Исследование Земли из Космоса, 2022, № 3, стр. 37-54

Пленочные загрязнения Керченского пролива по данным пятилетнего радиолокационного мониторинга: современное состояние и основные источники

С. К. Клименко a*, А. Ю. Иванов ab, Н. В. Терлеева a

a Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН
Москва, Россия

b Научно-исследовательский институт аэрокосмического мониторинга “АЭРОКОСМОС”
Москва, Россия

* E-mail: klimenko.sk@ocean.ru

Поступила в редакцию 28.10.2021

Полный текст (PDF)

Аннотация

Анализируются результаты пятилетнего (2017–2021) мониторинга пленочных загрязнений Керченского пролива и его предпроливья. Для мониторинга использовались радиолокационные данные европейских спутников Sentinel-1A и Sentinel-1B, как оперативные, так и архивные, представляющие собой ценный материал для поиска, обнаружения и изучения характера пленочных загрязнений, образованных нефтью, нефтепродуктами и прочими маслянистыми веществами. В ходе мониторинга было обнаружено 2597 пятен пленочных загрязнений общей площадью 1120 кв. км на 481 радиолокационных изображениях. Установлены основные источники загрязнения, в порядке убывания это: рейдовые перегрузочные районы в проливе, порт Тамань с его причальным комплексом, рейдовые/якорные стоянки в Азовском и Черном морях и др. Кроме того, обнаружены места естественных нефтепроявлений на прилегающем черноморском шельфе, создающие свой природный нефтеуглеродный фон, который необходимо учитывать. В результате мониторинга выявлена тенденция к общему снижению количества пленочных загрязнений, несмотря на их рост в 2016–2019 гг. Радиолокационный мониторинг и геоинформационный подход показали свою высокую эффективность для задач оперативного и ретроспективного анализа спутниковых данных на предмет пленочных загрязнений.

Ключевые слова: Керченский пролив, пленочные загрязнения, космическая радиолокация, спутниковый мониторинг, источники загрязнения

ВВЕДЕНИЕ

Керченский пролив – важнейшая акватория Азово-Черноморского бассейна, испытывающая высокую антропогенную нагрузку не только из-за активного судоходства, но и за счет интенсивно развивающегося товарооборота. В последние годы наращивается объем грузооборота в портах пролива, в связи с чем увеличилось и количество проходящих судов, что, так или иначе, влияет на экологическое состояние вод исследуемой акватории (Фащук, Петренко, 2008).

Побережье Керченского пролива, полностью хозяйственно освоенное, фактически представляет собой антропогенно-техногенный ландшафт. На берегах пролива расположены Керченский торговый порт, порты Камыш-Бурун, Кавказ и Крым, а в черноморском предпроливье – порт Тамань (рис. 1). Берега пролива соединены Крымским мостом, по которому осуществляется автомобильное и железнодорожное сообщение. Керченский пролив мелководен, поэтому в нем прорыт Керчь-Еникальский канал, который обеспечивает судоходство между Черным и Азовским морями, а порты пролива соединены с ним второстепенными подходными каналами. Более того, в самом проливе фактически находятся производственные объекты – т.н. рейдовые перевалочные районы (РПР) (рис. 1). Строительство Керченского моста в период с 2016 по 2019 г. вместе с дноуглубительными работами в акватории пролива также является примером крайне высокой техногенной нагрузки на воды пролива.

Рис. 1.

Схема Керченского пролива с акваториями портов, якорными стоянками и перегрузочными рейдовыми районами, где высок риск появления пленочных загрязнений.

Все эти факторы существенно повлияли на гидрологический и гидробиологический режимы пролива, а также на состояние экосистемы акватории в целом. Поэтому необходимо проводить мониторинг для выявления районов наибольшего загрязнения и дальнейшего контроля с целью улучшения экологической ситуации (Фащук, Петренко, 2008; ИО РАН, 2016; Иванов и др., 2021).

Методы дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) крайне эффективны для оперативной и объективной оценки экологического состояния акватории пролива, включая наблюдение за пленочными/нефтяными загрязнениями, взмучиванием вод, выносами рек, сбросами канализации, дампингом грунтов и другими техногенно-антропогенными процессами, влияющими на общее состояние морской среды (Бондур, 2010; Лаврова и др., 2011; Бондур, Замшин, 2012; Евтушенко, 2016; Иванов и др., 2021). Радиолокационные изображения (РЛИ), полученные со спутников, дают возможность анализировать актуальную информацию об интересующей акватории в режиме реального времени (Иванов, 2007; Иванов и др., 2014). Кроме того, полный и частый охват спутниковой съемкой всего Керченского пролива позволяет проводить регулярный мониторинг данной акватории, а также провести ретроспективный анализ имеющихся в базах данных спутниковых снимков и изображений (Иванов и др., 2021).

Хорошо известно, что в результате попадания нефти или другого маслянистого вещества на поверхности моря образуются пятна, различимые на РЛИ, благодаря выглаживанию нефтяной пленкой мелкомасштабного ветрового волнения (Alpers, Espedal, 2004; Иванов, 2007). Выглаженная поверхность моря отражает падающие электромагнитные волны в сторону от источника излучения (от антенны космического радиолокатора). Отразившись от выглаженной морской поверхности, радиоволны большей частью не возвращаются к радиолокатору, в связи с чем область нефтяного пятна отображается темным тоном на РЛИ. Поэтому радиолокация наиболее информативна для поиска пленочных загрязнений по сравнению с зондированием в оптическом диапазоне. Более того, для радиолокации отсутствие солнечного света или облачность не являются ограничением, как для наблюдений в оптическом диапазоне.

