CC BY
20
УДК 556.3:502.51(470.56 + 470.43)
DOI: 10.24412/1728-323X-2022-6-55-59
ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ГИДРОСФЕРЫ БУЗУЛУКСКОГО БОРА
И. В. Куделина, к. г.-м. н., ФГБОУ ВО Оренбургский государственный университет, kudelina.inna@mail.ru, г. Оренбург, Россия,
Т. В. Леонтьева, к. г.-м. н, ФГБОУ ВО Оренбургский государственный университет, tvleon@mail.ru, г. Оренбург, Россия,
М. В. Фатюнина, ФГБОУ ВО Оренбургский государственный университет, marinafat81@mail.ru, г. Оренбург, Россия,
М. Ф. Хусаинова, ФГБОУ ВО Оренбургский государственный университет, minsila_19husainova@mail.ru, г. Оренбург, Россия
Аннотация. Бузулукский бор представлен преимущественно сосновыми лесами и расположен на территории Оренбургской и Самарской областей, имея статус национального парка. Это увалистая равнина Высокого Заволжья, наклоненная к юго-западу, к Прикаспию и относится к бассейну р. Самары. Населенные пункты расположены по долинам рек. Они обеспечиваются водой за счет верхне-татарского комплекса и нижне-плиоценово-голоценового горизонта, питающихся атмосферными осадками. Обобщены результаты гидрогеологических работ, выполненных на территории Бузулукского бора. Подземные воды практически не защищены от загрязнения. Выделены районы от опасных до допустимых по содержанию вредных компонентов с учетом литологического состава пород, результатов стандартного каротажа, пробных откачек с замерами температуры и уровня вод вплоть до его восстановления. Результаты проведенных исследований должны быть использованы для планирования и ведения мониторинговых работ на уникальной территории для ее дальнейшего процветания.
Обоснована система мониторинга и выданы рекомендации по охране и рациональному использованию водных ресурсов.
Abstract. The Buzuluk Pine Forest is represented mainly by pine forests and is located in the territory of the Orenburg and Samara Regions, having the status of a National Park. This is a steep plain of the High Volga Region, inclined to the southwest, to the Caspian Sea and belongs to the basin of the Samara River. The settlements are located along the river valleys. They are provided with water at the expense of the Upper Tatar complex and the lower Pliocene-Ho-locene horizon, fed by atmospheric precipitation. The results of hydrogeological works carried out in the territory of The Buzuluk Pine Forest are summarized. The groundwater is practically not protected from pollution. The areas from dangerous to permissible in terms of harmful components have been identified, taking into account the lithological composition of rocks, the results of standard logging, trial pumping with measurements of temperature and water level up to its restoration. The results of the conducted research should be used for planning and conducting monitoring work in a unique territory for its further prosperity.
The monitoring system is substantiated and recommendations on the protection and rational use of water resources are issued.
Ключевые слова: Бузулукский бор, Национальный парк, увалистая равнина, верхне-татарский комплекс, нижне-плиоценово-голоценовый горизонт, весенний паводок, месторождения углеводородов.
Keywords: The Buzuluk Pine Forest, National Park, a steep plain, the Upper Tatar complex, the Lower Pliocene-Holocene horizon, spring flood, hydrocarbon deposits.
Введение
Бузулукский бор является особо охраняемой территорией, имеющей статус Национального парка [1]. Расположен он на юго-востоке Русской платформы в Бузулукской впадине, в ее центральной части, в пределах Бузулукского и Бугу-русланского районов Оренбургской и Борского, Богатовского, Нефтегорского районов Самарской области. Исследуемая территория имеет площадь 2477,7 км2 (рис. 1).
Территория занята преимущественно сосновыми лесами, но кроме сосны здесь растут береза, ольха, осина и дуб. На южной и отчасти северо-восточной частях территории развита степная зона с травостоем из разнотравно-типчаково-ко-выльной ассоциации с малой примесью полыни.
