился в работу по оценке и прогнозу возможных экологических
последствий войны в Ираке с самого ее начала. Основная задача ФИАЦ заключалась
в оценке степени загрязнения территорий России и стран СНГ продуктами горения
нефти, отравляющими химическими веществами и радионуклидами в результате их
трансграничного переноса. По прецеденту прошлой Иракской войны основное
внимание было уделено продуктам горения нефти. Оценка возможного заражения
территории при разрушении хранилищ ОВ или их применении была проведена до
военного конфликта. Предварительные расчеты показали, что даже при весьма
завышенном выбросе ОВ произойдет только локальное заражение местности, где
воздействие на население может оказаться значимым. Кроме того, проведенная
незадолго до кризиса международная экспертиза с целью обнаружения мест
возможного хранения ОВ не дала положительных результатов. Все вышесказанное
позволило исключить ОВ из приоритетного списка загрязнителей на период военных
действий. На
время конфликта в ФИАЦ было организовано круглосуточное дежурство экспертов,
ход событий дважды в день обсуждался на оперативных совещаниях. Источниками
оперативной информации были телевидение, Интернет, газеты. Кроме того,
ежедневно в ФИАЦ поступала специальная метеорологическая информация, которая
позволяла оценивать текущую погоду и давать прогноз на ближайшие дни.
Дополнительно, с 23 марта НИЦ «Планета» периодически присылал синтезированные
космические снимки со спутников NOAA в видимом и
инфракрасном диапазонах, которые позволяли идентифицировать источники горения
нефти. 2. Предварительный прогноз загрязнения окружающей среды в
результате горения нефти на территории Ирака (от 20-го марта)
2.1.
Оценка мощности выброса
Основные нефтедобывающие и
нефтеперерабатывающие предприятия находятся на севере Ирака с центром в г. Киркук
и на юге с центром в г. Басра. По прецеденту нефтяных пожаров в Кувейте в
1991г. и различных литературных данных было принято, что общее количество
сгорающей за сутки нефти составит 106 тонн. Это количество было
распределено поровну между этими районами. В расчетах было принято, что
основное токсикологическое воздействие определяют следующие продукты горения:
сажа, сероводород, окись углерода, сернистый ангидрид, окиси азота. Одним из
продуктов горения нефти является также бенз(а)пирен. Его содержание в природной
среде влияет на канцерогенез, т.е. имеет
отдаленные последствия. Основания для такого набора загрязняющих веществ
изложены в оперативных сводках ФИАЦ, представленных на сайте http://www.feerc.obninsk.org. В табл. 1 приведены санитарно-гигиенические нормативы по
содержанию указанных веществ в приземном воздухе и их удельные выбросы на
единицу массы сгоревшей нефти /1/. Таблица 1
* - расчетное значение 2.2.
Токсикологическое воздействие
Критерий токсикологического воздействия выбран согласно рекомендациям /2,
3/. Показатель Р токсикологического воздействия можно выразить через выброс
сажи. Этот показатель позволяет учитывать степень суммарного воздействия
различных загрязнителей. Расчеты показали, что сильное воздействие может быть
только в непосредственной близости от очагов горения. Причем значимый радиус
воздействия не превысит сотни километров. Что касается бенз(а)пирена, то риск
канцерогенного воздействия оценивается по формуле: R=1.7´10-3×C, (1) где С – среднесуточная концентрация,
мг/м3. Показано,
что пороговое значение концентрации = 2.5´10-3 г×с/м3 может наблюдаться только в непосредственной
близости от источника горения £ 10 км. Аналогичное
заключение можно сделать о загрязнении региона сажей. При пороговом значении
токсодозы сажи, 130 г×с/м3,
значимое среднемесячное загрязнение воздуха может ожидаться только в
непосредственной окрестности источника. Хотя следует отметить, что следы
нефтяного пожара могли достигнуть Закавказских республик и Туркменистана.
Результаты предварительного прогноза представлены на сайте ФИАЦ. Визуализация
расчетных данных представлена на рис. 1¸5. 3.
Мониторинг нефтяных пожаров в Ираке в период военных действий
3.1.
Выбросы продуктов горения нефти во время военного конфликта
Единственным
источником объективной информации во время военного конфликта были спутниковые
снимки территории Ирака. Они позволяли фиксировать расположение источников и
визуализировать дымовые шлейфы. Визуализация дымовых шлейфов дала возможность
ориентировочно оценивать мощность выброса сажи в атмосферу. Основной физической
величиной, характеризующей загрязненность атмосферы, является коэффициент
прозрачности, определяемый соотношением: P=exp(-t) (2) где t - оптическая толщина, зависящая от
количества аэрозоля, находящегося в столбе атмосферы. Она, в свою очередь,
определяется выражением: t=K*Cu (3) где K, м2/г – удельный коэффициент ослабления света; Cu, г/м2 – интегральная по вертикали концентрация
сажи в атмосфере. Согласно /6/ значение K лежит в диапазоне 7.0¸10.0. Принимая, в соответствии с многочисленными
рекомендациями, что объект становится видимым, если видима его третья часть,
получим, что этому соответствует значение прозрачности Р = 0.3, тогда получаем t= 1.0 и
значение Cu ~ 0.14 г/м2.
Это значение прозрачности связывалось с видимой визуально длиной дымового
шлейфа на спутниковых снимках. С использованием модели распространения
вещества оценена мощность выброса сажи, а также и других продуктов горения
нефти. В табл. 2 приведены основные
характеристики источников выброса сажи в период военного конфликта. Таблица 2 Эффективные
источники выброса сажи
3.2.
Результаты расчетов
Как
известно, к 10-ому апреля практически все очаги горения нефти были
ликвидированы. Поэтому подытоживающие расчеты проводились на период времени
20-е марта – 10-е апреля. Дополнительно к составу прогностических расчетов
добавился расчет кислотности осадков. Поэтому в типичный состав
метеорологической информации, помимо температуры, скорости и направления ветра
на различных высотах, вошла еще и интенсивность осадков, распределенная по
рассматриваемому региону. Кроме того, рассчитывалась прозрачность атмосферы.
Результаты расчетов приведены на рис. 1¸5. Отметим, что в отличие от прогностического сценария
развития событий, в реальном случае конфигурация источников изменилась.
Практически не было нефтяных пожаров на севере Ирака с центром в г.Киркук, зато
появились непредусмотренные прогностическим сценарием источники горения вокруг
Багдада.
На рис. 1 приведены изолинии плотности выпадения сажи за весь период военного
конфликта. Из рисунка видно, что плотности выпадений сажи в Закавказских
республиках и Туркменистане не превысят 0.3 г/м2, что не сможет
привести к значимым экологическим последствиям, например, к ускоренному таянию
снегов в весенний период.
На рис.2 изображены изолинии комплексного показателя токсикологического
воздействия на население. Видно, что максимальное загрязнение,
характеризующееся значениями комплексного показателя 3¸4 (сильное и
умеренное), сосредоточено в окрестностях г.г. Багдад и Басра. Площадь значимого
загрязнения не превышает 3000 км2.
На рис.3 представлены среднесуточные концентрации бенз(а)пирена за период Иракской
кампании. В Закавказье и Туркменистане
эти концентрации не превысят 4´10-8 мг/м3, что на два порядка ниже ПДКсс=10-6 мг/м3. Изолинии
средней прозрачности атмосферы изображены на рис. 4. Значения коэффициента
прозрачности »0.3 (границы
видимой дымовой струи) сосредоточены вблизи г.г. Багдад и Басра. Суммарная
площадь этих областей около 1000 км2. Севернее г.Киркук коэффициент
прозрачности уже более 0.9. Поле
средней кислотности осадков (рН) за период военных действий изображено на
рис.5. Видно, что в республиках Закавказья значения рН будут находиться в
окрестности 5.0 (фоновое значение рН=5.6). Заметное воздействие кислые дожди
могут оказать только в непосредственной близости от источника (рН£3). Т.о.
можно сделать вывод о том, что негативные последствия пожаров носят локальный
характер. 4.
Радиационные последствия военного конфликта
4.1.
Радиационные последствия от горения нефти
Радиационные
последствия от горения нефти обусловлены выбросом в атмосферу содержащихся в
ней естественных радиоактивных продуктов. При горении вследствие исключения
органического компонента происходит обогащение золы естественными
радионуклидами. Наиболее опасными естественными радионуклидами в радиационном
отношении являются изотопы радия: 226Ra
– продукт распада 238U, и 228Ra
- продукт распада тория-232. Количество активности, попадающей в
атмосферу в результате горения нефти, зависит от многих факторов: удельной
активности радионуклидов в нефти, зольности нефти, удельной активности
радионуклидов в золе и других. Доза облучения населения во время
горения нефти обусловлена в основном попаданием радионуклидов в организм вместе
с золой при ее вдыхании (ингаляционный путь облучения). Оценки показывают, что
при сгорании 50 тыс. тонн нефти в сутки можно ожидать максимальные концентрации
золы в атмосферном воздухе порядка 10-6 кг/м3. Если
считать, что в одном кг золы содержится
порядка 300 Бк изотопов радия (оценка сверху), то мощность дозы облучения лиц
из критической (наиболее облучаемой) группы населения может составить 10-12Зв/с
или 3,6 нЗв/час (при скорости дыхания соответствующей состоянию высокой
активности). Эта доза на два порядка величины меньше дозы получаемой от
естественных радионуклидов по всем путям облучения и не представляет опасности
для населения. 4.2. Загрязнение окружающей среды вследствие применения
снарядов с обедненным ураном
На
основе анализа опыта применения снарядов с обедненным ураном (ОУ) в Югославии и
результатов обследования загрязненных территорий в приведенных ниже публикациях были сделаны оценки возможного
воздействия применения снарядов с ОУ на природную среду /7,8/. 4.2.1.