Под пленочным загрязнением будем понимать совокупность жидких маслянистых веществ, попадающих в морскую среду благодаря хозяйственной деятельности человека и способных образовать пленки на поверхности моря (Терлеева, Иванов, 2017). Прежде всего, это – легкие фракции нефти и нефтепродукты (различные виды топлива: мазут, дизтопливо, керосин, бензин, горюче-смазочные материалы, нефтехимическое сырье), а также маслянистые вещества, перевозимые наливом, в том числе растительные масла. Среди них выделяют жидкие судовые отходы, которые образуются в результате “жизнедеятельности” судов. Фактически это смеси нефтепродуктов и различных судовых отходов с водой, например, отработка (остатки топлива и отработанных ГСМ), льяльные (трюмные) воды, балластные и промывочные воды, жидкие бытовые отходы (судовая канализация и воды пищеблока), отходы рыбопереработки и т.п. – в море они образуют судовые разливы. В отличие от загрязнений сырой нефтью и тяжелыми нефтепродуктами, эти загрязнения обычно формируют на воде тонкие пленки, которые визуально выглядят радужными в месте образования и серебристо-серыми на периферии, а время их жизни на поверхности моря составляет несколько часов (Иванов, 2007).

Строительство Крымского моста, портового комплекса (ПК) Тамань, активное судоходство, перевалка грузов и другие техногенные процессы оказывают сильное воздействие на состояние его акватории. В связи с этим в рамках мониторинга Черного моря, который проводит ИО РАН и ГК СКАНЭКС, проливу уделялось особое внимание, см.: ИО РАН (2016, 2021), СКАНЭКС (2019a, 2019b, 2019c, 2020a, 2020b). Более того, данные ДЗЗ, накопленные за пятилетний период (с 2017 г.), требовали тщательного анализа и интерпретации. Дистанционный мониторинг Керченского пролива и прилегающих акваторий, помимо радиолокации, подразумевал сбор всех спутниковых данных, находящихся в свободном доступе, включая снимки высокого и среднего разрешения спутников Sentinel-2, Landsat-8, Spot, WorldView и др., а также всей другой информации, позволяющей проводить идентификацию пятен, обнаруженных в данных ДЗЗ. В настоящей работе представлены результаты анализа данных радиолокационного спутникового мониторинга пленочных загрязнений Керченского пролива и прилегающих к нему акваторий в период с января 2017 г. по декабрь 2021 г., что позволило выявить основные районы концентрации пленочных загрязнений, источники загрязнения и тенденции в их динамике.

ДАННЫЕ И МЕТОДЫ

Для мониторинга акватории Керченского пролива и последующего анализа использовались РЛИ европейских спутников Sentinel-1A и Sentinel-1B. Изображения становились доступны после того, как загружались на оперативный геопортал ГК СКАНЭКС из базы данных Copernicus Open Access Hub Европейского космического агентства в виде радиолокационных продуктов GRD. Для мониторинга они использовались в режиме съемки IW (Interferometric Wide) с вертикальной поляризацией сигнала и оригинальным разрешением 10 м. Район интереса был выбран таким образом, чтобы охватить им как акваторию самого пролива, так и предпроливье в Азовском и Черном морях, которые генетически связаны в части загрязнения с проливом.

Визуальное дешифрирование (или извлечение полезной информации из комических снимков с помощью зрительной системы человека, которая имеет крайне высокую способность к распознаванию образов) заключается в экспертном выделении областей РЛИ, соответствующих по совокупности своих признаков пятнам пленочных загрязнений. Такие признаки обусловлены особенностями формирования и динамики пятен нефти/нефтепродуктов на поверхности моря и, соответственно, особенностями их отображения на РЛИ (Иванов, 2007; Alpers, Espedal, 2004; Ivanov, 2011; Alpers et al., 2017). К ним относятся форма, размеры, характер края, контраст и т.п. информация. Основными признаками в случае визуального дешифрирования сигнатур является тон (яркость), текстура изображения и контраст на фоне окружающей морской поверхности. Немаловажным фактором при распознавании пятен загрязнений часто является учет гидрометеорологических условий (ГМУ), в частности направления и скорости ветра, а по возможности и течений, а также контекстное окружение (близость судовых трасс, рейдовых стоянок, портов, нефтегазовых платформ и т.п.).

Дальнейшая интерактивная обработка и анализ РЛИ обычно осуществляется поэтапно с использованием промежуточных или дополнительных результатов/данных для получения более достоверной информации и верификации результатов визуальной интерпретации. Тем не менее визуальное дешифрирование, подкрепленное другими данными и информацией, до сих пор часто остается основным методом анализа (Иванов, 2007).

