Чернышова А.А., Буфетова М.В
Российский государственный геологоразведочный университет (МГРИ), chernishova299@mail.ru, Российский государственный геологоразведочный университет (МГРИ), mbufetova@mail.ru
Аннотация: Рассматривается влияние деятельности, связанной с функционированием нефтяного месторождения, на состояние почвенного покрова центральной части Большеземельской тундры. Представлены концентрации тяжелых металлов и нефтепродуктов в почве. Описываются связи между концентрациями нефтепродуктов и тяжелых металлов.
Ключевые слова: нефтяное месторождение, загрязнение почв, тяжелые металлы, нефтепродукты
Нефтедобывающая отрасль занимает особое место в экономике Россииипри этом является одной из самых экологически опасных, землеемких, с высокойпожаро- и взрывоопасностью, загрязняющей способностью. При добыче нефти происходит загрязнение всех компонентов окружающей среды. Влияние токсичных веществ, которыепоступают в окружающую среду, до сих пор изучено не до конца, поэтому неизвестны точные последствия такого вторжения в природные экосистемы.
Большинство объектов нефтегазодобывающего комплекса являются источниками поступления в почву таких поллютантов, как нефтепродукты и тяжелые металлы. В процессе трансформации нефтяных соединений в почве происходит накопление высокомолекулярных конденсированных ароматических структур с высокой степенью водородной ненасыщенности.
Особенностью территории центральной части Большеземельской тундры является техногенная нагрузка нефтегазового комплекса на окружающую среду, связанная с разведкой, промышленнойразработкой нефтяных, газовых месторождений, транспортировкой, переработкой, хранением нефти и нефтепродуктов. Большое количество скважин, километры трубопроводов, компрессорные станции и т.п. являются потенциальными источниками загрязненияземельных ресурсов нефтепродуктами при аварийных ситуациях, которые представляют большую опасность для почв.
Источниками загрязнения почвы тяжелыми металлами в местах добычи нефти могут быть её розливы, атмосферные выпадения, подземные воды, буровые растворы, применяемые при бурении скважин.
Цель работы - оценить состояние почвенного покрова на территории нефтяного месторождения и выявить закономерности изменения исследуемых компонентов.
Объектом исследований являются почвы на территории Северо-Хоседаюского нефтяного месторождения, которое входит в группу месторождений Центральной части Хорейверского поднятия, было открыто в 1984 г. Месторождение относится к категории средних, извлекаемые запасы нефти по категории С1 составляют 22,1 млн тн по данным Госбаланса полезных ископаемых на 1 января 2007 г. В промышленную эксплуатацию было введено в 2010 году.
Местность представляет собой типичную для тундры безлесную ландшафтную зону субарктического пояса с характерной мохово-лишайниковой растительностью, низколрослыми травами, карликовыми деревьями и редкими кустарниками. Почвы рассматриваемой территории относятся к типу болотно-тундровых торфянистоглеевых. Данные почвы отличаются большой мощностью торфянистой подстилки (1020см), под которой залегает коричневый с сизыми пятнами влажный горизонт Вhg. Почвы характеризуются кислой реакцией по всему профилю, верхние минеральные горизонты пропитаны гумусом.
Неблагоприятные биоклиматические условия и низкая устойчивость природной среды рассматриваемой территории к антропогенному воздействию обусловливают медленное самоочищение компонентов окружающей среды от загрязняющих веществ и самовосстановление нарушенных в результате промышленного освоения в течениедлительного периода времени.
В процессе выполнения работы был проведен анализ результатов исследований проб почвенного покрова, полученных в период с 2014 по 2018 год в результате проведения работ по экологическому мониторингу, на содержание тяжелых металлов (As, Cd, Cu, Hg, Zn, Cr, Ba) и нефтепродуктов. Были выявлены нижеперечисленные тенденции изменения их содержания.
Концентрация мышьяка (As), кадмия (Cd) и хрома (Cr) изменялись разнонаправленно в разных точках отбора. За исследуемый период максимальные значения достигали: 1,79 мг/кг для мышьяка, 0,49 мг/кг для кадмия, 0,032 мг/кг для хрома, что не превышает установленные нормативы. Значительных изменений концентраций по данному ряду металлов не наблюдалось.
Концентрация ртути (Hg) значительно не менялась и в некоторых случаях была <0,05 мг/кг, превышения ПДК зафиксировано не было.
