CC BY
111
УДК 502/504
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ СИТУАЦИЯ ИРКУТСКОЙ ОБЛАСТИ, СВЯЗАННАЯ С НЕФТЯНЫМ ЗАГРЯЗНЕНИЕМ ВОДОЕМОВ
В.А.Домрачева1, В.В.Трусова2
Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Приведен краткий обзор экологической ситуации Иркутской области, связанной с загрязнением водоемов нефтепродуктами. Рассмотрены наиболее важные промышленные объекты Иркутской области, являющиеся источниками загрязнения нефтепродуктами. Выявлено, что загрязнению нефтепродуктами в основном подвергаются подземные, грунтовые воды, в которых содержание нефтепродуктов достигает до 100 ПДК. Основными источниками загрязнения являются ООО «Иркутск-Терминал» и ОАО «АНХК». Особое внимание уделено ООО «Иркутск-Терминал», в результате деятельности которого филиал в г. Усть-Кут является основным источником загрязнения реки Лена. Для очистки сточных вод от нефтепродуктов используются различные методы, наиболее эффективной является сорбционная доочистка.
Ключевые слова: подземные, грунтовые воды; нефть; нефтепродукты; сточные воды; сорбционный метод.
ENVIRONMENTAL SITUATION IN IRKUTSK REGION RELATED TO WATER POLLUTION WITH OIL V.A. Domracheva, V.V. Trusova
National Research Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074.
The authors give a brief review of the environmental situation in the Irkutsk region, related to water pollution with petroleum products. They examine the most important industrial enterprises of the Irkutsk region, which are the sources of oil pollution. They discover that primarily ground waters are subject to the oil pollution. Their content of petroleum products reaches 100 MAC. The main sources of pollution are LLC «Irkutsk Terminal» and PC «AOCP» (Angarsk Oil and Chemical Plant). Particular attention is paid to the company LLC «Irkutsk Terminal». Its branch in the town of Ust-Kut is a major source of pollution of the river Lena. Different methods are used for sewage treatment. The most efficient one is sorption posttreatment.
Key words: groundwaters; oil; petroleum products; waste waters; sorption method.
Нефть относится к наиболее интенсивно используемым природным полезным ископаемым. Как известно, Россия занимает одну из ведущих позиций в такой отрасли мировой промышленности, как нефтедобыча и нефтепереработка. К сожалению, прибыль несоизмерима с отрицательным эффектом, наносимым процессами добычи, транспортировки и переработки нефтепродуктов. Эти процессы часто сопровождаются технологическими и аварийными сбросами нефтепродуктов в водные объекты, что приводит к загрязнению и нарушению экосистем различной интенсивности, вплоть до экологических катастроф.
Среди сотен наиболее распространенных и опасных веществ, загрязняющих водоемы, существенна роль нефтепродуктов. Большое количество нефтепродуктов поступают в поверхностные воды при перевозке нефти водным путем, со сточными водами нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей промышленности, хранении и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания, а также при выходе на поверхность нефтеносных пород [1].
Входящие в состав нефтепродуктов полициклические ароматические углероды обладают токсическими
и канцерогенными свойствами, а также оказывают влияние на животный мир, водную растительность, на химическое и биологическое состояние водоема.
Нефть и нефтепродукты, поступая в водоемы, образуют легкоплавающие капельки, нефтяную пленку, растворенные, эмульгированные и тяжелые фракции, а также адсорбируются грунтами. При поступлении в водоем сырой нефти обыкновенно образуется нефтяная пленка и загрязняется дно, а при сбросе неочищенных или малоочищенных сточных вод нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий появляются общие формы нефтяного загрязнения. Растворяются в воде в основном легкие бензиновые фракции нефти. Содержание в воде 0,5 мг/л и выше нефти и нефтепродуктов придает ей характерный нефтяной запах и привкус.
Нефть и нефтепродукты оказывают прямое токсическое воздействие на водные организмы. Исследованиями установлена максимально допустимая концентрация нефтепродуктов в воде: ПДКв 0,3 мг/л (лимитирующий показатель вредности - органолептиче-ский), ПДКвр 0,05 мг/л (лимитирующий показатель вредности - рыбохозяйственный).
1Домрачева Валентина Андреевна, доктор технических наук, профессор кафедры обогащения полезных ископаемых и инженерной экологии, тел.: (3952) 405118, e-mail: domra@istu.edu
Domracheva Valentina Andreyevna, Doctor of technical sciences, professor of the chair of Mineral Processing and Environmental
Engineering, tel.: (3952) 405118, e-mail: domra@istu.edu
2Трусова Валентина Валерьевна, аспирант, e- mail: valusha-trussova@mail.ru
Trusova Valentina Valerievna, postgraduate, e-mail: valusha-trussova@mail.ru
В пределах Иркутской области имеются колоссальные запасы озерной и речной воды. В первую очередь, это относится к крупнейшему пресному водоему планеты - озеру Байкал. Акватория озера Байкал составляет 31,5 тыс. км2. Кроме крупнейшего мирового хранилища пресной воды, на территории Иркутской области расположено 2299 озер с общей площадью водного зеркала 7732,5 км2.
Речная сеть Иркутской области представлена бассейнами таких крупных рек, как Ангара, Лена, Нижняя Тунгуска с их многочисленными притоками. Всего в области насчитывается более 65 тысяч рек, речушек и ручейков.
Забор свежей воды по Иркутской области в целом в 2008 году составил 1320,68 млн м3. Свежая вода используется в первую очередь на производственные и хозяйственно-питьевые нужды - около 99% от объема использованной воды.
В 2008 г. в Иркутской области было сброшено 1164,76 млн м3 сточных вод; из них поступило в поверхностные водные объекты 1157,02 млн м3 сточных вод. Основное количество в общем стоке сточных вод приходится на недостаточно очищенные сточные воды - 53%.
Среди основных загрязняющих веществ, поступивших в водные объекты Иркутской области со сброшенными сточными водами, присутствуют нефтепродукты, масса сброса которых составляет 91,0 т.
В бассейн реки Ангары в 2008 году, в поверхностные водные объекты, поступило 777,87 млн.м3 сточных вод. Масса сброса нефтепродуктов составила 87,0 т [1].
В Иркутской области эксплуатируется 6 водохранилищ суммарной полезной емкостью 51,5 км3. Основная доля зарегулированного стока приходится на водохранилище Братской ГЭС (полезный объем 48,2 км3) и Усть-Илимское (2,8 км3). Остальные 4 водохранилища используются для энергетики или сельского хозяйства.
Братское водохранилище, испытывающее высокую антропогенную нагрузку городов Иркутска и Ангарска, играет роль своеобразного буфера - отстойника загрязнений. В воде приплотинной части водохранилища, в районе г. Братска, в 9,5 км выше р.п. По-рожский, зарегистрирована концентрация нефтепродуктов до 1,8 ПДК. В 5 км ниже р.п. Порожский, в заливе Дондир, среднегодовая концентрация нефтепродуктов составляла 1,2 ПДК. В Окинское расширение водохранилища (с. Калтук) выносит загрязняющие вещества р. Ока (влияние сточных вод КОС г. Зимы и ОАО «Саянскхимпласт»). На данном участке водохранилища наблюдалось загрязнение воды нефтепродуктами в среднегодовом значении 1,1 ПДК, в максимальном - 1,8 ПДК. Основными источниками загрязнения реки Оки являются сточные воды ООО «Стоки», ОАО «Саянскхимпласт» и локомотивное депо (филиал ОАО «РЖД»). В районе с.Усть-Када среднегодовые концентрации по нефтепродуктам превышали норму в 1,5 раза. Максимальное содержание в воде нефтепродуктов достигало 2 ПДК.
В худшем положении находится Усть-Илимское водохранилище, сопряженное с нижним бьефом Братской ГЭС и лишенное столь необходимого для активизации процессов разбавления и самоочищения проточного речного участка. Водохранилище отличается неоднородным гидрологическим режимом на разных участках. В районе пос. Энергетик (0,5 -8 км ниже плотины Братской ГЭС) в течение 2008 года зарегистрированы повышенные концентрации нефтепродуктов 1,2-2,6 ПДК [1]. В замыкающем створе водохранилища, выше плотины Усть-Илимской ГЭС, среднегодовая концентрация нефтепродуктов превысила ПДК в 1,4 раза. В течение 2008 года наблюдались максимальные значения нефтепродуктов, превышающие ПДК в 3,4 раза [2]. Ниже по течению р. Ангары, после сбросов филиала ОАО «Группа «Илим» в г. Усть-Илимске в 2008 году отмечалось загрязнение воды нефтепродуктами до 1,6 - 3,5 ПДК [1].
Бассейн реки Лена представлен участком самой реки в верхнем и среднем течении (от р.п.Качуг до г.Киренска) и её притоками: Киренгой, Витимом и Ку-той, а также Мамаканским водохранилищем. В 2008 г. предприятиями, занимающимися золотодобычей, было сброшено более 0,1 т нефтепродуктов [1]. Содержание нефтепродуктов при сбросе сточных вод ООО «Иркутск-Терминал» (Филиал в г.Усть-Кут) превышает норму сброса в 10 раз.
