CC BY
34
Жаркова Н. Н., Захарова Т. И.Экологическая оценка состояния подземных вод на территориях автозаправочных станций г. Омска // Электронный научно-методический журнал Омского ГАУ. - 2021. - № 4 (27) октябрь -декабрь - URL http://e-journal.omgau.ru/images/issues/2021/4/00978.pdf. - ISSN 2413-4066
УДК 502.51:[556.324:625.748.54](571.13)
Жаркова Наталья Николаевна
Кандидат сельскохозяйственных наук, доцент ФГБОУ ВО Омский ГАУ, г. Омск nn.zharkova@omgau.org
Захарова Татьяна Ивановна
инженер-эколог
АО «ОГРЭ», г. Омск
й. zakharova 1825@omgau.org
Экологическая оценка состояния подземных вод на территориях автозаправочных станций г. Омска
Аннотация: В настоящее время приобретает глобальный характер загрязнение водных объектов нефтепродуктами, так как они являются локальными, многокомпонентными, кумулятивными загрязнителями окружающей среды. На территории г. Омска функционирует 162 автозаправочных станции (АЗС), поэтому изучение состояния подземных вод в пределах АЗС является весьма актуальным. В статье дана экологическая оценка состояния подземных вод на территориях АЗС г. Омска по содержанию нефтепродуктов. Выявлены факторы, оказывающие влияние на содержание нефтепродуктов в подземных водах данных территорий.
Ключевые слова: подземные воды, нефтепродукты, качество грунтовых вод, АЗС, Омск.
Введение
Подземные воды, являются одновременно и частью недр, и частью общих водных ресурсов. Они используются в экономике и социальной сфере, главным образом, для хозяйственно-бытового и питьевого водоснабжения населения и представляют собой ценный природный ресурс. В условиях постоянно возрастающей нагрузки на окружающую среду и интенсивного загрязнения поверхностных вод расширение использования подземных вод не имеет альтернативы[1].
Значительный рост количества АЗС на территории городов привел к появлению одной из серьезных экологических проблем - загрязнению геологической среды нефтепродуктами (НП). Этот вид загрязнения является опасным, так как достаточно быстро распространяется за пределы первоначального очага и проникает в поверхностные водоемы и водотоки, тесно связанные с грунтовыми водами. Кроме того, загрязнение подземных вод является универсальным показателем загрязнения геологической среды в целом [2].
Масштабы загрязнения НП по данным разных исследователей различны [2, 3]. Так, по мнению И.И. Мазура, потери нефти в результате аварийных проливов составляют около 3% от годовой добычи нефти или около 9 млн. т [4].
Несмотря на систематические исследования загрязнения окружающей среды НП многими учеными, изучение особенностей загрязнения нефтепродуктами грунтовых вод практически не проводились. На территории г. Омска функционирует 162 АЗС, поэтому изучение содержания НФ в грунтовых водах в пределах АЗС является весьма актуальным.
Цель исследования - экологическая оценка состояния подземных вод на территориях АЗС г. Омска.
Материалы и методы
Работа основана на результатах полевых и лабораторных исследований, выполненных на территориях АЗС № 1-3 г. Омска в течение 2018-2019 гг. Также в работе были использованы архивные данные за 2002 г. организации АО «Омская геологоразведочная экспедиция».
Объектом исследований являются грунтовые воды из наблюдательных скважин территорий АЗС № 1, 2 и 3 г. Омска, как основные компоненты геологической среды. Схема расположения исследованных АЗС представлена на рис. 1.
На территориях АЗС № 1, 2, 3 в период эксплуатации нефтебазы были пробурены наблюдательные скважины глубиной по 10 м.
В геоморфологическом отношении территории АЗС № 1 и 2 расположены на водораздельной равнине, АЗС № 3 на площади распространения второй надпойменной террасы р. Иртыш. Рельеф поверхности АЗС №1 и 2 плоский с абсолютными отметками 108115 м, АЗС № 3 - равнинный с абсолютными отметками 90-92 м.
Характеристика наблюдательных скважин, находящихся на территориях АЗС №1-3 представлена на рисунках 2-4.
