Лекция 4. Основные принципы и задачи инженерной (нефтегазовой) экологии

Практика показывает, что вокруг предприятия по добыче нефти и газа изменяются рельеф местности, режим и состав грунтовых и поверхностных вод, состав почв, загрязняется воздушный бассейн. Все это приводит к нарушению круговорота веществ, биохимических и других процессов, происходящих в естественной экологической системе в зоне активного действия предприятия. В результате на больших территориях снижается продуктивность водоемов, сельскохозяйственных, лесных и других угодий.

Эксплуатация нефтегазовых месторождений приводит к образованию новой экологической системы в окружающем районе в том случае, если между технологическими звеньями предприятия и объектами окружающей среды возникает постоянно действующая связь, т.е. само предприятие, его технологическая линия становятся одним из активных элементов новой экологической системы и существенным образом влияют на круговорот веществ в пределах крупного района. Границы новой экологической системы (границы зоны действия месторождения) зависят от параметров самого предприятия, характера и интенсивности нарушений в массиве пород, объемов и свойств отходов и выбросов производства.

Таким образом, на современном этапе освоения месторождений одновременно должны решаться две неразрывно связанные между собой проблемы: рациональное использование всех без исключения ресурсов, вовлекаемых в производство, и охрана природной среды. Необходимость комплексного решения этих двух проблем требует разработки новых подходов в теоретическом и практическом плане. С одной стороны, это инженерный подход к рассмотрению процессов взаимодействия природы и материального производства, с другой — экологическая оценка принимаемых технологических решений.

В настоящее время основными направлениями охраны окружающей среды считаются следующие:

создание технологий, которые обеспечивают комплексное, рациональное использование всех природных ресурсов и исключают качественные изменения в окружающей среде, что достигается разработкой малоотходных технологий с замкнутыми производственными циклами;

возведение очистных и охранных сооружений, которые должны исключить или снизить вредное влияние технологических процессов на окружающую среду.

При исследовании процессов взаимодействия общественного производства с окружающей природной средой необходимо применение как инженерных, так и экологических методов: насущно необходимым является разработка и развитие новой ветви экологии - инженерной экологии, объединяющей в себе инженерные и экологические методы исследования. Таким образом, инженерная экология — новая научная дисциплина, изучающая взаимодействие общества с природной средой в процессе общественного производства (определение общее).

Объектом исследования инженерной экологии является взаимодействие промышленного предприятия с окружающей природной средой, т.е. процесс общественного производства, определяющий как эффективность производства, так и состояние окружающей среды. Инженерная экология должна развиваться в связи с целым рядом научных дисциплин, изучающих социальные, экономические, географические, экологические и другие аспекты этого взаимодействия. Отличается инженерная экология от этих направлений предметом исследования, в качестве которого выделяется процесс взаимодействия технологической линии с окружающей природной средой. Именно технологический процесс конкретного производства определяет структуру и функционирование возникающей системы, т.е. характер взаимодействия общества с природой в конкретном месте, конкретных условиях и в конкретный момент времени.

Исходя из выделенных объекта и предмета исследований можно дать определение инженерной экологии как научной дисциплины, объектом изучения которой являются структурные комплексы ноосферы — природно-промышленные системы (ППС) регионального и локального уровней

Природно-промышленная система — главная категория в инженерной экологии. Не давая ее окончательного определения в данной работе, остановимся на основных научных понятиях, которые должны предшествовать формулировке этого термина.

В настоящее время можно выделить следующие функционально и территориально взаимосвязанные ППС: нообиогеоценоз, природно-промышленный комплекс и территориально-промышленный комплекс (ТПК).

Выделение этих ППС дает возможность разработать теоретические и методические основы инженерной экологии, развивать ее информационную базу и разрабатывать практические рекомендации. Однако нельзя считать процесс формирования научных понятий о ППС завершенным.

Теоретические основы инженерной экологии включают в себя следующие разделы:

1) Методологические аспекты инженерной экологии: научное обоснование и изучение объекта и предмета исследований, разработка методов и средств исследований, методы моделирования и прогнозирования результатов взаимодействия общества и природы.

2) Учение о природно-промышленных системах: структура и функционирование ППС различных уровней, взаимосвязи между компонентами и элементами систем, их показатели и закономерности.

3) Основы рационального функционирования ППС: понятия эффективности и комплексности в применении к ППС, экономики рационально функционирующих ППС различных уровней, типовые комплексные схемы ППС и т.д.

