Региональные проблемы дреджинга по данным спутникового мониторинга Невской губы и восточной части Финского залива в период реализации крупных инженерных проектов Сухачева Леонтина Леонидовна Научно-исследовательский институт космоаэрогеологических методов, (ГУП «НИИКАМ») Лаборатория изучения береговых зон XXIII Международная береговая конференция в честь столетия со дня рождения профессора Всеволода Павловича Зенковича УЧЕНИЕ О РАЗВИТИИ МОРСКИХ БЕРЕГОВ: ВЕКОВЫЕ ТРАДИЦИИ И ИДЕИ СОВРЕМЕННОСТИ Санкт-Петербург, 5-9 октября 2010 г.

Гидротехнические проекты в Невской губе в предшествующий период, с 1976г. (по данным архивных КС): Намыв территорий. Строительство комплекса защитных сооружений (КЗС) Санкт-Петербурга от наводнений

Изображение дна Невской губы с ИСЗ РЕСУРС-Ф 6 мая 1983 года в условиях низкого стояния уровня и аномально высокой прозрачности вод «Просматривается» дно Невской губы (отмели, мели, отвалы фарватеров). Вз – взвеси, Д – строящаяся дамба

В 1986 г. в процессе возведения КЗС были фактически перекрыты Северные ворота Невской губы, вследствие чего изменился режим течений акватории – значительно увеличился расход воды через Южные ворота, скорости и направления течений.

Современный спутниковый мониторинг Невской губы и восточной части Финского залива

Исследования выполнены на основе анализа результатов регулярного спутникового мониторинга Невской губы и восточной части Финского залива в период реализации крупномасштабного проекта «Морской фасад Санкт-Петербурга», гг. Для определения масштабов и интенсивности техногенного загрязнения и оценки динамики экологического состояния акватории проведен сравнительный анализ современных и архивных материалов дистанционного зондирования, имеющихся в НИИКАМ (аэрокосмические данные с 70-х годов). Результаты спутникового мониторинга Невской губы и восточной части Финского залива, проведенного на основе данных Terra/MODIS, Aqua/MODIS и ENVISAT/MERIS, свидетельствуют о том, что масштабы и интенсивность загрязнения акватории взвешенными осадками были значительными и превосходили наблюдавшиеся здесь раннее. Наиболее интенсивное техногенное воздействие (высокие и очень высокие значения концентраций, до 300 и более мг/л (максимальные концентрации превосходили 1000 мг/л), и обширные ареалы распространения тонкодисперсной взвеси, на расстояния до 200 км) наблюдалось в период гг. В этот же период вдоль всего побережья Курортного района Санкт-Петербурга постоянно регистрировались высокие значения концентраций взвешенных осадков. Под воздействием локальных апвеллингов мутные воды длительное время «удерживались» и оседали в вершине Финского залива.

Рассмотрим отдельные аспекты и проблемы, которые способствовали усилению негативного техногенного воздействия дреджинга на экологическое состояние акватории Невской губы и восточной части Финского залива в период реализации крупного инженерного проекта «Морской фасад»: Природные факторы. Невская губа представляет собой мелководный, практически замкнутый, водоем лагунного типа с затрудненным водообменном. При дноуглублении перемещались, в основном, тонкодисперсные ледниково- озерные отложения. Реализации проекта «Морской фасад» совпала с периодом низкого стояния уровня моря. Антропогенные факторы. Проявление в отдельные периоды наблюдений кумулятивного эффекта от воздействия на акваторию одновременно нескольких техногенных источников (работы по реконструкции Морского канала, завершению строительства КЗС и др.). Проведение дреджинга сразу несколькими мощными землесосами. Осуществление отвалов всего объема изъятого грунта непосредственно в Невскую губу, по данным спутникового мониторинга неоднократно отмечались случаи бесконтрольного проведения отвалов грунта, см рис.). Значительная дальность распространения взвеси при низкой скорости оседания, высокая сорбционная способность перемещаемых тонкодисперсных взвешенных осадков. Нормативно-правовые и законодательные аспекты. Отсутствие и несовершенство законодательных документов – «Закона о береговых зонах», «Водного кодекса РФ» и ряда других. Существование возможности формального исполнения, или «обхода» действующих, зачастую устаревших, нормативных документов.