Для обнаружения пятен пленочных загрязнений использовались космические РЛИ радиолокационных спутников Sentinel-1. Обнаружение и идентификация пятен пленочных загрязнений на них предварительно осуществлялась визуальным методом с учетом контекстной обстановки. Далее проводился интерактивный анализ с помощью инструментов веб-ГИС приложения “Геомиксер” (http://geomixer.ru), где уже имеющиеся географически привязанные РЛИ анализировались с привлечением дополнительной информации о конкретной акватории. Для анализа и идентификации обнаруженных на РЛИ пятен использовался геоинформационный (ГИС) подход (Иванов, Затягалова, 2007), суть которого заключается в учете набора различных объективных океанографических, гидрометеорологических, навигационных и индустриальных факторов (в частности, данных навигационных карт, батиметрии, нефтегазового комплекса, полей ветра и ГМУ), а также комплексной информации о водном бассейне, характеризующих место обнаружения пятна, и окружающую оперативную судовую обстановку по данным систем автоматической идентификации судов − АИС. Все это было доступно для анализа благодаря тому, что порталы ГК СКАНЭКС позволяют подключение внешних слоев и геопространственных данных из международных геоинформационных сервисов и баз данных по протоколу WMS (Web Map Service) (подробнее про ГИС-подход и возможности приложения “Геомиксер” см. также: Ivanov, Zatyagalova (2008), Ivanov (2011), Иванов и др. (2014)).

Интерактивный анализ с помощью ГИС-подхода включал в себя следующие последовательные действия, выполняемые в веб-ГИС картографическом приложении “Геомиксер”:

1) визуальное дешифрирование пятен пленочных загрязнений, отбор кандидатов в пленочные загрязнения и их интерактивный анализ, в том числе с помощью специализированных компьютерных модулей,

2) итоговая экспертная оценка природы слика и определение положения (координат) источника пятна,

3) выделение и векторизация, как отдельных разновременных сликов, так и их групп, с последующим созданием векторных слоев, пригодных для внесения в ГИС-проект,

4) пространственно-временной анализ всех доступных радиолокационных съемок,

5) сопоставление результатов обнаружения пятен-сликов с доступными подспутниковыми данными и материалами.

Типичные пятна пленочных загрязнений Керченского пролива показаны на рис. 2. Карты пленочных загрязнений за каждый год в рамках ГИС-подхода создавались путем объединения всех слоев с пятнами, обнаруженными на каждом РЛИ, полученном в течение года. Для этого может использоваться как обычная, так и специализированная ГИС. В итоге в рамках ГИС-подхода основные источники загрязнений (рис. 2), особенно в проливе, на интегральных картах загрязнений (рис. 3), полученных за длительный период, выявляются практически автоматически (рис. 4, а, 4, б).

Рис. 2.

Типичные загрязнения Керченского пролива и предпроливья, обнаруженные на радиолокационных изображениях: а – судовой разлив на основной судоходной трассе; б – крупный разлив у выносных причалов порта Тамань; в – техногенное пленочное загрязнение у Крымского моста; г – судовые разливы на перегрузочных рейдовых стоянках в проливе; д – крупный судовой разлив на рейдовой стоянке в открытом Черном море; естественное нефтепроявление (сиреневый квадратик – источник). © ESA.

Рис. 3.

Сводная интегральная карта пленочных загрязнений Керченского пролива и прилегающих акваторий, обнаруженных по данным спутникового мониторинга 2017–2021 гг.

Рис. 4.

(а) Пример выявления источников загрязнения: совмещение в приложении “Геомиксер” интегральной карты пленочных загрязнений за 2019 г. с границами портов, рейдов и якорных стоянок. (б) Карта-схема пленочных загрязнений (контуры) в акватории причального комплекса Тамань по данным радиолокационного мониторинга 2020–2021 гг. Наибольшая концентрация пленочных загрязнений в обнаружена у причала ООО “Пищевые ингредиенты”.

Рис. 4.

Окончание

Кроме того, интегральная карта пленочных загрязнений, составленная на основе анализа массива РЛИ за пять лет (см. рис. 3), позволяет выделить районы наибольшей концентрации пятен загрязнений и дает информацию об источниках загрязнения, как наглядно показано на рис. 4, a.

ИСТОЧНИКИ ЗАГРЯЗНЕНИЙ КЕРЧЕНСКОГО ПРОЛИВА

В период с 2017 по 2021 гг. пятна пленочных загрязнений в Керченском проливе и прилегающих предпроливьях были обнаружены на 481 РЛИ. Всего было обнаружено 2597 пятен-сликов общей площадью 1120.4 км2.

Как неоднократно отмечалось, активное судоходство и перевалка грузов – один из главных источников загрязнения акватории Керченского пролива (Иванов и др., 2021; ИО РАН, 2016; СКАНЭКС, 2019с). Разливы могут образовываться на морской поверхности в результате сбросов балластных, льяльных, бытовых вод или других жидких отходов, а также из-за утечек при перевалке различных маслянистых продуктов на рейдовых стоянках и РПР.

В ходе анализа карт распределения пленочных загрязнений в проливе было выделено несколько районов с максимальной концентрацией пятен – фактически источников загрязнения; в порядке убывания это: Таманский портовый комплекс, перегрузочные рейды в проливе и предпроливье, Крымский мост, якорные стоянки в азовском и черноморском предпроливьях, порт Керчь и др. Рассмотрим их подробнее.

