Предварительная оценка экологической безопасности строительства и эксплуатации Мезенской ПЭС
Безносов В.Н., Суздалева А.Л., Ковалев С.В.,
Кучкина М.А., Минин Д.В., Митяева Ю.Д.,
Суздалева А.А., Фомин Д.В.
В настоящее время эксплуатация приливных электростанций (ПЭС) рассматривается как один их наиболее экологически безопасных способов производства электроэнергии. Однако подобное мнение, как правило, обосновывается не анализом экологических последствий работы ПЭС, а их сравнением с хорошо известными фактами негативного воздействия на окружающую среду других, более традиционных объектов энергетики (ГЭС, ТЭС, АЭС). Действительно, развитие приливной энергетики не требует организации водохранилищ и затопления обширных территорий. Производство электроэнергии на ПЭС не сопровождается значительным выбросами загрязнителей в атмосферу, их сбросом в водные объекты и образованием больших количеств токсичных и радиоактивных отходов. Вместе с тем, подобный взгляд является односторонним и не учитывает комплекса специфических воздействий на окружающую среду, свойственных именно объектам приливной энергетики. Как показал опыт эксплуатации первых ПЭС, их возведение также может повлечь за собой весьма нежелательные экологические последствия, вплоть до массовой гибели большинства видов водных организмов в их бассейнах [1]. При анализе этих событий следует учитывать и то обстоятельство, что все существующие ПЭС - это энергетические объекты относительно небольшой мощности. Если же экстраполировать некоторые экологические эффекты, наблюдавшиеся при их строительстве и эксплуатации на масштабы более крупных объектов (например, крупных ГЭС), то эти явления квалифицировались бы как экологические катастрофы. Это еще раз подтверждает известную истину о том, что полностью экологически безопасных видов деятельности не существует, а необходимый уровень экологической безопасности может быть достигнут только на основе тщательного изучения эффектов, сопутствующих данному виду деятельности и своевременной разработкой мер, направленных на предотвращение ее возможных негативных последствий. Иными словами оценка экологической безопасности проектов ПЭС должна быть не менее тщательной, чем любых других производственных объектов и учитывать все факты неблагоприятного воздействия на окружающую среду, отмеченные на других аналогичных объектах. Этот методологический подход соответствует одному из базовых принципов экологического законодательства РФ - «презумпции экологической опасности планируемой хозяйственной и иной деятельности»Закон «Об охране окружающей среды» от 10 января 2002 года №7-ФЗ, статья 3..
В отношении проекта Мезенской ПЭС проблема оценки экологической безопасности особенно актуальна. Связано это, прежде всего с тем, что по своим масштабам данный объект не имеет аналогов в области приливной энергетики. Размеры отсекаемой от моря акватории во всех рассматриваемых вариантах проекта составляют несколько тысяч км2. Это во много раз больше, чем на любой из ныне действующих ПЭС. В результате реализации проекта Мезенской ПЭС возникнет новый водный объект, сопоставимый по площади с самыми крупными водохранилищами ГЭС. Неминуемо произойдет и существенное изменение экологических условий в отсеченной плотиной части залива. Вместе с тем, своевременная оценка этих изменений и их учет на этапах разработки предпроектной и проектной документации могут не только существенно снизить неблагоприятные экологические последствия, но даже улучшить ситуацию и создать базу для рационального природопользования [2].
