ТЕХНОГЕННАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ ПРИ ДЛИТЕЛЬНОМ ВОЗДЕЙСТВИИ НЕФТЯНОГО КОМПЛЕКСА (на примере Чеченской Республики)Автореферат докторской диссертации по географии
ГАЙРАБЕКОВ Умар Ташадиевич а ТЕХНОГЕННАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ ПРИ ДЛИТЕЛЬНОМ ВОЗДЕЙСТВИИ НЕФТЯНОГО КОМПЛЕКСА а(на примере Чеченской Республики) 25.00.36 - Геоэкология (науки о Земле) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора географических наук Грозный Ца 2010 Работа выполнена на кафедре рационального природопользования иаа геоэкологии Чеченского государственного университета Научный консультант: доктор биологических наук,а профессора а Алахвердиев Фазиль Джалалович Официальные оппоненты: доктор географических наук Зонн Игорь Сергеевич а доктор географических наук, профессор Пиковский Юрий Иосифович а доктор географических наук, профессор Кочуров Борис Иванович Ведущая организация: Белгородский государственный университета Защита состоитсяа л 03 июняа 2011 года в 11 часов на заседании Совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д.00.046.03 при Институте географии РАН по адресу:119017, г. Москва, Старомонетный переулок, 29. Факс: (495) 959-00-33 E-mail: direct@igras.geonet.ru С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института географии РАН Автореферат разослана ал а а2011 г. Ученый секретарь Совета по защите докторских а и кандидатских диссертаций, кандидат географических наук аа Л.С.Мокрушина ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. Нефть - лчёрное золото мира, и ещё древним народам были известны её горючие свойства. С середины Х1Х в. она становится не только сырьём для керосиновых ламп, но уже используется как топливо и смазочное масло. В наши же дни о ценности лчёрного золота можно судить по той борьбе, которая ведётся в мире за право обладания ею. Нефть тысячелетиями скрытая под толщей земли и редко выходящая на поверхность, не приносила вреда живому. Но человек извлёк её из недр, стал интенсивно использовать для своих собственных целей. И сегодня нефть, приносящая пользу человеку, ставит под вопрос не только существование живого на Земле, но и существование самого человека. По известной схеме сам способ добычи нефти и изменение гидрогеологических условий в месте добычи уже кардинально изменяют параметры окружающей среды на значительные расстояния [Давыдова, Тагасов, 2006]. Интенсивное развитие нефтяной промышленности обусловило создание и эксплуатацию нефтепромысловых объектов, строительство которых сопряжено с образованием больших объемов отходов бурения негативно воздействующих на природную среду. В Чеченском нефтегазодобывающем районе сбор, хранение, утилизация и захоронение отходов бурения в большинстве случаев осуществляется на территории буровых площадок, в земляных амбарах-шламонакопителях. В процессе сбора и хранения из амбаров может происходить фильтрация, излив и течь отходов бурения. При ликвидации отработанных амбаров, помимо загрязнения прилегающей к ним территорииа происходита также загрязнение земельв пределах площади размещения отработанных амбаров, вследствие недостаточной надежности применяемых технологий их ликвидации. Кроме того, длительное функционирование нефтяного комплекса, оказало негативнее воздействие ана геологическую средуг. Грозный, в результате чего здесь сформировались техногенные залежи подземных линз нефтепродуктов. Причиной создавшегося положения является низкий уровень экологичности технологических процессов применяемых при добыче, переработке, хранении и транспортировке нефти и нефтепродуктов, а также аварийные ситуации, приводящие к поступлению в окружающую среду различных загрязнителей. Поэтому вопросы, связанные с оценкой отрицательного воздействия объектов нефтекомплекса на окружающую природную среду,а а также разработка комплекса научно-обоснованных мероприятийа по минимизацииэтого воздействияа весьма актуальны. Объект исследования - территория Чеченской Республики, г. Грозный, заводской район Грозного с прилегающей территорией с востока. Наиболее подвержены воздействию нефтекомплекса - водная среда, почвогрунты и растительность. Поэтому они и были выбраны в качестве первоочередных для исследования. Предмет исследования - эколого-географические особенности трансформации природной средыи пространственного проявления природных и техногенных процессов на территории Чеченской Республики в связи с длительным функционированием нефтекомплекса. Цель работы - геоэкологическая оценка воздействия нефтекомплекса на природные и техногенные системы Чеченской Республики в целях разработки комплекса научно-обоснованных мероприятийа по оптимизации природопользования. Решение экологических проблем, возникших в результате функционирования нефтекомплекса, невозможно без знания причин, их вызывающих, возможных последствий, а также путей реализации тех или иных решений в области экологии. Поэтому для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:
Методологическая основа. Теоретической и методологической основой диссертационной работы являются труды ведущих учёных, посвящённые геоэкологическим аспектам анефтекомплекса: М.А. Глазовской, Н.П. Солнцевой, Ю.И. Пиковского, К.Е. Питьевой, Н.М. Исмаилова, А.Г. Ахмедова, Г.П. Волобуева, А.П. Хаустова, Т.Д. Гулякевича, И.А. Керимова Р.К. Андресона, А.И. Булатова, В.А. Шишова, В.Ю. Шеметова, Р.Х. Моллаева, Ю.Г. Безродного, И.И. Мазура, Е.А. Тригубова, А.Э. Конторовича, Ю.Б. Осипова, А.С. Гаджи-Касумова, В.А. Соколова, А.В. Петухова, Е.В. Стадника, Дж. Ханта, О.К. Баженовой и др. Методы исследования. В процессе выполнения диссертационной работы применялись методы: ретроспективного анализа, ландшафтного анализа, статистический, картографический, дистанционного зондирования, ГИС-технологий и др.. Выявление и оконтуривание площадей техногенных подземных линз нефтепродуктов в районе г. Грозный и оценка их запасов проводилось в соответствии са комплексом геолого-геофизических работ, включающих: георадарную, газовую и геохимическую съёмки, бурение оценочных скважин с использованием материалов высокоточной космической съёмки. В качестве программного обеспечения использовались пакеты программ ГИС: Mapinfo 6.0, ArcView, MapView 10 и редактора векторной графики Аdobe Illustrator, Gimp 2. Кроме того, были использованы материалы дешифрирования КС NOAA-14,16, Landsat-5,7 и Ikonos. Картографической основой при проведении работ приняты карты масштаба 1:500 000, 1:200 000, 1:50 000 и 1:10 000 на территорию Чеченской Республики Научная новизна. 1. Автор видит научную новизну полученных результатов в том, что впервые для Чеченской Республики дана комплексная оценка воздействия нефтекомплекса наа природную среду. 2. По мнению автора, новым является классификация амбаров, как долговременных источников химического загрязнения, исходя из вида загрязнителя находящегося в отработанных амбарах, в качестве которых выделены макрокомпонентный, микрокомпонентный и углеводородный загрязнители, а также показатели, характеризующие их загрязняющие свойства. 3. К новым результатам можно отнести: - определение современного состояния площадей техногенных подземных линз нефтепродуктов в промышленной зоне аг. Грозный с оценкой их запасов. - результаты проведенных буровых работ на левобережье р. Сунжа, которые доказывают, что выявленные загрязнения не являются техногенной ллинзой и не представляют интереса для промышленного извлечения; Цоценка геохимического загрязнения территории г. Грозный по результатам опробования - почвогрунтов, золы растений, поверхностных вод и донных отложений, в результате чего выявлены основные закономерности, распространения аномалий загрязняющих веществ техногенного происхождения.
Основные положения, выносимые на защиту: 1. Комплексная оценка геоэкологической ситуации сложившейся на территории Чеченской Республики в связи с добычей нефти позволила: -Ц аавыявить источники образования отходов бурения, их физико-химический состав и загрязняющие свойства; Ц аапровести классификацию амбаров как долговременных источников химического загрязнения окружающей среды, в качестве которых выделены макрокомпонентный, микрокомпонентный и углеводородный загрязнители; Ц авыявить наличие гидродинамической связи между амбарами и пунктами контроля. 2. На основании систематизации и анализа фактических данных (уровня залегания грунтовых вод, заболоченности и затопляемости территории паводковыми водами, наличия и толщины слабопроницаемых отложений в скрываемом разрезе, активной реакции почвенной среды и других факторов), а также типа размещения шламонакопителей по отношению к поверхности земли и по условиям их ликвидации составлена схематическая карта районирования территории Чеченской Республики. Предотвращение загрязнения окружающей среды и восстановление земель после окончания бурения является обязательным условием при строительстве скважин. Исходя из этого, для территории Чеченской Республики построена схематическая карта распространения плодородного слоя и фоновой загрязненности почв и предложены дифференцированные методы восстановления плодородия почв. а3. На основеа комплекса геолого- геофизических работвыявлены и оконтурены площади техногенных подземных линз нефтепродуктов в районе г. Грозный которые представляют большой поисковый интерес. В то же время полученные данные буровых работ на левобережье р. Сунжа показывают, что существовавшая ранее техногенная линза на грунтовых водах в настоящее время на исследуемой территории практически исчезла. Присутствует остаточное загрязнение, которое является результатом кустарной выработки имевшихся нефтепродуктов за прошедшие 15 лет и возможной миграции остаточной ллинзы в направлении Старосунженского водозабора г. Грозный, где постоянно фиксируется увеличение содержания нефтепродуктов в водах Сунженского водозабора. Все эти факторы указывают на отсутствие в геологической среде достаточного слоя нефтепродуктов, запасы которого можно было бы извлечь промышленным путём и оценить существующими методами. 4. Основные закономерности и степень геохимического загрязнения природной среды г. Грозный и сопредельных территорий по результатам геоэкологической оценки позволяют сделать вывод о том, что все аномалии здесь имеют техногенный генезис. Основными загрязняющими элементами является Pb, Zn, в меньшей мере Sb, Cd, реже Cu и Hg. Из органических соединений во многих местах зафиксированы повышенные содержания бенз(а)пирена и нефтепродуктов. В большинстве из почвогрунтов установлены концентрации нефтепродуктов свыше 1000 г/т, в отдельных случаях - 1900-3600 г/т. 5. Разработаны научные основы плана мероприятий по экологической реабилитации территорииа нефтезаводского района г. Грозный с целью снижения техногенного воздействияа на подземные воды и водозаборы питьевого водоснабжения, исходя из выявленных закономерностей распределения нефтепродуктов в геологической среде, существующих почвенно-климатических условий района, свойств самой нефти и функционального использования территории.а Практическим выходома работы является научно-обоснованное выявление основных видов загрязненияи классификация отработанных амбаров в зависимости от вида загрязнителя, а также факторов отрицательного воздействия наприродную среду. Предложенные мероприятияа по снижению этого воздействия, заключающиеся в совершенствовании методов их хранения и ликвидации, а также по рекультивации почв нарушенных в процессе бурения скважин на нефть имеют практическое значение и могут быть заимствованы другими регионами с учетом особенностей природных условий и углеводородного сырья. Проведенный комплекс геолого-геофизических работ, с использование материалов высокоточной космической съёмки и полевых исследований позволили выявить и оконтурить площади техногенных подземных линз нефтепродуктов в геологической среде г. Грозный с оценкой их запасов. Полученные результаты позволяют дать объективную оценку геоэкологической ситуации сложившейся на территории Чеченской Республики в связи с длительным функционированием нефтекомплекса и могут быть экстраполированы в другие регионы, имеющие аналогичные месторождения углеводородного сырья и природные условия. Теоретические и практические разработки диссертационной работы реализованы: Ц в научных отчетах кафедры рационального природопользования и геоэкологии Чеченского государственного университета (ЧГУ); Ц аэкологической лаборатории Комплексного научно-исследовательского института Российской Академии наук (КНИИ РАН),г. Грозный; Ц в Государственных докладах О состоянии окружающей среды Чеченской Республики в 2008, 2009 годах; - в концепции экологического оздоровленияа Чеченской Республики (2002), а также в многочисленных публикациях автора по теме диссертации.а Разработанные в работе положения и результаты исследования используются: Комитетом Правительства Чеченской Республики по экологии, Росприроднадзором и Управлением по недропользованию по Чеченской Республике, ОАО Грознефтегаз, а также при разработке лекционных курсов Экологические проблемы Чеченской Республики, Охрана окружающей среды при добыче транспортировке, хранениии переработке нефти, читаемые студентам на факультете географии и геоэкологии ЧГУ. Разработанные в диссертационной работе автора Мероприятия по экологической реабилитации территорииа нефтезаводского района г. Грозный с целью снижения техногенного воздействияа на подземные воды и водозаборы питьевого водоснабжениярекомендованы ФГУП Чеченнефтехимпрома к внедрению. Фактический материал и личный вклад автора. Диссертационная работа является итогом 22-летней научной деятельности. В её основу легли результаты исследований по оценке воздействия нефтекомплекса на природную среду Чеченской Республики, выполненные автором на кафедрах: физической географии, а затем и рационального природопользования и геоэкологии ЧГУ с 1988 г. Основная часть результатов автором получена самостоятельно, а также в результате полевых исследований, в процессе совместных работ в составе авторского коллектива (Барсукова Е.В.; Головунин С.Н.; Гайрабеков У.Т, и др.) отчета, - Работы по выявлению и оконтуриванию техногенных подземных линз нефтепродуктов на территории г. Грозный и оценке их запасов. - М., 2008 г. Автору принадлежат разделы: 5.1.1, 5.1.2.,5.1.3, 5.2. а В работе использованы, материалы СевКавНИПИнефть, ОАО Грознефтегаз, картографические материалы аи литературные источники по данной тематике. При проведении работ были собраны, обобщены и представлены в виде тематических карт имеющиеся в фондах материалы, отражающие - ландшафтные, геологические, гидрологические особенности территории обследования. Создан ряд тематических карт различных масштабов по результатам дешифрирования материалов космической съёмки. Апробация результатов исследования. Материалы и результаты исследований, положенные в основу диссертации, докладывались и обсуждались: - на семинарах экологической лаборатории КНИИ РАН (г. Грозный),а 2003-2010 гг.; - на заседании кафедры рационального природопользования Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова, 2006; - на заседании кафедры геологии и геоэкологии Московского государственного областного университета, 2010;
- Грозный, 1991, 1996, 2003, 2004, 2005, 2010;
аа Были опубликованы в сборнике статей География и геоэкология Чеченской Республики - аГрозный, 1997. В журналах:
аа Публикации. Всего опубликовано 59 научных работ, из них по теме диссертации 39 работ, в том числе 11 работ в реферируемых научных журналах и изданиях из списка ВАК РФ, 1 учебное пособие. Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 7 глав, выводова и практических рекомендаций,а списка использованной литературы, включающего 359 источника. Общий объём работы составляет 363 страниц, в том числе содержит 43 карта и картосхем, 37 таблиц, 11 различных схем и графиков. Автор глубоко признателен доктору биологических наук, профессору Алахвердиеву Ф. Д. за постоянную помощь и внимание при работе над диссертацией. Вице-президенту академии наук Чеченской Республики, доктору физико-математических наук, профессору Дадашеву Р.Х. за ценные советы и поддержку. Заместителю директора КНИИ РАН (г. Грозный), кандидату географических наук, доценту Гагаевой З.Ш. за советы, которые помогли автору во многих местах существенно переделать текст, и значительно его улучшить. Инженеру-программисту факультета географии и геоэкологии ЧГУ Умаровой М.З. за техническую помощь при оформлении диссертации. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Глава 1. Ретроспективный анализ нефтекомплекса Чеченской аРеспублики В данной главе подробно рассмотрены вопросы, связанные с историей развития нефтекомплекса Чеченской Республики, дан анализ изученности вопроса лвоздействие объектов буровых работ на природную среду и лнефтепродуктового загрязнения территории г. Грозный Глава 2. Природные условия аЧеченской Республики На основе анализа литературных источников, фондового и картографического материалов охарактеризованы природные условия Чеченской Республики (географическое положение, геологическое строение и рельеф, климат, воды, почвы, растительность и животный мир). Глава 3. Методика исследований Для определения воздействия технологических объектов нефтедобычи на водную среду, почвогрунты и растительность выявления механизма и масштаба этого воздействия проводились визуальные и инструментальные наблюдения с использованием специально созданных пунктов контроля. Точки отбора проб грунта закладывались в зонаха наиболее подверженных влиянию амбаров и в местах максимального загрязнения почвогрунтов, по системе концентрических окружностей, равноудаленных от источников загрязнения или по координатной сеткеа с равными расстояниями. Параллельно с отбором проб воды и грунта систематически проводились визуальные наблюдения за техническим состоянием амбаров и воздействием последних на прилегающие территории. При отсутствии специально созданной сети по объектам проводились также эпизодические наблюдения с отбором при необходимостиа проб воды и грунта. Отбор, транспортировка, хранение и подготовка проб воды и грунта производился по ГОСТ 17.1.4.01-80; ГОСТ 17.15.05.-85 и ГОСТ 17.4.4.02-84. Выявления и оконтуривание площадей техногенных подземных линз нефтепродуктов в районе г. Грозный и оценка их запасов проводилось в соответствии са комплексом геолого-геофизических работ, включающих: георадарную, газовую и геохимическую съёмки, бурение оценочных скважин с использованием материалов высокоточной космической съёмки. Картографической основой при проведении работ приняты карты масштаба 1:500 000, 1:200 000, 1:50 000 и 1:10 000 на территорию Чеченской Республики. Глава 4. Геоэкологическая оценка буровых работ на территории Чеченской Республикиа аа Для выявления площади, занимаемой отработанными амбарами, оценки объемов жидкой, малоподвижной и загущенной части отходов бурения, были проведены исследования, по определению состояния отработанных амбаров. Исследования показали, что основной объем отходов бурения,а аккумулированный в отработанных амбарах, приходится на жидкую фазу и составляет порядка ? от общего объема отходов в амбарах. При этом содержание углеводородных компонентов и твердой части в жидкой фазе незначительно и колеблется соответственно от 0,004 до 0,2590 кг/м3 , и от 0,006 до 2,2580 кг/м3. В загущенной фазе содержание нефти и нефтепродуктов составляет от 5,20 до 488,0 кг/м3 , в твердой части от 850,0 до 1744,0 кг/м3 . Выполненные исследования позволили классифицировать амбары как долговременные источники химического загрязнения, в качестве которых выделены макрокомпонентный, микрокомпонентный и углеводородный загрязнители. Макрокомпонентный загрязнитель увеличивает минерализацию, приводит к засолению почвогрунтов и пресных вод. Макрокомпоненты включают преобладающие элементы и комплексные соединения, определяющие химический тип воды и главнейшие свойства водной среды. К ним относятся ионы Cl-, SO2-4,а HCO-3, Na+, K+, Mg2+,Ca2+. В процессе воздействия макрокомпонентного загрязнителя наблюдаются негативные изменения в водной среде. Мигрируя, загрязненные стоки с ионно-солевым загрязнителем смешиваются с пресными водами, взаимодействуют с ними и породой пласта и с потоком воды перемещаются по пласту, засоляя воды на больших площадях. В зоне контакта загрязненной и чистой воды могут происходить разнообразные физико-химические процессы, приводящие к сорбции и выщелачиванию грунтов, нарушению режимов области питания и разгрузки вод. В почвах макрокомпонентный загрязнитель ухудшает ее свойства и приводит к разрушению структур почв. Избыток растворимых солей и высокое содержание обменного Nа, характерное для макрокомпонентного загрязнителя, приводит к формированию солончаков, снижению урожайности сельскохозяйственных культур и растительности, гибели микроорганизмов. Этот загрязнитель является наиболее токсичным и характеризуется длительным воздействием. По данным А.И. Булатова и др. (1989), плодородие почвы даже спустя десяток лет после окончания бурения не восстанавливается. Микрокомпонентный загрязнитель является наиболее опасным для живых организмов. Он приводит к повышению концентрации существующих и появлению в среде новых, ранее не зафиксированных микрокомпонентов с концентрациями большими, чем предельно допустимая концентрация (ПДК). В ряде опубликованных работ (Мелешкин, Степанов, 1980; Роде, Смирнов, 1972), указывается на неусвояемость тяжелых металлов растениями. Это позволяет сделать вывод, что содержащиеся в отходах бурения тяжелые металлы не аккумулируются растениями и поэтому не оказывают влияния на пищевую цепь экосистем (Ежов, Терпелец, Шеметов и др., 1988; Шеметов, Ежов, 1989). При взаимодействии с почвенным гумусом тяжелые металлы прочно сорбируются, образуя труднорастворимые соединения. Таким образом, идет их накопление в почве. Устойчивость металлов в значительной степени зависит от типа почв. Тяжелые глинистые почвы удерживают их дольше, чем легкие песчаные. Сложные комплексоны со временем распадаются, вследствие разложения и окисления органики микроорганизмами. Тяжелые металлы при этом освобождаются. Миграция их по профилю и попадание в грунтовые воды возможно при промывном режиме кислых и нейтральных атмосферных осадков. При наличии осадков с кислой реакцией среды тяжелые металлы могут трансформироваться в растворимые формы и мигрировать в грунтовые воды. В результате образуется вторичный источник загрязнения, который может существовать длительное время после ликвидации первоначального источника загрязнения. В целом, в результате ограниченных миграционных способностей микрокомпонентов, воздействие этого загрязнителя на природную среду носит локальный характер Углеводородный загрязнитель присутствует всегда во всех отходах бурения, в то время как другие виды загрязнителей могут и отсутствовать, обладая большей миграционной способностью отдельных компонентов, он оказывает наиболее масштабное воздействие на природную среду. Тормозит окислительно-восстановительные, ферментативные реакции, воздушный обмен, самопроизвольную биохимическую очистку, снижает содержание О, Р, N необходимого для жизнедеятельности растений. При фильтрации через грунт в поземные воды углеводородный загрязнитель вместе с водами может мигрировать, загрязняя большие участки. Попадая в почву углеводородный загрязнитель, вызывает порой необратимые изменения ее текстурно-структурных свойств - образование битуминозных солончаков, гидроионизацию, склеивание и закупоривание и т.д. В результате усиливаются процессы разрушения почв. Таким образом, исходя из вида загрязнителя, находящегося в отработанных амбарах, они подразделены на следующие классы: I класс - амбары с углеводородным, макрокомпонентным и микрокомпонентным загрязнителями. II класс - амбары с углеводородным и макрокомпонентным загрязнителями. III класс - амбары с углеводородным и микрокомпонентным загрязнителями. IV класс - амбары с углеводородным загрязнителем. При воздействии амбаров с этими видами загрязнителей наблюдается и соответствующее загрязнение природной среды. Причем, чем ниже класс амбаров, тем больше характерное загрязнение. На основании изучения обширного технического материала, результатов инженерныха изысканий под строительство скважин и рекогносцировочного обследования, в качестве объектов для заложения наблюдательной сети были выбраны амбары по площадкам скважин №2 Северная Ханкала и №21 Северо-Брагунская. Амбары по площадке скважины №2 Северная Ханкала сооружены глинистым материалом в насыпном обваловании с незначительным заглублением (до 1,0 м) в минеральном грунте. В сеть контрольных пунктов по площадке были включены: амбары №1 и №2 - источники возможного загрязнения; наблюдательные скважины 1Н, 2Н, 3Н, 4Н, родники р. Белка в зоне возможного влияния амбаров; р. Белка вне зоны воздействия амбаров. Схема размещения контрольных пунктов по наблюдательной сети площадкиа скважины №2 Северная Ханкала приведена на рис. 4.1.
