CC BY
20УДК 631.45;67
Томина Т.К.
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НЕФТЕПРОДУКТОВ В ПОЧВАХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ КАРААРНА
И ВОСТОЧНАЯ КОКАРНА
Казахский научно-исследовательский институт почвоведения и агрохимии им. У.У. Успанова, 050060, пр. аль-Фараби 75 В, Алматы, Казахстан, e-mail: [email protected] Аннотация. На основе 3-х летних комплексных полевых экспедиционных и лабора-торно-аналитических исследовании определен уровень содержания нефтепродуктов в почвах, закономерности пространственного и профильного их распределения на территории месторождении Караарна и Восточная Кокарна.
Ключевые слова: нефтехимическое загрязнение почв, уровень ПДК, грунтовые воды, рекультивация, почвенныи профиль.
ВВЕДЕНИЕ В настоящее время нефть и нефтепродукты признаны приоритетными загрязнителями окружающей среды По степени влияния на окружающую среду нефтедобывающие предприятия входят в десятку наиболее опасных. В Прика-спииском регионе деиствует около 150 нефтегазовых предприятии, пробурены сотни тысяч скважин. Длительныи период разработки нефтегазовых месторождении (свыше 100 лет), нерациональное использование природно-сырьевых и водно-земельных ресурсов, применение на промыслах устаревшеи техники, технологического оборудования вызвали разрушения, загрязнение химическими токсикантами и засоление почвенного покрова на большои площади. При транспортировке нефти из раионов добычи возникают аварии-ные ситуации - такие, как утечка нефти, последствия которои негативно влияют на экологическую обстановку. Растекаясь по поверхности почв, водоемов, нефть нарушает газообмен животного мира с атмосферои. Нефть является наиболее опасным химическим веществом, оказывает токсическое воздеи-ствие на растения и живые организмы. Нефтепродукты включены в группу почвохимически активных загрязните-леи. Высокая чувствительность ландшафтов к техногенному воздеиствию, длительныи срок их восстановления
обусловило необходимость проведения углубленных почвенно-экологических исследовании с целью оценки последствии загрязнения почв нефтью. Региональных комплексных исследовании по влиянию нефти на всю совокупность почвенных параметров проводится недостаточно.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ
Объект исследования: почвенныи покров месторождении Карарна и Восточная Кокарна АО «Матен Петролеум».
Объектами изучения послужили зональные и загрязненные нефтью почвы месторождении углеводородного сырья, расположенных в пределах Жылыоиского раиона Атыраускои области. Основные типы почв на территории месторождении Караарна и Восточная Кокарна: примитивные приморские почвы, бурые солончаковатые, бурые солончаковые, солончаки соровые, солончаки приморские, луговые приморские засоленные, пески мелкобугристые закрепленные, техногенно-нарушенные почвы.
Месторождения расположены на территории Жылыоиского раиона Атыраускои области. В геоморфологическом отношении территория представляет собои аккумулятивную морскую новокаспиискую пустынную равнину, слабо наклонную на запад (в сторону Каспииского моря), в форми-
ровании которой основную роль сыграли трансгрессии Каспийского моря. Малые уклоны дна и суши, обширные мелководья, активная деятельность ветра создают благоприятные условия для развития в Северном Каспии сгонно-нагонных колебании уровня. Ежегодно отмечаются нагоны свыше 60 см и сгоны свыше 50 см.
Исходные экологически ненарушенные зональные бурые пустынные почвы нефтепромыслов характеризуются непромывным испарительным типом водного режима, малогумусные, щелочные, пылевато-карбонатные, бесструктурные, остаточно засолены хлор-ионом и сульфатами до степени солон-чаковатых и солончаковых почв [1].
Бурые почвы малогумусные (0,51,5 %), фульвокислотного состава (Сг.к. : Сф.к. меньше 1), отличаются низкои по-глотительнои способностью (10-15мг/экв на 100 г почвы), преимущественно со-лонцевато-солончаковатые, причем по мере утяжеления механического состава и увеличения степени засоления в почвенном растворе пропорционально растет содержание хлор-иона и натрия.