Рисунок 2. Характеристика наблюдательной скважины АЗС № 1
2 т £ | 1 1 | ? 2 с £ Липмнтискю колонка 1 * 0) СЕ * с ! ' ™ ш ю о 1 1 £ К О 5 Л т 3" о Описание пород 0 Ь с о £ $ 1 1 1 Ф* пз 1 3 1 1 '.В т 1 г о ш Установ уровень,ы ____ Констр 0,7 м, укция с* еэ ч-> важины
1 Ч» " 0,5 0.8 и а. «Г о || я е 54 51 1 4 6,2 7,6 8,2 1 1 Фильтр
2 Л ва Ом 3 74 комковатый II 4 132 ►
4 Ое ко ___ Суглинок серый ПЛСГШЫЙ 0 прослоями песка тонкозернистого глинистого
5
6
7 а
9 10 10 1,4 Глина плотная III ФКО
Рисунок 3. Характеристика наблюдательной скважины АЗС № 2
Шкапа глубин, м. >5 я 1 | а к 1 Литопогичкмя коленка к ^ X ® У I 5 Я Ш 1 Щ ю О 1 1 г иГ о ь л Б о г Описание пород Категория пород по буримости р Опробование, вид анализа 2 я г 8 т О а. >> ш 0 1 Коне 0,5 м тр ■ * укция с» 89 в. а вкины
2 3 4 за Он 3 3 Суглинок бурый комковатый Суглинок серый II I V | I § ;! 1 1? СП £ 6,4 7,8 8,2 13. 2 Фильтр ФКО
Ь 6 7 а1 % . ; ■ „ >:,■.■ V | V Г" ~1 6 9 3 э иловатый Песок серый тонкозернистый глинистый >1 II 6
9 ни НР
9
10 10 1 Глина плотная N
Рисунок 4. Характеристика наблюдательной скважины АЗС № 3
Для наблюдения за грунтовыми водами были пробурены скважины, с помощью станка УРБ-25А диаметром 132 мм сплошным забоем. Характеристика пройденных пород дана по шламу, выносимому в процессе бурения. После промывки скважины чистой водой
проводились крепления ствола обсадными трубами и установка фильтра. Фильтр диаметром 89 мм конструкции ФКО с отстойником устанавливался на колонне обсадных труб диаметром 89 мм в интервале наиболее проницаемой части водоносного горизонта. Верх обсадной колонны выставлялся на 0,5-0,7 м над поверхностью земли. После промывки фильтра и проведения опытно-фильтрационных работ оборудовалась наземная часть скважины. Для предотвращения попадания поверхностных в затрубное пространство, устье скважин оснащалось бетонным воротником (0,7*0,7*0,4 м). Верх обсадной колонны закрыт металлическим колпаком [5].
Опытно-фильтрационные работы проводились в осаженных скважинах и заключались в ручном желонировании с целью откачки воды и восстановлении уровня до статистического положения. После проведения опытно-фильтрационных работ проводился отбор проб для проведения анализа на содержание НП в грунтовых водах.
Из наблюдательных скважин отбор проб подземных вод осуществлялся в соответствии с методикой ПНД Ф 12.15.1-08 «Методические указания по отбору проб воды для анализа сточных вод» [5]. Отобранные пробы помещались в стеклянные сосуды с притертыми пробками и использовались полностью, без фильтрации.
Определение содержания НП в подземных водах проводилось в аккредитованной лаборатории АО «Омская геологоразведочная экспедиция», в соответствии с методиками, изложенными в ПНД Ф 14.1:2:4.128-98 «Количественный химический анализ вод. Методика выполнения измерений массовой концентрации нефтепродуктов в пробах природных, питьевых, сточных вод флуориметрическим методом на анализаторе жидкости «Флюорат-02» и ПНД Ф 14.1:2:4.114-97 «Количественный химический анализ вод» [6, 7].
Степень загрязнения подземных вод оценивалась исходя из его соответствия санитарным нормам, изложенным в СанПиН 2.1.3684-21 «Санитарно-эпидемиологические требования к содержанию территорий городских и сельских поселений, к водным объектам, питьевой воде и питьевому водоснабжению, атмосферному воздуху, почвам, жилым помещениям, эксплуатации производственных, общественных помещений, организации и проведению санитарно-противоэпидемических (профилактических) мероприятий» и ГН 2.1.5.1315-03 «ПДК химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования» [8, 9].
Статистическая обработка данных проводилась с использованием программ «Statistica 6.0» и «Microsoft Excel 2007».
Результаты исследований
Содержание НП в подземных водах АЗС № 1-3 в 2018 и 2019 гг. значительно изменилось по сравнению с 2002 г. (рис. 5).
^
п о а с
н
в s
is
N &
<и П о
U
4.2 3,9
3.6
3.3 3
2.7
2.4 2Д
1.8
1.5 1,2 0,9 0,6 0,3
0
2002
ПДК = ОД мг/л
Год
□ АЗС №1 я АЗС №2 DA3C №3
Рисунок 5. Содержание нефтепродуктов в подземных
водах АЗС в 2002, 2018, 2019 гг.