аа - пунктыа контроля по выявлению воздействия источников загрязнения аа - изогипсы и их абсолютные отметки Рис. 4.1. Схема размещения контрольных пунктов наблюдательной сети площадки скважины №2 Северная Ханкала Рассматриваемые амбары по загрязняющим свойствам относятся к I классу и представлены всеми тремя видами загрязнителей. Поэтому на контрольных пунктах наблюдательной сети выявилось наличие вышеназванных загрязнителей путем отбора и анализа проб жидкости. В сеть контрольных пунктов по площадке скважины №21 Северо-Брагунская включены: амбары №1 и №2;аа шурфы Ш.1, Ш.2, Ш.3 и Ш.4. Схема размещения контрольных пунктов по наблюдательной сети площадки скважины №21 Северо-Брагунская приведена на рис. 4.2. а
- источники возможного загрязнения
- пунктыа контроля по выявлению воздействия источникова загрязнения а - изогипсы и их абсолютные отметки Рис. 4.2. Схема размещения контрольных пунктов наблюдательной сети площадки скважины № 21 Северо-Брагунской По загрязняющим свойствам, исследуемые амбары, относятся к I классу и представлены макрокомпонентным, микрокомпонентным и углеводородным загрязнителями. Однако сама минерализация грунтовых вод и жидкости в амбарах достигает 3-4 г/л. В этой связи в силу засоленностиа почвогрунтов и повышенной минерализации грунтовых вод проявлениеа макрокомпонентного загрязнителя из амбаров не будет наблюдаться. Поэтому для выявления воздействия амбаров использовались показатели, характеризующие микрокомпонентный и углеводородный загрязнители.а Наряду с этима для выявления гидродинамической связиа между амбарами, грунтовыми и поверхностными водами, изучения направления и скорости фильтрации загрязненного потока, контроля за масштабами загрязнения по указанным площадкам были проведены также исследования с использованием индикаторных методов. По площадке скважины №2 Северная Ханкала наличие индикатора было зафиксировано по наблюдательным скважинам 2Н и 4Н. По остальным пунктам контроля интенсивность излучения пробы в пределах фоновых значений, что возможно связано с низкой исходной концентрацией индикатора в амбаре. Полученные данные свидетельствуют о наличии гидродинамической связи между амбарами и пунктами контроля и принципиальнойа возможностью движенияа загрязнителей в направлении полей фильтрации. Исследования по площадкама скважины №2 Северная Ханкала и №21 Северо-Брагунская подтвердили наличие загрязнения грунтовых вода отходами бурения из амбаров и позволили выявить направление и ширину фронта загрязненного потока. На основании выполненного комплекса исследований шламонакопителей установлены следующие основные факторы, приводящие к загрязнению отходами бурения природной среды:
Наряду с оценкой влияния на водную среду, отходов бурения аккумулированных в отработанных амбарах, было изучено также их воздействие на почвенные грунты и растительность. Для выявления воздействия отходов бурения захороненных без обезвреживания на почвенные грунты и растительность проводились комплексные исследования. Они включали визуальные наблюдения за загрязненностью почв, зарастаемостью площадок урожаем и растительностью, отбор и анализ проб почвы для количественной оценки величины загрязненности по профилю и по разрезу. Как показывают выполненные исследования, методы ликвидации отработанных амбаров требуют усовершенствования. При ликвидации шламонакопителейа помимо технической, необходимо, также, проведение и биологической рекультивации земель с целью полного восстановления плодородия почв. Глава 5. Мероприятия по оптимизации природной среды после окончания бурения скважин на нефть ааа В зависимости от природных факторов, правильная увязка условий нахождения загрязняющих веществ по отношению к поверхности земли и методов ликвидации шламонакопителейа значительно снижает экологические последствия, вызываемые отходами бурения. При сооружении шламонакопителей, исходя из геоморфологических, литологических и гидрогеологических условий площадок применяются 3 схемы размещения амбаров по отношению к поверхности земли (рис.5.1).а На основании сбора, систематизации и анализа фактических данных. Уровня залегания грунтовых вод, заболоченности и затопляемости территории паводковыми водами, наличия и толщины слабо проницаемых отложений в скрываемом разрезе, активной реакции почвенной среды и других факторов, а также с учётом выполненных СевКавНИПИнефть и другими организациями работ, составлена схематическая карта (рис. 5.2) районирования территории Чеченской Республики. В соответствии с этой картосхемой предлагаютсятри зоныа размещения шламонакопителей по отношению к поверхности земли. I зона. Затапливаемые территории пойм рек, болотистые и заболоченные участки, а также площадки с неглубоким залеганием грунтовых вод (не более 1,5 м) с учётом сезонных колебаний. Строительство шламонакопителей в этой зоне рекомендуется производить в насыпном исполнении (рис. 5.1.а), с обвалкой по периметру и обязательным устройством противофильтрационного экрана. Шламонакопители должны быть защищены от паводковых вод обводным каналом и валом. II зона. Территории с уровнем грунтовых вод от 1,5 до 3,0 м. Строительство шламонакопителей в этой зоне рекомендуется в насыпи - в выемке (рис. 5.1.б). При этом отметка для амбара должна быть не менее чем на 1,0 м выше уровня грунтовых вод, с учётом сезонных колебаний. III зона. В этой зоне грунтовые воды отсутствуют или залегают на глубинах более 3,0 м. Шламонакопители здесь рекомендуется размещать в выемке (рис 5.1.в). В зависимости от реакции почвенной среды на рассматриваемой картосхеме выделены районы со щелочными, нейтральными и кислыми грунтами, а также участки с преобладающими, глинистыми грунтами. На основании изложенного в зависимости от того, в какую зону, район и участок попадают шламонакопители, предлагаются в общем случае мероприятия по их ликвидации. При ликвидации амбаров в I-ой и II-ой зонах применимы следующие способы:
а а - шламонакопитель, сооруженный в насыпном обвалывании; б - шламонакопитель, сооруженный в насыпи - в выемке; в - шламонакопитель, сооруженный в выемке.
бурения аагрунта аземли Рис. 5.1. Схемы размещения шламонакопителей по отношению к поверхности земли
- зона поверхностного размещения шламонакопителей (уровень грунтовых вод до 1,5 м); а - зона размещения шламонакопителей в насыпи - в выемке (уровень грунтовых вод от1,5 до 3 м); а - зона размещения шламонакопителей в выемке (уровень грунтовых вод более 3 м); а - районы со щелочной реакцией почвы;
- районы с нейтральной реакцией почвы;
Ца районы с кислой реакцией почвы;
- участки с выдержанными по толщине (4 и более м)а глинистыми грунтами а Рис. 5.2. Схематическая карта районирования территории Чеченской Республики ва зависимости от схемы размещения шламонакопителей по отношению к поверхности земли и по условиям их ликвидации При этом необходимо захоронить на 0,3 м ниже плодородного слоя, но не менее 0,8 м от поверхности земли (рис 5.3).
аа аа - плодородныйа Ца обезвреженные и слой почвыа отвержденные отходы а - агидроизоляционный Ца поверхность земли слой а Рис. 5.3. Схема захоронения обезвреженных и отверждённых отходов бурения по отношению к поверхности земли Ликвидация шламонакопителей в этих зонах путём засыпки грунтом и другими механическими способами без очистки, нейтрализации и отвердевания отходов бурения неприемлемо, так как при этом помимо загрязнения окружающей природной среды, в процессе ликвидации, будет наблюдаться и вторичное загрязнение. В III-ей зоне, являющейся наиболее обширной, исходя из реакции почв в качестве одного из вариантов обезвоживания амбаров, предлагается утилизация жидкой составляющей отходов бурения путём использования их для ирригации или разбрызгивания на непахотные земли. Оставшаяся загущенная часть отходов бурения засыпается грунтом. В кислых почвах утилизацию жидкой фазы отходов бурения необходимо проводить путём очистки их от нефти и нефтепродуктов. Такая очистка достигается при использовании фильтров из древесной стружки, опилок, стекловаты, пенополиуретана и ряда других материалов при соответствующей плотности их укладки. Согласно, Родионова и др., (1989) содержание нефти и нефтепродуктов при этом снижается на 95-97%. На территории со щелочной реакцией почв утилизация жидкой фазы отходов бурения необходимо проводить после физико-химической очистки методом реагентной коагуляции. При этом pH очищаемой среды понижается до кислой (pH=5,0-4,4). В утилизируемую среду можно вводить CaCl2, pSO4, FeSO4 и др., что значительно повысит благоприятное действие отходов бурения на почву. В районе, представленном почвами с нейтральной реакцией, обезвоживание жидкой фазы из амбаров не желательно, так как в этом случае могут нарушиться регулируемые в них определёнными видами бактерий процессы по улучшению состоянию почв, в сторону их ухудшения. В этом районе применим способ ликвидации амбаров путём засыпки грунтом. При этом расстояние между поверхностью и зеркалом жидкости в амбаре с учётом подъёма отходов бурения при засыпке грунтом должно быть не менее 3,0 м. Расстояние от поверхности земли до отходов бурения, захороненных без очистки, обезвреживания и отверждения, с учётом проведённых исследований предлагается не менее 2,0 м (рис 5.4). На участках, выделенных в III-ей зоне (III-1-а, III-2-а, III-3-а) предлагается ликвидация амбаров путём лвыдавливания текучей части отходов бурения в узкие траншеи и засыпки грунтом, а оставшаяся в амбаре малоподвижная часть после подсыхания также засыпается грунтом.
