CC BY
3УДК 502.3.001.5:061.6:665.612(571.56-25) DOI 10.24412/cl-37255-2024-1-125-128
ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ В ИНСТИТУТЕ ПРОБЛЕМ НЕФТИ И ГАЗА СО РАН
Глязнецова Ю.С.
Федеральный исследовательский центр «Якутский научный центр Сибирского отделения Российской
академии наук», обособленное подразделение Институт проблем нефти и газа СО РАН, г. Якутск E-mail: [email protected]
Аннотация. Представлена информация о становлении и развитии экологического направления исследований в ИПНГ СО РАН, научно-методическом подходе на базе молекулярной органической геохимии при изучении углеводородов в объектах окружающей среды. Работы проводились на разнообразных объектах, в том числе на материалах научных экспедиций в Западной Арктике (Баренцево и Норвежское море), Большой Норильской экспедиции на территории Таймыра, на территории Якутии в нижнем течении р. Колыма и в районе Талаканского месторождения и др. Приведены сведения об основных научных результатах и разработках в области экологии нефтегазового комплекса, полученных за последние годы. В дальнейшем вектор экологических исследований в значительной степени будет направлен на арктический регион.
Ключевые слова: органическое вещество, углеводороды, нефтезагрязнение, почва, биопрепараты, нефтесорбенты, мониторинг.
В лаборатории геохимии каустобиолитов под руководством д.г-м.н., член-корр. РАН Ка-ширцева В.А. на базе молекулярной органической геохимии получило успешное развитие геохимическое направление исследований эволюции органического вещества, процессов нафти-догенеза, формирования и разрушения залежей углеводородов востока Сибирской платформы. Практической направленностью научных результатов было выявление нефтематерин-ских пород, генетических источников залежей углеводородов с целью оценки перспектив нефтегазоносности осадочных отложений.
Дальнейшее развитие геохимического направления (в 2000 г. практически с начала основания ИПНГ СО РАН) было связано с постановкой экологических исследований по изучению природных и техногенных углеводородов в объектах окружающей среды - почвах и донных осадках. В основу нового научного направления - геоэкологии были положены методологическая база и большой спектр аналитических возможностей молекулярной органической геохимии. Богатый опыт персонала лаборатории позволил за небольшой срок решить задачу выбора геохимических критериев по диагностике нефтезагрязнений в почвах и дифференцированной оценке техногенных углеводородов от нативного органического вещества, то есть геохимического фона и естественных поверхностных битумопроявлений. Одним из первых объектов исследований была территория Талаканского НГКМ и нефтебазы (г. Якутск), также были изучены последствия разлива нефтепродуктов в результате катастрофического наводнения в 2001 г. в г. Ленск [1-3]. В дальнейшем исследования были направлены на изучение динамики восстановления экосистем в условиях криолитозоны, разработку новых технологий восстановления нефтезагрязненных территорий для условий Крайнего Севера и научное сопровождение мероприятий по восстановлению почв.
При большом разнообразии источников поступления в окружающую среду углеводородов различного состава и генезиса при диагностике нефтезагрязнения существует необходимость разделения техногенных (нефтяных) углеводородов от природных, присущих натив-ному органическому веществу почв и донных осадков. Многолетний опыт экологического мониторинга нефтезагрязненных территорий показал высокую информативность методов ИК-Фурье и хромато-масс-спектрометрии при решении широкого круга задач геоэкологии по идентификации нефтезагрязнения почв и типа поллютанта, границ и особенностей миграции
нефтезагрязнения в мерзлотных почвах, сроков его давности, изучении процессов трансформации, последнее имеет важное значение при оценке эффективности разрабатываемых нефте-деструкторов и качества очистных работ нарушенных земель, а также при разработке нормативов допустимого содержания нефтепродуктов в почвах.
Исследования проводились на таких объектах как нефтебазы, склады ГСМ, трассы нефтепроводов, территории после аварийных разливов нефти и нефтепродуктов, так и на природных объектах, расположенных вдали от источников нефтяного загрязнения. За 25 лет работы по данному научному направлению исследования охватывают территорию от Амурской области, Якутии до Арктической зоны РФ (Таймыр, ЯНАО), включая моря Западной Арктики. Сотрудники лаборатории принимали участие в 68-й морской экспедиции на НИС «Академик Мстислав Келдыш» в Норвежско-Гренландском и Баренцевом море с целью изучения генезиса природных и техногенных углеводородов в донных осадках. Было установлено, что маркеры состава алканов и спектры ИК-Фурье указывали как на седиментационный (Мурманская банка, шельф Земли Франца Иосифа), так и на точечный эндогенный нефтяной (шельф архипелага Шпицберген, Медвежинский желоб) источник углеводородов [4]. В составе «Большой Норильской экспедиции» ИПНГ СО РАН в течение трех лет проводил исследования по оценке состояния почв и донных отложений территорий, пострадавших от разлива нефтепродуктов на ТЭЦ-3 ПАО «ГМК «Норильский никель», который случился в 2020 г. в г. Норильск [5]. В рамках проекта РФФИ «Оценка современного состояния природного геохимического фона почв и донных отложений Арктической зоны РС(Я) по углеводородсодержащим компонентам и микробиологической активности почв» состоялась экспедиция в нижнем течении р. Колыма до Восточно-Сибирского моря [6].