Концентрации меди (Cu) и никеля (Ni) изменялись следующим образом: наблюдалось резкое снижение концентрации (в 1,5 - 3 раза) в 2015 году в большинстве проб, а затем увеличение в 2017 году (в 1,5 - 2 раза). Превышение установленногонорматива не наблюдалось (ОДК для Cu - 66 мг/кг, Ni–40 мг/кг). Концентрация цинка (Zn) имела схожую тенденцию изменения, превышения ОДК (110 мг/кг) зафиксированы не были.
Концентрация свинца (Pb) была стабильна во всех точках наблюдения с 2014 по 2016 год и не превышала 10,7 мг/кг, затем в 2017 году произошло резкое снижение концентрации. В точке с максимальным значением концентрация свинца снизилась в 5 раз. Возможной причиной таких изменений может служить более удаленный отбор проб почв от дорог, т.к. основным источником загрязнения свинцом является проезд автомобильной техники.
Концентрация бария (Ba) имела тенденцию к резкому уменьшению во всех точках наблюдений (в 3-4,5 раза) в 2015 году по сравнению с 2014 годом, когда максимальные значения достигали 90 мг/кг. Затем наблюдались незначительные изменения концентраций в различных направлениях. Причиной высокого содержания бария в 2014 могут являться последствия проведения буровых работ.
Так как в настоящее время в Российской Федерации отсутствует установленный норматив для оценки загрязнения почв нефтепродуктами, в работе используется международный норматив «Голландские листы» (Neue Niederlandische Liste. 1995) в соответствии с рекомендациями СП 11-102-97 (допустимая концентрация ДК – 50 мг/кг, уровень вмешательства УВ – 5000 мг/кг).
В 2014 году концентрации нефтепродуктов изменялись в пределах 10,4-50 мг/кг и не превышали ДК, в 2015 году – в пределах 26,8-48 мг/кг, в 2016 году – в пределах 33-65 мг/кг (превышение ДК зафиксировано в 45% проб). В 2017 году наблюдалось многократное уменьшение концентрации в большинстве точек наблюдений. В 2018 году зафиксированные концентрации варьировались от 28 мг/кг до 78 мг/кг (превышения ДК зафиксированы в 40% проб).
На фоне уменьшения содержания нефтепродуктов в 2017 году во всех точках наблюдения выделяется многократное их увеличение в точке Куст-4, где концентрация нефтепродуктов достигла 9107 мг/кг. Такое резкое увеличение скорее всего является следствием нарушения технических регламентов работы и допущения разлива нефтепродуктов на почвенный покров.
Стоит отметить, что в данной точке в этот же год наблюдалось увеличение концентрации бария в 3 раза. Параллельное увеличение концентрации данного металла является следствием воздействия месторождения.
Выявляется тенденция к накоплению нефтепродуктов в почвенном покрове в исследуемый период наблюдений, что является следствием слабой способности почв рассматриваемой территории к самовосстановлению и самоочищению.
Также, при анализе содержания ряда тяжелых металлов относительно содержания нефтепродуктов в почвах исследуемого месторождения, прослеживается зависимость содержания меди и цинка от содержания нефтепродуктов во многих точках отбора проб. При увеличении содержания нефтепродуктов происходит снижение концентрации и, соответственно, наоборот. в качестве примера представлен график изменения содержания данных компонентов в одной из точек отбора проб. Возможной причиной таких изменений может служить влияние нефтепродуктов на обменные процессы, проходящие в почвах.
Таким образом, можно сделать следующие выводы:
1. Содержание таких загрязняющих веществ, как мышьяк, кадмий, хром и ртуть не превышали установленные нормативы.
2. Содержание бария имело тенденцию к уменьшению высоких концентраций, которые являются следствием проведения буровых работ.
3. Содержание нефтепродуктов увеличивалось в течение рассматриваемого периода. Это связано со слабой способностью почв к самоочищению.
4. Содержание цинка и меди имело зависимость от содержания нефтепродуктов.
Литература
1. Дымов А.А. Фоновое содержание тяжелых металлов, мышьяка и углеводородов в почвах Большеземельской тундры / А.А. Дымов, Е.М. Лаптева, С.В. Денева, А.В. Калашников // Теоретическая и прикладная экология. - Киров: О- Краткое. 2010. №4. С. 43-47.
2. Пиковский Ю. И. Нефтегазовая геоэкология - наука XXI века / Ю.И. Пиковский, Н.М. Исмаилов, М.Ф. Дорохина // Геополитика и экогеодинамика регинонов. - Из-во: Крымский федеральный университет им. В.И. Вернадского, 2014. №2. С. 56-62.
3. Подавалов Ю.А. Экология нефтегазового производства // Москва: Инфра- Инженерия, 2010. С. 177-182.
