CC BY
147УДК 911.52:550.4
А. А. Тигеев
КАЧЕСТВО ВОДНОЙ СРЕДЫ БАССЕЙНА р. ТРОМЪЕГАН В РАЙОНАХ ДОБЫЧИ УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ
Дана оценка состояния поверхностных вод в бассейне р. Тромъеган. Рассмотрены показатели химического состава рек, протекающих через территории лицензионных участков месторождений. Для оценки экологического состояния водосборного бассейна были определены средние показатели состава поверхностных вод, вычислены показатели, характеризующие экологическую ситуацию: число случаев превышения ПДК (в % от общего объема выборки), отмечены лицензионные участки с максимальными концентрациями загрязняющих веществ.
Геохимические показатели, поверхностные воды, Тромъеган.
Широкомасштабное освоение территории Ханты-Мансийского автономного округа, и в частности рассматриваемого в данной работе района, неизбежно сопровождается интенсивным техногенным воздействием на окружающую среду. К одним из основных факторов воздействия относится загрязнение разнообразными химическими веществами. Характерные загрязняющие вещества бассейна среднего течения Оби — соединения железа, меди, цинка, марганца, азот аммонийный, нефтепродукты, фенолы [О состоянии..., 2010]. Негативное воздействие проявляется на различных стадиях строительства и эксплуатации промысла, а также при аварийных ситуациях; наносимый ими ущерб во многом зависит от свойств самой природной среды. В складывающихся условиях необходимо получение достоверной информации о состоянии компонентов окружающей среды, что крайне важно для последующей выработки решений с целью сохранения экосистем.
Природные воды — чрезвычайно важный, активный компонент природных комплексов. Водная миграция веществ в ландшафтной сфере является интегрирующим, системообразующим фактором, благодаря ей становятся возможными биогеохимические циклы, поддерживающие функционирование биосферы. Речные системы чутко реагируют на антропогенное воздействие, что отражается на экологическом состоянии водотоков.
При реализации комплексного подхода к оценке экологического состояния мы опирались на бассейновую концепцию, разработанную в трудах Р. Хортона, Л.М. Корытного, А.А. Вирского и др. Территория исследования рассматривается как совокупность водосборных бассейнов — разнопорядковых взаимодействующих пространственных единиц, объединенных потоками вещества и представляющих собой одну из основных форм пространственной организации поверхности суши Земли. Применение данного подхода в географии дает широкие возможности для анализа воздействия природопользования на окружающую среду, в том числе позволяет оценивать экологическое состояние и прогнозировать поведение геосистем при внешних воздействиях.
Тромъеган — река в Ханты-Мансийском автономном округе, правый приток р. Оби. Длина составляет 581 км. Исток расположен на Сибирских Увалах. Центральная часть бассейна лежит в пределах Среднеобской низменности. Тромъеган впадает в Санину протоку р. Оби в 50 км к востоку от г. Сургута. Главный приток (левый) — р. Аган — впадает в Тромъеган недалеко от устья, поэтому часто его считают правым притоком Оби. В настоящей статье бас-
сейн Агана не рассматривается. На протяжении всего течения Тромъеган сильно меандрирует. Питание реки смешанное, преимущественно снеговое. Высокая вода наблюдается с мая по октябрь, средний расход 425 м3/с. Средняя абсолютная высота территории 103 м. Речная сеть врезана неглубоко (не более 15 м). Формирование стока происходит в основном на олиготрофных верховых болотах. Заболоченность водосборного бассейна очень высока, более 55 %.
Для оценки экологического состояния водных объектов, дренирующих территории лицензионных участков недропользования, проведен покомпонентный анализ состава водных объектов. В качестве экологических нормативов использованы предельно допустимые концентрации для водоемов рыбохозяйственного значения (ПДКвр). В настоящем исследовании учтены данные опробования 64 водных объектов (р. Тромъеган и ее притоки разных порядков).
Показатели химического состава вод водосборного бассейна р. Тромъеган
2009 г. 2010 г. Случаи превышения ПДК, 2009 г. (в %) Случаи превышения ПДК 2010 г. (в %)
Показатель ПДК, мг/дм3 Кол-во точек мони- торинга Средняя концентрация, мг/дм3 Кол-во точек мони- торинга Средняя концентрация, мг/дм3
pH 6,5-8,5 198 6,3 143 6, 05 76 83
АПАВ 0,1 197 0,024 144 0,035 0 0,7
БПК пол- 3 182 3,044 119 2,67 57 10
ный Железо 0,1 202 1,65 144 1,769 100 100
общее Ионы ам- 0,5 195 1,196 145 0,856 95 74
мония Марганец 0,01 200 0,0547 140 0,045 31 49
Медь 0,001 132 0,0045 144 0,034 65 78
Углеводоро- 0,05 228 0,05 1 47 0,039 17 9
ды (нефть и нефтепродукты) Никель 0,01 182 0,0058 142 0,0024 1 0
Нитраты 40 201 0,698 145 0,55 0 0
Ртуть 0,00001 185 0,00053 145 0,001115 26 39
Свинец 0,006 173 0,0016 143 0,001 0,6 0
Сульфаты 100 184 5,95 143 3,34 0 0
Фенолы 0,001 198 0,00105 143 0,00088 28 35
Фосфаты 0,2 199 0,015 144 0,106 12 7
Хлориды 300 233 14,5 140 9,7 0 0
Хром 0,02 179 0,0049 145 0,0027 0 0
Цинк 0,01 201 0,014 144 0,011 33 46
При анализе использованы результаты мониторинга состояния окружающей среды, осуществляемого недропользователями в соответствии с законами ХМАО — Югры. Лабораторный анализ проб проводился по методикам, внесенным в Государственный реестр методик количественного химического анализа (КХА) и позволяющим получать объективные и сопоставимые данные о состоянии окружающей среды на территории автономного округа. Для оценки экологического состояния водосборного бассейна были определены средние показатели состава поверхностных вод, вычислены показатели, характеризующие экологическую ситуацию: число случаев превышения ПДК (в % от общего объема выборки).
Кроме ряда природных факторов, вызывающих естественное «загрязнение» р. Тромъеган и ее притоков (питание болотными водами, содержащими большое количество органики, на окисление которой уходит весь кислород воды; небольшие скорости рек и замедленный сброс паводочных вод из притоков; климатические факторы, определяющие пониженную самоочищающую способность вод), следует отметить отрицательное влияние техногенного воздействия на состояние поверхностных вод. В бассейне р. Тромъеган расположены многочисленные месторождения нефти (всего 36 лицензионных участков нефтедобычи).
Гидрохимические показатели р. Тромъеган и ее притоков во многом определяются высокой степенью заболоченности водосборной территории. Отличительными свойствами вод реки можно назвать малое количество взвешенных частиц, низкую прозрачность, высокое содержание железа. Средний показатель PH для 2009 г. составил 6,3, для 2010 — 6,05 (табл.). Такие низкие величины объясняются тем, что формирование стока происходит в условиях доминирования ландшафтов кислого глеевого класса.
С нефтедобычей связано прежде всего загрязнение нефтепродуктами и воднорастворимыми солями. Растворимость хлоридных солей очень высока, а способность к сорбции выражена слабо, вследствие чего хлоридные ионы беспрепятственно мигрируют с водами. Поэтому в случае попадания в реки минерализованных пластовых вод происходит быстрое распространение солевого загрязнения. По данным информационного бюллетеня «О состоянии окружающей среды ХМАО — Югры в 2008-2009 годах» [2010], шесть лицензионных участков, расположенных в бассейне р. Тромъеган (Тевлинско-Русскинской, Савуйский, Родниковый, Федоровский, Ватъеганский, Русскин-ской), имеют наиболее высокие показатели загрязнения поверхностных вод нефтепродуктами и хлоридами. В период наблюдений в большинстве водных объектов содержание хлоридов было на стабильно низком уровне, хотя и отмечались случаи аварийных разливов минерализованных вод. Как правило, максимальные значения концентрации хлоридов не превышают утвержденных ПДК (рис.), что связано с общим низким уровнем «фона». Это свидетельствует о необходимости разработки и применения к оценке загрязнения этими веществами региональных нормативов. В среднем содержание хлоридов составило 14,5 мг/дм3 (2009 г.) и 9,7 мг/дм3 (2010 г.). При сравнении с химическим составом других рек очевидно, что концентрация хлоридов в Тромъегане превышает региональный уровень приблизительно в 2 раза. Так, для р. Оби среднее содержание хлоридов — 6 мг/л [Уварова, 2000].
Из биогенных веществ наибольшую экологическую опасность для функционирования водных экосистем Оби и притоков представляет аммонийный азот. Содержание его в реках Обь-Иртышского бассейна повышено во все сезоны года. В 2009 г. среднее содержание аммонийного азота в водах бассейна р. Тромъеган составило 1,12 мг/дм3, что приблизительно в 2.5 раза выше ПДК; в 2010 г. — 0,86 мг/дм3. Повышенные концентрации аммонийного азота являются неблагоприятным фактором воздействия на гидробионтов и резко активизируют биологическое потребление кислорода (БПК), что отражает достоверная корреляционная зависимость (г = 0.65) [Тигеев, 2006]. Повышенный уровень БПК отмечен для 57 % точек отбора проб. Это приводит к эвтрофикации водоемов. Максимальная концентрация аммонийного азота, превышающая ПДК более чем в 7 раз, отмечена для р. Тромъеган на территории Тянского ЛУ.
Среднее содержание такого важного индикатора эвтрофикации водоемов, как фосфаты, определено для 2009 г. в 0,015 мг/дм3, 2010 — в 0,106 мг/дм3. Превышение ПДК наблюдалось в 12 и 7 случаях соответственно.
Важным индикатором загрязнения является содержание в воде нефтепродуктов. Среднее содержание нефтепродуктов, при отсутствии следов прямого загрязнения, в воде рек северных районов Тюменской области оценивается, по разным источникам, на уровне 0,1-0,2 мг/дм3 [Московченко, 2003]. Предельно допустимая концентрация нефтепродуктов для водоемов, имеющих рыбохозяйственное значение,— 0,05 мг/дм3. Статистический анализ данных содержания углеводородов в поверхностных водах бассейна р. Тромъеган показал среднее значение для 2009 г. — 0,05 мг/дм3, для 2010 — 0, 039 мг/дм3.
□ 2009
□ 2010
Рис. Случаи превышения ПДК загрязняющих веществ в поверхностных водах бассейна р. Тромъеган в 2009-2010 гг., %
При анализе распределения нефтяных углеводородов по всей территории бассейна выявилось большое количество точек с повышенным уровнем их содержания. В истоках повышенные значения свидетельствуют о значительном поступлении углеводородов естественного происхождения со стоком, сформировавшимся на торфяных болотах. Однако наибольшее количество таких точек находится в нижнем течении Тромъегана, что, видимо, обусловлено сносом загрязнителей по течению реки. Максимальное содержание нефтепродуктов отмечено в р. Муюлор-Яун в пределах Русскинского месторождения: для 2009 г. — 0, 22 мг/дм3, 2010 — 0,19 мг/дм3, что превышает ПДК в 4,4 и 3,8 раза соответственно. Двухгодовая динамика в целом по бассейну имеет тенденцию к снижению содержания углеводородов в поверхностных водах территории лицензионных участков.