Одним из основных научных результатов стали результаты многолетнего мониторинга территории, подвергшейся аварийному разливу нефти, который был проведен впервые в условиях криолитозоны на территории Якутии [7]. Установлены основные этапы трансформации нефтяных углеводородов в природных условиях в процессе самоочищения почв. Детально изучен природный геохимический фон по углеводородным компонентам и микробиологической активности почв и донных осадков криолитозоны для различных биоклиматических зон Якутии. Отмечена тенденция, согласно которой с увеличением северной широты содержание в почвах углеводородных компонентов уменьшается. В связи с этим для почв криолитозоны, особенно в высоких северных широтах, даже незначительного количества углеводородных поллютантов достаточно для трансформации природного геохимического фона в условно техногенный вплоть до формирования аномальных поверхностных геохимических полей техногенного генезиса.
Данные органической геохимии по детальному изучению особенностей протекания процессов деградации нефти как в условиях залежей, так и по результатам многочисленных экспериментов, дают представления и о направленности деградации нефтезагрязнения почв во времени [8]. В наших исследованиях эти результаты были использованы при мониторинге как природных, так и техногенных объектов, а также при поиске и разработке способов очистки почв.
Другим важным экологическим исследованием является разработка способов очистки объектов окружающей среды, нарушенных в результате разливов нефти и нефтепродуктов. Инициатором этих исследований стал научный сотрудник к.г-м.н. П.Г. Новгородов, который доказал возможность изготовления нефтесорбентов из местных минеральных и органических материалов, не уступающих по своим свойствам российским и зарубежным аналогам [9]. В 2006 году после крупной аварии на нефтепроводе «Талакан-Витим», в результате которой десятки тонн нефти попали в окружающую среду [7], возникла необходимость поиска наиболее эффективных для природно-климатических условий Якутии методов очистки. Сразу после этой аварии начинаются микробиологические исследования по разработке биопрепаратов на основе местного природного сырья и аборигенных микроорганизмов-нефтедеструкторов, ускоряющих
процессы деструкции нефтяных углеводородов и восстановления загрязненных почв криолито-зоны. В 2008 г. в лаборатории был организован микробиологический кабинет и была получена первая партия экспериментального биопрепарата, который был апробирован на нефтезагрязнен-ных участках нефтебазы и дизельной электростанции в Амгинском районе, а также на аварийном участке нефтепровода «Талакан - Витим». Научно-обоснованная методология экологического мониторинга и реабилитации нарушенных территорий объектов нефтегазового комплекса с учетом особенностей природного геохимического фона нашла понимание среди хозяйствующих субъектов и в настоящее время работы по очистке нарушенных земель и геохимическому мониторингу процессов их восстановления проводятся на объектах компаний АО «Саханефте-газсбыт», ООО «Транснефть-Восток», ФКП «Аэропорты Севера» и др.
Проект НИР «Разработка способов биоремедиации нефтезагрязненных почв для климатических условий Крайнего Севера и оценка их эффективности», выполненный для ПАО «Транснефть» решением Правительственной комиссии по высоким технологиям и инновациям вошел в технологическую платформу «Технологии экологического развития», координатором деятельности которой выступала Всероссийская общественная организация «Русское географическое общество». Результатом совместной работы с ООО «Научно-исследовательский институт трубопроводного транспорта» стал биопрепарат [11], который в настоящее время производится в промышленных масштабах и применяется для объектов ПАО «Транснефть». Компания АО «Са-ханефтегазсбыт» также является давним индустриальным партнером Института. На территориях большинства нефтебаз выполнен целый ряд научно-исследовательских работ по мониторингу и очистке почвогрунтов с применением собственных разработок.
Разработки в области биотехнологий и охраны окружающей среды подтверждены патентами (более 30 патентов на штаммы углеводородокисляющих микрооргнаизмов и способы очистки) [12] и получили высокие награды на Всероссийских и Международных конкурсах и выставках, а также грантом Президента Республики Саха (Якутия) и стипендией British Petroleum Company.
Лаборатория оснащена современным аналитическим оборудованием, включая ИК-Фурье спектрометр («Protege 460» фирмы «Nicolet», США), хромато-масс-спектрометр Agilent 6890, имеющий интерфейс с высокоэффективным масс-селективным детектором Agilent 5973N (США) и хроматограф газовый лабораторный «МАЭСТРО ГХ» в комплекте с масс-селективным детектором Маэстро-аМС (Россия). Исследования по идентификации нефтезагрязнений, процессов их трансформации и оценке качества восстановительных мероприятий проводятся с использованием аттестованных методик. Большая роль в становлении экологического направления лаборатории и успехе дальнейших исследований принадлежит инженерно-техническому персоналу - высоко квалифицированным специалистам в области органической геохимии, нефтехимии, геологии, экологии, микробиологии. В лаборатории более 35% составляют молодые сотрудники, выпускники ведущих ВУЗов страны, которые активно занимаются исследованиями, проходят обучение в аспирантуре, принимают участие в экспедициях, осваивают новое современное оборудование и методики.