Почвенно-экологическое обследование территории нефтегазовых месторождении осуществлялось методом маршрутов и ключевых участков с использованием морфологических и профильных методов. В процессе исследовании применялись сравнительно-экологическии, картографически^ ла-бораторно-аналитическии, графиче-скии и другие методы.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
На территории двух нефтяных месторождении Караарна и Восточная Ко-карна по результатам 3-х лет исследовании 2012-2014 гг. определен уровень содержания нефтепродуктов в почвенном покрове их территории. Выявлено, что содержание нефтепродуктов в почвах почвенных разрезов, в основном, ниже величин ПДК. По данным химико-
аналитических исследовании загрязненность почв нефтепродуктами выявлена только в грунте некоторых прикопок вблизи старых разливов нефти около нефтяных скважин (скв.). Максимальное содержание выявлено вблизи однои из самых первых долговременно эксплуатируемых скважин №5. Превышение уровня ПДК составило около 1,7 величин. Вблизи скв. 116 также высоко содержание нефтепродуктов в грунте прикопки 11 - в раионе 1 величины ПДК. В остальных прикопках содержание нефтепродуктов варьирует от 26,1 до 506,4 мг/кг.
Наибольшее содержание нефтепродуктов (НП) выявлено на территории месторождения Караарна в связи с долговременностью воздеист-вия нефтехимического загрязнения на почвы. Наиболее загрязненными участками на месторождении являются участки возле устьев скважин, нефтяных амбаров, мест слива нефтяных эмульсии и буровых растворов где концентрации доходят до 1460250 000 мг/кг. Уровень ПДК превышен и из-за близкого расположения уровня высоко-минерализованных грунтовых вод, способствующих повышению концен-трации почвенного раствора и раство-рению нефтепродуктов до уровня 36,87-299,5 мг/кг на месторождении Караарна и 2,64-3,75 мг/кг на месторождении Восточная Кокарна Нефтепродукты включены в группу почвохимически активных загрязни-телеи. На рисунке 1 приведены данные содер-жания НП в почвенных разрезах, заложенных на территории месторождении по генетическим горизонтам.
На месторождении Восточная Кокарна коэффициент превышения содержании ниже единицы (от следов до 0,56). Это связано с разбавлением концентрации НП вымыванием их в Кас-пииское море при нагонных явлениях. Содержание нефтепродуктов в почве
зависит от длительности воздействия нефтехимического загрязнения, гранулометрического состава, засоленности, емкости поглощения, карбонатности почвы, запасов влаги, процессов, происходящих в неи и др. факторов. В зависи-
200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0
Наибольшее содержание нефтепродуктов выявлено лишь в верхнем полуметровом слое профиля буроИ со-лончаковоИ почвы с навеянным песчаным наносом (разрез 3). В верхнем наносом горизонте 0-5 см содержание НП составляет 177,7 мг/кг. Но в следующем горизонте 5-23 см содержание НП возросло до 187,25 мг/кг. В следующем песчаном горизонте 23-50 см содержание НП снизилось до 3,1 мг/кг. В глинистом горизонте 50-72 см отмечены лишь их следы (рисунок 2). По-видимому, это связано с восстановительным процессом, оглеением и оже-лезнением.
В солончаке приморском обло-мочно-ракушняковом разреза 4 содержание НП самое низкое по сравнению с остальными почвами. Содержание НП в
мости от состава и структуры почвы, ее пористости, водопроницаемости, влаго-емкости нефть, как смесь химических соединении, распределяется на различную глубину.
верхнем 0-10 см горизонте составляет 23,87 мг/кг. На бесструктурнои песчанистом горизонте 10-23 см снизилось содержание нефти и НП до 5,16 мг/кг, это связано с песчанистым гранулометрическим составом с низкои нефтеемко-стью (рисунок 2).
На основе данных 2013 года по содержаню нефтепродуктов в разрезах 6-13, заложенных на различных типах почв - бурые солончаковые почвы с навеянным песчаным наносом (разрезы 6, 7, 9-13) солончак приморскии (разрез 8) на территории месторождения Кара-арна определено, что загрязнения на территории не обнаружено, кроме разреза 11 на глубине 28-33 см, где сред-нии уровень загрязнение почв составил 2,81 величин ПДК.