Портовый комплекс Тамань. Порт Тамань и его ПК – один из крупнейших портов Черноморского бассейна по грузообороту и крупнейший порт на данной акватории, чья доля в общем грузообороте Азово-Черноморского бассейна составляет порядка 13–15% (Ассоциация морских портов, 2021). Он представляет собой причальный комплекс, состоящий из четырех выносных причалов длиной от 1.7 до 2.4 км, принадлежащих: ООО “ОТЭКО-Портсервис” (терминал № 1), ООО “Пищевые ингредиенты” (№ 2) ОАО, ЗАО “Таманьнефтегаз” (№ 3) и “Тольяттиазот” (№ 4), соответственно (Морской порт Тамань, 2021); см. рис. 1. Общая пропускная способность ПК в совокупности составляет около 55 млн тонн в год, а на его причалах происходит перевалка нефтепродуктов и сжиженных углеводородных газов, наливных и насыпных пищевых продуктов, прочих навалочных грузов (Морской порт Тамань, 2021).

Перечисленные выше компании и принадлежавшие им предприятия на суше осуществляют погрузку/перегрузку сухих и жидких грузов, в том числе нефтепродуктов, сжиженного углеводородного газа, масложирового сырья и т.п. веществ, способных образовывать пленки на морской поверхности. В 2012 г. были закончены работы по углублению операционных акваторий и подходного канала к Таманскому перегрузочному комплексу. Строительство Таманского терминала навалочных грузов “ОТЭКО-Портсервис” началось в 2014 г., а в марте 2019 г. он притупил к работе. Дноуглубительные работы были продолжены в связи с обустройством операционной акватории.

Еще в 2016 г. (Евтушенко, 2016) было отмечено, что как на РЛИ, так и на оптических снимках, у причалов ПК наблюдались пятна пленочных загрязнений. Вполне очевидно, что выявленные здесь пленочные загрязнения (рис. 4, б) обусловлены как перевалками и погрузками наливных грузов, так и утечками/сбросами с судов в рамках судовых операций; они наблюдались главным образом у причала № 3, причем самые крупные пятна достигали 3–3.5 км2. Пятна в данном районе наблюдались достаточно часто: каждый месяц на каждом втором или третьем снимке при благоприятных ГМУ, а площадь сликов у ПК в среднем варьировалась от 0.1 до 0.6 км2.

Рейдовые перегрузочные районы. Рейдовые перегрузочные районы расположены в акватории Керченского пролива − № 451 и западнее от погрузочного комплекса “Тамань” в керченском предпроливье (рис. 1). В пределах этих РПР происходят перегрузки различных жидких и сыпучих веществ с судов типа “река–море” на морские танкеры и сухогрузы для дальнейшей транспортировки (ИО РАН, 2016; Иванов и др., 2021). Операции по перевалке нефтепродуктов в условиях открытого моря достаточно часто сопровождаются выбросами и утечками, которые могут образовывать пленочные загрязнения и достаточно часто регистрировались на РЛИ в виде мелких пятен округлой или удлиненной формы. Обнаруженные здесь пятна преимущественно имели небольшие размеры (самое крупное имело площадь около 3 км2), тем не менее, часто они наблюдались в большом количестве, что можно увидеть на сводной карте (рис. 3) и на рис. 4, a. Более того, было отмечено, что наибольшая концентрация пленочных загрязнений в районе данного участка акватории приходится на перевалочную стоянку порта Кавказ, где количество загрязнений от года к году относительно стабильно и тенденции к его увеличению нет. Большей частью площадь пленок здесь не превышала 1 км2.

Азовская и черноморская рейдовые/якорные стоянки. Данные рейды расположены в предпроливьях Азовского и Черного морей. В них происходит стоянка судов, ожидающих разрешения на проход проливом. Обнаруженные здесь разливы невелики, однако время от времени, особенно c осени 2019 г., они стали достигать значительных площадeй (например, разливы на РЛИ Sentinel-1B от 15.12.2019 площадью 25 км2, а на РЛИ Sentinel-1A от 29.07.2020 – 26 км2) и более (так, на РЛИ Sentinel-1B от 9.03.2020 был обнаружен разлив площадью около 50 км2 – см. рис. 2, д). Трудно предположить, что эти разливы сформированы нефтью/тяжелыми нефтепродуктами – скорее всего, они образованы судовыми отходами с остатками нефтепродуктов, что характерно для жидких отходов (Терлеева, Иванов, 2017), которые в благоприятных ГМУ образуют такие большие пятна.

Вопрос о том, легально или нелегально происходят эти сбросы, остается открытым. Однако известно, что сбросы вод, содержащих нефтепродукты, в этих районах должны регулироваться международными природоохранными конвенциями, например, МАРПОЛ (МАРПОЛ, 2008). Данную тенденцию также можно объяснить тем, что, например, черноморская рейдовая/якорная стоянка расположена вне территориальных вод РФ, где не действуют жесткие ограничения конвенций. В связи с этими причинами появления крупных пленочных загрязнений можно считать нарушением положений конвенций об охране окружающей среды из-за ненадлежащего контроля судоходства со стороны природоохранных ведомств.