По данным спутникового мониторинга неоднократно отмечались случаи бесконтрольного проведения отвалов грунта

Ш М П Л Пятно взвеси в северной части Невской губы по данным Quick Bird за г., значения яркостей в канале 1 и результаты классификации: Л – Лахтинский залив, Ш – шлейф выпуска очистных сооружений, П –причал, – зоны с различным содержанием взвешенных веществ, М – максимальные значения концентраций взвеси в пятне (более 500 мг/л). Результаты классификации пятна взвеси (фрагмент КС Quick Bird) Значения яркостей изображения в канале 1. М П Ш

Спутниковые изображения акватории за г.: Quick Bird, восточная часть Невской губы (сверху); Terra/MODIS, восточная часть залива (снизу). Справа – RGB. Слева – значения яркостей КС в каналах 1. 1 – фоновые значения, содержание взвеси менее 10 мг/л; 2 – максимальные концентрации взвеси (более 300 мг/л)

Экологический мониторинг/аудит проводился ненадлежащим образом. С нарушением существующих международных норм и правил. Результаты мониторинга не только регулярно не освещались в средствах массовой информации, а вообще были отнесены к «коммерческой тайне». Выводы о незначительном воздействии, проводимых гидротехнических работ, на экологическое состояние акватории не соответствуют действительности. Тем более что проводился экологический аудит только в пределах лицензионного участка (восточная часть Невской губы), а шлейфы взвешенных осадков распространялись в залив на расстояния до 200 км. Финансово-экономические аспекты. Коммерческие интересы инвесторов направлены, прежде всего, на получение максимальной прибыли. Расходы на использование щадящих технологий, на защиту и восстановление окружающей среды минимизируются. Социально-политические аспекты. Замалчивание и/или сокрытие инвесторами сложившейся неблагополучной ситуации и принятие на разных уровнях административными и контролирующими органами удобного тезиса «О незначительном воздействии проекта «Морской фасад» на экологию Невской губы и восточной части Финского залива».

Для исследуемого района высокие значения концентраций взвешенных осадков, в большинстве случаев, связаны с техногенными воздействиями. Взвеси загрязняют акваторию, ухудшают условия освещенности, приводят к заилению донных осадков и оказывают негативное влияние на экологию морской среды и биоценозы. Особую опасность представляют длительные (и/или периодические) воздействия на акваторию интенсивных загрязнений взвешенными осадками с охватом значительных пространственных масштабов. Масштабы и интенсивность загрязнения Невской губы и восточной части Финского залива взвешенными осадками в период реализации проекта «Морской Фасад Санкт-Петербурга» оценивались по данным регулярных спутниковых наблюдений - Terra/MODIS, Aqua/MODIS ( Для детальных исследований использовались спутниковые изображения Quick Bird, IKONOS, LANDSAT.

Как при проведении дреджинговых работ, так и при отвале грунта, значительная его часть переходила во взвешенное состояние. По нашим предварительным (достаточно оптимистическим) оценкам это более 50% изъятого грунта. Взвесь распространялась на значительные расстояния, до 200 км от источников поступления. Площади загрязнения акватории тонкодисперсной взвесью нередко доходила до и более км 2. Основным источником интенсивного загрязнения акватории взвесью являлись дноуглубительные работы по разработке Петровского фарватера и Подходного канала. Объем дноуглубительных работ составил: в 2005 г м 3, в 2006 г. – м 3, в 2007 г. – более м 3, в 2008 г. было принято решение увеличить глубину подходного канала с 8 до 11 м и, соответственно, добавить объемы работ.

Дноуглубительные работы в 2007 г. Объем дноуглубительных работ в 2007 г. составил более куб.м. С лета 2007 г. отвал грунта производится вдоль северного побережья Невской губы. Осенью в южном створе комплекса защитных сооружений (КЗС) Санкт-Петербурга от наводнений ведутся гидротехнические работы.