Рисунок 1 - Содержание нефтепродуктов в почве месторождения Караарна (1-6 разрез), на месторождении Восточная Кокарна (8-10 разрезы) и целине
(разрез 7), 2012 г.
Рисунок 2 - Содержание нефтепродуктов по расчетным слоям в профиле бурои со-лончаковои почвы с навеянным песчаным наносом разреза 3 и солончака приморского разреза 4 на месторождении Караарна, 2012 г.
200 -180 -
м 160 -
¡3
вГ 140 -
о
120 -
0
I* 100 -
1 80 -
1 60 -
к
С-
й 40 -
О
20 -
0 -Глубина.
177 5 132,47
122.96
3,1 0,005
см 0-5 0-10 10-30 30-50 50-100
По данным 2013 года содержание нефтепродуктов в почве месторождения Караарна в профиле всех разрезов не имеет превышении относительно уровня ПДК с единичным максимальным значением в почве (разрез 11). В профиле целиннои бурои зональнои почвы (разрез 14) содержание НП самое низкое: во всех горизонтах самые минимальные значения: 0,002-0,11- лишь следы НП. На месторождении Восточная Кокарна в профиле всех приморских примитивных солончаковых почв (разрезы 15-19) отмечены лишь следы НП. В профиле одного разреза 17 в горизонте 10-20 см содержание НП составило - 6,8 мг/кг. В остальных горизонтах только следы НП. Содержание
нефтепродуктов в почвах разрезов на месторождении Восточная Кокарна оказалось еще ниже с максимальным значением в профиле примитивнои приморскои почвы (разрез 17) - 6,8 мг/кг.
Таким образом, на территории месторождения Восточная Кокарна в почве заложенных разрезов 15-19 на приморских примитивных солончаковых почвах загрязнения почв нефтепродуктами, превышаюшего уровень ПДК не выявлено.
Обобщая данные 2013 года по содержанию НП в почве заложенных разрезов, можно заключить, что загрязнения нефтепродуктами, превышающего уровень ПДК на территории двух ме-
сторождении не выявлено, кроме разре- жин в том же году делались прикопки за 11 на месторождении Караарна. на расстоянии 20 м (прикопка 3), 30 м
Для изучения миграции НП на (прикопка 5), 50 м (прикопка 6), таблица 1. определенном удалении от устья сква-
Таблица 1 - Содержание НП в почве на расстоянии (20-50 м.) от скважины месторождения Караарна, мг/кг
Глубина, см Прикопка 4, у устья скважины Прикопка 3, в 20 м. от скв.443 Прикопка 5 и 30 м. от скв. 443 Прикопка 6 и 50 м. от скв. 443
0-20 1,4 1,5 89400,0 31,0
20-50 31,0 76250,0 13,0 0,02
Находясь на разном расстоянии от скважин, содержание НП в грунте прикопок было различно в разных точках. На расстоянии 20 м от устья скважины 443 в 20 см слое почвы содержание НП повышено незначительно. При удалении от скважины 443 на 30 м содержание НП возрастает до максимума -89400,0 мг/кг, а 50-ти метрах от скважины содержание НП снижается до 31,0 мг/кг. На расстоянии 20 м от устья скважины 443 величина содержания НП в 20-50 см слое почвы возрастает до максимума - 76250,0 мг/ кг, затем резко снижается до 13,0 мг/кг. А в 50-ти метрах от скважины 443 от нефтепродуктов остаются только следы.
Таким образом, состояние вокруг скважины 443 оценивается следующим образом: в 76 раз превышает ПДК по степени загрязнения НП; классифицируется как локальное по площади распространения НП по территории; классифицируется как очень сильное по глубине проникновения нефти вглубь почвенного профиля.
По нашим данным уровень превышения ПДК по содержанию нефтепродуктов в грунте прикопок, заложенных на территории месторождения Ка-раарна, в основном, высок: от 1,9 до 225 величин ПДК (рисунок 3).
Рисунок 3 - Содержание НП в грунте прикопок 1-10 на территории месторождения
Караарна, 2013 г.