Крымский мост. Крымский мост – транспортный переход через Керченский пролив, соединяющий Керченский и Таманский полуострова, является одним из важнейших социально-экономических объектов РФ. В период строительства, главным образом в 2018 и 2019 гг., в его окрестностях наблюдалось большое количество пятен пленочных загрязнений (рис. 5). Они были обусловлены попаданием в морскую среду остатков топлива и ГСМ от машин и механизмов, задействованных при строительстве, а сразу после его окончания – с ливневыми стоками с дорожного полотна (СКАНЭКС, 2019b).

Рис. 5.

Пленочные загрязнения у Крымского моста в период с января 2017 по декабрь 2021 г. по данным спутникового радиолокационного мониторинга.

Затем ситуация стабилизировалась, наметилась тенденция к существенному уменьшению масштабов загрязнения: после завершения строительства моста с 2020 г. обнаружено резкое сокращение пятен на акватории, примыкающей к мосту, что подтверждают результаты мониторинга и, в частности, карты на рис. 5. Типичные пленочные загрязнения здесь – это слики набольших размеров (длина до 1–1.5 км, площадь 0.1–0.6 км2), примыкающие к мосту с севера и юга.

Порты Керченского пролива. Кроме портового комплекса Тамань в акватории Керченского пролива расположены порты Керчь, Кавказ, Крым и Камыш-Бурун (рис. 1). Среди них по количеству разливов можно выделить первые два, а наибольшее количество пленочных загрязнений среди них было сосредоточено в Керченской бухте, хотя в 2020 г. пришелся их минимум. Площади обнаруженных загрязнений на акватории морского порта Керчь варьируют от 0.01 до 2 км2. Причем генезис загрязнений в бухте и на прилегающих акваториях самый разнообразный: от различных утечек в порту и до сбросов производственных вод из систем крупных керченских промышленных предприятий. В акватории, примыкающей к п-ову Чушка, в водах порта Кавказ наблюдалось гораздо меньшее количество пленочных загрязнений, причем максимум их численности приходился на 2017 и 2020 гг.; они имели небольшие размеры площадью от 0.1 до 1.5 км2. Наиболее “чистым” оказался порт Камыш-Бурун.

Основная судоходная трасса. Главный судоходный путь в проливе следует Керчь-Еникальским каналом, которым ходят суда из Черного в Азовское море и обратно (рис. 1). Необходимость в канале возникла из-за небольшой глубины пролива – средние значения составляют всего 4 м.

Пропускная способность канала достигает 100–150 судов в сутки, которые перевозят, в том числе, нефть и нефтепродукты, что может повлечь за собой появление пленочных загрязнений на данной судоходной трассе. Поэтому здесь также время от времени наблюдались судовые разливы, характеризующиеся вытянутой формой и располагающиеся вдоль фарватера канала. Их длина согласно данным мониторинга в среднем не превышала 7–8 км. Некоторые судовые разливы начинались еще в открытом море, даже вне территориальных вод, и заканчивались в проливе. Так в марте 2019 г. (8.03.2019) был обнаружен разлив в азовской части района интереса длиной около 30 км. Максимальные по длине судовые разливы были обнаружены в марте 2020 г. на судоходной трассе, следующей из Керченского пролива в Черное море; их длина варьировала от 15 до 22 км. Отмечен постепенный рост количества загрязнений судового происхождения в районе главной судоходной трассы в проливе. Отметим и то, что после постройки Крымского моста из всех судоходных путей пролива остался только этот – и теперь все суда идут только главным каналом и, соответственно, наиболее крупные судовые разливы проявляются на его трассе или рядом.

Естественные нефтепроявления. Кроме судовых разливов в ходе мониторинга были обнаружены места концентрации нефтяных пятен вне районов антропогенной нагрузки. Естественное высачивание нефти на дне моря создает группы пятен на морской поверхности или нефтепроявления, которые приурочены к одному и тому же источнику (обычно эруптивным структурам морского дна – сипам, грифонам и т.п.). Таким образом, пространственно-временная группировка пятен-сликов, обнаруженных на серии РЛИ около одной точки, однозначно указывает на подводной источник на дне (Иванов и др., 2020). Если в этом месте нет затонувших судов, выпусков подводной канализации или поврежденных трубопроводов, то источник – естественный.

Примеры отображения сликов согласно данным ДЗЗ приведены на рис. 6, причем индивидуальные пятна имели длину 0.3–12 км и площадь 1–2.5 км2. По результатам предварительного анализа ежегодных интегральных карт с помощью ГИС-подхода установлено, что источниками этих пятен могут быть естественные нефтепроявления (на рис. 3, 7–9), так как информации об авариях судов или нахождении трубопроводов в данных местах нет.

Рис. 6.

Квазисинхронное отображение нефтепроявлений № 1 (вверху) и № 2 (внизу) на космоснимках от 13.04.2020: на радиолокационном изображении Sentinel-1В (03:40 UTC) и оптическом снимке Sentinel-2В (10:33 UTC) (справа отобразилась банка Марии Магдалины). © ESA.

Рис. 7.

Сводная карта пленочных сликов, маркирующих естественные нефтепроявления в черноморском предпроливье, по данным спутникового мониторинга 2017–2021 гг.

Рис. 8.

Положение нефтепроявлений, обнаруженных в ходе мониторинга, на навигационной карте; овалом показан район, где нефтепроявления также возможны (Глазырин, 2021).

Рис. 9.

Вновь обнаруженные нефтепроявления (светло-зеленый) в системе известных грязевых вулканов Тамано-Азовского региона (синий – по данным Шнюкова (2014), светло-коричневый – база данных Подымов (2015)).

Более детальный анализ позволил выявить три кластера пятен, формирующих веерные структуры (рис. 7). В 2017–2021 гг. эти пятна в данных радиолокации регистрировались достаточно часто: ежегодно на 40–70 РЛИ. Пятна группировались около точек с координатами 44°56′19″ с.ш. и 36°46′03″ в.д. (источник № 1), 45°02′08″ с.ш. и 36°57′28″ в.д. (источник № 2), и 45°03′34″ с.ш. и 36°34′25″ в.д. (источник № 3) и расположены на мелководном участке шельфа на глубинах 32, 18 и 19 м, соответственно (рис. 8). Обнаруженные группы пятен находятся в хорошо известном районе распространения подводного грязевого вулканизма и газовыделений (Шнюков и др., 1986; Шнюков, 2014). Более того, эти нефтепроявления находятся в границах Таманского нефтегазоносного района, который характеризуется достаточно перспективной нефтегазоносностью (Глумов и др., 2014). Все это с высокой вероятностью также позволяет говорить о наличии подводных источников на дне, ответственных за нефтепроявления, наблюдаемые на поверхности моря.

Ряд пятен-сликов пока неизвестного происхождения время от времени наблюдался между банками Аксенова, Савенко и Андреева (рис. 8; место показано эллипсом). Вполне вероятно, что и здесь на глубинах 13–15 м тоже могут находиться источники естественных нефтепроявлений, однако выбрасывающие, судя по имеющимся данным, нефть крайне эпизодически.

В итоге, так как эти нефтепроявления лежат в рамках Таманского нефтегазоносного района и Керченско-Таманской грязевулканической области, находятся недалеко друг от друга и их проявления на поверхности моря часто происходят одновременно, можно утверждать, что они принадлежат к одной и той же флюидодинамической (грязевулканической) системе (рис. 9). Вероятно, к этой же системе относятся и недавно обнаруженное нефтепроявление в Азовском море и источник у Бугазской косы в Черном море (Иванов и др., 2020; СКАНЭКС, 2020a, 2020b). Анализ доступного геолого-геофизического материала привел к заключению, что эти нефтепроявления могут быть обусловлены существующей нефтегазоносностью и процессами миграции нефтеуглеводородов в осадочном комплексе северо-восточной части Черноморского бассейна.

Доля естественных нефтепроявлений от общего количества обнаруженных и идентифицированных в ходе мониторинга пленочных загрязнений в среднем составляет порядка 11.5%. (см. табл. 1). Наблюдаемые слики были различной формы, длины, площади и контраста – в зависимости от погодных условий во время съемки акватории.

Таблица 1.  

Количество и доля естественных нефтепроявлений (ЕН) от общего количества обнаруженных пятен за время мониторинга

Год Общее количество пятен Количество ЕН Общая площадь, кв. км Доля ЕН, %
2017 460 52 158.9 11.3
2018 642 46 211.9 7.2
2019 770 70 253.2 9.1
2020 435 50 385 11.5
2021 290 46 111.4 15.9
Среднее       11.0
Итого 2597 264 1120.4  

В зимние месяцы пятна естественных нефтепроявлений обнаруживались редко, т.е. не отображались на РЛИ, полученных при скорости ветра, превышающей 5–6 м/с, что характерно для осенне-зимних сезонов. Это может говорить о том, что высачиваются легкие фракции нефти, пленки которых под действием ГМУ быстро исчезают с поверхности моря.

ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате пятилетнего радиолокационного мониторинга было обнаружено 2597 пятен пленочных загрязнений общей площадью 1120 км2. Установлены основные источники загрязнения пролива: рейдовые перегрузочные районы в проливе, порт Тамань с его причальным комплексом и рейдовые/якорные стоянки в азовском и черноморском предпроливьях. Порты пролива и главный судоходный путь представляют меньшую угрозу, хотя время от времени здесь появляются крупные разливы. До 2020 г. одним из источников загрязнения был Крымский мост, влияние которого на экосистему пролива сейчас свелось к минимуму.

На рис. 10 представлена статистика пятилетнего мониторинга, в которой просматривается тенденция к уменьшению количества пятен пленочных загрязнений. Из рисунка видно, что наибольшая площадь загрязнений пришлась на 2020 г., что можно объяснить крупными судовыми разливами, произошедшими в районе Черноморского рейда вне территориальных вод РФ. Тем не менее, несмотря на выявленную тенденцию к общему снижению, проблема загрязнения пролива остается не решенной.

Рис. 10.

Статистика радиолокационного мониторинга пленочных загрязнений Керченского пролива и прилегающих акваторий в период с января 2017 по декабрь 2021 г.

В ходе мониторинга выявленная тенденция снижения общего количества пленочных загрязнений после 2019 г. может говорить о создании более благоприятной экологической обстановки в проливе, в особенности после окончания строительства Крымского моста. Однако от года к году общая площадь загрязнений постепенно растет, более того, стали появляться пятна большой площади (более 25 км2), главным образом в черноморском предпроливье, в районе рейда в открытом море, вне территориальных вод РФ. На наш взгляд, возникает вопрос о законности этого рейда, где не действуют ограничения конвенции МАРПОЛ, а контроль российских природоохранных организаций не заметен или малоэффективен.