По результатам экологических исследований были защищены две кандидатские диссертации: «Нефтезагрязнение почвогрунтов и донных отложений на территории Якутии (состав, распространение, трансформация)» на соискание учёной степени кандидата химических наук по специальности «02.00.13-Нефтехимия» (ИХН СО РАН г. Томск) и «Разработка способа очистки мерзлотных почв и грунтов от нефтезагрязнений в природно-климатических условиях Якутии» по специальности «03.02.08 - Экология (биология)», (ТГУ, г. Томск).
В настоящее время наряду с продолжением текущих работ по разработанным программам вектор экологических исследований в значительной степени направлен на арктический регион, который требует изучения современного состояния окружающей среды еще до начала работ по разведке и освоению новых месторождений углеводородного сырья. Особое внимание уделяется также объектам накопленного экологического ущерба, связанного с последстви-
ями промышленного освоения арктических территорий в советский период. Результаты исследований будут иметь практическое значение для экологически безопасного функционирования различных предприятий, связанных с разведкой, добычей, транспортировкой и хранением нефти и нефтепродуктов в Арктике.
Работа выполнена в рамках государственного задания ИПНГ СО РАН, финансируемого Министерством науки и высшего образования Российской Федерации (НИОКТР 122011200369-1)
Список литературы
1. Лифшиц С.Х., Зуева И.Н., Чалая О.Н., Глязнецова Ю.С. Оценка загрязнений почвогрун-тов после разлива нефтепродуктов на Ленской нефтебазе в 2001 г // Наука и образование. 2003. № 3. С. 52-56.
2. Зуева И.Н., Чалая О.Н., Лифшиц С.Х., Глязнецова Ю.С. Особенности загрязнения почв нефтепродуктами на объектах их хранения // Прикладная экология Севера: опыт проведенных исследований, современное состояние и перспективы. Якутск, 2003. С. 221-229.
3. Зуева И.Н., Глязнецова Ю.С., Чалая О.Н., Карелина О.С., Ефимов С.Е. Оценка нефтеза-грязнения почвогрунтов на территории Талаканского нефтепромысла // Наука и образование. 2007. № 2. С.68-72.
4. Glyaznetsova Yu.S., Nemirovskaya I.A. Features of Bitumoid Distribution in Bottom Sediments of the Barents Sea // Oceanology. 2020. Vol. 60, No. 6, Р. 831-839. DOI: 10.1134/S0001437020050057
5. Nemirovskaya I.A., Glyaznetsova Yu.S. The content and composition of organic compounds in the bottom sediments of the Norilsk-Pyasina water system one year after the accidental spill of diesel fuel // Marine Pollution Bulletin. 2024. Vol. 199. P. 115990, D0I:10.1016/j.marpolbul.2023.115990
6. Lifshits Sara, Glyaznetsova Yuliya, Erofeevskaya Larisa, Chalaya Olga, Zueva Iraida. Effect of oil pollution on the ecological condition of soils and bottom sediments of the arctic region (Yakutia) // Environmental Pollution. 2021. Vol. 288. P. 117680. DOI: 10.1016/j .envpol.2021.117680
7. Глязнецова Ю.С., Чалая О.Н., Лифшиц С.Х., Зуева И.Н. Мониторинг состояния нефтеза-грязненных почв криолитозоны // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. 2018. Том XXIX, № 4. С. 111-128. DOI: 10.21513/0207-2564-2018-4111-128.
8. Вассоевич Н.Б. Основные закономерности, характеризующие органическое вещество современных и ископаемых осадков // Природа органического вещества современных и ископаемых осадков. М.: Наука, 1973. С. 11-59.
9. Кондратьева Н.И., Габышева Р.И., Новгородов П.Г. Вермикулиты месторождения Инагли (Якутия) для очистки водной поверхности и почвы от нефтезагрязнений // Тезизы докладов. Материалы I-й международной конференции «Значение промышленных минералов в мировой экономике: месторождения, технология, экономические оценки». Москва, 2006. С. 101.
10. Ерофеевская, Л.А., Глязнецова Ю.С. Биопрепарат для биоремедиации нефтезагрязнен-ных почв для климатических условий Крайнего Севера // Патент РФ № 2565549. 2015. Бюл. № 29.
11. Ерофеевская Л.А., Глязнецова Ю.С., Зуева И.Н., Чалая О.Н., Лифшиц С.Х. Биоремедиа-ция нефтезагрязненных почв в климатических условиях Крайнего Севера. Новосибирск: СО РАН, 2022. 132 с.
