CC BY
53
УДК 504.53.054: 550.822 (282.247.41)
В. В. Кудинов Астраханский государственный технический университет
АНАЛИЗ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА ВОЛГО-АХТУБИНСКОЙ ПОЙМЫ ПРИ РАЗВЕДКЕ НЕФТЕГ АЗОВЫ1Х МЕСТОРОЖДЕНИЙ
Астраханская область на современном этапе развития активно вовлечена в сферу поисков, разведки и разработки нефтяных и газовых месторождений. Данное обстоятельство влечет за собой возрастание техногенной нагрузки на геосистемы и их составляющие. Особенно важно то, что в последнее время поисково-разведочные работы стали проводиться в пределах территории Волго-Ахтубинской поймы, которая по многих параметрам природной среды является уникальным и очень уязвимым объектом.
В таких условиях большое значение приобретает геоэкологический мониторинг состояния как геосистем в целом, так и отдельных их компонентов. Геэкологический мониторинг позволяет отслеживать во времени и пространстве техногенную трансформацию геосистем при проведении геологоразведочных работ, что является необходимым условием безопасного функционирования любых литотехнических систем.
Данная работа представляет собой исследование состояния почвенного покрова Волго-Ахтубинской поймы на примере анализа его изменения на разных этапах разведки Пойменного серогазоконденсатного месторождения (СГКМ), расположенного в южной части Волго-Ахтубинской поймы.
Административно исследуемая территория располагается в Енотаев-ском, Харабалинском, Наримановском и Красноярском районах Астраханской области.
Во время проведения геологоразведочных работ происходит многократное увеличение техногенного пресса на геологическую среду, что выражается в таких воздействиях, как изменение гидрохимических режимов подземных и грунтовых вод, трансформации ландшафтов, деформации поверхности, загрязнение технологическими отходами, выбросы токсичных газов в атмосферу, сбросы токсикантов в поверхностные водоемы и т. д. [1]. Такие изменения геологической среды могут быть настолько масштабными, что возможно сравнивать техногенный литогенез с его природным аналогом - гипергенезом и говорить о технолитоморфной трансформации геологической среды [2].
Основными источниками воздействия непосредственно на почвенный покров при проведении геологоразведочных работ на нефть и газ являются разведочные скважины, буровые установки, шламовые амбары, транспортная инфраструктура.
Степень воздействия указанных объектов на почву будет зависеть от нескольких основных факторов: природно-климатических условий, геоло-
гического строения территории, характера почвенного покрова, ландшафтов, состава извлекаемых углеводородов [3].
Останавливаясь непосредственно на почвенном покрове Волго-Ахтубинской поймы как объекте воздействия при проведении геологоразведочных работ, необходимо отметить следующие особенности строения.
Здесь сформировались самые плодородные в пределах Астраханской области почвы - аллювиальные дерновые и луговые насыщенные. Формирование происходило в условиях дополнительного паводкового увлажнения под луговой растительностью. По гранулометрическому составу это преимущественно тяжело- и среднесуглинистые почвы. Содержание гумуса в верхнем перегнойном горизонте составляет 2-3 %. По обеспеченности элементами питания (подвижным фосфором и обменным калием) почвы относятся к среднеобеспеченным. Благодаря высокому содержанию тонкодисперсных илистых частиц аллювиальные почвы обладают значительной поглощающей способностью.
Почвенный покров территории Пойменного СГКМ представлен ин-тразональными аллювиальными дерновыми насыщенными слоистыми маломощными солончаковыми слабо- и среднезасоленными почвами средне-и тяжелосуглинистого механического состава, а также аллювиальными лугово-болотными глинистыми почвами.
Таким образом, в связи с условиями своего формирования почвенный покров поймы является наиболее плодородным среди почв Астраханской области, следовательно, любое чрезмерное химическое и механическое воздействие на него приведет к его деградации и коллапсу уникальных экосистем, базирующихся на его основе. Кроме того, вследствие сложного гидрологического режима поймы (полное затопление в паводковый период), особенностей подземных и грунтовых (расположены в непосредственной близости от поверхности) вод, существует большая опасность миграции токсичных веществ, попадающих в почву при бурении разведочной скважины в водоемах. В связи с этим при проведении геоэкологического мониторинга повышенное внимание следует уделять именно содержанию основных токсичных веществ в почвенном покрове. При этом необходимо отслеживать концентрацию токсикантов в почве на разных этапах геологоразведочных работ для выявления временных и пространственных зависимостей распределения, на основе которых можно будет строить рекомендации по наиболее безопасной работе поисково-разведочных скважин, а в дальнейшем - и при разработке месторождений.