О наличии организованных сбросов сточных вод в притоки озера Байкал сведений нет. По сравнению с 2007 годом в водотоке реки Мантуриха возросло содержание нефтепродуктов в 4 раза, в воде р. Снежная - в 3,6 раза, также следует отметить появление нефтепродуктов в воде рек Мысовка, Хара-Мурин.
Байкал - одно из крупнейших озер мира и природный резервуар чистой воды. В нем сосредоточено более 80 % запасов пресной воды России и около 20% аналогичных мировых ресурсов.
Максимальные концентрации отмечены в Среднем Байкале (м. Горевой утес) в районе естественных нефтепроявлений. Концентрации нефтепродуктов в зоне влияния нефтепроявлений могут значительно превышать нормы ПДК (в 50-800 раз), основная масса сосредоточена в пленке водной поверхности. В пробах воды, отобранных непосредственно под нефтяной пленкой, концентрации нефтепродуктов были выше ПДК в 2 раза [3].
За пределами нефтяного пятна, площадь которого составила квадратный километр, концентрации нефтепродуктов в поверхностной воде понижаются, но они были выше средних значений по акватории озера. Установлено, что доминирующий вклад в загрязнение поверхности озера на указанном участке вносят п-алканы природной нефти.
В Южном Байкале источниками загрязнения воды нефтепродуктами служат Байкальский целлюлозно-бумажный комбинат (БЦБК), МП ЖКХ города Слюдян-ки, порт Байкал и Восточно-Сибирская железная дорога. Из них основную долю составляют сточные воды БЦБК. Уровни концентраций нефтепродуктов в воде на расстоянии 100 метров от глубинного выпуска сточных вод БЦБК составляли 0,007-0,040 мг/л, при-
чем содержание нефтепродуктов в придонном слое из этого района в 2 раза превышали таковые в поверхностной воде [3].
Концентрации нефтепродуктов в поверхностной и глубинной воде озера Байкал и его притоков в основном низкие и соответствуют требованиям ПДК, предъявляемым к водам рыбохозяйственного значения. Особого внимания заслуживают обнаруженные повышенные концентрации нефтепродуктов в районах городов Байкальска и Слюдянки Южного Байкала, в которых необходимо регулярно проводить наблюдения с целью контроля и прогнозирования экологической ситуации.
Загрязнение подземных вод связано, в основном, с объектами промышленности и энергетики, предприятиями переработки и хранения нефти и переработки древесины. В урбанизированных зонах Иркутской области сосредоточены промплощадки промышленных предприятий, накопители отходов (золоотвалы, полигоны ПТО и ТБО, очистные сооружения), нефтебазы, происходят утечки из канализации. В результате грунтовые воды загрязняются как за счет фильтрационных утечек, так и вторичных источников - почв и пород зоны аэрации. Нередко загрязнение проникает в более глубокозалегающие хозяйственно-ценные водоносные горизонты .
Наиболее крупный очаг загрязнения грунтовых вод охватывает промплощадки ОАО «АНХК», НПЗ, химического завода, Ангарского завода полимеров, ТЭЦ-9 и участка №1 ТЭЦ-9 ОАО «Иркутскэнерго», свалку промышленных отходов. Наиболее опасно образование линз нефтепродуктов на уровне подземных вод (территория НПЗ, ТСП, химического завода и завода полимеров). В результате извлечения свободных нефтепродуктов посредством горизонтальных и вертикальных дрен слой нефтепродуктов был локализован и разгрузка свободных нефтепродуктов в р. Ангару прекратилась. По данным отчетности в 2008 г. было извлечено и направлено на очистные сооружения АНХК 11 758 тыс. м загрязненных подземных вод. В последние годы площадь распространения линз нефтепродуктов практически не изменилась.
Максимальные концентрации растворенных нефтепродуктов фиксировались вблизи образованных линз нефтепродуктов (104-231 ПДК). Вблизи объектов НПЗ они достигали 23,1 мг/л, химического завода -17,5 мг/л, завода полимеров - 10,4 мг/л. По мере удаления от этих линз содержание растворенных нефтепродуктов в подземных водах снижалось. В прибрежной зоне р. Ангары оно оставалось высоким: в районе НПЗ - до 5-7 и даже 12,8 мг/л, на второй промплощад-ке завода полимеров - до 1-2 мг/л. Лишь на промп-лощадках ТЭЦ содержание нефтепродуктов в подземных водах ниже ПДК. На полигоне утилизации твердых промышленных отходов содержание нефтепродуктов в 2008 г. снизилось до 10 ПДК.