Российский государственный геологоразведочный университет (МГРИ), chernishova299@mail.ru, Российский государственный геологоразведочный университет (МГРИ), mbufetova@mail.ru
Аннотация: Рассматривается влияние деятельности, связанной с функционированием нефтяного месторождения, на состояние почвенного покрова центральной части Большеземельской тундры. Представлены концентрации тяжелых металлов и нефтепродуктов в почве. Описываются связи между концентрациями нефтепродуктов и тяжелых металлов.
Ключевые слова: нефтяное месторождение, загрязнение почв, тяжелые металлы, нефтепродукты
Нефтедобывающая отрасль занимает особое место в экономике Россииипри этом является одной из самых экологически опасных, землеемких, с высокойпожаро- и взрывоопасностью, загрязняющей способностью. При добыче нефти происходит загрязнение всех компонентов окружающей среды. Влияние токсичных веществ, которыепоступают в окружающую среду, до сих пор изучено не до конца, поэтому неизвестны точные последствия такого вторжения в природные экосистемы.
Большинство объектов нефтегазодобывающего комплекса являются источниками поступления в почву таких поллютантов, как нефтепродукты и тяжелые металлы. В процессе трансформации нефтяных соединений в почве происходит накопление высокомолекулярных конденсированных ароматических структур с высокой степенью водородной ненасыщенности.
Особенностью территории центральной части Большеземельской тундры является техногенная нагрузка нефтегазового комплекса на окружающую среду, связанная с разведкой, промышленнойразработкой нефтяных, газовых месторождений, транспортировкой, переработкой, хранением нефти и нефтепродуктов. Большое количество скважин, километры трубопроводов, компрессорные станции и т.п. являются потенциальными источниками загрязненияземельных ресурсов нефтепродуктами при аварийных ситуациях, которые представляют большую опасность для почв.
Источниками загрязнения почвы тяжелыми металлами в местах добычи нефти могут быть её розливы, атмосферные выпадения, подземные воды, буровые растворы, применяемые при бурении скважин.
Цель работы - оценить состояние почвенного покрова на территории нефтяного месторождения и выявить закономерности изменения исследуемых компонентов.
Объектом исследований являются почвы на территории Северо-Хоседаюского нефтяного месторождения, которое входит в группу месторождений Центральной части Хорейверского поднятия, было открыто в 1984 г. Месторождение относится к категории средних, извлекаемые запасы нефти по категории С1 составляют 22,1 млн тн по данным Госбаланса полезных ископаемых на 1 января 2007 г. В промышленную эксплуатацию было введено в 2010 году.
Местность представляет собой типичную для тундры безлесную ландшафтную зону субарктического пояса с характерной мохово-лишайниковой растительностью, низколрослыми травами, карликовыми деревьями и редкими кустарниками. Почвы рассматриваемой территории относятся к типу болотно-тундровых торфянистоглеевых. Данные почвы отличаются большой мощностью торфянистой подстилки (1020см), под которой залегает коричневый с сизыми пятнами влажный горизонт Вhg. Почвы характеризуются кислой реакцией по всему профилю, верхние минеральные горизонты пропитаны гумусом.
Неблагоприятные биоклиматические условия и низкая устойчивость природной среды рассматриваемой территории к антропогенному воздействию обусловливают медленное самоочищение компонентов окружающей среды от загрязняющих веществ и самовосстановление нарушенных в результате промышленного освоения в течениедлительного периода времени.
В процессе выполнения работы был проведен анализ результатов исследований проб почвенного покрова, полученных в период с 2014 по 2018 год в результате проведения работ по экологическому мониторингу, на содержание тяжелых металлов (As, Cd, Cu, Hg, Zn, Cr, Ba) и нефтепродуктов. Были выявлены нижеперечисленные тенденции изменения их содержания.
Концентрация мышьяка (As), кадмия (Cd) и хрома (Cr) изменялись разнонаправленно в разных точках отбора. За исследуемый период максимальные значения достигали: 1,79 мг/кг для мышьяка, 0,49 мг/кг для кадмия, 0,032 мг/кг для хрома, что не превышает установленные нормативы. Значительных изменений концентраций по данному ряду металлов не наблюдалось.
Концентрация ртути (Hg) значительно не менялась и в некоторых случаях была <0,05 мг/кг, превышения ПДК зафиксировано не было.