Определение концентрации токсичных веществ в почвенном покрове Пойменного СГКМ происходило следующим образом: образцы почв отбирались по румбам на границе промышленной площадки (в 100 м от устья скважины), в 1 000 м - граница санитарно-защитной зоны (СЗЗ) и в 5 000 м - фоновые пробы. Отбор образцов почв производился на глубине 0-10 см. Пробы почвы и воды на всех этапах отбирались в склянки из темного стекла с притертыми пробками. До начала предварительной подготовки (16 часов) пробы хранились в холодильнике при температуре от 0
до 5 °С. Срок хранения почвенных образцов не превышал 7 дней. Количественный анализ валового содержания токсикантов в почвенных образцах проводился фотометрическими, атомно-абсорбционными и другими методами (Федеральное государственное учреждение «Астраханский территориальный фонд геологической информации», Специализированная инспекция аналитического контроля).
При определении уровня загрязнения почвенного покрова токсич-нымии веществами использовалась методика определения коэффициентов опасности (Г0), коэффициентов концентраций (Кс) и суммарного показателя загрязнения Zc.
Коэффициент опасности определялся как отношение фактической концентрации вещества к значению его ПДК: Ко = С/ПДК, следовательно, чем больше данный коэффициент превышает значение 1, тем больше уровень загрязнения.
Коэффициент концентрации определялся как отношение фактической концентрации вещества к его фоновой концентрации: КС = С/Сфон.
Суммарный показатель загрязнения отражает воздействие группы токсикантов и определяется по следующей формуле:
П
2 с = I Кс-(п -1),
¡=1
где П - число учитываемых веществ [4].
При определении уровня содержания токсичных веществ в почвенном покрове территории Пойменного СГКМ были получены следующие концентрации токсикантов.
Валовое содержание тяжелых металлов на территории промплощад-ки на этапе обустройства буровой площадки (2002 г.): меди - от 6,00 до 16,00 мг/кг, среднее значение - 11,3 мг/кг (ПДК для валового содержания - 55,00 мг/кг) [5]; цинка - от 18,70 до 50,00 мг/кг, среднее значение -35,33 мг/кг (ПДК для валового содержания - 100,00 мг/кг); свинца -от 2,10 до 5,70 мг/кг, среднее значение 3,50 мг/кг (ПДК для валового содержания - 30,00 мг/кг); кобальта - от 4,00 до 6,7 мг/кг, среднее значение -5,56 мг/кг (общая допустимая концентрация (ОДК) для валового содержания -
20,00 мг/кг); ртути - от 0,00 до 0,025 мг/кг, среднее значение - 0,005 мг/кг (ПДК для валового содержания 2,10 мг/кг); марганца - от 183,00 до 1 525,00 мг/кг, среднее значение - 483,33 мг/кг (ПДК для валового содержания - 1 500,00 мг/кг); хрома - от 20,00 до 50,00 мг/кг, среднее значение -31,50 мг/кг (ПДК для валового содержания - 90,00 мг/кг); кадмия - от 0,15 до 0,23 мг/кг, среднее значение - 0,177 мг/кг (ПДК для валового содержания - 2,00); никеля - от 2,50 до 5,00 мг/кг, среднее значение - 3,66 мг/кг (ПДК для валового содержания - 80,00 мг/кг).
Содержание фенолов в исследуемом почвенном покрове находилось в диапазоне от 1,40 до 4,54 мг/кг, среднее - 3,18 мг/кг (ОДК - 50,00 мг/кг).
Синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ) были определены в пределах следующих концентраций: от 0,00 до 5,10 мг/кг, среднее значение - 2,36 мг/кг.
Нефтепродукты - от 8,00 до 144,00 мг/кг, среднее значение -30,04 мг/кг (ОДК - 50,00 мг/кг).
Вышеприведенные данные свидетельствуют о том, что на этапе обустройства почвенный покров территории промплощадки Пойменного СГКМ не содержал концентраций токсикантов, превышающих ПДК или ОДК. Исключение - марганец, максимальная концентрация которого составила 1,01 ПДК, однако в среднем по территории промплощадки его концентрация также находилась в пределах нормативов ПДК.