Основными источниками промышленного загрязнения подземных вод Братской промышленной агломерации являются объекты Братского алюминиевого завода, филиала «Группы Илим» в г. Братске и ОАО «Иркутскэнерго». На промплощадке и вблизи шламо-
хранилищ ОАО «Братский алюминиевый завод» (БрАЗ) прослеживалось устойчивое загрязнение грунтовых вод нефтепродуктами, хотя их максимальная концентрация уменьшилась и не превышала 0,98 мг/л (в 2007 г. достигала 53,4 мг/л). Объекты ОАО «Иркутскэнерго» (ТЭЦ-6, ТЭЦ-7, Галачинская котельная) оказывают на подземные воды гидродинамическое, термальное и гидрохимическое воздействие. На промп-лощадках ТЭЦ содержание нефтепродуктов составило 0,56 мг/л (6 ПДК).
На Ангаро-Бельском междуречье в Усольском районе сосредоточена группа предприятий разной промышленной ориентации (ОАО «Усольехимпром», ОАО «Усольехимфарм», комбинат «Прибайкалье», ООО «Соледобывающая компания», «Сибсоль», ТЭЦ - 11), которые оказывают комплексное воздействие на подземные воды. В 2008 году вблизи объектов ООО «Усольехимпром» по большинству наблюдательных скважин было повышено содержание нефтепродуктов 0,3-4,13 мг/л (до 3-41 ПДК). На комбинате «Прибайкалье» отмечались повышенные концентрации нефтепродуктов, в т.ч. растворенных от 2 до 5 ПДК, а на участке насосной станции и железнодорожной эстакады - линза свободных нефтепродуктов с мощностью слоя 0,22 - 1,36 м. По-прежнему сохранялось повышенное содержание нефтепродуктов (до 1,7 г/л) на производственной базе рассолопромысла. Вблизи объектов ТЭЦ-11 ОАО «Иркутскэнерго» максимальные концентрации нефтепродуктов на промплощадке составили до 6,66 мг/л (66 ПДК).
В пределах городской черты города Иркутска находится целый ряд предприятий, имеющих хранилища горюче-смазочных материалов (ГСМ), вокруг которых на протяжении десятков лет существуют очаги загрязнения грунтовых вод свободными нефтепродуктами. В непосредственной близости от рек Ангары и Ушаковки такие очаги сформировались на районной котельной (РК) «Кировская», хлебозаводе № 1, Иркутском заводе тяжелого машиностроения и Жилкинской нефтебазе.
На промплощадке РК «Кировская» линза свободных нефтепродуктов, локализованная на уровне подземных вод, образовалась в результате утечек из емкости мазута. площадь линзы -1600 м2, мощность слоя нефтепродуктов - 1,15 до 1,93 м. объем нефтепродуктов - около 52 т. нефтепродукты на уровне грунтовых вод имеют высокую вязкость и плотность. в 2008 г. по скважине № 11, расположенной ниже по потоку подземных вод между линзой нефтепродуктов и р. Ангарой, зафиксировано увеличение содержания растворенных нефтепродуктов. по скважине № 6 оно достигало 20-50 мг/л, хотя ранее не превышало 2-6 мг/л.
На хлебозаводе № 1 г. Иркутска загрязнение подземных вод аллювиальных отложений нефтепродуктами произошло в 80-х годах в результате утечки большого количества мазута из подземной емкости. В этот же период началась разгрузка нефтепродуктов в р. Ангару в виде субаквального выхода. На территории хлебозавода была создана режимная сеть скважин, проведена частичная откачка мазута. Позже предприятие, емкость и режимная сеть были ликвиди-
рованы, но разгрузка нефтепродуктов в р. Ангару не прекратилась. Участок загрязненных мазутом недр в районе хлебозавода до сих пор не оконтурен, количество мазута, находящегося в недрах, не оценено, особенности миграции мазута в сторону р. Ангары не изучены.
Иркутский завод тяжелого машиностроения расположен в центральной части г. Иркутска и существует более 100 лет. За счёт утечек горюче-смазочных материалов на зеркале грунтовых вод образовалась линза свободных нефтепродуктов на площади около 0,06 км2 мощностью от 0,04 летом до 0,9 м в зимнюю межень. По многолетним наблюдениям зафиксирована тенденция к уменьшению мощности линзы нефтепродуктов - от 0,9 м (2004 г.) до 0,3 м (2007-2008 гг.). Понизилось содержание растворенных нефтепродуктов как в подземных водах, так и в р. Ушаковке.