Концентрации меди (Cu) и никеля (Ni) изменялись следующим образом: наблюдалось резкое снижение концентрации (в 1,5 - 3 раза) в 2015 году в большинстве проб, а затем увеличение в 2017 году (в 1,5 - 2 раза). Превышение установленногонорматива не наблюдалось (ОДК для Cu - 66 мг/кг, Ni–40 мг/кг). Концентрация цинка (Zn) имела схожую тенденцию изменения, превышения ОДК (110 мг/кг) зафиксированы не были.
Концентрация свинца (Pb) была стабильна во всех точках наблюдения с 2014 по 2016 год и не превышала 10,7 мг/кг, затем в 2017 году произошло резкое снижение концентрации. В точке с максимальным значением концентрация свинца снизилась в 5 раз. Возможной причиной таких изменений может служить более удаленный отбор проб почв от дорог, т.к. основным источником загрязнения свинцом является проезд автомобильной техники.
Концентрация бария (Ba) имела тенденцию к резкому уменьшению во всех точках наблюдений (в 3-4,5 раза) в 2015 году по сравнению с 2014 годом, когда максимальные значения достигали 90 мг/кг. Затем наблюдались незначительные изменения концентраций в различных направлениях. Причиной высокого содержания бария в 2014 могут являться последствия проведения буровых работ.
Так как в настоящее время в Российской Федерации отсутствует установленный норматив для оценки загрязнения почв нефтепродуктами, в работе используется международный норматив «Голландские листы» (Neue Niederlandische Liste. 1995) в соответствии с рекомендациями СП 11-102-97 (допустимая концентрация ДК – 50 мг/кг, уровень вмешательства УВ – 5000 мг/кг).
В 2014 году концентрации нефтепродуктов изменялись в пределах 10,4-50 мг/кг и не превышали ДК, в 2015 году – в пределах 26,8-48 мг/кг, в 2016 году – в пределах 33-65 мг/кг (превышение ДК зафиксировано в 45% проб). В 2017 году наблюдалось многократное уменьшение концентрации в большинстве точек наблюдений. В 2018 году зафиксированные концентрации варьировались от 28 мг/кг до 78 мг/кг (превышения ДК зафиксированы в 40% проб).
На фоне уменьшения содержания нефтепродуктов в 2017 году во всех точках наблюдения выделяется многократное их увеличение в точке Куст-4, где концентрация нефтепродуктов достигла 9107 мг/кг. Такое резкое увеличение скорее всего является следствием нарушения технических регламентов работы и допущения разлива нефтепродуктов на почвенный покров.
Стоит отметить, что в данной точке в этот же год наблюдалось увеличение концентрации бария в 3 раза. Параллельное увеличение концентрации данного металла является следствием воздействия месторождения.
Выявляется тенденция к накоплению нефтепродуктов в почвенном покрове в исследуемый период наблюдений, что является следствием слабой способности почв рассматриваемой территории к самовосстановлению и самоочищению.
Также, при анализе содержания ряда тяжелых металлов относительно содержания нефтепродуктов в почвах исследуемого месторождения, прослеживается зависимость содержания меди и цинка от содержания нефтепродуктов во многих точках отбора проб. При увеличении содержания нефтепродуктов происходит снижение концентрации и, соответственно, наоборот. в качестве примера представлен график изменения содержания данных компонентов в одной из точек отбора проб. Возможной причиной таких изменений может служить влияние нефтепродуктов на обменные процессы, проходящие в почвах.
Таким образом, можно сделать следующие выводы:
1. Содержание таких загрязняющих веществ, как мышьяк, кадмий, хром и ртуть не превышали установленные нормативы.
2. Содержание бария имело тенденцию к уменьшению высоких концентраций, которые являются следствием проведения буровых работ.
3. Содержание нефтепродуктов увеличивалось в течение рассматриваемого периода. Это связано со слабой способностью почв к самоочищению.
4. Содержание цинка и меди имело зависимость от содержания нефтепродуктов.
Литература
1. Дымов А.А. Фоновое содержание тяжелых металлов, мышьяка и углеводородов в почвах Большеземельской тундры / А.А. Дымов, Е.М. Лаптева, С.В. Денева, А.В. Калашников // Теоретическая и прикладная экология. - Киров: О- Краткое. 2010. №4. С. 43-47.
2. Пиковский Ю. И. Нефтегазовая геоэкология - наука XXI века / Ю.И. Пиковский, Н.М. Исмаилов, М.Ф. Дорохина // Геополитика и экогеодинамика регинонов. - Из-во: Крымский федеральный университет им. В.И. Вернадского, 2014. №2. С. 56-62.
3. Подавалов Ю.А. Экология нефтегазового производства // Москва: Инфра- Инженерия, 2010. С. 177-182.
Проект "Климат и экология" реализуется при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации