Пленарный доклад директора Центра экологической безопасности Балтийского института экологии, политики и права, доктора технических наук, профессора Воронцова Александра Михайловича на Международной Конференции «Россия и Китай: инновационный прорыв», состоявшейся в рамках Шестого Петербургского международного инновационного форума (2-4 октября 2013 года, ВК «Ленэкспо», Санкт-Петербург)

Глубокоуважаемая госпожа председатель, дамы и господа, я рад приветствовать Вас, нихао!

Мы обсудим комплексную проблему экологической безопасности, поэтому коснемся некоторых аспектов химии, биологии, экологической аналитики и даже международного права.

Приоритетная угроза экологической безопасности морских акваторий КНР и России — аварийное и нелегальное загрязнение вод. Эмиссия опасных веществ в морские экосистемы возможна как при нарушении правил морских грузоперевозок, так и при переносе загрязнений с речными и береговыми стоками.

У меня сложилось впечатление, что термин «инновации» на нашем форуме употребляется в слишком широком смысле: как любое реализованное правовое, экономическое, инженерное или логистическое решение вне зависимости от его принципиальной новизны.

Поэтому хочу с самого начала подчеркнуть, что намерен рассказать о совместно реализованном проекте, новизна которого прослеживается на каждом этапе: поставлены новые задачи, предложены новые методы их решения, разработаны новые приборы и системы контроля акваторий и создана новая структура обеспечения экологической безопасности Желтого моря — первая в мировой практике морская обсерватория экологической безопасности (ОЭБ).

Сначала мы обсудим новую концепцию выявления загрязнений в водных экосистемах, а затем ее реализацию в виде ОЭБ Желтого моря.

Акватория Желтого моря — арена деятельности различных субъектов международного права, поэтому актуально не только раннее выявление, но и идентификация источника эмиссии загрязняющих веществ. При этом никакое совершенствование законодательства не обеспечит экологической безопасности трансграничных водных объектов, пока они не будут снабжены системами непрерывного химического анализа в реальном времени.

Какие вещества подлежат контролю?

В 2009 году был своеобразный юбилей: число искусственно синтезированных химических соединений достигло ста миллионов, но до сих пор в водной среде нормировано содержание не более трех-четырех тысяч веществ. Практически все синтезированные соединения есть искусственные химические конструкты, поэтому эволюционно сложившаяся биота не имеет механизмов их ассимиляции, поэтому около ста миллионов веществ не могут не быть токсичными, мутагенными, канцерогенными и т.п.

Концепция экологического контроля «приоритетных веществ» (то есть, наиболее производимых и наиболее токсичных) в корне порочна:современные химические комбинаты — это гибкое производство, которое грамотный химик-технолог переведет за считанные дни на крупнотоннажный выпуск любого вещества, затребованного развитием промышленности и способного, в конечном счете, попасть в морскую акваторию.

Общая формулировка задачи: создать сеть автоматических датчиков-извещателей о появлении любого априори неизвестного опасного вещества и расположить датчики во всех точках наиболее вероятного аварийного и нелегального загрязнения вод.

Частное (биологическое и химическое) решение задачи  основано на том, что любое негативное воздействие любого вещества априори неизвестной природы быстро (за минуты-десятки минут) влияет на метаболизм бактериопланктона и фитопланктона водных экосистем. Об изменении метаболизма можно судить по изменению общего количества и свойств растворенных в воде органических молекул прижизненных и посмертных внешних метаболитов планктона. Этот принцип сформулирован нами с М.Н. Никаноровой в 2006 году и назван «молекулярная биоиндикация».

Частное (техническое и приборное) решение задачи: разработаны не требующие заправки реагентами, обслуживания и ревизии автоматические портативные датчики общего количества и свойств растворенного органического вещества (РОВ) водных экосистем. Датчики не нуждаются в обслуживании  заправки реагентами, поскольку самостоятельно вырабатывают из воздуха озон как окислитель РОВ в непрерывном потоке протекающей воды и регистрируют в реальном времени характер хемилюминесценции при озонолизе РОВ. Датчики используют как средства поиска места и времени загрязнения водных объектов, как средства контроля качества работы очистных сооружений, как средства контроля качества водоподготовки, как сенсоры количества и качества РОВ в составе ОЭБ.

Желтое море — полузамкнутое море Тихого океана у восточных берегов Азии. Его площадь 416 000 км² при максимальной глубине всего сто шесть метров. Желтое море имеет большое рыбопромысловое значение и развитую сеть плантаций марекультуры. Тринадцать крупных портов принимают суда, в основном, из стран южной и юго-восточной Азии  и Америки.   Антропогенная нагрузка  усугубляется впадением четырех судоходных рек, протекающих через промышленные и сельскохозяйственные регионы Китая (Хуанхэ, Хайхэ, Ляохэ, Ялуцзян). Эстуарии этих рек могут частично перекрываться, образуя сложные структуры геохимических барьерных зон (маргинальных фильтров, выполняющих функцию самоочистки вод), но большая часть акватории Желтого моря характеризуется как единая водная экосистема. Диагностика ее состояния, включая ранние выявления аварийных и нелегальных загрязнений, ставит нетривиальные задачи для экспертизы и экоаналитики.

