Экологические риски и перспективы освоения общераспространенных полезных ископаемых в прибрежно-шельфовой зоне Российской Арктики

Введение

Арктический шельф России обладает значительными запасами разнообразных по происхождению полезных ископаемых. В настоящее время наиболее интенсивно осваиваются и с экономической точки зрения остаются приоритетными месторождения углеводородного сырья. Вместе с тем в прибрежно-шельфовой зоне разведаны и частично разрабатываются месторождения твердых полезных ископаемых. Прежде всего это россыпные рудные месторождения металлов платиновой группы (главным образом платины и палладия), золота, олова, титан-циркониевых и редкоземельных минералов, а также участки железомарганцевых (Fe-Mn) конкреций. Также выявлены месторождения неметаллических полезных ископаемых — алмазов и других ювелирно-поделочных минералов. По данным геолого-геофизических исследований, на отдельных участках арктического шельфа к прогнозным ресурсам отнесены такие виды минерального сырья, как фосфориты (фосфатное химическое сырье) и газогидраты, рассматриваемые как перспективный вид нетрадиционных углеводородных ресурсов. При этом степень геологической изученности и промышленного освоения общераспространенных полезных ископаемых (строительный морской песок, гравий и др.) на арктическом шельфе существенно уступает уровню освоения углеводородных и других видов минерального сырья. Многие виды общераспространенных полезных ископаемых уже длительное время разрабатываются на суше, тогда как в пределах арктического шельфа пока выявлены лишь отдельные эксплуатируемые участки и значительное число прогнозных объектов.

Экологические и климатические риски освоения арктического шельфа

Разведка и разработка месторождений на арктическом шельфе осуществляются сложнее, чем во многих других регионах, что связано со сложными природно-климатическими условиями. Проведение подводных разведочных работ на шельфе, а также применение новых технологий добычи и обогащения полезных ископаемых сопряжены с воздействием на окружающую среду и экологическими рисками. Разработка песчаных месторождений строительных материалов на арктическом шельфе осуществляется с применением технологий подводной добычи, которые могут не только оказывать влияние на экосистемы региона и формировать экологические риски, но и приводить к климатическим эффектам. Развитие Северного морского пути также усиливает антропогенную нагрузку на экосистемы прибрежно-шельфовой зоны [1].

На Восточно-Сибирском арктическом шельфе (рис. 1) концентрации метана в поверхностных водах превышают типичные значения для морской воды и превосходят равновесные по отношению к атмосфере концентрации [2]. Эти наблюдения усиливают обеспокоенность возможным ростом эмиссий метана из арктических морей в условиях потепления климата. Ряд авторов подчеркивает [3] одну из актуальных научных задач — оценка того, будут ли темпы выделения CH₄ существенно возрастать в ответ на продолжающиеся климатические изменения. Донные отложения прибрежно-шельфовой зоны выступают долгосрочным хранилищем (депо) органического углерода и, при анаэробных условиях, местом образования парниковых газов (прежде всего CO₂и CH₄). В ряде прибрежных экосистем основная часть углерода аккумулируется именно в донных осадках, где он может сохраняться на протяжении долгого времени [4]. В то же время антропогенные воздействия, связанные с нарушением поверхностного слоя осадков, такие как дноуглубительные работы, добыча полезных ископаемых, донное траление и др., приводят к интенсификации минерализации органического вещества, что, как показывают современные оценки, сопровождается увеличением потоков углерода и связанных с ним парниковых газов из донных отложений в водную толщу и далее в атмосферу [5][6].

Международная практика освоения полезных ископаемых в прибрежной арктической зоне

В Гренландии сложилась устойчивая практика добычи морских песков и гравия для строительных целей. На шельфе преимущественно применяются дноуглубительные методы, включающие выемку песка с помощью всасывающих насосов и гибких шлангов, а также использование землеройной техники для разработки мелководных отложений и их транспортировки на баржи. По официальной статистике, объем добычи песка и гравия в 2019 г. превысил 60 тыс. т, а добытое сырье используется главным образом в местном строительстве. В Западной Гренландии в пределах шельфовой зоны выделено пять потенциальных месторождений песка и гравия, которые рассматриваются как пригодные для промышленной разработки и экспорта (рис. 2). Однако согласно результатам технико-экономических оценок этих месторождений, экспорт продукции с шельфа Гренландии на европейский рынок в настоящее время экономически нецелесообразен [7].

Российский опыт

На российском арктическом шельфе крупномасштабная промышленная подводная добыча строительных материалов в настоящее время не ведется, в том числе по экономическим причинам. При этом в последние годы разрабатывается целый ряд патентов и технологий, ориентированных на добычу песков и других твердых полезных ископаемых со дна арктического шельфа [8].