Дноуглубительные работы в 2006 г. Дноуглубительные работы начались в конце июня. Объем дноуглубительных работ в 2006г. составил м 3. Весь перемещенный тонкодисперсный грунт сваливался в Невскую губу, значительная его часть переходила во взвешенное состояние распространяясь далее в залив. Сценарии распространения взвеси в заливе обусловлены положением и интенсивностью источников загрязнения, гидрометеорологическими условиями, возникновениям локальных апвеллингов в условиях стратификации водных масс.

В гг. в акватории выполнялись исследования, направленные на оценку состояния геологической и морской среды Невской губы (ФГУНПП «Севморгео», ГУ «Санкт-Петербургский ЦГМС-Р») в условиях мощного антропогенного воздействия. Результаты этих исследований указывают на изменения биологических и физико- химических показателей качества воды и донных осадков. В частности, в весенне-осенние периоды 2006 и 2007 гг. в Невской губе было зафиксировано резкое уменьшение прозрачности воды (повсеместно до см, а отдельных частях акватории до 5 см в), что подтверждает вывод о значительной техногенной нагрузке и значительном ухудшении экологического состояния акватории в этот период, основанный на анализе данных непрерывного спутникового мониторинга. Объемы работ и интенсивность загрязнения акватории взвесью превосходят отмечавшиеся ранее, при проведении работ по намыву городских территорий в 70-е – 80-е гг. прошлого века.

Для сравнения: Намыв в Красносельском и Приморском районах, выполненный в 1971–1991 гг. ОбъемыПриморский район Красносельский район Объем разработки грунта в карьерах Финского залива тыс. м тыс. м 3 Объем разработки грунта в каналах и Лахтинском разливе 8620 тыс. м 3 Объем намыва грунта34420 тыс. м тыс. м 3 Объем технологических потерь 5615 тыс. м тыс. м 3 Площадь намыва1470 га1197,2 га Т. е. общий объем разработки грунта за 20 лет составил м 3, в среднем объем разработки – м 3 /год. При установленных технологических потерях в 14 %, это – м 3 /год и примерно м 3 за период в 20 лет.

Сложившаяся ситуация не могла не сказаться на в целом на состояние береговой зоны района. Комплексные исследования с использованием данных дистанционного мониторинга Финского залива и материалов полевых наблюдений, проведенные сотрудниками ВСЕГЕИ и НИИКАМ показали, что, работы по осуществлению проекта «Морской фасад Санкт-Петербурга» (2006 г. – 2008гг.) оказали интенсивное воздействие на берега и подводный береговой склон Невской губы и восточной части Финского залива. В Курортном районе наблюдалось локальное заиление дна в зонах развития песчаных осадков. На мелководье вдоль северного берега Невской губы (здесь с июня 2007г. проводился отвал грунта) сформировался покров глинистых техногенных осадков. В районе Лахты рельеф дна полностью трансформирован техногенными процессами (подводные карьеры, отвалы грунта), что может оказывать непосредственное воздействие на процессы размыва берегов.

На основе международного опыта проведения прибрежных дноуглубительных работ установлен приемлемый коэффициент потери грунта, составляющий 5% от объема выемки. При превышении этого уровня все проводимые операции должны быть немедленно изменены или остановлены. По результатам спутникового мониторинга при капитальном дноуглублении по проекту «Морской фасад СПб» потери грунта (с учетом отвала грунта в Невскую губу) составили, по крайней мере, на порядок больше (т. е. более 50%). Учитывается также длительность (и/или периодичность) воздействия загрязнения взвесью на водную и геологическую среду и как следствие на биоценозы. К кратковременным относятся такие воздействия, длительность которых определяется в пределах от нескольких часов до нескольких суток. Средние по времени воздействия охватывают временной интервал от нескольких месяцев до 1 года, длительность более года относится к долговременным воздействиям.