Основные результаты по оценке воздействия на природную среду
Пыль
с обедненным ураном возникшая после попадания в цель распространяется не более
чем на 50 – 100 м от цели в зависимости от метеоусловий. При этом в среднем 10
– 35% (максимум 70%) обедненного урана поступает в окружающую среду и оседает
на пыль. Если же снаряд попадает в
землю, то загрязнение обедненным ураном (ОУ) природной среды значительно
меньше, так как возникает меньше уранового аэрозоля. При
проведении атаки с использованием трех вертолетов с целью уничтожения одной или
нескольких целей можно ожидать загрязнения территории площадью 1000 м2
обедненным ураном в количестве 10 кг. При этом следует ожидать высоких
концентраций 238U в пылевом
облаке в непосредственной близости от горящей цели. Значения концентраций 238U
составят порядка 0,1 г/м3.
Такая концентрация соответствует объемной активности 238U в воздухе 103 Бк/м3. Это в миллиард
раз выше, чем средняя фоновая активность 238U. Радиационное воздействие может быть только
на личный состав, уровень воздействия невелик, так как такие концентрации сохраняются
в течение короткого времени. Воздействие оценивается на уровне 10 мЗв, что ниже
допустимого уровня облучения (20мЗв/год), для лиц из персонала, работающего с
техногенными источниками излучения. После
оседания пыли образуется территория, загрязненная 238U. При этом загрязнены будут как почва, так и атмосферный
воздух. Воздух загрязняется в результате ветрового подъема загрязненной ураном
пыли. Если считать, что в первое время (несколько недель) весь обедненный уран
находится в слое толщиной 1 мм, то удельная активность 238U в этом слое будет составлять порядка 7·104
Бк/кг, что более чем в 10000 раз превышает среднюю фоновую активность в 238U почве. Во столько же раз увеличивается активность 238U и воздухе в результате ветрового подъема пыли. При этом
доза облучения человека за счет вдыхания пыли составит 0,1 мЗв/год, если
человек в течение всего года будет находиться на загрязненной территории. Эта
величина более, чем в 10 раз меньше средней дозы получаемой от естественных
радионуклидов по всем путям облучения. Что касается возможных токсикологичных
свойств обеднённого урана, то надёжных данных по этому поводу не найдено. Заключение ФИАЦ Росгидромета с начала Иракской
военной операции вплоть до её завершения осуществлял оперативную деятельность
по оценке и прогнозу загрязнения природной среды при нефтяных пожарах.
Регулярно проводилась работа по оценке выброса продуктов горения нефти в
атмосферу, отслеживалась текущая и прогностическая метеорологическая
обстановка; проводились расчеты загрязнения атмосферы и подстилающей
поверхности как для территории Ирака, так и для стран СНГ. Рассчитывались
следующие показатели: ·
средняя концентрация сажи и бенз(а)пирена в атмосфере; ·
плотность выпадений сажи на подстилающую поверхность; ·
комплексный показатель загрязнения атмосферы; ·
прозрачность атмосферы; ·
кислотность осадков. Показано, что значимое загрязнение
атмосферы при тех источниках выброса и метеорологических условиях, которые были
в период конфликта, носило локальный характер. Территории стран СНГ сколько-нибудь
заметному воздействию от нефтяных пожаров не подверглись. Поскольку для оценки мощности
источников выброса сажи использовались спутниковые данные, то неопределённость
в оценках может быть достаточно большой. Поэтому для проверки результатов
проведённых расчётов нужны данные непосредственных измерений, которые, можно
надеяться, будут в скором времени опубликованы. Литература
1. Методика расчета выбросов
загрязняющих веществ в атмосферу при неконтролируемом горении нефти и
нефтепродуктов. Минск, 1999 г. 2. Критерии оценки экологической
обстановки территорий для выявления зон чрезвычайной экологической ситуации и
зон экологического бедствия. М., Министерство охраны окружающей среды и
природных ресурсов РФ, 1992. 3. Внуков А.К. Защита
атмосферы от выбросов
энергообъектов. М., 1992, 175 с. 4. EPA. Health effects assessment sammary tables. FY – 1992. –
Washington. – Report OHEA ECAO –CIN – 821. - March 1992. 5. Коломеев М.П., Малышев С.Л. и
др. О влиянии нефтяных пожаров в
Кувейте на климат. Метеорология и гидрология. 1991, № 4, с.5-10. 6. Последствия
ядерной войны. A.S. Pittock, Th.
P.Ackerman, P.Y. Crutzen and all., М. «Мир» 1988б 392 с. 7. UNEP/UNCHS Balkans Task Force
(BTF). 1999. The potentials effects on human health and the environment arising
from possible use of depleted uranium during the 1999 Kosovo conflict. A
preliminary assessment. Geneva. October 1999. 76. 8. UNEP. 2001. Depleted uranium in
Kosovo. Post-Conflict Environmental Assessment. Geneva. 2001. 186. |