- плодородныйаа - минеральный грунт слойа почвы аа - агидроизоляционный аа - отходы бурения слой а аа а - поверхность земли Рис. 5.4.а Схема захоронения не обезвреженных отходов бурения по отношению к поверхности земли Кроме того, предотвращение загрязнения окружающей среды и восстановление плодородия земель после окончания бурения является обязательным условием при строительстве скважин. Это достигается путем предварительногоа снятия и складирования плодородного слоя почвы во временные отвалы с последующим нанесением его на восстанавливаемые земли. Толщина плодородного слоя почвы, подлежащего снятию при проведении буровых работ на территории Чеченской Республики, согласно рекомендаций по снятию плодородного слоя почвы представлена в табл. 2. Таблица 2 Толщина плодородного слоя почвы, рекомендуемого к снятиюа при проведении буровых или иных земляных работ на территории Чеченской Республики
Исходя из этого, для территории Чеченской Республики, с учётом и целью практического использования, построена схематическая карта распространения плодородного слоя и фоновой загрязненности почв (рис.5.5). На карте, данная территория делитсяна зоны и районы с учётом существующей естественной и техногенной загрязнённости почв. При производстве работ, в I-ой зоне, необходимо предварительное снятие плодородного слоя. Во II-ой зоне, представленной грунтами с преобладающим распространением современных эоловых песков, плодородный слой почвы отсутствует и, соответственно, не производится его снятие.
а - зона с преобладающим распространением современных эоловых песков
- район преимущественного распространения естественно засоленных почв
- район преимущественного распространения незасоленных почв
- современные, эоловые пескиа - суглинок а а - супесь аа - глина Рис. 5.5. Схематическая карта распространения плодородного слоя и фоновой загрязнённости почв на территории Чеченской Республики Снятие плодородного слоя почвы, в соответствии с инструкцией по контролю за состоянием почв на объектах предприятий Миннефтегазпрома (РД. 39-014 7098-015-90), анеобходимо проводить на всю толщину, по возможности за один проход, не допуская перемешивания слоя почвы с минеральными грунтами. Снятие, как правило, производится до наступления зимы с устойчивыми отрицательными температурами. При выборе мероприятий по охране почв, независимо от вида технологического загрязнения и при их рекультивации следует учитывать также степень и характер засоленности почв (рис.5.5, район А). В зависимости от степени и вида загрязнения почв, а также почвенно-климатических иа рельефных условий, подход к рекультивации должен быть дифференцированным. Исходя, из вида загрязнения почв и почвенно-грунтовых вод рекомендуются следующие методы восстановления плодородия почв. При макрокомпонентном загрязнении, характеризующемся засолением почв, восстановление их плодородия может производиться преимущественно четырьмя методами: агробиологическим, химическим, систематическими промывками, комбинированным. Выбор метода рекультивации почв определяется (помимо особенностей почв) толщиной незасоленного и засоленного горизонтов, величиной поглощённого иона Na, глубиной залегания CaCO3, грунтовых вод и химизмом засоления. При микрокомпонентном загрязнении для восстановления плодородия почв можно рекомендовать три основных метода - механический, химический и удаление почв. При рекультивации почв, с микрокомпонентным загрязнением желателен подбор и посев устойчивых к данным условиям растений. Можно рекомендовать засухо, - солее - и солонцеустойчивые культуры - освоители: донник каспийский,люцерна жёлтая, пырей ползучий и др. При углеводородном загрязнении рекультивация почв выполняется двумя основными методами - механическим и агротехническим. Углеводородное загрязнение оказывает в целом влияние на микрофлору и ферментативную активность почв, приводит к увеличению валовой численности микроорганизмов, в том числе углеводородокисляющих. Усиливается активность физиологических групп микроорганизмов, участвующих в круговороте N, при этом круговорот Nпроисходит по более замкнутому кругу, что способствует подавлению реакций аммонификации и нитрификации, т.е. снижается самоочищающая способность почвенной среды. (Булатов, и др., 1989). Поэтому одним из путей интенсификации биоразложения углеводородов в почве является внесение в неё достаточного количества N и P - необходимых компонентов клеточной протоплазмы. (Андерсон, Хазипов, 1978, 1981). Для этого производится распашка загрязнённого участка на всю глубину плодородного слоя с внесением минеральных и органических удобрений. При восстановлении плодородия почв с углеводородным загрязнением в качестве культур - освоителей можно рекомендовать многолетние травы: житняк сибирский, донник каспийский и др., с обязательным сочетанием злаковых и бобовых.
Глава 6. Анализ и современное состояние проблемы нефтепродуктового а загрязнения территории г. Грозный На территории Чеченской Республики и в г. Грозный вплоть до 1991 г. рядом специализированных предприятий проводились работы по оценке состоянии геологической среды. По данным (Боревский, Щипанский, 1995), аварийные и прочие утечки нефти и нефтяного конденсата, непосредственно на нефтепромыслах, составляли не менее 1-2% объема годовой добычи, обеспечивая, таким образом, несанкционированное поступление в природную среду десятков и сотен тыс. т нефтепродуктов. На большинстве нефтепромыслов республики в результате утечек нефти уже к концу 80-х г. сформировались грунтовые и нефтяные горизонты, которые требовали соответствующей рекультивации с водопонижением и откачкой нефти. Существовавшие нефтесборные дрены имели малую производительность (не более 20-25 тыс. т в год). В 1990 г. Советско-Германским СП ЭПЕК была начата скважинная отработка нефтепродуктов, которая велась с использованием нерациональной технологии и только ухудшила ситуацию. Скорость продвижения контура загрязненных нефтепродуктами подземных напорных вод от нефтепромыслов в конце 80-х г. приближалась к 0,3-0,5 м в год. В настоящее время она резко возросла из-за интенсификации отбора вод. В сложившейся ситуации, без локализации и рекультивации очагов загрязнения подземных вод нефтепродуктами, через несколько десяток лет основные запасы пресных подземных вод артезианских бассейнов республики (порядка 16 млн. м3) могут быть безвозвратно потеряны. При этом следует учесть, что уже попавших в подземную гидросферу региона нефтепродуктов достаточно, чтобы загрязнить все геологические запасы пресных подземных вод до уровня 50-150 ПДК (Островский, 1991). В 1992 г. все архивные материалы в области геологии республики, сформированные за полвека, были переданы из Кабардино-Балкарской геологоразведочной экспедиции в Чечено-Ингушский геоэкологический центр. В период военных действий они были уничтожены. Поэтому остро стоял вопрос обеспечения планируемых работ современными картографическими материалами и топографическими картами крупного масштаба (не менее 1:10000). Имеющиеся карты масштаба 1:200000-1:50000 не обновлялись с 1985 г. и не отражают фактической обстановки на территории проведения работ. В 2000-2001 гг. были возобновлены работы по оценке природно-ресурсного потенциала республики и степени его нарушенности в результате техногенных воздействий. Работы по комплексной оценке состояния геологической среды с созданием тематических карт различных масштабов (1:200000-1:10000) проводились в рамках Федеральной целевой программы Восстановление экономики и социальной сферы Чеченской Республики на 2002 г. и последующие годы. Значительным очагом загрязнения являлась промышленная зона в юго-западной части г. Грозный. Здесь адо 1994 г. были сконцентрированы крупные предприятия нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, нефтепарки, наливные эстакады, нефтебазы, отстойники и накопители промышленных сточных вод и т.