Что касается типов продуктов, образующих разливы, то вполне очевидно предположить, что на РПР в воду попадают нефтепродукты и масла, перевозимые наливом; у причалов ПК “Тамань” – как остатки масложировой продукции, так и судовые отходы с нефтепродуктами; на судовых трассах и рейдовых/якорных стоянках – самые разнообразные судовые отходы (балластные/промывочные/льяльные воды, отработка, прочие жидкие отходы, содержащие нефтепродукты, масла и жиры).

Помимо этого, впервые обнаружены источники естественных нефтепроявлений в черноморском предпроливье, которые суть явления природы, что создают свой нефтеуглеродный фон, который необходимо учитывать в общих оценках наряду с остальными источниками. Предварительный анализ показал, что их существование не противоречит современным геолого-геофизическим представлениям о природе Крымско-Таманского региона.

Вполне очевидно, что в начале XXI в. пролив еще раз подвергся крайне интенсивному антропогенному воздействию, которое вызвало существенное изменение всей его экосистемы. Негативное воздействие загрязнения на воды пролива в виде нефти, нефтепродуктов и прочих маслянистых веществ также очевидно. Полученные результаты позволяют сделать общий вывод о высокой степени пленочного загрязнения акватории Керченского пролива с тенденцией к стабилизации экологической обстановки. Хотя пятна пленочных загрязнений – нефте- и маслопродуктов “живут” на морской поверхности от нескольких часов до суток или, например, до смены гидрометеорологических условий, их остатки не исчезают бесследно, а накапливаются в донных осадках, воде в растворенном виде и в прибрежной зоне.

В итоге в очередной раз показана эффективность спутникового радиолокационного мониторинга для оценки экологического состояния таких акваторий с высокой антропогенной нагрузкой, каким является Керченский пролив и прилегающие акватории. С помощью радиолокационных наблюдений можно оперативно следить за факторами, вносящими загрязнения (судоходство, якорные стоянки, перегрузочные рейды, акватории портов и т.п.), а также сравнивать актуальные данные ДЗЗ с данными баз и архивов данной акватории. Более того, вполне очевидно, что постоянный спутниковый мониторинг Керченского пролива крайне необходим и должен осуществляться непрерывно, а его результаты должны быть доступны всем заинтересованным лицам и организациям.

Список литературы

  1. Ассоциация морских торговых портов, 2021. Грузооборот морских портов России за 8 месяцев 2021 г. (https://www.morport.com/rus/news/gruzooborot-morskih-portov-rossii-za-8-mesyacev-2021-g).

  2. Бондур В.Г. Аэрокосмические методы и технологии мониторинга нефтегазоносных территорий и объектов нефтегазового комплекса // Исслед. Земли из космоса. 2010. № 6. С. 3–17.

  3. Бондур В.Г., Замшин В.В. Космический радиолокационный мониторинг морских акваторий в районах добычи и транспортировки углеводородов / Аэрокосмический мониторинг объектов нефтегазового комплекса. Под ред. В.Г. Бондура. М.: Научный мир, 2012. С. 255–271.

  4. Глазырин Е.А. Природное углеводородное загрязнение в черноморской прибрежной зоне Таманского полуострова / Закономерности формирования и воздействия морских, атмосферных опасных явлений и катастроф на прибрежную зону РФ в условиях глобальных климатических и индустриальных вызовов (“Опасные явления – III”): Ростов-на-Дону: Изд-во ЮНЦ РАН, 2021. С. 37–40.

  5. Глумов И.Ф., Гулев В.Л., Сенин Б.В., Карнаухов С.М. Региональная геология и перспективы нефтегазоносности Черноморской глубоководной впадины и прилегающих шельфовых зон / Под ред. Б.В. Сенина. Ч. 2. М.: Недра, 2014. 181 с.

  6. Евтушенко Н.В. Загрязнение Керченского пролива: взгляд из космоса // Земля из космоса. 2016. № 6(22). С. 74–77.

  7. Иванов А.Ю. Слики и пленочные образования на космических радиолокационных изображениях // Исслед. Земли из космоса. 2007. № 3. С. 73–96.

  8. Иванов А.Ю., Затягалова В.В. Картографирование пленочных загрязнений моря с использованием космической радиолокации и географических информационных систем // Исслед. Земли из космоса. 2007. № 6. С. 46–63.

  9. Иванов А.Ю., Матросова Е.Р., Кучейко А.Ю. и др. Поиск и обнаружение естественных нефтепроявлений в морях России по данным космической радиолокации // Исслед. Земли из космоса. 2020. № 5. С. 43−62.

  10. Иванов А.Ю., Потанин М.Ю., Филимонова Н.А., Евтушенко Н.В., Антонюк А.Ю. Оперативный мониторинг морских акваторий: новые геоинформационные решения и интернет технологии // Земля из космоса – наиболее эффективные решения. 2014. 2(18). С. 28–36. (http://zikj.ru/images/archive/no18/no18-4-ivanov-rus.pdf).