4) Научно-методические основы проектирования, создания и эксплуатации ППС: инженерно-экологические изыскания, этапы проектирования ППС, инженерно-экологическая экспертиза проектных решений, методы контроля и прогноза действующих ППС и т.д.

5) Разработка и внедрение инженерных, экологических и организационных мероприятий, обеспечивающих гармоническое взаимодействие общества и природы, рациональное использование не воспроизводимых и расширенное воспроизводство воспроизводимых природных ресурсов.

6) Оценка и прогноз состояния природной среды в зоне действия промышленных предприятий (ППС).

Разработка теоретических основ инженерной экологии должна строиться на базе специальных исследований по следующим направлениям:

1) инженерно-экологические изыскания и анализ полученных данных с привлечением методов инженерных, экологических, географических, экономических, социальных и других дисциплин;

2) натурные инженерно-экологические исследования структуры и характер функционирования ППС;

3) моделирование процессов взаимодействия отдельных технологий с окружающей природной средой и функционирования ППС в целом;

4) экономический анализ функционирующих ППС.

Важное значение для разработки теоретических основ инженерной экологии имеет выделение в ноосфере ППС разного ранга. При этом в качестве элементарной структурной единицы (элементарной ППС) принимается нообиогеоценоз, который является элементарной материально-энергетической единицей ноосферы. Нообиогеоценоз рассматривается как абстрактная ППС, а его особенности и свойства функционирования переносятся на системы более высокого ранга. Кроме того, нообиогеоценоз — это новообразование и не может сравниваться и идентифицироваться с элементарными природными комплексами (биогеоценозами или фациями). Эта ППС характеризуется своей особой структурой и функционированием, где определяющая роль принадлежит нооценозу.

Нооценоз (сообщество разума) как компонент нообиогеоценоза представляет собой социально-техническую подсистему, характеризуемую определенной структурой, которая во многом обусловливает особенности его функционирования. Нооценоз — это не застывшие формы (техноген, неоген и т.д.), а постоянно функционирующее и изменяющееся звено общей системы, определяющее, в конечном счете, функционирование ППС более высокого ранга.

Природные компоненты нообиогеоценоза — биоценоз и экотоп — составляют единство, которое в ППС может быть определено как природная среда, однако в ППС эти компоненты функционируют уже в совокупности с производственными объектами, образуя при своем взаимодействии совершенно новые комплексы, ранее в природе не существовавшие.

Таким образом, в настоящее время ставится вопрос об изучении структуры и функционирования нообиогеоценозов и выделении ППС более высокого ранга.

Известно, что добыча нефти и газа, как правило, невозможна без определенных нарушений окружающей природной среды, которые часто вносят качественные изменения в естественную экологическую систему. Поэтому вопросы охраны окружающей среды, т.е. обеспечение гармонического взаимодействия с природой при добыче нефти и газа, играют особую, если не первостепенную роль и здесь можно говорить о нефтегазовой экологии.

В современных условиях, совершенствуя технологию добычи углеводородного сырья, необходимо предусматривать комплекс инженерно-экологических мероприятий, обеспечивающих создание в зоне действия предприятия новой экологической системы с заданной продуктивностью основных элементов природной среды.

Основными объектами исследований инженерной (нефтегазовой) экологии являются ППК, структура и функционирование которых определяется характером производства, а также свойствами и состоянием окружающей природной среды. Инженерно-экологические исследования выявляют и изучают взаимосвязи между технологическими и природными процессами с учетом которых и вырабатываются технические экологические и организационные решения.

Основные задачи инженерной экологии:

1) изучение законов взаимодействия промышленного производства с окружающей природной средой и разработка научно-методических основ рационального природопользования с учетом интересов настоящих и будущих поколений;

2) разработка и внедрение в практику нормативных и инструктивных материалов, обеспечивающих проектирование, строительство и эксплуатацию высокопроизводительных и высокопродуктивных ППК, а также разработка комплексных схем охраны природы и типовых инженерных и инженерно-экологических мероприятий, направленных на повышение эффективности использования и охраны природных ресурсов на действующих предприятиях;

3) разработка методов и средств контроля и прогноза состояния окружающей среды в зоне действия промышленных предприятий и создания эффективных систем управления ППК;

4) разработка экономики рационального природопользования, т.е. экономики рационально действующего ППК.