Валовое содержание тяжелых металлов на границе СЗЗ на этапе обустройства буровой площадки поисково-разведочной скважины (2002 г.): меди - от 10,00 до 11,30 мг/кг, среднее значение - 10,75 мг/кг (ПДК для валового содержания - 55,00 мг/кг); цинка - от 25,00 до 39,70 мг/кг, среднее значение - 32,00 мг/кг (ПДК для валового содержания - 100,00 мг/кг); свинца -от 3,70 до 4,60 мг/кг, среднее значение - 4,10 мг/кг (ПДК для валового содержания - 30,00 мг/кг); кобальта - от 3,30 до 6,00 мг/кг, среднее значение -4,72 мг/кг (ОДК для валового содержания - 20,00 мг/кг); ртути - ниже границы чувствительности методов определения (ПДК для валового содержания - 2,10 мг/кг); марганца - от 163,00 до 297,00 мг/кг, среднее значение -
261.00 мг/кг (ПДК для валового содержания - 1 500,00 мг/кг); хрома - от 20,70 до 31,00 мг/кг, среднее значение - 25,60 мг/кг (ПДК для валового содержания - 90,00 мг/кг); кадмия - от 0,12 до 0,25 мг/кг, среднее значение -0,16 мг/кг (ПДК для валового содержания - 2,00); никеля - от 1,80 до 4,20 мг/кг, среднее значение - 2,80 мг/кг (ПДК для валового содержания -
80.00 мг/кг).
Содержание фенолов в исследуемом почвенном покрове находилось в диапазоне от 2,32 до 5,57 мг/кг, среднее - 3,56 мг/кг (ОДК - 50,00 мг/кг).
СПАВ были определены в пределах следующих концентраций: от 0,00 до 8,90 мг/кг, среднее значение - 5,07 мг/кг.
Нефтепродукты - от 0,00 до 8,00 мг/кг, среднее значение - 4,50 мг/кг (ОДК - 50,00 мг/кг).
На границе СЗЗ (1 000 м) ни один из контролируемых показателей не превышал значений ПДК или ОДК.
Валовое содержание тяжелых металлов на территории промплощадки на этапе испытания поисковой скважины (2003 г.): меди - от 5,40 до 19,60 мг/кг, среднее значение - 16,34 мг/кг (ПДК для валового содержания -
55.00 мг/кг); цинка - от 23,0 до 41,60 мг/кг, среднее значение - 37,10 мг/кг (ПДК для валового содержания - 100,00 мг/кг); свинца - от 5,90 до 9,30 мг/кг, среднее значение - 8,18 мг/кг (ПДК для валового содержания - 30,00 мг/кг); кобальта - от 8,40 до 10,00 мг/кг, среднее значение - 9,47 мг/кг (ОДК для валового содержания - 20,00 мг/кг); ртути - от 0,00 до 0,073 мг/кг, среднее значение - 0,042 мг/кг (ПДК для валового содержания - 2,10 мг/кг); марган-
ца - от 193,00 до 430,00 мг/кг, среднее значение - 288,66 мг/кг (ПДК для валового содержания - 1 500,00 мг/кг); хрома - от 18,8 до 46,40 мг/кг, среднее значение - 30,22 мг/кг (ПДК для валового содержания - 90,00 мг/кг); кадмия - от 0,45 до 0,70 мг/кг, среднее значение - 0,53 мг/кг (ПДК для валового содержания - 2,00); никеля - от 5,26 до 7,4 мг/кг, среднее значение -6,32 мг/кг (ПДК для валового содержания - 80,00 мг/кг).
Содержание фенолов в исследуемом почвенном покрове находилось в диапазоне от 0,04 до 3,18 мг/кг, среднее - 1,9 мг/кг (ОДК - 50,00 мг/кг).
СПАВ были определены в пределах следующих концентраций: от
0,70 до 4,10 мг/кг, среднее значение - 2,21 мг/кг.
Нефтепродукты - от 12,00 до 76,00 мг/кг, среднее значение -
36.44 мг/кг (ОДК - 50,00 мг/кг).
Таким образом, при испытании разведочной скважины также не произошло увеличения содержания основных загрязнителей выше значений ПДК или ОДК.