Орографически район приурочен к увалистой равнине Высокого Заволжья [2]. Она расчленена
глубокими речными долинами, оврагами и балками и наклонена к юго-западу. Отметки рельефа снижаются от водораздела рек Боровки и Мал. Кинель (+265 м) к северо-востоку до +51 м на урезе воды в приустьевой части р. Самары. В пределах Бузулукского бора по правобережью р. Боровки развит массив эоловых песков. Они полу закреплены, создавая ячеистый характер рельефа. Протяженность его составляет 16—20 км в северо-восточном направлении. Здесь встречаются барханы с относительной высотой до 20 м. Гидрографически территория относится к бассейну р. Самары, левому притоку р. Волги, и только на северо-востоке находится бассейн р. Бол. Кинель.
Материалы и методы
В ходе исследований использован анализ материалов, собранных в полевых условиях, в фондах
Рис. 1. Территория Бузулукского бора
геологических организаций, а также литературных источников. Методический подход включает зонирование и картографирование территории, режимные наблюдения за качеством природных вод, источниками загрязнения, применение наземных и дистанционных методов исследования.
Результаты и обсуждение
В районе разведаны месторождения углеводородов: Гремячевское, Воронцовское, Могутов-ское, Елшанское, Журавлевское, Неклюдовское, Никифоровское. Три первых расположены на территории бора. Эксплуатируются отдельные скважины, пробуренные за пределами бора.
Территория приурочена к артезианскому Восточно-Русскому бассейну I порядка, с водами пластового типа и к бассейнам: Сыртовскому II порядка и к восточно-сыртовскому III порядка [3]. По гео динамическим показателям выделено 9 гидрогеологических подразделений: водоносные горизонты нижне-неоплейстоценово-голоцено-вый и нижнетриасовый, а так же верхнетатарский комплекс и водоупорный верхнеплиоценовый г о-ризонт. Хозяйственно-питьевое водоснабжение осуществляется здесь, в основном, за счет верх-не-татарского водоносного комплекса и нижне-плиоценово-голоценового водоносного горизонта. Питаются они за счет атмосферных осадков. На формирование подземных вод влияют физико-географические особенности территории, ли-тологический состав пород, степень их дрениро-ванности и глубина залегания, а так же характер и скорость циркуляции вод. Состав вод формируется в результате выщелачивания пород и их ионно-солевого комплекса, а также растворения гипсов и ангидритов. В разрезе хорошо прослежена вертикальная гидрогеодинамическая и гидрогеохимическая зональность.
В результате исследований изучена естественная защищенность первых от поверхности водо-
носных горизонтов, а так же возможность проникновения загрязняющих веществ из ниже-зале-гающих водоносных горизонтов. Сделана попытка интегральной оценки степени защищенности подземных вод с выделением трех областей, отличающихся по степени защищенности: слабо защищенные, относительно защищенные и защищенные [3]. К слабо защищенным отнесен аллювиальный горизонт и повсеместно зона аэрации. Об этом свидетельствуют результаты изучения эколого-геохимических условий вод, почв и пород зоны аэрации. Изучение концентраций нормируемых компонентов относительно ПДК позволило выделить районы с умеренно опасным, опасным и допустимым содержанием вредных компонентов, а также участки от чрезвычайно и умеренно опасных до допустимых по содержанию нормируемых компонентов. Наиболее загрязнены воды верхнетатарского (малокинельско-ку-тулукского) водоносного комплекса. Из загрязняющих веществ преобладают нефтепродукты и бром. В результате оценки геологической среды выделены области с относительно благоприятным состоянием, весьма неблагоприятным и относительно неблагоприятным [3, 4]. Весьма неблагоприятное состояние характерно для юго-запада территории, в междуречье Самары и Боровки, а так же в пределах водораздела рек Боровки и Кутулук на крайнем северо-западе территории. Предложена и обоснована система мониторинга и выданы рекомендации по охране и рациональному использованию природных ресурсов.
Экологическое состояние подземных вод зависит, как от естественных, так и техногенных факторов. По характеристике естественных условий среды судят о пригодности их для хозяйственно-питьевых целей в соответствии с СаНПиН 2.1.4.1074-01 [5, 6]. Пригодность вод оценивается по следующим показателям: сухому остатку, содержанию сульфатов, хлоридов, нитратов, параметрам жесткости, по концентрации водородных ионов и др.