Фенолы являются одним из наиболее распространенных загрязнителей, поступающих в поверхностные воды с промышленными стоками. В естественных условиях образуются в процессах биохимического распада и трансформации органических веществ, прежде всего растительных остатков, протекающих в воде, донных отложениях, почвах. Реки ХМАО отличаются повышенным уровнем фенольного «фона», а концентрация фенолов зачастую превышает ПДК в 2-3 раза [Московченко, 2004]. Среднее содержание фенолов в пробах в 2009 г. составило 0,00105 мг/дм3, в 2010 — 0,00088 мг/дм3 при ПДКвр 0,001 мг/дм3. Однако отмечались случаи значительного превышения предельно допустимых концентраций. Так, в р. Имиягун на территории Федоровского ЛУ ПДК была превышена более чем в 13 раз.
Высокая степень заболоченности площади водосбора обусловливает повышенное содержание железа в поверхностных водах рассматриваемой территории. Как правило, железо поверхностных вод встречается в составе комплексов с солями гуминовых кислот (гуматы). Естественно, что его повышенное содержание наблюдается в болотных или торфянистых водах, где концентрация гумусовых веществ велика. Превышение ПДКвр (0,1 мг/дм3) в пробах по содержанию железа составило 100 %. На территориях месторождений, расположенных в бассейне р. Тромъеган, отмечалось его среднее содержание в поверхностных водах в 2009 и 2010 гг. соответственно 1,65 и 1,77 мг/дм3. Отмечены случаи экстремально высоких концентраций: в 2010 г. на территории Тян-ского ЛУ содержание железа в р. Муроягун превысило ПДК в 166 раз.
Важнейшим показателем качества водной среды обитания является уровень содержания в воде тяжелых металлов. Фоновые концентрации ртути в поверхностных водах составляют 0,00005-0,0001 мг/дм3 [Перельман, Касимов, 1999]. В соответствии с нормативом, установленным для водных объектов рыбохозяйственного значения, содержание ртути не должно превышать порог обнаружения (не более 0,00001 мг/дм3). Отмечается небольшое увеличение количества превышения ПДК в 2010 г. по сравнению с 2009 — с 26 до 39 %. Наибольшее количество подобных превышений зафиксировано в пробах, взятых в р. Ласъеган. Средняя концентрация свинца — вещества, относящегося к первому классу опасности, не выходит за рамки предельно допустимых концентраций за два года наблюдений. Отмечен единичный случай превышения ПДК в р. Тромъеган в районе Савуйского ЛУ. Фоновым уровнем содержания меди в реках Обь-Иртышскго бассейна считается концентрация 0,003 мг/дм3 [Уварова, 2000]. Ранее отмечалось, что р. Тромъеган отличается повышенными относительно среднего уровня концентрациями меди [Бабушкин и др., 2007]. По результатам исследования было выявлено, что среднее содержание меди в поверхностных водах бассейна составило в 2009 г. 0,045 мг/дм3 (случаев превышения ПДК — 65 %), в 2010 — 0,034 (случаев превышения ПДК — 78 %). Среднее содержание марганца в 2009 г. составило 0,055 мг/дм , в 2010 — 0,045 мг/дм3. Главная форма миграции соединений марганца в поверхностных водах — взвеси, состав которых определяется, в свою очередь, составом пород, дренируемых водами. Обладая высокой миграционной способностью, марганец, в условиях ландшафтов кислого глеево-го класса с грунтовыми водами в больших количествах попадает в реки. При определении ПДКвр в 0,01 мг/дм3 случаев превышения ПДК в 2009 г. отмечено 31 %, а в 2010 — практически половина всех средних значений в точках отбора проб. Цинк относится к числу активных микроэлементов, влияющих на рост и нормальное развитие организмов. В то же время многие соединения цинка токсичны, прежде всего сульфат и хлорид. Увеличение подвижности этого элемента в кислой среде обусловливает повышенное количество цинка в воде рек, имеющих истоки на заболоченных водосборах, какими являются большинство водотоков бассейна Тромъегана. Среднее содержание цинка составило 0,014 и 0,011 мг/дм3, количество превышений ПДКвр — 33 и 46 % соответственно. Максимальные концентрации в 2009 г. отмечены на р. Муроягун в пределах Тянского ЛУ (превышение ПДК в 20 раз), в 2010 — на р. Ай-Юхкунингуягун (превышение ПДК в 48 раз). Превышения ПДК для хрома не зафиксировано, а для никеля оно составило 1 % в 2009 г., в 2010 превышения не обнаружено.