Валовое содержание тяжелых металлов на границе СЗЗ на этапе бурения и испытания поисково-разведочной скважины (2003 г.): меди - от 12,30 до 21,30 мг/кг, среднее значение - 16,05 мг/кг (ПДК для валового содержания - 55,00 мг/кг); цинка - от 21,60 до 45,60 мг/кг, среднее значение - 34,60 мг/кг (ПДК для валового содержания - 100,00 мг/кг); свинца -от 6,40 до 11,70 мг/кг, среднее значение - 8,70 мг/кг (ПДК для валового содержания - 30,00 мг/кг); кобальта - от 6,00 до 10,60 мг/кг, среднее значение - 8,70 мг/кг (ОДК для валового содержания - 20,00 мг/кг); ртути -от 0,00 до 0,069 мг/кг, среднее значение - 0,029 мг/кг (ПДК для валового содержания - 2,10 мг/кг); марганца - от 131,00 до 686,00 мг/кг, среднее значение - 372,25 мг/кг (ПДК для валового содержания - 1 500,00 мг/кг); хрома - от 17,00 до 47,00 мг/кг, среднее значение - 35,17 мг/кг (ПДК для валового содержания - 90,00 мг/кг); кадмия - от 0,34 до 0,85 мг/кг, среднее значение - 0,49 мг/кг (ПДК для валового содержания - 2,00); никеля -от 5,00 до 7,6 мг/кг, среднее значение - 6,7 мг/кг (ПДК для валового содержания - 80,00 мг/кг).
Содержание фенолов в исследуемом почвенном покрове находилось в диапазоне от 0,96 до 6,95 мг/кг, среднее - 2,63 мг/кг (ОДК - 50,00 мг/кг).
СПАВ были определены в пределах следующих концентраций: от 0,70 до 17,70 мг/кг, среднее значение - 6,00 мг/кг.
Нефтепродукты - от 10,00 до 59,00 мг/кг, среднее значение
34.44 мг/кг (ОДК - 50 мг/кг).
На границе СЗЗ на этапе испытания разведочной скважины все нормируемые показатели оставались в пределах значений ПДК или ОДК.
Коэффициенты загрязнения почвенного покрова Пойменного СГКМ приведены в табл. 1, 2.
Таблица 1
Степень загрязнения почвенного покрова Пойменного СГКМ на этапе обустройства буровой площадки поисково-разведочной скважины согласно коэффициентам и суммарному показателю загрязнения
ЗВ 100 м зона СЗЗ (1 000 м) Фон (5 000 м) ПДК, мг/кг
Ко Кс СЗ Ко Кс СЗ Ко
Медь 0,18 2,31 Слабая 0,19 2,4 Слабая 0,08 55
Цинк 0,35 1,36 Допустимая 0,32 1,23 Допустимая 0,26 100
Свинец 0,11 0,88 Допустимая 0,14 1,03 Допустимая 0,13 30
Кобальт 0,33 1,19 Допустимая 0,24 1,02 Допустимая 0,23 20
Ртуть 0,002 1 Допустимая 0 0 Допустимая 0,002 2,1
Марганец 0,32 1,73 Допустимая 0,174 0,94 Допустимая 0,19 1500
Хром 0,35 1,02 Допустимая 0,28 0,83 Допустимая 0,34 90
Кадмий 0,09 1,06 Допустимая 0,084 1,002 Допустимая 0,08 2
Никель 0,05 1,45 Допустимая 0,035 1,11 Допустимая 0,03 80
СПАВ - 1,89 Допустимая - 3,8 Допустимая - -
Фенол 0,06 1,43 Допустимая 0,07 1,59 Допустимая 0,04 50
НП 0,6 0,69 Допустимая 0,09 0,11 Допустимая 0,86 50
Ъ 5,01 Допустимая 4,06 Допустимая
Примечание. ЗВ - загрязняющие вещества, Ко - коэффициент опасности, Кс - коэффициент концентрации, - суммарный показатель загрязнения, СЗ - степень загрязнения.