Исходя из фундаментальных представлений об экосистеме, как функциональном целом среды обитания и сообщества ее обитателей, мы понимаем, что методы химической        экоаналитики должны отвечать не столько на промежуточные (зачастую необязательные) вопросы о содержании и свойствах конкретных аналитов, сколько на главный вопрос о норме или патологии экосистемы. Сам факт оперативного выявления общего или локального отклонения свойств  экосистемы от состояния нормы должен запустить цепочку действий экологических и юридических служб КНР.

Фундаментальные численные зависимости между свойствами РОВ и содержанием хлорофилла, общей биомассой планктона, продукцией зоопланктона, первичной продукцией экосистемы, позволяют по свойствам РОВ объективно фиксировать факт отклонения системы от гомеостаза (нарушение состояния нормы экосистемы).

Датчики, включенные в систему ОЭБ основаны на хемилюминесцентном методе (окисление РОВ озоном), на оптических методах (спектрофотометрия и спектрофлуориметрия), на некоторых других аналитических методах. Датчики автоматические, они работают в автономном режиме и в режиме реального времени дают сигнал тревоги в момент обнаружения загрязнения. Кроме того, датчики позволяют на основании данных об изменении содержания и свойств РОВ  получить информацию, необходимую и достаточную для доказательного определения степени снижения биопродуктивности водной экосистемы, а, в конечном счете, для выражения величины причиненного загрязнением вреда в денежном эквиваленте.

Обсерватория экологической безопасности — принципиально новый комплексный инструмент непрерывного в реальном времени наблюдения за состоянием объектов окружающей среды с целью раннего выявления, локализации и идентификации угроз экологической безопасности, связанных, в первую очередь, с эмиссией опасных веществ (аварийных и нелегальных сбросов и выбросов).

В отличие от большинства наблюдательных систем (обсерваторий), ОЭБ не может быть локализована в географической точке или небольшом регионе, она должна представлять собою сеть пространственно распределенных обсервационных пунктов, охватывающих крупные экосистемы – моря, океаны, континенты или их географические и климатические провинции, объединенные по принципу экосистемного единства: приполярные, таежные, лесостепные и т.п.

Основными структурными рабочими единицами ОЭБ являются ее обсервационные пункты, от их расположения, алгоритмов их работы и правильности выбора контролируемых ими показателей зависит эффективность работы всей системы ОЭБ.

В отличие от различных существующих систем экологического контроля и мониторинга, ОЭБ нацелена на раннее выявление угроз экологической безопасности, связанных с антропогенным негативным воздействием загрязняющих веществ. Именно эта особенность ОЭБ диктует принципы построения, размещения и функционирования обсервационных пунктов.

Обсервационный пункт обсерватории экологической безопасности – автоматическая необитаемая или обитаемая станция, имеющая датчики состава и/или состояния объектов окружающей среды, систему первичной обработки получаемой информации, систему контроля географических координат и двустороннюю связь с другими обсервационными пунктами и с ситуационным центром ОЭБ.

Обсервационные пункты ОЭБ могут вести измерения компонентов окружающей среды контактными и дистанционными методами в стационарном или мобильном режиме.

Стационарные обсервационные пункты первой очереди ОЭБ выполнены в виде специально разработанных автономных необитаемых буйковых станций диаметром десять метров и водоизмещением около тридцати пяти тонн, в качестве мобильных обсервационных пунктов задействованы патрульные природоохранные и исследовательские суда, базирующиеся в портах провинции Шаньдун.

Ситуационный центр и химико-аналитическая лаборатория ОЭБ расположены в здании Института морского приборостроения Шаньдунской Академии наук в городе Циндао — одной из мировых столиц парусного спорта, что позволяет в перспективе включить в состав ОЭБ и привлечь к патрулированию оснащенные химико-аналитической аппаратурой маломерные спортивные суда.

Круг адресатов информации ОЭБ очень широк — от академических институтов КНР до органов экологической полиции и экспертно-криминалистических структур.

ОЭБ Желтого моря следует рассматривать как реализованный пилотный проект системы обеспечения экологической безопасности всех морских акваторий, испытывающих антропогенную нагрузку со стороны нескольких субъектов международного права. В первую очередь, это Балтийское, Черное, Средиземное, Каспийское, Охотское, Японское, Восточно-китайское и Южно-китайское моря.

И последнее. Мы только что выслушали интереснейший доклад господина Тенсяо Джао об инновациях в области транспорта, где фигурировал беспилотный робот-геликоптер, способный доставлять на десятки-сотни километров грузы массой до трех килограммов. Считаю, что именно этот аппарат найдет блестящее применение в составе ОЭБ как средство доставки автоматически отобранных проб с буйковых станций в береговые или судовые лаборатории для детального химического исследования. Доставка проб до сих пор является проблемой, сегодня этой цели служат специальные катера, но робот-геликоптер менее зависит от погоды и обеспечит более высокую скорость доставки проб круглосуточно.

Я рад слышать эмоциональные слова одобрения и благодарности господина Тенсяо Джао. Но ведь ничего экстраординарного не произошло, именно так новые решения и должны возникать в ходе обмена информацией на инновационных форумах — значит, мы не зря здесь собрались. Спасибо за внимание, готов ответить на возникшие вопросы.