д. Все эти предприятия были соединены густой сетью нефтепродуктовых коллекторов и полностью или частично разрушены в ходе проведения военных действий. Процесс загрязнения недр в результате утечек нефтепродуктов на территории Заводского района насчитывает много десятилетий. Общий объем скопившихся углеводородов, плавающих на грунтовых водах, оценивался в разные годы и разными исследователями от нескольких сотен тысяч до 1,5-2,0 млн. м3. Кроме того, нефтепродукты и их производныеабыли выявлены в растворенном виде в подземных водах. Изучение территории Заводского района в связи с загрязнением зоны аэрации и подземных вод началось еще в 1966 г. Изыскательские работы проводились институтом Грозгипронефтехим, Чечено-Ингушской геологической экспедицией. Выполнен значительный объем работ (пробурено около 400 скважин глубиной от 30 до 52 м), однако многие важнейшие вопросы не были решены. Результаты этих работ не позволяют составить научно-обоснованный проект мероприятий по локализации и ликвидации очагов загрязнения из-за отсутствия целого ряда необходимых исходных данных. Выявления и оконтуривания площадей техногенных подземных линз нефтепродуктов в районе г. Грозный и оценка их запасов проводилось в соответствии са комплексом геолого- геофизических работ. Они включали: георадарную, газовую и геохимическую съёмки, бурение оценочных скважин с использование материалов высокоточной космической съёмки. По данным полевых исследований составлены фотосхемы аномалий содержания радиоактивных газов, Cp, суммы его гомологов, паров Hg, pS, CO, а также - C2p, C3H8, C4p0 и C5p2. Кроме того, рассчитаны и построены фотосхемы: коэффициентов лсухости и лжирности углеводородных газов, интегральная фотосхема аномалий тяжёлых газов, интегральная фотосхема всех параметров на поверхности земли и фотосхема геохимической зональности газов, а также прогнозная фотосхема перспективных участков возможно связанных с техногенными ловушками углеводородов. Таким образом, анализ всех карт, составленных по 10-ти исходным параметрам, позволил откартировать на северо-западе, юго-западе и в центре площади 4 крупных геохимических объекта эллипсовидной формы, которые представляют большой поисковый интерес (рис. 6.1). Несмотря на положительный прогноз перспективных участков, вопрос коллекторов и качества покрышек остается открытым и, поэтому проблема промышленной нефтеносности площади может быть решена только при бурении и испытании скважин. Бурение скважин проводилось по 6-ти профилям, расположенных на площадях, выделенных по результатам геохимических и геофизических работ. Всего на исследуемой территории пробурено 50 скважин глубиной 50 м общима объемом 2500 м3, из которых отобрано 46 проб грунтов и 3 пробы подземных вод для определения нефтепродуктов. Аналитические исследования выполнялись в Российской академии сельскохозяйственных наук, ГУ ВНИИ ПБ и ВП - испытательная лаборатория минеральных вод (119021 Москва, ул. Россолимо,7) по методикам ПНДФ 14.1: 25-95 и ПНДФ 16.1: 22.22-98. При этом определялось суммарное содержание нефтепродуктов без разделения на фракции.а а Анализ результатов исследований грунтов в пределах Заводского района, г. Грозный, отобранных на этапе бурения скважин, показал чрезвычайно неравномерный уровень загрязнения геологической среды нефтепродуктами. При этом следует учитывать тот фактор, что данная территория уже порядка 15-ти лет не выполняет своего функционального назначения и на сегодняшний момент фактически является заброшенной. На ней отсутствуют источники поступления нефтепродуктов в геологическую среду. Исследования показали, что практически в каждой скважине наблюдается индивидуальное распределение нефтепродуктов по вертикали. Это свидетельствует о существенном загрязнении только локальных участков, на которых и требуются основные рекультивационные работы. Анализ результатов проведенных буровых работ (рис. 6.2) ана левобережье р. Сунжа показал, что при полученных геологических результатаха и количественных данных концентраций нефтепродуктов в геологической среде, существовавшая ранее техногенная линза на грунтовых водах в настоящее время на исследуемой территории практически исчезла. Присутствует остаточное загрязнение. Остаточное загрязнение является результатом кустарной выработки имевшихся нефтепродуктов за прошедшие 15 лет и возможной миграции остаточной ллинзы в направлении Старосунженского водозабора г. Грозный. В этом районе не проводились работы по оценочному бурению, и в настоящее время отсутствуют параметрические и наблюдательные скважины. При этом постоянно фиксируется увеличение содержания нефтепродуктов в водах Сунженского водозабора. Полученные данные буровых работ не позволили выявить структуры, отвечающие общепринятому мировому представлению об условиях формирования таких техногенных скоплений, как показано на рис. 6.3. Все эти факторы указывают на отсутствие в геологической среде достаточного слоя нефтепродуктов, запасы которого можно было бы извлечь промышленным путём и оценить существующими методами.
аа Рис.6.1. Прогнозная фотосхема перспективных участков
Рис. 6.2. Расположение оценочных скважин (1.1-3.21) и профилей (I-I, II-II, III-III и IV-IV)
1 - зона газообразных углеводородов, 2 - зона защемленных углеводородов, 3 - зона углеводонродного насыщения (линза жидких нефтепродуктов), 4 - зона капельных углеводородов в воде, 5 - зона эмульгированных и растворенных углеводородов, Рис. 6.3. Обобщенная схема УВ загрязнения геологической среды (Боревский Б.В., Боревский Л.В., Бухарин С.И., 1997) аа Глава 7. Основные закономерности геохимического загрязнения природнойа среды г. Грозный и мероприятияа по их аминимизации а Территория г. Грозный характеризовалась развитой сетью нефте - и продуктопроводов, соединяющих нефтепромыслы с перерабатывающими предприятиями, внутри промысловых коммуникаций и магистральных нефтепроводов. Многочисленные утечки из технологических коммуникаций и хранилищ нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий привели к магазинированию их в поверхностных и приповерхностных слоях и образованию техногенных залежей нефтепродуктов различных фракций. Проникновение нефти и продуктов ее переработки на поверхность и в приповерхностные слои, промышленное и бытовое загрязнение воздуха, поверхностных и подземных вод являются причинами загрязнения, угнетения и деструкции почвенно-растительного покрова. Техногенное загрязнение почвенного покрова, особенно углеводородами, ведет к деградации почвенного плодородия - дегумификации, снижению биологической активности, изменению агрегатного состава пахотного слоя, образованию и накоплению вторичных минералов. В районе исследований основной вклад в загрязнение и деградацию почвенного покрова вносят нефть и нефтепродукты. В течении последних 100 лета переработка нефти здесь осуществлялась с использованием низко технологичных схем утилизации отходов, т. е., ненужные фракции сливались в реки иа на почву. Результаты аналитической обработки проб почв и грунтов на территории г. Грозный, позволяют сделать вывод о том, что все аномалии здесь имеют техногенный генезис и обусловлены работой автотранспорта и выбросами промышленных предприятий. Основными загрязняющими элементами является Pb, Zn, в меньшей мере Sb, Cd, Cu и Hg. Из органических соединений во многих местах зафиксированы повышенные содержания (часто превышающие ПДК) бенз(а)пирена и нефтепродуктов. В продуктах горения, помимо разного рода органических соединений (диоксиды, бензпирены и др.) присутствуют тяжелые высокотоксичные металлы (Hg, Cd)и радиоактивные продукты (Rn), которые разносятся ветром и загрязняют ближайшие окрестности. Эти материалы и все имеющиеся данные исследований, также использованы при картографировании результатов геохимического картирования почв. По результатам всех видов обследований на рассматриваемую часть составлена эколого-геохимическая карта, на которой отражены все отмеченные выше особенности геохимического поля. а Картосхемы загрязнения были построены для каждого элемента загрязнения.аПо этим данным построена карта, отражающая характер загрязнения почв. На этой же карте выделены границы землеотводова месторождений углеводородов. По карте видно, что наибольшему загрязнению подвержены, почвы в границах землеотводов Октябрьского и Старогрозненского месторождений. Такое загрязнение вызвано авариями на скважинах с горением и фонтанированием нефти. По данным ОАО Грознефтегаз, количество сгоревшей нефти для указанных месторождений составляет соответственно 653290т и 3106805т, а разлитой 110 и 2995 тт. При этом большая часть фонтанных скважин Старогрозненского месторождения имеют высокие дебиты и дают практически безводную продукцию, при этом удельный коэффициент потерь нефти по месторождениям составляет для Октябрьского - 14,84%, а для Старогрозненского 70,63%. Оценка геохимического загрязнения территории г. Грозный проведена по результатам рекогносцировочного опробования, выполненного летом 2001 г., различных компонентов окружающей среды - почвогрунтов, золы растений, поверхностных вод и донных отложений. Всего в различных частях города опробовано 8 площадок размером 300х300 м. С каждой из них отобрано по 16 проб почвогрунтов, проанализированных на содержание тяжелых металлов и некоторых органических соединений (нефтепродукты, бенз(а)пирен и др.) Кроме того, было проведено опробование по трем геохимическим профилям поперек поймы р. Сунжа с отбором проб воды, почвы и растительности. Всего в пределах г. Грозный взято 145 проб почвогрунтов, 36 проб растительности и 6 проб воды из р. Сунжа. Все эти пробы были отданы в лаборатории на различные виды анализов:
Значения показателя загрязнения в среднем для площадок составляют 20-30 ед., хотя для отдельных точек могут превышать 128 ед. По принятой системе оценок экогеохимической обстановки она определяется как допустимая при значениях Zс < 8, напряженной при 8-16, критической при 16-32 и чрезвычайной при величинах а> 32 (рис.7.1).
