Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2025. Т. 22. № 1. С. 285-300
Дистанционная оценка качества атмосферного воздуха в пределах крупнейших месторождений нефти и газа России (2019–2023)
А.Э. Морозова
1 , О.С. Сизов
1 , М.А. Миронова
1 1 РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина, Москва, Россия
Одобрена к печати: 09.12.2024
DOI: 10.21046/2070-7401-2025-22-1-285-300
Работа посвящена оценке качества атмосферного воздуха в пределах крупнейших месторождений нефти и газа Российской Федерации за 2019–2023 гг. Исходными данными исследования служат измерения TROPOMI (спутник Sentinel-5P) таких веществ, как оксид углерода, формальдегид, диоксид азота, диоксид серы и метан. Измерения получены с помощью облачной платформы Google Earth Engine для геопространственного анализа данных. В работе оцениваются модельные участки, охватывающие зоны максимальной концентрации месторождений нефти и газа. В экстент участков включены крупные города (Сургут, Нижневартовск и др.), которые рассматриваются как неотъемлемая часть промышленного нефтегазового комплекса. В качестве фона для каждого участка приняты значения буферной зоны (20 км) вокруг общей внешней границы горных отводов соответствующих месторождений. Результаты оценки показали, что повышенные значения концентрации диоксида азота в наибольшей степени определяются влиянием добычи нефти и газа. Максимальное превышение на участках отводов относительно фона достигает 4,6–5 %, что связано с выбросами в крупных городах нефтегазовой специализации и на промышленных площадках месторождений. Относительно концентрации оксида углерода, формальдегида и метана данные TROPOMI не показывают заметного вклада нефтегазовой промышленности в загрязнение атмосферного воздуха. При этом выявленная особенность последовательного увеличения концентрации метана (на 2,8 % за 2019–2023 гг.) отражает глобальную тенденцию, определяемую ростом значений среднегодовой температуры воздуха. Явный вклад добычи нефти и газа в загрязнение воздуха диоксидом серы не прослеживается — локальное превышение концентрации в отдельные годы относительно фона (до 6,9–7,3 %) может быть связано с распространением дымовых шлейфов крупных лесных пожаров. Валидность полученных результатов подтверждается данными независимых наземных наблюдений в отношении концентрации диоксида азота и метана. Дистанционная оценка качества атмосферного воздуха может использоваться в качестве дополнения существующей системы производственного экологического мониторинга на месторождениях нефти и газа.
Ключевые слова: TROPOMI, Google Earth Engine, Sentinel-5P, загрязнение воздуха, добыча нефти и газа, парниковые газы, CH4, NO2, SO2, СO, HCHO
Полный текстСписок литературы:
- Адушкин В. В., Кудрявцев В. П. Об эмиссии метана в Арктическом регионе // Актуальные проблемы нефти и газа. 2018. № 4(23). С. 1–9. DOI: 10.29222/ipng.2078-5712.2018-23.art64.
- Ахтиманкина А. В. Загрязнение атмосферного воздуха выбросами промышленных предприятий Иркутской области // Изв. Иркутского гос. ун-та. Сер.: Науки о Земле. 2013. Т. 1. С. 3–19.
- Березняков А. И., Смолов Г. К., Попов А. П., Осокин А. Б., Грива Г. И., Галактионов Э. Ю. Комплексный мониторинг природно-технических систем как технология управления надежностью инженерных сооружений // Проблемы экологии в газовой промышленности: научно-техн. сб. № 3. М.: ИРЦ Газпром, 2002. С. 19–31.
- Битюкова В. Р., Дехнич В. С., Кравчик А. И., Касимов Н. С. Оценка влияния автономных систем отопления жилых строений на загрязнение воздуха в муниципальных образованиях (на примере Байкальского региона) // Вестн. Московского ун-та. Сер. 5. География. 2024. № 1. С. 22–36. https://doi.org/10.55959/MSU0579-9414.5.79.1.2.
- Богоявленский В. И., Сизов О. С., Никонов Р. А. и др. Дегазация Земли в Арктике: генезис природной и антропогенной эмиссии метана // Арктика: экология и экономика. 2020. № 3(39). С. 6–22. DOI: 10.25283/2223-4594-2020-3-6-22.
- Богоявленский В. И., Сизов О. С., Никонов Р. А., Богоявленский И. В. Мониторинг изменений концентрации метана в атмосфере Арктики в 2019–2021 годах по данным спектрометра TROPOMI // Арктика: экология и экономика. 2022. Т. 12. № 3. С. 304–319. DOI: 10.25283/2223-4594-2020-3-304-319.
- Гарицкая М. Ю., Байтелова А. И., Алеева О. Н., Чернышева К. С. Оценка экологического состояния территории, прилегающей к Ольховскому месторождению // Карельский науч. журн. 2015. № 3 (12). С. 91–94.
- Дёмкина А. Р., Шулепова О. В. Матричный метод интегральной оценки воздействия на окружающую среду Ковыктинского газоконденсатного месторождения // АПК: инновационные технологии. 2024. № 2. С. 52–62.
- Единый фонд геологической информации о недрах. Реестр первичной и интерпретированной информации. 2021. https://efgi.ru/.