Состояние вод водоносных горизонтов в целом отвечает требованиям СаНПиН, то есть нормируемые показатели ниже ПДК за исключением содержания Бе и Мп. Источником железа в водах являются пермские красноцветы. При смене восстановительной обстановки окислительной ионы железа (Бе2+) начинают свободно мигрировать [7, 8], как и ионы марганца (Мп2+). Они распространены в нижнетриасовых и неоплейстоцено-во-голоценовых отложениях благодаря наличию органических веществ.
Концентрация железа в верхне-татарском водоносном комплексе составляет до трех ПДК (скв. 50), а в скв. 53 нижне-неоплейстоценово-
голоценового горизонта достигает 1,85 мг/л, то есть 6-ти ПДК.
На участках, где нижнепермские отложения залегают близко к поверхности, концентрация железа достигает 88 ПДК. Повышенные концентрации железа установлены практически во всех скважинах. Даже в одиночных скважинах южной части исследуемого района, его содержание составляет от 2 до 15 ПДК. А на Красногвардейском водозаборе содержание железа в водах эолово - аллювиального нижне -неоплейстоценово -го -лоценового горизонта, обеспечивающего водой город Бузулук, концентрация железа превысила ПДК в 29 раз. Железо поступает из нижезалега-ющих верхнепермских пород. При росте водоот-бора содержание железа в воде растет. Это свидетельствует о том, что при бурении эксплуатационных скважин надо избегать вскрытия отложений пермского возраста.
Повышенные концентрации марганца (0,1 до 0,35 мг/дм3, то есть до трех ПДК, а в отдельных точках до 8 ПДК) выявлены в водах нижнего триаса и эолово-аллювиального горизонта, что обусловлено наличием органики в виде фауны, погребенных почв и корней растений. На Красногвардейском водозаборе концентрации марганца превышают ПДК в 8—10 раз (скв. 16 и 28). С органики в породах триаса и юры связана и повышенная окисляемость в водах западной части исследуемого района (5,4—7,2 мгО/дм3, что несколько выше ПДК (5 мгО/дм3).
В водах отдельных скважин в водах эолово-аллювиального горизонта превышено ПДК по жесткости до 10,8 ммоль/л на Красногвардейском водозаборе и 10,8—20,4 на водозаборе г. Бузулука при ПДК 7 ммоль/л. Он находится в жилой застройке. В водах нижнетриасового горизонта суммарная объемная активность альфа радионуклидов определена в количестве 0,2—0,56 Бк/л. Возможно, что это связано с наличием в отложениях органики, способствующей созданию восстановительной обстановки с формированию глеевого барьера, концентрирующего радионуклиды [9].
Определены фоновые и повышенные концентрации токсичных веществ в зоне аэрации, в почвах, породах и донных осадках, а так же взаимосвязь их с загрязнением вод и растительного покрова. Концентрации выше ПДК получены по хрому, барию и никелю. Эти элементы оказывают влияние на жизнедеятельность людей, но не превышают фон в породах этой территории. Были выделены районы с опасными, умеренно опасными и чрезвычайно опасными концентрациями указанных компонентов, а также районы с умеренно опасными, опасными и допустимыми концентрациями нормируемых компонентов.
Самые высокие концентрации хрома, бария и никеля (II и III классы опасности) связаны с вер-хне-татарскими и нижнетриасовыми отложениями, отличающимися их повышенным фоном. Аллювиальные и эоловые отложения образовались, как продукты их разрушения.
Хром на всей территории, кроме юго-запада заповедника с отложениями неогена, характеризуется высокими и чрезвычайно опасными и опасными концентрациями в почвах и породах. Но концентрации его отличаются: в эоловых отложениях они превышают ПДК в 8—10 раз, а в триасовых — в 4—6 раз; в пермских отложениях — чуть меньше (в 3—5), а неогеновых только в 2—3 раза. В донных осадках ПДК по хрому принят за 100 мг/кг при кларке в почвах, по А. П. Виноградову, — 200 мг/кг. В донных осадках он широко распространен по всей территории в концентрациях от 400 до 1500 мг/кг. Это выше ПДК в 4—15 раз. Максимум его содержания в 1500 мг/кг установлен в илах р. Колтубанки. Повышенные концентрации хрома в региональном плане обусловлены генезисом пород и техногенными выбросами в связи с эксплуатацией ТЭЦ и железнодорожных магистралей.
Барий является продуктом эоловых отложений и накапливается при выветривании пород нижнего триаса и верхней перми. Концентрации его достигают 4—5 ПДК, и даже 7 ПДК, то есть умеренно-опасного и опасного уровня, что значительно выше, чем в пределах других пород, где его концентрации умеренно-опасное, не превышая 1,5—2 ПДК. И только на восточной и западной окраинах г. Бузулука, в двух точках его концентрации превышают ПДК в 10 и 20 раз. В донных осадках ПДК бария принят в 200 мг/кг, а во всех водотоках заповедника содержание его выше ПДК в 1,5—4,0 раза. Кларк бария в земной коре по А. П. Виноградову составляет 500 мг/кг.
Никель равномерно распространен в умеренно-опасных концентрациях, превышающих ПДК в 1,5—2 раза. Небольшое увеличение его концентрации до 3 ПДК установлено в почвах высокой поймы по правобережью Самары и до 4 ПДК — в районе п. Гремячий по правобережью р. Боровки. В донных отложениях содержание никеля в среднем составляет 50 мг/кг при ПДК 45 мг/кг. Во всех реках содержание никеля в донных осадках варьирует от 30 до 60 мг/кг с минимальным содержанием в р. Колтубанке (30—40 мг/кг).
Широкое развитие гидрографической сети обеспечивает снос микроэлементов с водоразделов и склонов и накоплению в донных осадках [9]. Поэтому, как и в коренных породах, содержание хрома, никеля и бария возрастает и в донных отложениях.
Рост техногенной нагрузки на геологическую среду в пределах Бузулукского бора значительно трансформирует геологическую среду. Это связано с большим количеством скважин разного назначения и с другой хозяйственной деятельностью людей. В результате нарушается почвенный слой, отмирает растительность, изменяется качество природных вод, Институтом степи УрО РАН выявлены тенденции антропогенных преобразований в Бузулукском бору. Доказано негативное влияние работ на нефть и газ на природный комплекс бора [10, 11] и формирование техногенных ландшафтов с «техногенными солончаками» и отсутствием растительности. По негативному воздействию нефтяных скважин на лес и его экосистему наметились три зоны: 1) сукцессионного зарастания вырубок леса вокруг устьев скважин с химическим загрязнением геологической среды, водоемов и атмосферного воздуха технологическими отходами с формированием техногенных ландшафтов, загрязненных строительным мусором и металлическими конструкциями; 2) во второй зоне вокруг скважин образуется безлесье. Площадь его не превышает 170—200 га (0,3 % площади бора), но отличается антропогенно-сукцессионными растительными сообществами. 3) Третья зона — это подземная среда под выработанным сосновым бором. При вводе скважин в работу меняется пластовое давление, приводя в движение всю экосистему и изменяя не только окружающую среду вблизи нефтяных месторождений, но и удаленные от скважин участки бора. При вскрытии продуктивных пластов ряда месторождений происходило фонтанирование нефти с утечками промывочной жидкости и добытой нефти. Загрязнялась поверхность земли, зона аэрации и водоносные горизонты. Во всех скважинах опробованных горизонтов ПДК по нефтепродуктам превышены до пяти раз и брома до девяти ПДК [3]. В отдельных скважинах в нижнеплиоценовом горизонте в ПДК по нефтепродуктам превышены в 20—22 раза, а по брому в три раза. Окружающая среда максимально загрязнена в центральной части палеодолины. Переносу загрязняющих веществ и их накоплению в центре палеодолины благоприятствуют пески и галечники базального слоя в породах неогена и большой уклон потока в переуглубленной части долины. В поверхностных водах концентрации нефтепродуктов не превышают ПДК.
Огромный вред экологии Бузулукского бора нанесли пестициды (ДДТ), которые широко применялись до 1985 г. в борьбе с вредителями леса. В результате животный мир оказался на грани вымирания. Поголовье животных и птиц до сих пор не восстановлено, а в растениях и грибах местами ощущается запах и привкус дуста. Там, где в пределах бора были склады ядохимикатов, содержание ДДТ в грунтах в восемь раз превышает ПДК, а в водах верхне-неоплейстоценово-голоценового горизонта рядом с бывшим складом ядохимикатов содержание нитратов в два раза превышает ПДК, а содержание ДДТ составляет 0,002 мг/дм3. В пределах г. Бузулука и его промышленных предприятий грунты и почвы содержат повышенные концентрации свинца, цинка и бария.