В сложившейся практике песок и песчано-гравийная смесь нередко извлекаются как попутный ресурс при дноуглубительных и строительных работах (в акваториях портов, терминалов и др.), причем такая деятельность, как правило, оформляется как дноуглубление с использованием извлеченного грунта, а не как полноценная разработка месторождений нерудных полезных ископаемых. Таким образом, вовлечение строительных ресурсов с российской части арктического шельфа в настоящее время преимущественно связано именно с дноуглубительными (дреджинговыми) работами. Ввиду наращивания строительных и инфраструктурных мероприятий, необходимых для обеспечения судоходства по Северному морскому пути, ожидается дальнейший рост числа таких проектов, поэтому оценка воздействия на окружающую среду в первую очередь выполняется для дноуглубительных работ и выемки попутных песчано-гравийных материалов [9]. Например, в Мурманской области на суше и вдоль побережья рек Кольского залива учтен ряд месторождений строительных песков и песчано-гравийных смесей (Соловарака-1, Ура, Магнетиты песчаный и др.), тогда как отдельных морских (подводных) месторождений строительного песка и ПГС на шельфе до настоящего времени не выделено и не поставлено на баланс [10]. В результате морские песчаные грунты региона преимущественно вовлекаются в оборот именно в рамках дноуглубительных работ. Сведения о рыхлых строительных материалах, развитых в Беломорской котловине, приведены в работе А. Е. Рыбалко [11]. Однако, как отмечает В.Я. Евзеров, разделяя позицию А.Е. Рыбалко, эти отложения не следует рассматривать в качестве перспективного резерва для промышленной эксплуатации, поскольку изъятие значительных объемов песка из шельфовых месторождений может приводить к негативным последствиям в береговой зоне [12].

В южной части Баренцева моря широко развиты песчаные отложения, образующие сплошную полосу, огибающую п-ов Канин и о-в Колгуев и протягивающуюся к востоку до о-ва Вайгач. Вблизи восточного побережья о-ва Колгуев сформирована система мощных протяженных песчаных баров и кос, отчленяющих лагунные акватории. В ледниковое и послеледниковое время на осушенные пространства дна Печорского моря выносились значительные объемы песка, которые в настоящее время в основном сконцентрированы в береговых аккумулятивных формах южного побережья (рис. 3) [13].

Выводы

Проведенный обзор показывает, что в прибрежно-шельфовой зоне Российской Арктики общераспространенные полезные ископаемые (прежде всего строительные пески и песчано-гравийные смеси) обладают заметным ресурсным потенциалом, однако в настоящее время крупномасштабная промышленная подводная добыча морских строительных материалов не ведется. Вовлечение этих ресурсов осуществляется главным образом в рамках дноуглубительных (дреджинговых) и строительных работ, необходимых для развития портовой инфраструктуры и обеспечения судоходства по трассам Северного морского пути.

Опыт зарубежных стран (в частности, Западной Гренландии) демонстрирует техническую реализуемость и экономическую целесообразность использования морских песков и гравия для региональных строительных нужд, однако экспорт таких материалов на внешние рынки при арктических условиях зачастую оказывается экономически ограниченным. Для российской части Арктики освоение морских месторождений ОПИ на данном этапе следует рассматривать скорее как локальное дополнение к дноуглубительным проектам, а не как самостоятельное направление массовой добычи.

Основная экологическая нагрузка, связанная с освоением песчано-гравийных ресурсов на арктическом шельфе, сосредоточена именно в сфере дноуглубительных работ. Такие мероприятия приводят к удалению и нарушению поверхности морского дна на значительных площадях, формированию седиментационных шлейфов и повышению мутности воды. Нарушение поверхностного слоя донных отложений сопровождается интенсификацией минерализации органического вещества и, как следствие, увеличением потоков углерода и связанных с ним парниковых газов из придонной зоны.

Дополнительными факторами воздействия при дноуглубительных и горнодобывающих работах выступают шумовое, световое и вибрационное загрязнение от горнодобывающего оборудования и судов как в надводной, так и в подводной среде, а также сброс технологических и балластных вод.

Учитывая высокую чувствительность арктических прибрежно-шельфовых экосистем и медленные темпы их восстановления, освоение месторождений общераспространенных полезных ископаемых в этом регионе требует более строгих подходов к оценке воздействия на окружающую среду. Перспективными направлениями являются: учет климатического измерения (изменение потоков CO₂ и CH₄ при нарушении донных осадков), разработка специфичных критериев допустимых изъятий и мутности для Арктики, внедрение наилучших доступных технологий дноуглубления и подводной добычи, а также интеграция проектов по добыче ОПИ в систему морского пространственного планирования с оценкой кумулятивных эффектов.

В будущем развитие инфраструктуры Северного морского пути и прибрежных промышленных узлов будет объективно стимулировать спрос на строительные материалы, включая морские пески и песчано-гравийные смеси. Это создает одновременно и экономические перспективы, и экологические риски. Своевременная научно обоснованная регламентация добычи общераспространенных полезных ископаемых на арктическом шельфе, основанная на результатах комплексных исследований, представляется ключевым условием минимизации негативного воздействия на окружающую среду при сохранении возможностей устойчивого хозяйственного развития региона.

Вклад авторов

Екатерина Олеговна Леонтьева — разработка общей концепции статьи, работа с источниками, подготовка и обобщение материала.

Шилин Михаил Борисович — работа с источниками, подготовка рукописи к изданию.

Author’s contribution

Ekaterina O. Leonteva — research concept development, literature review, data analysis, draft manuscript writing.

Mikhail B. Shilin — literature review, data analysis, manuscript preparation for publication.