Анализ материалов, характеризующих различные виды воздействия на окружающую среду, вызванные строительством и эксплуатацией уже существующих ПЭС, позволяют выделить комплекс значимых негативных экологических аспектовВ соответствии с пунктом 3.6. ГОСТ Р ИСО 14001-2007 под экологическим аспектом (environmental aspect) понимается любой элемент деятельности, который может взаимодействовать с окружающей средой. Значимым экологическим аспектом считается тот, который оказывает или может оказать значительное воздействие на окружающую среду. [3]:
-уничтожение донных биоценозов на участках возведения гидротехнических сооружений;
- повышение мутности воды и дампинг грунтов вследствие дноуглубительных работ, отсыпки плотин и других видов деятельности в период строительства ПЭС;
- снижение естественного водообмена отсеченной части акватории с морем в результате возведения плотины ПЭС и обусловленные этим изменения гидрологического, ледового и гидрохимического режимов;
- изменение характера распределения скоростей течений отсеченной и мористой частей акватории ПЭС;
- уменьшение амплитуды колебаний уровня воды в отсеченной акватории, приводящее к изменению пространственного распределения биоценозов литорали и верхней сублиторали;
- перераспределение донных отложений (размыв подводных грунтов и переотложение наносов, изменение естественного характера процессов осадконакопления), вследствие снижения водообмена и изменения гидродинамических условий;
- образование застойных зон и зон сероводородного заражения вблизи гидротехнических сооружений и углублениях дна;
- увеличение зависимости отсеченной акватории от терригенных процессов (пресноводного стока, накопления в бассейне ПЭС различных загрязнителей и т.д.);
- гибель (травмирование) рыб и планктонных организмов при прохождении вод через гидроагрегаты;
- создание труднопреодолимой преграды для мигрирующих видов морских животных в виде плотины ПЭС;
- изменение климатических характеристик;
- воздействия на наземные экосистемы, обусловленные строительством и эксплуатацией объектов ПЭС (производственных и хозяйственно-бытовых объектов; транспортных коммуникаций, ЛЭП и др.).
Одновременно существует и ряд позитивных экологических аспектов ПЭС:
- снижение прибойности, уменьшение интенсивности абразионных процессов, защита от стирающего воздействия нагонных льдов;
- увеличение защищенности отсеченной части акватории от негативных антропогенных воздействий со стороны прилегающей морской акватории (от нефтяного загрязнения и засорения из других участков морского бассейна и др.).
Следует особо подчеркнуть, что эти воздействия носят потенциальный характер. Сила и характер их проявления во многом зависят от местных условий, а также от технологии строительства и режима эксплуатации ПЭС. При определенных условиях некоторые факторы, в целом считающиеся негативными, могут иметь позитивное значение. Примером является ограничение водообмена, обусловленное возведением плотины ПЭС. Как будет показано ниже, на морскую экосистему Мезенского залива это может оказать как негативное, так и позитивное воздействие. Поэтому, при оценке экологической безопасности проекта конкретной ПЭС ее экологические аспекты должны быть подвергнуты комплексному и непредвзятому анализу.
Результаты проведенных в 2008 г. группой специалистов ОАО «НИИЭС» и ООО «Альфа-мед 2000» инженерно-экологических изысканий (ИЭИ), в настоящее время уже позволяют провести анализ последствия перечисленных выше факторов и, таким образом, осуществить предварительную Окончательная оценка экологической безопасности возможна только после выбора варианта проекта и проведения дополнительных ИЭИ, программа которых скорректирована с утвержденными проектными решениями. оценку экологической безопасности строительства и эксплуатации Мезенской ПЭС.
Мезенский залив Белого моря является одним из наиболее перспективных участков морского побережья России для сооружения крупной приливной электростанции. Высота сизигийных приливов превышает 10 м. Зона осушки местами доходит до 10 км. Залив открыт штормовым ветрам и подвержен сильному воздействию прибоя, который разрушает его берега. В него впадает одна из крупных северных рек - Мезень и несколько рек меньшего масштаба (Кулой, Койда, Несь, Чижа, Семжа), воды которых несут огромное количество взвеси и обусловливают распреснение значительной части акватории. Интенсивное отложение наносов в сочетании с сильными течениями, воздействием прибоя, низкой прозрачностью вод и распреснением обусловливает низкий уровень биоразнообразия морских сообществ Мезенского залива и их продуктивность [4-6].
Научно-техническим центром приливной энергетики (НТЦ ПЭ ОАО «НИИЭС») на этапе обоснования инвестиций строительства Мезенской ПЭС разработаны следующие варианты размещения проектируемых объектов (рис. 1):
- вариант 1 - размещение плотины ПЭС в створе IX - мыс Абрамовский - мыс Михайловский;
- вариант 2 - размещение плотины ПЭС в створе VIII - мыс Абрамовский - мыс Михайловский;
- вариант 3 - размещение плотины ПЭС в створе VII - мыс Абрамовский - мыс Мгла.
Рис.1.