Заключение
Сосновые леса Бузулукского бора имеют статус Национального парка, они приурочены к бассейну р. Самары и в пределах бора развиты подземные воды верхне-татарского комплекса и нижне-плиоценово-голоценового горизонта. Они практически не защищены от загрязнения. По содержанию вредных компонентов в пределах бора выделены районы от опасных до допустимых. Обследование техногенных объектов позволяет обосновать сеть мониторинговых наблюдений и выдавать рекомендации по охране и рациональному использованию водных ресурсов. Экологические исследования помогают охарактеризовать экологические условия территории путем ее районирования с построением комплекса экологических карт. Стало возможным оценить и конкретизировать роль техногенной нагрузки в трансформации геологической среды. Выявлены важнейшие тенденции антропогенных преобразований в Бузулукском бору с формированием техногенных ландшафтов: с «техногенными солончаками» и гибелью растительности. Выделены три зоны негативного воздействия нефтеразведочных работ на окружающую среду: 1) сукцес-сионного зарастания вырубок леса; 2) образования безлесья на площади до 200 га вокруг скважин; 3) негативного изменения подземной среды под техногенно-нарушенным бором.
Результаты проведенных исследований должны быть использованы для планирования и ведения мониторинговых работ на данной уникальной территории.
Библиографический список
1. Боревский Л. В. Методические рекомендации по выявлению, обследованию, паспортизации и оценке экологической опасности очагов загрязнения геологической среды нефтепродуктами. — М.: ГИДЭК, 2002.
2. Ковтун С. Ю. Геоэкологические проблемы Бузулукского бора / С. Ю. Ковтун, В. П. Петрищев // Вестник Оренб. гос. ун-та. — 2007. — № 67. — С. 207—214.
3. Иванов В. В. Экологическая геохимия элементов. — М.: Недра, 1994. — 304 с.
4. Лукиных Э. Н. Оценка состояния фонда скважин в районе ОЦЛМ «Бузулукский бор» / Э. Н. Лукиных, А. М. Пампушка, Г. М. Вавилина и др. Отчет по договору № 303. — Оренбург, 2000. — 100 с.
5. Климентьев А. И. Бузулукский бор: почвы, ландшафты и факторы географической среды. — Екатеринбург: УрО РАН, 2010. — 401 с.
6. Перельман А. И. Геохимия природных вод. — М.: Наука, 1982. — 154 с.
7. Питьева К. Е. Гидрогеохимия. М., издательство МГУ, 1988, 316 с.
8. Петрищев В. П. Особенности антропогенной трансформации ландшафтов национального парка «Бузулукский бор» / Петрищев В. П., Ковтун С. Ю., Юдичев Е. Н. // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. — 2011. — Т. 1, № 29-1. — С. 220—224. — 5 с.
9. Петрищев В. П., Чибилев А. А. Ландшафтно-экологическое изучение, ландшафтная съемка и картографирование листа N-39-XXIX и Бузулукского бора / Окончательный отчет по теме № 6 (01.02.2000 г. — 31.12.2001 г.). — Оренбург. 2003 г.
10. Чибилев А. А. Национальный парк «Бузулукский бор» — природный феномен степной зоны Оренбуржья / А. А. Чибилев, П. В. Вельмовский, Н. О. Ким и др. — Оренбург: Институт степи УрО РАН, 2008. — 60 с.
11. Охраняемые природные территории Оренбургской области: ликвидировать нельзя, сохранить? / А. А. Чибилев, В. П. Петрищев, И. Н. Удовенко, И. Г. Яковлев // Актуальные тренды регионального и местного развития: сб. ст. по материалам II (X) Междунар. конф., 14—15 мая 2015 г., Самара / Администрация гор. окр. Самара, Муниципал. бюджет. образоват. учреждение высш. образования «Самар. акад. гос. и муниципал. упр.»; под ред. В. К. Семены-чева. — Электрон. дан. — Самара: САГМУ,2015. — С. 304—308. — 5 с.