1 – очень высокие значения концентраций взвешенных осадков (КВО), 2 – высокие значения КВО, 3 – средние значения КВО, 4 – низкие значения КВО, 5 – нефтяные загрязнения, 6 – отмели и мели, 7 – строящийся причал, 8 – фоновые для Невской губу концентрации взвеси, 7-8 мг/л. Изображение восточной части Невской губы за г., IKONOS. Масштабы и интенсивность загрязнения акватории взвесью г., MODIS 8

Значения яркостей изображения восточной части Финского залива по данным MODIS, канал Значения яркостей изображения восточной части Невской губы по данным IKONOS, канал М – максимальные значения яркости ( ед.) и концентраций взвеси (более 500 мг/л). М По данным «Севморгео» /А.Е. Рыбалко и др./ Мутность придонных вод в Невской губе в 2006г. варьировала в пределах: в мае 7,7 – 91 ед. FTU, в августе 4,4 – 413 ед. FTU, в октябре 4,4 – 1000 ед. FTU.

Результаты моделирования распространения взвеси (К.А. Клеванный). Из доклада В.Н. Зайцева, С.В. Лукьянова, М.Б. Шилина на семинаре CEDA «Экологические аспекты дноуглубительных работ», 13 – 14 октября 2009г., Санкт-Петербург.

Сценарий распределения взвешенных веществ 17 января 2007 г. по данным сенсора MODIS, свидетельствующий о том, что загрязнение тонкодисперсной взвесью длительное время сохраняется (распространяется) на значительной части акватории даже после прекращения гидротехнических работ. Техногенное воздействие на восточную часть Финского залива. Зимний аспект.

Интегральное техногенное воздействие на акваторию Невской губы и восточной части Финского залива. Идентификация источников загрязнения акватории по данным сенсора MODIS Изображение MODIS за г. Гидротехнические работы ведутся в рамках проекта «Морской фасад СПб» и в южном створе КЗС. Значения яркостей изображения MODIS в канале 1.

Загрязнение акватории взвешенными веществами: 1 - очень грязные воды, 2 – грязные, 3 – загрязненные, 4 - умеренно загрязненные. 5 – облака, 6 – тени от облаков. Спутниковое Изображение TERRA/MODIS за г. Гидротехнические работы ведутся в рамках проекта «Морской фасад СПб» и в южном створе КЗС.

Распределение взвеси г., данные MODIS. В Невской губе начало льдообразования. Загрязнение взвешенными веществами сохраняется (распространяется) длительное время на значительной части акватории даже после остановки работ. Градации яркости изображения

одержание сестона в западной части Невской Содержание сестона в западной части Невской губы превышало 60 мг/л, содержание ВОВ в составе сестона низкое, первые проценты (данные А. Максимова, ЗИН). Пространственно- временная изменчивость распространения взвеси в 2008 г. по данным MODIS

Состояние акватории в 2009 г.

RGB изображение Terra/MODIS за г. Весной 2010 года RGB изображение Aqua/MODIS за г.

Заключение В современных условиях решение вопросов, связанных с экологическими проблемами и регулированием хозяйственной деятельности в Невской губе и восточной части Финского залива особенно важны, поскольку в ближайшем будущем в акватории ожидается осуществление новых крупных проектов. Строительство портовых комплексов (с намывом территории) в районе Бронки и Ломоносова, намывы территорий на участке Лисий Нос- Сестрорецк и др., связаны с масштабными гидротехническими работами и, соответственно, со значительным техногенным воздействием на акваторию. В связи с этим необходимо принять действенные меры по защите окружающей среды и предотвращению дальнейшего ухудшения экологического состояния акватории. При этом следует учитывать негативные аспекты дреджинга, отвала грунта, некорректного и сугубо локального мониторинга и др., сопровождавшие реализацию «Морского фасада СПб».

При крупномасштабных гидротехнических работах в акваториях недопустимо проведение формального, локально ограниченного рабочего мониторинга (только в пределах лицензионного участка); Экологический мониторинг/аудит в течение всего срока проведения гидротехнических работ должен осуществляться надлежащим образом, быть объективным и учитывать международные нормы и правила; Необходимо изменить сложившуюся практику такой хозяйственной деятельности, когда не учитываются ни экологические последствия техногенного воздействия на окружающую среду ни интересы других водопользователей (рыболовство, рыбоводство, курортный бизнес, яхтенный спорт, рекреация жителей Санкт-Петербурга и др.).

Спасибо за внимание!