В целом в результате мониторинговых работ следует констатировать соответствие среднемноголетним показателям состояния поверхностных вод бассейна р. Тромъеган в 2009-2010 гг. Наибольшее число превышений ПДК выявлено для железа, марганца, меди, ионов аммония. Содержание нефте-
продуктов было на низком уровне; случаев превышения ПДК в 2010 г. по сравнению с 2009 г. зафиксировано на 8 % меньше (17 и 9 %). Тенденцию к снижению средних концентраций можно отметить для большинства показателей: нитратов, сульфатов, фенолов, хлоридов, тяжелых металлов (кроме ртути). В 2010 г. обнаружено небольшое закисление поверхностных по сравнению с 2009, а также повышение уровня биологического потребления кислорода. Формирование состава вод происходило преимущественно под влиянием природных факторов, техногенные источники оказывали на него незначительное воздействие. Подтверждением является тот факт, что большое количество максимальных концентраций зафиксировано в границах Тянского лицензионного участка, расположенного в истоках Тромъегана в условиях сильной заболоченности территории.
ЛИТЕРАТУРА
Бабушкин А.Г., Московченко Д.В., Пикунов С.В. Гидрохимический мониторинг поверхностных вод Ханты-Мансийского автономного округа — Югры. Новосибирск: Наука, 2007. 152 с.
Вирский А.А. Эрозионный комплекс и его развитие // Изв. ВГО. 1960. Т. 92, № 6. С. 33-40.
Корытный Л.М. Бассейновая концепция в природопользовании. Иркутск: Изд-во Ин-та географии СО РАН, 2001. 163 с.
Московченко Д.В. Экологическое состояние рек Обского бассейна в районах нефтедобычи // География и природные ресурсы. 2003. № 1. С. 35-41.
Московченко Д.В. Антропогенное воздействие на поверхностные воды Ханты-Мансийского автономного округа // Проблемы взаимодействия человека и природной среды. Тюмень: ИПОС СО РАН, 2004. Вып. 5. С. 122-126.
О состоянии окружающей среды Ханты-Мансийского автономного округа — Югры в 2008-2009 годах: Информ. бюл. Ханты-Мансийск: НПЦ Мониторинг, 2010. 132 с.
Перельман А.И., Касимов Н.С. Геохимия ландшафта. М.: Астрея-2000, 1999. 768 с.
Тигеев А.А. Картографо-информационное обеспечение решения региональных экологических проблем Тюменской области: Автореф. дис. ... канд. биол. наук. Барнаул, 2006. 20 с.
Уварова В.И. Современное состояние качества р. Оби в пределах Тюменской области // Вестн. экологии, лесоведения и ландшафтоведения. Тюмень: Изд-во ИПОС СО РАН, 2000. Вып. 1. С. 18-26.
Хортон Р.Е. Эрозионное развитие рек и водосборных бассейнов. М.: Иностр. лит., 1950. 158 с.
ИПОС СО РАН, г. Тюмень
А.А. Т/'geyev
QUALITY OF AQUEOUS MEDUM IN THE BASIN OF THE TROMYOGAN RIVER IN THE AREAS OF HYDROCARBON DEVELOPMENT
The article evaluates state of surface waters in the basin of the Tromyogan river, considering indexes of chemical composition as to rivers flowing through territories of licensed oil field sites. In order to evaluate an ecological state of the drainage basin, subject to specification being average indexes of surface waters composition, with calculation of indexes describing an ecological situation, i.e. number of cases of exceeding maximum allowable concentration in % of the total sampling amount, indicating licensed sites with maximum concentration of pollutants.
Geochemical indexes surface waters, Tromyogan.