Содержание НП в грунтовых водах на территории АЗС №1 (Центральный округ) по годам проводимых исследований значительно возросло. Так, в 2002 г. концентрация нефтепродуктов составляла 0,16 мг/л, в 2018 г. - 2,419 мг/л и в 2019 г. - 4,135 мг/л, т.е. отмечалось увеличение по сравнению с ПДК в 1,6-41,35 раз.
На территории АЗС №2 (Советский округ) концентрация нефтепродуктов в грунтовых водах незначительно превышала ПДК в 1,2-2,5 раза и изменялась от 0,20 (2002 г.) до 0,252 (2019 г.) мг/л.
Содержание нефтепродуктов в грунтовых водах АЗС №3 (Кировский округ) заметно отличалось по годам проводимых исследований. В 2002 г. отмечалось наименьшее содержание нефтепродуктов - 0,370 мг/л (превышение ПДК 3,7 раз). Максимум был зарегистрирован в 2018 г. и составил 2,11 мг/л (превышение ПДК в 21,1 раз). В 2019 г. концентрация нефтепродуктов снизилась до отметки 0,638 мг/л.
Высокие концентрации НП в грунтовых водах скорей всего связаны с их аварийными проливами.
Возможность загрязнения грунтовых вод с поверхности земли в значительной степени определяется защищенностью водоносных горизонтов. Защищенность водоносного горизонта от загрязнения - это его перекрытость отложениями, которые препятствуют проникновению загрязняющих веществ с поверхности земли или из вышележащего водоносного горизонта [10].
Защищенность водоносных горизонтов зависит от природных и техногенных факторов. К природным факторам относятся: мощность, водопроницаемость, пористость перекрывающих пород, литология, сорбционные свойства пород. К техногенным факторам, прежде всего, следует отнести вид и химический состав загрязнителей, характер и интенсивность их поступления в грунтовые воды, а также физико-химические свойства загрязняющих веществ: сорбируемость, стойкость, характер взаимодействия с грунтовыми водами, миграционная способность [2].
Кроме того, значительную роль играет геологическое строение территорий АЗС, проницаемость отложений, глубина залегания грунтовых вод, гидрогеологические условия. Поскольку большинство НП имеют плотность меньше плотности воды (например, плотность бензина составляет 0,71-0,76 г/см ), то они могут накапливаться на поверхности грунтовых вод в виде «линз».
Концентрация НП в грунтовых водах (2019 г.) зависит от глубины их залегания - чем ниже глубина залегания грунтовых вод, тем меньше концентрация НП (рис. 6). Эта же тенденция отмечалась и в 2018 г. Таким образом, можно сделать вывод, о том, что чем больше расстояние от площадки до грунтовых вод, тем больше защищенность территории от НП.
Рисунок 6. Зависимость концентрации нефтепродуктов в грунтовых водах от их глубины
залегания
Накопление НП в грунтовых водах происходит постепенно из года в год, поэтому рассмотрим зависимость концентрации НП в грунтовых водах от срока эксплуатации АЗС (рис. 7).
3
4,5 4 3,5 3
2,5 2 1,5 1
0,5 0
в в
АЗС 1
АЗС 2
АЗС 3
Срок эксплуатации АЗС, лет
н 20-30 □ >30
Рисунок 7. Зависимость концентрации нефтепродуктов в грунтовых водах от срока
эксплуатации АЗС
Чем выше срок эксплуатации АЗС, тем выше концентрация НП в грунтовых водах (рис.
7).
Балльная оценка защищенности грунтовых вод детально разработана В.М. Гольдбергом [11]. Согласна данной оценке, сумма баллов, зависящая от условий залегания грунтовых вод, мощностей слабопроницаемых отложений и их литологического состава, определяет степень защищенности грунтовых вод. Наименьшей защищенностью характеризуются условия, соответствующие категории I, наибольшей - категории VI.
Степень защищенности грунтовых вод на территории АЗС г. Омска различна (табл. 1).
Таблица 1
Защищённость грунтовых вод на территориях АЗС г. Омска по классификации
В.М. Гольдберга [11]
№ АЗС Литоло-гическое описание Мощность горизонта, Балл прони-цаемос-ти Глубина залегания уровня грунтовых Балл залегания грунтовых вод Суммарный балл Категория защищенности грунтовых Степень защищенности
м вод, м вод
1 Суглинок 3,6 3 2,9 1 4 I Наименьшая
2 Суглинок 5,6 4 6,9 1 5 II Низкая
3 Песок 3,0 2 4,5 1 3 I Наименьшая
Учитывая такие показатели, как мощность, литология слабопроницаемых перекрывающих отложений, глубина залегания грунтовых вод, установленные по данным бурения было определено, что грунтовые воды АЗС №1 и 3 относятся к I категории защищенности от загрязнения, а АЗС № 2 - ко II категории. Таким образом, грунтовые воды характеризуются наименьшей и низкой степенью защищенности (см. табл. 1).