ECOLOGICAL STATE OF THE BUZULUK PINE FOREST HYDROSPHERE
I. V. Kudelina, Ph. D. (Geology and Mineralogy), Associate Professor, Orenburg State University, kudelina.inna@mail.ru, Orenburg, Russia,
T. V. Leont'eva, Ph. D. (Geology and Mineralogy), Associate Professor, Orenburg State University, tvleon@mail.ru, Orenburg, Russia,
M. V. Fatyunina, Senior Lecturer, Orenburg State University, marinafat81@mail.ru, Orenburg, Russia,
M. F. Khusainova, Undergraduate student, Orenburg State University, minsila_19husainova@mail.ru, Orenburg, Russia
References
1. Borevskiy L. V. Metodicheskie rekomendacii po vyyavleniyu, obsledovaniyu, pasportizacii i ocenke ekologicheskoj opasnosti ochagov zagryazneniya geologicheskoj sredy nefteproduktami. [Methodological recommendations for the identification, examination, certification and assessment of environmental hazards of foci of pollution of the geological environment with petroleum products]. Moscow, GIDEK, 2002 [in Russian].
2. Kovtun S. Yu., Petrishchev V. P. Geoekologicheskie problemy Buzulukskogo bora. [Geoecological problems of the Buzuluk Pine Forest]. Bulletin of Orenburg State University. 2007. No. 67. P. 207—214 [in Russian].
3. Ivanov V. V. Ekologicheskaya geohimiya elementov. [Ecological geochemistry of elements]. Moscow, Nedra. 1994. P. 304 [in Russian].
4. Lukinykh E. N., Pampushka A. M., Vavilina G. M., et al. Ocenka sostoyaniya fonda skvazhin v rajone OCLM "Buzulukskij bor". [Assessment of the state of the well stock in the area of the Buzuluk Pine Forest oil and gas well.]. Report on the contract 303. Orenburg, 2000. P. 100 [in Russian].
5. Kliment'ev A. I. BUZULUKSKIJ BOR: pochvy, landshafty i faktory geograficheskoj sredy. [the Buzuluk Pine Forest: soils, landscapes and factors of geographical environment]. Ekaterinburg, UrO RAN, 2010. P. 401 [in Russian].
6. Perel'man A. I. Geohimiya prirodnyh vod. [Geochemistry of natural waters]. Moscow, Nauka, 1982. P. 154 [in Russian].
7. Pit'eva K. E. Gidrogeohimiya. [Hydrogeochemistry]. Moscow, izdatel'stvo MGU, 1988. P. 316 [in Russian].
8. Petrishchev V. P., Kovtun S. Yu., Yudichev E. N. Osobennosti antropogennoj transformacii landshafttov nacional'ongo parka "Buzulukskij bor". [Features of anthropogenic transformation of landscapes of the National Park "The Buzuluk Pine Forest"]. Izvestiya Orenburgskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2011. Vol. 1. No. 29-1. P. 220—224 [in Russian].
9. Petrishchev V. P., Chibilyov A. A. Landshafttno-ekologicheskoe izuchenie, landshafttnaya s'emka i kartografirovanie lista N-39-XXIX i Buzulukskogo bora. Okonchatel'nyj otchet po teme № 6 (01.02.2000 g. — 31.12.2001 g.). [Landscape and ecological study, landscape survey and mapping of sheet N-39-XXIX and the Buzuluk Pine Forest. Final report on the topic No. 6 (01.02.2000—31.12.2001)]. Orenburg. 2003 [in Russian].
10. Chibilyov A. A., Vel'movskiy P. V., Kim N. O., et al. Nacional'nyj park "Buzulukskij bor" — prirodnyj fenomen stepnoj zony Orenburzh'ya. [National Park "the Buzuluk Pine Forest" as a natural phenomenon of the steppe zone of Orenburg Region]. Orenburg, Institut stepi UrO RAN. 2008. P. 60 [in Russian].
11. Chibilyov A. A., Petrishchev V. P., Udovenko I. N., Yakovlev I. G. Ohranyaemye prirodnye territorii Orenburgskoj oblasti: likvidirovat' nel'zya sohranit'? [Protected natural territories of the Orenburg Region: can not be eliminated or preserved?]. Current trends of regional and local development: collection of articles based on the proceedings of the II (X) International Conference, May 14—15, 2015. Samara, SAGMU. 2015. P. 304—308 [in Russian].