Сравнительный анализ данных вариантов по значимым экологическим аспектам свидетельствует о существенном различии данных вариантов в степени их экологической безопасности:
Уничтожение донных биоценозов на участках возведения гидротехнических сооружений. Строительство Мезенской ПЭС будет осуществляться наплавным способом, который предусматривает изготовление блоков ПЭС вне района ее размещения, с последующей их буксировкой к месту установки. Во всех рассматриваемых случаях конструкция и габариты блоков вписываются в естественный рельеф дна без подводной выемки значительных объемов твердых пород в основании блоков. Из природной среды будут изъяты только участки дна, расположенные непосредственно на участках монтажа блоков. Таким образом, негативные последствия данного экологического аспекта при любом варианте сведены к минимуму.
Повышение мутности воды и дампинг грунтов вследствие дноуглубительных работ, отсыпки плотин и других видов деятельности в период строительства ПЭС. Вследствие интенсивной абразии берегов и сильных приливно-отливных течений воды Мезенского залива характеризуются высоким содержанием взвешенных веществ. Их содержание достигает до 5000 г/м3 и более. По этой причине негативное воздействие данного фактора при проведении строительных работ на акватории Мезенского залива не может оказать значимого воздействия на фоне чрезвычайно высокой естественной мутности вод.
Снижение естественного водообмена отсеченной части акватории с морем в результате возведения плотины ПЭС и обусловленные этим изменения гидрологического, ледового и гидрохимического режимов. Наплавной способ возведения плотины не требует временной изоляции бассейна во время строительства ПЭС. По предварительным расчетам водообмен между частями Мезенского залива, расположенными севернее и южнее плотины ПЭС при любом варианте сократится не более чем на 40% по сравнению с естественными условиями. Скорость водообмена при оптимальном режиме ПЭС составит 60% . Учитывая высокую естественную подвижность вод Мезенского залива, которая является одним из факторов, ограничивающих биоразноообразие и продуктивность его биоты, можно сделать заключение, что подобное снижение интенсивности водообмена скорее может рассматриваться как позитивный экологический фактор. Благоприятное влияние на водные организмы может оказать и то, что уменьшение водообмена создает здесь условия для более быстрого прогрева вод на мелководье. приливной электростанция экологический антропогенный
Плотина ПЭС будет препятствовать ветровому нагону льда в Мезенский залив, характерному для этого района в течение всего зимнего периода. В результате толщина льда и объем льда в верхнем бьефе ПЭС будет меньше, чем в естественных условиях.
Вместе с тем, сокращение водообмена приведет к тому, что ледообразование на акватории бассейна ПЭС будет начинаться в среднем на 8-10 дней раньше по сравнению с естественными условиями. Толщина льда в южной части Мезенского залива будет на 10-15% больше климатической нормы. Однако маловероятно, что в суровых природных условиях Мезенского залива изменения могут оказать на морскую экосистему значимое негативное воздействие.
Несомненно, снижение водообмена повлечет за собой и изменение гидрохимического режима. Прежде всего, это может сказаться на солености вод и содержании в них биогенных элементов. Рассматривая влияния ПЭС на соленость вод следует вспомнить, что распределение этого параметра по акватории Мезенского залива носит неравномерный и специфический характер. В его пределах выделяется два эколого-географических района - эстуарный и морской, которые значительно отличаются по своим условиям и составу обитающих в них организмов [4-5]. Эстуарный район, характеризующийся сильным распреснением вод, занимает широкую полосу, протянувшуюся от мыса Нерпинского у устья Кулоя на север вдоль Конушинского берега. Морской район расположен в западной части залива.
По этой причине экологические последствия предлагаемых вариантов размещения плотины ПЭС будут принципиально отличны. Первые два предполагают возведение плотины далеко за пределами барьера солености и не приведут к принципиальному изменению распределения данного параметра. Можно ожидать только относительно небольшое перемещение границ участков, которое, скорее всего, при соблюдении нормального режима работы ПЭС, будет происходить в пределах многолетних естественных флуктуации соленостного барьера. В отличие от этого размещение плотины в створе VII (3 вариант) вызовет распреснение отсекаемой акватории и принципиальные изменения состава и характера пространственного распределения морских биоценозов.
Большая часть биогенных элементов (соединений азота и фосфора), приносимых речным стоком, в настоящее время выносится течением за пределы Мезенского залива [7]. Ограничение водообмена будет способствовать использованию части соединений фитопланктоном и макрофитами. Учитывая крайне низкий уровень биологической продуктивности Мезенского залива, этот фактор можно рассматривать как позитивный.