Рис. 7. 14. Схема геохимического загрязнения почвогрунтова г. Грозный тяжёлыми металлами Территория г. Грозный сильно загрязнена нефтепродуктами в связи с большими нарушениями технологии добычи и переработки углеводородного сырья и при многочисленных аварийных выбросах нефти из нефтепроводов и пожарах на нефтепромыслах. В большинстве иза 49 проб почвогрунтов, взятых на городской территории установлены концентрации нефтепродуктов свыше 1000 г/т, достигающие в отдельных случаях значенийа 1900 г/т и более, что уже требует проведения рекультивации почв. Самые низкие концентрации нефтепродуктов в относительно чистых местах составляют 60-170 г/т. Эти значения следует принять фоновыми для ненарушенных ландшафтов. Большую опасность представляют повышенные концентрации в почвах бенз(а)пирена. ПДКа бенз(а)пирена для почв установлено на уровне 20 мг/т. Во всех 17 пробах почв, взятых из разных районов Грозного, установлены содержания бенз(а)пирена выше ПДК (min - 36 мг/т, max - 620 мг/т), т.е. превышение ПДК достигает в 30 раз. Анализ 6-ти проб поверхностных вода показал, что вода содержит повышенные концентрации нефтепродуктов, в двух пробах отмечено небольшое превышение ПДК для Hg (0,0006 мг/л). Во всех пробах растительности зафиксировано повышенное относительно фона содержание Sr и Ba (до 1750 г/т, при ПДК = 900-1000 г/т). Кроме того, в растительных пробах отмечается много B (до 530 г). Анализ результатова опробования почв г. Грозный показывает, что элементы здесь распределены неравномерно, когда в рядом расположенных пробах содержания могут меняться в десятки раз. Такая неравномерность явно указывает на техногенную природу аномальных полей. Схема проведения работ по выявлению предварительных границ техногенных подземныха линз нефтепродуктов на основе анализа состоянияа подземных вод предполагает проведение опробования вод в действующих наблюдательных скважинах, скважинах Сунженского и Чернореченского водозаборов, родниках Чернореченского водозабора. Всего отобрано проб: из скважин - 175,а из родников - 10. Работы включали: - изучение водопунктов; - обследование действующих водозаборных скважин; - отбор воды из действующих скважин; - лабораторное обследование проб; - обработка данных мониторинга подземных вод; - картографирование результатов. Для территории проведения работ, расположенной в границах Сунженского бассейна подземных вод, характерно наличие радиально-расходящихся (верхняя часть бассейна) и радиально-сходящихся (нижняя часть бассейна) потоков, что приводит к формированию подземных водоразделов и ложбин стока подземных вод. Водоразделы приурочены к радиально-расходящемуся потоку в районах с. Ачхой-Мартан, Урус-Мартан, Белгатой, где в формировании ресурсов принимает основное участие вертикальный инфильтрационный поток из поверхностного стока, в районе ложбин стока наблюдается массовая разгрузка родников (Чернореченский, Гойтинский, Шаудонский и др.). Из этого следует, что основным направлением поступления восполняющего питания служат направления потока от подземных водоразделов. Там же складываются благоприятные условия для проникновения загрязняющих веществ с мощным инфильтрационным потоком, формирующимся за счет потерь речного стока. Кроме этого, в нижних частях бассейна находятся площадные области питания. Эти участки представляют наиболее уязвимые зоны в пределах бассейна по опасности загрязнения подземных вод с поверхности. В 2000-2003гг. при обследовании поверхностных вод в районе проведения работ было установлено что: - поверхностные воды в центральной части республики сильно загрязнены, в них постоянно отмечаются повышенные содержания нефтепродуктов и тяжелых металлов; - в южной, горной части республики поверхностные воды относительно чистые, имеют нейтральную или слабощелочную реакцию (РН = 7,0-8,5), невысокую минерализацию (до 0,2-0,5 г/т) и вполне пригодны для питьевого и хозяйственного водоснабжения; - обработка проб показала низкое содержание бенз(а)пирена в донных отложениях, где зафиксированы содержания 0,001-0,008 мг/кг, что в десятки раз ниже ПДК; - во всех 11-ти пробах воды, взятых из р.р. Сунжи, Белки и магистральных каналов содержания бенз(а)пирена составляет не более 0,2 мг/дм3; - содержание в пробах воды фенолов, нефтепродуктов, синтетических активных веществ (СПАВ) и ПАУ находятся на уровне фоновых и нигде не превышают ПДК; - в пробах воды из р. Сунжа и некоторых пробах из магистральных каналов установлены превышения ПДК по суммарному Fe, норма которого в Гигиенических нормативах 2.1.5.689-98 определена в 0,3 мг/дм3, а в указанных точках она достигает 1,1 мг/дм3; - в пробах донных отложений концентрации Pb и Znприближаются к фоновым показателям. Повышение относительной доли Zn объясняется высокой геохимическойа подвижностью и большей растворимостью его соединений. Сравнивая результаты анализов отобранных проб ва 2007 г. с аналогичными исследованиями, проведенными в 2000-2003 гг. необходимо отметить улучшение состоянияа поверхностных вод р. Сунжа. Опробование основных питающих водотоков (р.: Фортанга, Мартан, Аргун в 2003 г.) в области питания водоносных комплексова показало отсутствие нефтяного загрязнения, это указывает на то, что ведущую роль в потоках загрязнения имеют объекты кустарной нефтепереработки, расположенные в площадных областях питания. При оценке негативного влияния нефтяного загрязнения можно отметить следующее: Ца в пределах зоны загрязнения находится Старосунженский водозабор; - основной лвклад в его загрязнение, в настоящее время, вносят загрязненные нефтепродуктами линзы грунтовых вод, почвогрунты; - экологическому состоянию Чернореченского и Гойтинского водозаборов угрожает загрязнение площадных областей питания, расположенных в нижних частях бассейна. Решение проблемы рекультивации земель и водных объектов территорий, загрязненных нефтепродуктами чаще всего затруднена чрезвычайно высоким уровнем их загрязнения, препятствующим деятельности углеродоокисляющих бактерий и естественному самоочищению. В связи с этим в каждой конкретной ситуации, в зависимости от масштаба и характера распределения загрязнения, вырабатывается оптимальная технология рекультивации горных пород и заключенных в них подземных вод. В работепредставлен краткий обзор существующих методов очистки геологической среды от загрязнения нефтепродуктами,а которые формируют два принципиально различных технологических подхода. Первый - собственно очистка, - предусматривает непосредственное удаление загрязняющих веществ из геологической среды. Второй подход основан на подавлении активности контаминанта (детоксикации), например, путём его нейтрализации, разложения (деструкции), связывания, локализации и т.д. Исходя из выявленных закономерностей распределения нефтепродуктов в геологической среде, рекомендации по экологической реабилитации территории сводятся к следующему:
Результаты проведенных работ по оценке состояния почв в районе г. Грозный показали их значительное загрязнение (Барсукова, Головунин, Гайрабеков, и др., 2008). По полученным данным созданы карты, отражающиеа интегральный характер загрязнения территории исследования. На их основе разработаны предложения по проведению рекультивацииа почв в местах выявленных загрязнений. Необходимо отметить, что большинство разработок в области рекультивации почв, предназначено для земель сельскохозяйственного назначения, а также территорий, используемых для рекреационных целей. Эти методики предполагают полное восстановление агрономических свойств почв. Разработав предложения по рекультивации почв с учетом всего комплекса выявленных загрязнений, на основе существующих методов, снижение их воздействияа на подземные воды предлагается осуществить с учетом почвенно-климатических особенностей данного района и функционального использования территории (промышленная зона). Важнейшей характеристикой, влияющей на скорость и интенсивность процессов разложения углеводородов, является климат, и, прежде всего, тепловой режим и влагообеспеченность. Среднегодовые температуры воздуха и почвенного покрова - основной фактор при прочих равных условиях, определяющий интенсивность микробиологического разложения нефти и нефтепродуктов. Оптимальной температурой для разложения нефти и нефтепродуктов в почве является 20-37С. Для территории Чеченской Республики, где сосредоточены основные нефтяные месторождения, средние температуры поверхности оголенной почвы достигают значений 40-45С. Длительность периода с дневными температурами