Жилкинский цех ООО «Иркутск-Терминал» расположен на левом берегу р. Ангары в 50-100 м от уреза воды. За время эксплуатации предприятия (с 1932 г.) на участке Жилкинского цеха на зеркале подземных вод образовалась линза свободных нефтепродуктов. Ее площадь составляла около 0,3 км2. Поток подземных вод направлен в сторону р. Ангары, куда и происходит миграция нефтепродуктов. Большая их часть перехватывается дренажными траншеями (горизонтальный дренаж, береговая дренажная канава) и извлекается специальным оборудованием. Некоторая часть нефтепродуктов поступает в р. Ангару, в основном у причала. Этот участок оборудован боннами. Нефтепродукты также собираются путем желонирова-ния 13-ти скважин. Как показали результаты обследования в 2008 г., эффективность этих работ очень низкая. Среднегодовой объем извлечения нефтепродуктов за 2005-2008 гг. составлял около 13 м3/год, в то время как общий объём свободных нефтепродуктов на зеркале грунтовых вод оценивался в 11000 м . Такими темпами нефть будет извлечена из недр приблизительно через 800 лет.
Содержание нефтепродуктов в скважинах филиала в г. Усть-Кут ООО «Иркутск-Терминал» изменяется на протяжении 4-х лет (с 2005 по 2008 г.) с 0,014 до 0,56 мг/м3.
В районе рассолопромысла ОАО «Саянскхим-пласт» за 2008 г. практически во всех пробах воды
отмечалось высокое содержание растворенных нефтепродуктов (от 1 до 1375 ПДК).
Вблизи объектов ОАО «Иркутскэнерго», расположенных на промплощадке и золоотвале Ново-Зиминской ТЭЦ, в течение года отмечалось загрязнение грунтового водоносного горизонта нефтепродуктам от 2 до 20 ПДК.
На правом берегу р. Ангары в бассейне нижнего течения р. Малая Яросама севернее г. Усть-Илимска находятся объекты филиала «Группа Илим» (полигон ТПО в карьере № 83 и промплощадка) и Усть-Илимской ТЭЦ (золоотвал и промплощадка).
Наиболее интенсивное и стабильное загрязнение прослеживается вблизи полигона ТПО в карьере № 83. В подземных водах периодически проявлялись нефтепродукты (до 1,1 ПДК). Вблизи объектов Усть-Илимской ГЭС по большинству скважин периодически фиксировалось содержание нефтепродуктов (1 ПДК). Обособленный очаг загрязнения грунтовых вод существует в зоне влияния золоотвала Усть-Илимской ТЭЦ. Он расположен в правом распадке долины р. Малая Яросама. В 2008 г. в зоне влияния золоотвала в подземных водах зафиксированы нефтепродукты до 1,6 ПДК.
Обзор и анализ источников загрязнения водных объектов нефтепродуктами в Иркутском регионе показал, что в основном загрязнение окружающей среды нефтепродуктами связано с антропогенной деятельностью. Наиболее значимыми по негативному воздействию являются объекты ОАО «АНХК», НПЗ, комбинат «Прибайкалье», РК «Кировская», Жилкинский цех ООО «Иркутск-Терминал» и ОАО «Саянскхимпром». С целью соблюдения санитарно-гигиенических норм необходимо предотвратить поступление нефтепродуктов в подземные воды и обратить внимание на очистку стоков от нефтепродуктов. Существующие способы очистки сточных вод можно разделить на следующие виды: механическая очистка, физико-химическая, химическая, биологическая, биохимическая, термическая [4,5]. Сорбционный метод очистки является наиболее эффективным (98-99,5%) и экологически приемлемым методом, позволяет достичь остаточного содержания углеводородов до 0,05 мг/л [5].
Библиографический список
1. О состоянии окружающей природной среды Иркутской области в 2008 году: государственный доклад. Иркутск, 2009. 410 с.
2. О состоянии и использовании водных ресурсов Российской Федерации в 2008 году: государственный доклад. М.: НИА-Природа, 2009. 457 с.
3. О состоянии окружающей природной среды Иркутской области в 2007 году: государственный доклад. Иркутск, 2008. 354 с.
4. Буренин В.В. Фильтры и очистители новых конструкций для очистки сточных вод от нефти и нефтепродуктов // Водоочистка. 2008. №3. С. 18-23.
5. Пашаян А.А., Нестеров А.В. Проблемы очистки загрязненных нефтью вод и пути их решения // Экология и промышленность России. 2008. №5. С. 32-35.