  11. Иванов А.Ю., Хлебников Д.В., Коновалов Б.В., Клименко С.К., Терлеева Н.В. Керченский пролив и его техногенное загрязнение: возможности оптического и радиолокационного дистанционного зондирования // Экология и промышленность России. 2021. Т. 25. № 8. С. 21–27. https://doi.org/10.18412/1816-0395-2021-8-21-27

  12. ИО РАН, 2016. Загрязнение акватории Керченского пролива: взгляд из космоса (https://ocean.ru/index. php/novosti-left/novosti-instituta/item/1390-zagryaznenie-akvatorii-kerchenskogo-proliva-vzglyad-iz-kosmosa).

  13. ИО РАН, 2021. Пятилетний мониторинг пленочных загрязнений Керченского пролива (https://ocean.ru/index.php/novosti-left/ob-yavleniya/item/2203-pyatiletnij-monitoring-plenochnykh-zagryaznenij-kerchenskogo-proliva).

  14. Кудрик И.Д., Портной В.С. Негативные антропогенные факторы, влияющие на состояние экосистемы Керченского пролива // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. 2013. № 27. С. 271–275.

  15. Лаврова О.Ю., Костяной А.Г., Лебедев С.А. и др. Комплексный спутниковый мониторинг морей России. М.: ИКИ РАН, 2011. 470 с.

  16. МАРПОЛ, 2008. Международная Конвенция по предотвращению загрязнения с судов 1973 г., измененная протоколом 1978 г. к ней (МАРПОЛ-73/78). Кн. I и II. СПб. ЗАО “ЦНИИМФ”, 2008.

  17. Морской порт Тамань, 2021. Информация ФГБУ “АМП Черного моря” (https://bsamp.ru/port-taman.php).

  18. Подымов И. 2015. Исследование и мониторинг грязевого вулканизма Тамани в аспекте современной проблемы экологической безопасности Азово-Черноморского побережья России (https://mud-volcano.coastdyn.ru/map.html).

  19. СКАНЭКС, 2019a. Дноуглубительные работы у порта Тамань в Керченском предпроливье: результаты наблюдения из космоса (http://www.scanex.ru/company/news/dnouglubitelnye-raboty-u-porta-taman-v-kerchenskom-predprolive-rezultaty-nablyudeniya-iz-kosmosa/)

  20. СКАНЭКС, 2019b. У Крымского моста обнаружены пятна пленочных загрязнений (http://www.scanex.ru/ company/news/u-krymskogo-mosta-obnaruzheny-pyatna-plenochnykh-zagryazneniy/).

  21. СКАНЭКС, 2019c. В 2019 г. зафиксирована тенденция к увеличению пленочными загрязнениями Керченского пролива (http://scanex.ru/company/news/v-2019-godu-zafiksirovana-tendentsiya-k-uvelicheniyu-plenochnymi-zagryazneniyami-kerchenskogo-proliv/).

  22. СКАНЭКС, 2020a. В Азовском море обнаружен подводный источник нефтеуглеводородов (https://www.scanex.ru/company/news/v-azovskom-more-obnaruzhen-podvodnyy-istochnik-nefteuglevodorodov/?sphrase_id=21204&sphrase_id=21204).

  23. СКАНЭКС, 2020b. В северо-восточной части Черного моря обнаружен новый источник пленочных загрязнений (https://www.scanex.ru/company/news/v-severo-vostochnoy-chasti-chyernogo-morya-obnaruzhen-novyy-istochnik-plenochnykh-zagryazneniy/?sphrase_id =21205&sphrase_id=21205).

  24. Терлеева Н.В., Иванов А.Ю. Жидкие судовые грузы и отходы, причины появления судовых разливов в море и проблемы их дистанционного зондирования // Экология и промышленность России. 2017. Т. 21. № 8. С. 13–19.

  25. Фащук Д.Я., Петренко О.А. Керченский пролив – важнейшая транспортная артерия и рыбопромысловый район Азово-Черноморского бассейна // Юг России: экология, развитие. 2008. № 1. С. 16–24.

  26. Шнюков Е.Ф. Грязевые вулканы Черного моря (каталог). Киев: ГНУ ОМГОР, 2014. 259 с.

  27. Шнюков Е.Ф., Соболевский Ю.В., Гнатенко Г.И. и др. Грязевые вулканы Керченско-Таманской области. Атлас. Киев: Наукова Думка, 1986. 152 с.

  28. Alpers W., Espedal H.A. Oils and surfactants. In: Synthetic Aperture Radar Marine User’s Manual, 2004 (http://www. sarusersmanual.com/ManualPDF/NOAASARManual_CH11_pg263-276.pdf) .

  29. Alpers W., Holt B., Zeng K. Oil spill detection by imaging radars: Challenges and pitfalls // Remote Sens. Environ. 2017. 20. P. 133–147.

  30. Ivanov A.Yu. Remote sensing of oil films in the context of global changes / In: “Remote Sensing of the Changing Oceans”. Springer-Verlag Berlin/Heidelberg, 2011. P. 169–194.

  31. Ivanov A.Yu., Zatyagalova V.V. A GIS approach to mapping oil spills in a marine environment // Int. J. Remote Sens. 2008. V. 29. № 21. P. 6297–6313.

Дополнительные материалы отсутствуют.