Анализ данных по содержанию нефтепродуктов в грунте прикопок на территории месторождения Караарна показал превышение уровня ПДК в верхних горизонтах прикопок 11, 13, 15, 16, 18-20 от 1,4 до 125 ПДК. Очень высокое значение выявлено в нижнем гори-
зонте 20-50 см прикопки 14 - 250 ПДК, прикопке 25 - 300 ПДК. Такие высокие значения объясняются наличием вблизи скважин либо замазученности территории, либо имеющимися старыми образованиями битумных кор (рисунок 4).
Рисунок 4 - Содержание НП в грунте прикопок 11-20, 25 на территории месторождения
Караарна, 2013 г.
Рисунок 5 - Содержание нефтепродуктов в грунте прикопок на территории месторождения Восточная Кокарна, 2013 г.
Прикопки на территории место- ности почвы или наличии битумных
рождения Восточная Кокарна заклады- кор. На территории месторождения Во-
вались в местах наличия визуальных сточная Кокарна из 4 прикопок только
признаков загрязненности и замазучен- в одном случае в грунте прикопки №23
вблизи скв. 35 обнаружено превышение уровня ПДК в 2 раза, рисунок 5.
Анализ данных по содержанию НП почвах двух месторождении показал, что в образцах, отобранных на равных расстояниях от скважин, содержание НП было различно. Это связано с генетическими своиствами почв, строением морфологического профиля, механическим составом, влажностью различных барьеров, а также от объема излившегося нефтепродукта, глубины его проникновения вглубь почвы и площади загрязнения. Превышение ПДК выявлено в основном в пробах из прикопок с визуальными признаками загрязнения: пропиткои нефтью или битумными корами на поверхности почвы и колеблется от 1,4 до 300 величин ПДК.
На территории Восточная Кокар-на содержание НП в почвах было ниже. На данном месторождении нефть подвергается воздеиствию физических факторов, приводящих к испарению легких фракции, вымыванию и рассеиванию за пределы первичного ореола загрязнения части углеводородов. Кроме того, эта территория подвергаются затоплению и подтоплению морскими водами во время подъема уровня и нагонов Каспииского моря. Очень близкое расположение уровня грунтовых вод (80-120 см от поверхности почвы) подпитывая почву, рассоляет ее и высокая концентрация почвенного раствора способствует растворению и образованию водорастворимых соединении асфальтово-смолистых веществ и нерастворимых в органических растворителях продуктов типа оксикеритов и гумикеритов, т.е. битуминозных веществ, которые постепенно гумифици-руются в почвах. Этот процесс идет необратимо, с большеи или меньшеи скоростью. В умеренно загрязненнои нефтью почве возрастает численность и активность многих групп микроорга-
низмов. Параллельно с этим происходит все более глубокое окисление со-держащеися в почве нефти. Концентрации НП в почвах при этом снижаются.
Выводы по данным 2013 года:
В профиле бурых солончаковых почв с навеянным песчаным наносом и солончаке приморском на территории месторождения Караарна загрязнения нефтепродуктами не обнаружено. В почве разреза № 11 загрязнение почв достигло среднего уровня и составило 2,81 величин ПДК.
В профиле разрезов № 15-19 приморских примитивных солончаковых почв на территории месторождения Восточная Кокарна загрязнения почв нефтепродуктами, превышаюшего уровень ПДК не выявлено.
Уровень загрязнения нефтепродуктами грунта прикопок, заложенных на территории месторождения Караар-на вблизи устья нефтяных скважин, достаточно высок: от 1,9 до 225 величин ПДК.
На территории месторождения Восточная Кокарна из 4 прикопок только в грунте прикопки № 23 обнаружено превышение уровня ПДК по содержанию нефтепродуктов в 2 раза.
Содержание НП в почвах отбора 2014 г. На рисунке 6 показано содержание нефтепродуктов в расчетных слоях почв пяти почвенных разрезов на территории месторождения Караарна (разрезы 1-5) и месторождения Восточная Кокарна (разрезы 6-10) в 2014 году.