свыше 20С, составляет 45 дней. Период с отрицательными температурами небольшой и составляет 30 дней (средние температуры января около -3С). Эти данные говорят о том, что термический режим исследуемого региона весьма благоприятен для разложения нефтепродуктов. Лимитирующим климатическим фактором является влагообеспеченность. Территория располагается в засушливых условиях, коэффициент увлажнения составляет 0,45 и количество осадков не превышает 300-400 мм в год. Летом преобладают ветра восточного и западного направления, иссушающие воздух и почвы. В пределах Сунженского хребта почвенный покров представлен преимущественно черноземами и темно-каштановыми почвами, на отдельных участках понижений появляются луговые почвы. Черноземные почвы характеризуются высокой микробиологической активностью, максимумы которой приходятся на весенний и осенний периоды, когда в почвах создаются оптимальные гидротермические условия. Летом микробиологическая деятельность резко сокращается вследствие иссушения почв, а зимой в результате ее промерзания. Реакция почвенного раствора близка к нейтральной, емкость поглощения очень высокая (до 70 мг/экв. на 100 г), почвенный поглощающий комплекс полностью насыщен основаниями. Таким образом, свойства почвенного покрова весьма благоприятны для самовосстановления. Однако интенсивный расход биогенных элементов микроорганизмами при разложении углеводородов может вызвать их недостаток даже в черноземных почвах. Поэтому их дополнительное внесение в виде минеральных удобрений рекомендуется и для этих почв. Учитывая изложенное, можно сделать вывод о том, что благоприятные природные условия региона позволяют рассматривать как ведущий - естественный метод рекультивации. Конкретный набор мероприятий и их последовательность определяются видом дальнейшего использования рекультивируемых земель. Анализ материалов показывает, что основная площадь территории загрязнения является промышленной и селитебной зонами с разной степенью застройки. Большое количество опытных работ выполненных в нашей стране и за рубежом по рекультивации земель, загрязненных в процессе добычи углеводородного сырья, дают противоречивые результаты. Одни и те же мероприятия в различных природных условиях (и даже в различных микроландшафтах одной и той же территории) приводят к неодинаковому эффекту (Методические рекомендации по определению степени загрязнения городских почв и грунтовЕ - М., 2004). Практически все применяемые в России способы механического сбора поллютантов не обеспечивают необходимого уровня их удаления из почв и грунтов. Остаточная потенциально подвижная нефть приводит к лрастягиванию ореола загрязнения и расширению площади скрытого внутрипочвенного загрязнения, что приводит к ингибированию процессов микробиологической деструкции нефти и, резкому уменьшению скорости процессов деградации нефтяных компонентов. Кроме того, необходим большой объем земляных работ, а высокая стоимость транспортировки и размещения отходов потребуют значительных материальных затрат. Засыпка нефтезагрязненной территории сорбентами с последующим вывозом на полигоны отходов имеют те же недостатки, что и предыдущий метод. Применение биопрепаратов наиболее эффективно с экологической точки зрения, так как они позволяют проводить тонкую доочистку почв, загрязненных углеводородами. Но среди современных биопрепаратов нет препаратов широкого действия, одинаково эффективно работающих в разных геохимических условиях, в частности в разных горизонтах почвенного профиля. Кроме того, их применение также очень дорого. Применяемые в России методы технической и биологической рекультивации земель имеют недостатки, которые делают их или неэффективными или дорогостоящими. Наиболее прогрессивные современные подходы к ликвидации последствий разливов нефти на суше исходят из принципа лне навреди, что подразумевает применение методов всемерной стимуляции собственных возможностей природных систем и, прежде всего почв, к самовосстановлению. Поэтому, учитывая существующие благоприятные почвенно-климатические условия, свойства самой нефти, назначение рекультивируемых участков, и, наконец, сложность экономического положения, не позволяющего применять в настоящее время дорогостоящие биотехнологии, основным методом рекультивации для предотвращения поступления нефтепродуктов из загрязненных почв в подземные воды, следует считать использование естественного метода восстановления почв. Применение минеральных и органических удобрений, стимулирующих деятельность микроорганизмов, следует осуществлять с учетом результатов геохимического опробования почв. Основные результаты и выводы 1. Исследования по изучению отработанных амбаров показывают, что в них накоплены значительные объемы отходов, которые по своему составу и физико-химическим свойствам являются источниками загрязнения окружающей среды. Они позволили провести классификацию амбаров как долговременных источников химического загрязнения, установить их виды, выявили наличие гидродинамической связи между амбарами и пунктами контроля и подтвердили загрязнение грунтовых вода отходами из амбаров. аа 2. Проведен анализ состояния отработанных амбаров в зависимости от схем их размещения по отношению к поверхности земли, степени заполнения, надежности гидроизоляции и рельефа местности, что позволило выделить шламонакопители, не загрязняющие природную среду, представляющие потенциальную опасность и загрязняющие окружающую среду. На основании чего выявлены основные факторы, приводящие к загрязнению природной среды - фильтрация, излив и течь отходов бурения, некачественные методы ликвидации амбаров и вторичное загрязнение, предложены мероприятия по снижению этого воздействия. а 3. Составлены схематические карты: - районирования территории Чеченской Республики в зависимости от схемы размещения шламонакопителей по отношению к поверхности земли; - распространения плодородного слоя и фоновой загрязненности почв, на основе которых, разработан комплекс мероприятий по совершенствованию технологических приёмов ликвидации отработанных амбаров и восстановлению плодородия почв. 4. Результаты исследований по выявлению и оконтуриванию техногенных подземных линз нефтепродуктов в районе г. Грозный и их оценке позволяют констатировать что: - их образование связанно с многочисленными утечками из технологических коммуникаций и хранилищ нефтеперерабатывающих предприятий; - совокупность природных и антропогенных факторов обеспечивает формирование техногенного водоносного горизонта, который осуществляет горизонтальную и вертикальную миграцию нефтепродуктов и служит источником вторичного загрязнения горных пород; - распределение загрязнения нефтепродуктами по площади и разрезу крайне неравномерно, максимальные концентрации наблюдаются на локальных участках, что необходимо учитывать при разработке плана рекультивационных работ; 5. Результатом проведенных геохимических исследований явилось оконтуривание участков загрязненных вод и создание 12 карт характеризующих загрязнение почв. Анализ карт, составленных по 10-ти исходным параметрам, позволил откартировать 4 крупных геохимических объекта, расположенных в относительной близости друг от друга и приуроченных к промышленным площадкам нефтехимзаводов, которые представляют большой поисковый интерес; 6. Анализ результатов буровых работ показал, что выявленные загрязнения не являются техногенной ллинзой, а являются результатом кустарной выработки имевшихся нефтепродуктов и не представляют интереса для промышленного извлечения. 7. Оценка геохимического загрязнения природной среды г. Грозный и сопредельных территорий позволила выявить основные закономерности распределения элементов и органических соединений, которыеа имеют техногенный генезис. 8. С учётом существующих благоприятных почвенно-климатических условий района, свойства самой нефти, назначение рекультивируемых участков, основным методом рекультивации для предотвращения поступления нефтепродуктов из загрязненных почв в подземные воды, следует считать естественный метод восстановления почв. ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Статьи в журналах, рекомендованных ВАК для опубликования основных результатов докторской диссертации
Учебное пособие
Статьи, опубликованные в научных сборниках, журналах, материалах научных конференций и симпозиумов
|
Blog
Home - Blog
аа - источники возможного загрязнения
аа
Ца отходыаа а - насыпнойа - поверхность 
а 
а 
а - зона распространения плодородного слоя почвы
а а