Заключение
Таким образом, АЗС №1, 2, 3 г. Омска являются опасными объектами и источниками загрязнения геологической среды. Уровень загрязнения подземных вод НП в пределах АЗС
изменяется от 0,20 до 4,135 мг/л. Такой разброс концентраций НП связан в первую очередь, с возможной аварийной утечкой НП при эксплуатации АЗС, а также с ливневыми стоками, поступающими от соседних предприятий и организаций (СТО, автомойки). По степени защищенности грунтовые относятся к категориям, характеризующимся наименьшей и низкой степенью защищенности.
Проведенные исследования, позволяют дать следующие рекомендации:
1. Усилить геоэкологический мониторинг в пределах АЗС с целью своевременного обнаружения нефтяных проливов, утечек.
2. Провести типизацию грунтовых толщ территории города по составу грунтов, их проницаемости, уровню залегания грунтовых вод, характеру распределения НП. Это послужит основой рационального размещения АЗС при их проектировании и строительстве, а также позволит районировать территории по степени устойчивости геологической среды к углеводородному загрязнению.
Ссылки на источники
1. Методические рекомендации по организации и ведению мониторинга подземных вод на мелких групповых водозаборах и одиночных эксплуатационных скважинах. - М. : ЗАО «Геоинформмарк», 2000. - 28 с.
2. Бракоренко, Н. Н. Влияние нефтепродуктов на грунты и подземные воды территорий автозаправочных станций : специальность 25.00.36 «Геоэкология (по отраслям)» : диссертация на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук / Бракоренко Наталья Николаевна. - Томск, 2013. - 143 с.
3. Шостка, О. Н. Эффективность очистки нефтезагрязненных сточных вод на примере нефтеперерабатывающего предприятия / О. Н. Шостка, Н. Н. Жаркова // Colloquium-journal. -2019. - № 19-2(43). - С. 47-50.
4. Мазур. И. И. Экология строительства объектов нефтяной и газовой промышленности. М.: Недра, 1991. - 279 с.
5. ПНД Ф 12.15.1-08 Методические указания по отбору проб для анализа сточных вод. - М.: 2015. - 44 с.
6. ПНД Ф 14.1:2:4.128-98 Количественный химический анализ вод. Методика выполнения измерений массовой концентрации нефтепродуктов в пробах природных, питьевых, сточных вод флуориметрическим методом на анализаторе жидкости «Флюорат-02». - М.: 2002. - 17 с.
7. ПНД Ф 14.1:2:4.114-97 Количественный химический анализ вод. Методика измерений массовой концентрации сухого остатка в питьевых, поверхностных и сточных водах гравиметрическим методом. - М.: 2011. - 24 с.
8. ГН 2.1.5.1315-03 Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования. - М.: 2017. - 52 с.
9. СанПиН 2.1.3684-21 «Санитарно-эпидемиологические требования к содержанию территорий городских и сельских поселений, к водным объектам, питьевой воде и питьевому водоснабжению, атмосферному воздуху, почвам, жилым помещениям, эксплуатации производственных, общественных помещений, организации и проведению санитарно-противоэпидемических (профилактических) мероприятий». - М.: ЦЕНТРМАГ, 2021. - 92 с.
10. Шварц, А. А. Экологическая гидрогеология. - СПб. : Изд. СПбГУ, 1996. - 34 с.
11. Гольдберг, В.М., Газда С. Гидрогеологические основы охраны подземных вод от загрязнения. - М.,1984. - 262 с.
Natalya Zharkova
Candidate of Agricultural Sciences, Associate Professor FSBEIHE Omsk SAU
Tatiana Zakharova
Environmental Engineer
Joint Stock Company Omsk Geological Exploration Expedition
Ecological assessment of the state of groundwater in the areas of gas stations Omsk
Abstract: At the present time, the pollution of water bodies by petroleum products is becoming global, as they are local, multicomponent, cumulative pollutants of the environment. In the territory of Omsk there are 162 gas-filling stations, that is why the study of ground water condition at the gas-filling stations is of current interest. The article gives an ecological assessment of the state of ground waters in the territories of Omsk filling stations according to the content of petroleum products. Identified factors affecting the content of petroleum products in groundwater in these areas.
Key words: ground water, petroleum products, quality of ground water, gas stations, Omsk.