- Ермилов О. М., Грива Г. И., Москвин В. И. Воздействие объектов газовой промышленности на северные экосистемы и экологическая стабильность геотехнических комплексов в криолитозоне. Новосибирск: Изд-во СО РАН. 2002. 148 с.
- Ефимова Н. В., Мыльникова И. В., Кузьмина М. В. и др. Оценка канцерогенного риска для населения экологически неблагоприятных территорий Иркутской области // Медицина труда и промышленная экология. 2019. № 2. С. 117–121. https://doi.org/10.31089/1026-9428-2019-2-117-121.
- Морозова А. Э., Сизов О. С., Миронова М. А., Лобжанидзе Н. Е. Дистанционная оценка качества атмосферного воздуха в населенных пунктах нефтегазовой специализации Ямало-Ненецкого автономного округа // Геодезия и картография. 2023. № 11. С. 31–42. DOI: 10.22389/0016-7126-2023-1001-11-31-42.
- Обзор состояния и загрязнения окружающей среды в Российской Федерации за 2023 год. М.: Росгидромет, 2024. 215 с. https://www.meteorf.gov.ru/upload/iblock/42b/Обзор%202023_010724.pdf.
- Поршакова А. Н., Старостин С. В., Котельников Г. А. Экологический мониторинг районов нефтяных и газовых месторождений: проблемы и перспективы // Современные проблемы науки и образования. 2014. № 3.
- Постановление Правительства РФ от 19.03.2024 № 329 «О федеральной государственной информационной системе состояния окружающей среды». 2024.
- Сулейманов Р. А., Бактыбаева З. Б., Валеев Т. К. и др. Эколого-гигиеническая характеристика окружающей среды и состояние здоровья населения на территориях добычи и транспорта нефти // Ульяновский медико-биолог. журн. 2018. № 4. С. 124–142. DOI: 10.23648/UMBJ.2018.32.22703.
- Apicella L., De Martino M., Quarati A. Copernicus User Uptake: From data to applications // ISPRS Intern. J. Geo-Information. 2022. V. 11. No. 2. Article 121. 34 p. DOI: 10.3390/ijgi11020121.
- Crippa M., Guizzardi D., Pagani F. et al. GHG emissions of all world countries. Publications Office of the European Union, Luxembourg, 2023. DOI: 10.2760/953322.
- Feng L., Palmer P. I., Parker R. J. et al. Methane emissions are predominantly responsible for record-breaking atmospheric methane growth rates in 2020 and 2021 // Atmospheric Chemistry and Physics (ACP). 2023. V. 23. No. 8. P. 4863–4880. https://doi.org/10.5194/acp-23-4863-2023.
- Giglio L., Schroeder W., Hall J. V., Justice C. O. MODIS Collection 6 and Collection 6.1. Active Fire Product User’s Guide. NASA, Washington DC, USA, 2021. 64 p.
- Gorelick N., Hancher M., Dixon M. et al. Google Earth Engine: Planetary-scale geospatial analysis for everyone // Remote Sensing of Environment. 2017. V. 202. P. 18–27. https://doi.org/10.1016/j.rse.2017.06.031.
- Lorente A., Boersma K., Eskes H. et al. Quantification of nitrogen oxides emissions from build-up of pollution over Paris with TROPOMI // Scientific Reports. 2019. V. 9. Article 20033. https://doi.org/10.1038/s41598-019-56428-5.
- Morozova A., Sizov O., Elagin P. et al. Evaluation of the impact of COVID-19 restrictions on air pollution in Russia’s largest cities // Atmosphere. 2023. V. 14. No. 6. Article 975. 20 p. https://doi.org/10.3390/atmos14060975.
- Mousavi S. M., Dinan N. M., Ansarifard S. et al. Unveiling the drivers of atmospheric methane variability in Iran: A 20-year exploration using spatiotemporal modeling and machine learning // Environmental Challenges. 2024. V. 15. Article 100946. https://doi.org/10.1016/j.envc.2024.100946.
- O’Neill S. Climate change action alights on satellite detection of methane // Engineering. 2022. V. 16. P. 9–12. https://doi.org/10.1016/j.eng.2022.07.003.
- Sabrekov A. F., Terentieva I. E., McDermid G. J. et al. Methane in West Siberia terrestrial seeps: Origin, transport, and metabolic pathways of production // Global Change Biology. 2023. V. 29. No. 18. P. 5334–5351. DOI: 10.1111/gcb.16863.
- Thoning K. W., Lan X., Crotwell A. M., Mund J. W. Atmospheric methane from quasi-continuous measurements at Barrow, Alaska and Mauna Loa, Hawaii, 1986–present. Version: 2024-08-15. National Oceanic and Atmospheric Administration, Global Monitoring Laboratory, Boulder, Colorado, USA, 2024. https://doi.org/10.15138/ve0c-be70.
- Veefkind J. P., Aben I., McMullan K. et al. TROPOMI on the ESA Sentinel-5 Precursor: A GMES mission for global observations of the atmospheric composition for climate, air quality and ozone layer applications // Remote Sensing of Environment. 2012. V. 120. P. 70–83. https://doi.org/10.1016/j.rse.2011.09.027.
- Xu J., Liu Q., Wang K. et al. Spatiotemporal variation in near-surface CH4 concentrations in China over the last two decades // Environmental Science and Pollution Research. 2021. V. 28. P. 47239–47250. DOI: 10.1007/s11356-021-14007-0.