Таблица 2
Степень загрязнения почвенного покрова Пойменного СГКМ на этапе бурения и испытания поисково-разведочной скважины согласно коэффициентам и суммарному показателю загрязнения
ЗВ Буровая площадка СЗЗ (1 000 м) Фон (5 000 м) ПДК, мг/кг
Ко Кс СЗ Ко Кс СЗ Ко
Медь 0,29 1,25 Допустимая 0,29 1,22 Допустимая 0,24 55
Цинк 0,37 1,15 Допустимая 0,34 1,07 Допустимая 0,32 100
Свинец 0,27 1,08 Допустимая 0,29 1,16 Допустимая 0,25 30
Кобальт 0,47 1,37 Допустимая 0,43 1,25 Допустимая 0,34 20
Ртуть 0,02 2,4 Слабая 0,01 1,71 Допустимая 0,008 2,1
Марганец 0,19 1,43 Допустимая 0,25 1,85 Допустимая 0,13 1500
Хром 0,34 1,94 Допустимая 0,39 2,26 Слабая 0,17 90
Кадмий 0,27 1,32 Допустимая 0,24 1,23 Допустимая 0,2 2
Никель 0,08 1,02 Допустимая 0,08 1,09 Допустимая 0,08 80
СПАВ - 2,53 Слабая - 6,86 Слабая - -
Фенол 0,04 1,25 Допустимая 0,05 2,78 Слабая 0,02 50
НП 0,73 1,37 Допустимая 0,68 1,28 Допустимая 0,53 50
7,11 Допустимая 12,76 Допустимая
Примечание. ЗВ - загрязняющие вещества, Ко - коэффициент опасности, КС - коэффициент концентрации, - суммарный показатель загрязнения, СЗ - степень загрязнения.
Подсчитанные коэффициенты опасности (Ко), концентраций (КС) и суммарные показатели загрязнения (рис.) выявили увеличение степени техногенного загрязнения на этапе испытания скважины по сравнению с этапом проектирования и строительства.
Гистограмма сравнения суммарных показателей загрязнения на изучаемых этапах проведения геологоразведочных работ в пределах буровой площадки и СЗЗ Пойменного СГКМ:
1 - территория буровой площадки; 2 - территория СЗЗ
Анализ химического загрязнения территории Пойменного СГКМ на разных стадиях разведочных работ выявил явное увеличение содержания токсикантов на этапе испытания разведочной скважины по сравнению с этапом проектирования и строительства. На данное обстоятельство указывает повышение средних концентраций токсикантов на территории промплощад-ки и на границе СЗЗ на этапе испытания скважины. Однако даже максимальные концентрации всех токсикантов (исключение - марганец на I этапе -1,01 ПДК) не превышают нормативов ПДК или ОДК. На увеличение степени загрязнения почвенного покрова территории Пойменного СГКМ указывают также коэффициенты загрязнения и суммарный показатель загрязнения.
СПИСОК ЛИТЕРА ТУРЫ
1. Горное дело и окружающая среда: Учеб. / С. В. Сластунов и др. - М.: Логос, 2001.
2. Розанов Л. Л. Технолитоморфная трансформация окружающей среды. - М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2001.
3. Шакиров А. В. Географо-экологические аспекты охраны природной среды в условиях нефтегазового комплекса на территории Республики Башкортостан / Башкортостан. ун-т. - Уфа, 1998.
4. Инструкция по охране окружающей среды при строительстве скважин на суше на месторождениях углеводородов поликомпонентного состава, в том числе сероводородсодержащих РД 51-1-96 / (утв. Минтопэнерго РФ и Минприроды РФ 25 января, 10 августа 1996 г.). - М., 1997.
5. Инженерно-экологические изыскания для строительства СП 11-102-97 / Государственный комитет РФ по жилищной и строительной политике (Госстрой России). - М., 1997.
Получено 27.09.05
ANALYSIS OF SOILS POLLUTION IN THE VOLGA-AKHTUBA FLOODLAND DURING OIL AND GAS FIELD PROSPECTING
V. V. Kudinov
Analysis of the Poimenny gas condensate field pollution (in the Volga-Akhtuba floodlands) by the main critical toxicants was carried on two stages of oil and gas field prospecting: constructing of pioneer well; drilling and testing of pioneer well. Exceeding concentration of the critical toxic substances in soils in regard to the maximum concentration limit was not found at any stage. However, while drilling and testing pioneer well (the II stage) the concentration of polluting chemical substances grew significantly. This fact was demonstrated by calculated concentration ratio and cumulative rate of pollution.