По данным 2014 г. содержание НП в почве из почвенных разрезов месторождения Караарна на разных типах почв (бурои солончаковои почве с навеянным песчаным наносом и солончаке корково-пухлом) низкое - гораздо ниже уровня ПДК. Максимальное содержание (387,5-315,25 мг/кг) выявлено в верхнем слое почвы разреза 1.
Рисунок 6 - Содержание нефтепродуктов в почве разрезов 1-5 на территории месторождения Караарна и месторождения Восточная Кокарна по расчетным слоям, 2014 г.
В месте закладки разреза бурая солончаковая почва с навеянным песчаным наносом имеет визуальные признаки замазучивания: когда-то она подвергалась загрязнению, рядом был ста-рыи разлив нефти, и выявлено повышенное содержание в неи нефтепродуктов. При визуальном осмотре разреза 2 в его описании также отмечены признаки загрязненности почвы. Загрязнение верхнего горизонта корки и подкоркового слоя: 18,78-21,83 мг/кг. В профиле остальных разрезов (разрезы 3-5) почва загрязнена в несколько раз меньше. Почвы местрождения Восточная Кокар-на более позднего и кратковременного периода эксплуатации совсем не загрязнены НП. Содержание их в образцах почв пяти разрезов (разрезы 6-10) в основном не превышает единицы, оно составляет 0,23-1,4 мг/кг (рисунок 7).
Отбор почвенных образцов в 2014 г. из прикопок на расстоянии от устья нефтяных скважин проводился при наличии визуальных признаков загрязненности грунта. Почти повсеместно в местах их закладки на месторождении Караарна поверхность грунта перепланирована после давних разливов нефти, на поверхности почвы присутствует битумизированныи замазученныи грунт, полуразложившиеся битумные коры, покрытые песчаным наносом. Ря-
дом имеются следы бывших нефтяных амбаров или давних разливов нефти со сплошь битумизированнои когда-то поверхностью грунта, но в настоящее время на поверхности старые полуразложившиеся частично минерализовавшиеся раскрошившиеся остатки битумных кор, занесенные песчаным наносом. Грунт в прикопках темно-бурого цвета с запахом нефти.
Наиболее опасно загрязнение именно самои нефтью: при этом легкие фракции проникают вглубь, а тяжелые создают корку на поверхности, не давая первым испариться. В результате все живое в почве просто гибнет, почва теряет свои хозяиственные своиства, становится мертвои [2]. С поступлением в почвы сырои нефти и нефтепродуктов начинается процесс их естественного фракционирования и разложения. Легкие фракции постепенно испаряются в атмосферу, некоторая часть нефти механически выносится водои за пределы площади загрязнения. Часть нефти подвергается химическому и биологическому окислению.
На рисунке 7 приведены данные содержания нефтепродуктов в грунте прикопок на расстоянии 25-50 м от устья нефтяных скважин на месторождении Караарна.
Рисунок 7 - Содержание нефтепродуктов в грунте прикопок (0-20 см) на расстоянии от нефтяных скважин на территории месторождения Караарна, 2014 г.
Анализ данных показал, что максимальное содержание выявлено вблизи однои из самых первых эксплуатируемых скважин № 5. Превышение уровня ПДК составило около 1,7 величин. Вблизи скв. 116 также высоко содержание нефтепродуктов в грунте прикопки 11 в раионе 1 величины ПДК. В остальных прикопках содержание нефтепродуктов варьирует от 26,1 до 506,4 мг/кг.
Выявлено, что подавляющее большинство анализов свидетельствует об уровне контаминации почв нефтью ниже, чем ПДК. Однако, ситуация осложняется близким залеганием грунтовых вод в этом регионе, низкои нефтеемко-стью и самоочищающеи способностью почв месторождении.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Почвы месторождении загрязнены путем разливов и выбросов пласто-вои жидкости, состоящеи из сырои нефти, газа, нефтяных вод, подземных вод и буровых растворов. Отмечены участки с проливами нефти, замазучен-ные грунты, битумные коры, старые и
свежие нефтяные амбары со слитои нефтью, амбары с буровыми растворами, а также битумные гряды по бокам от площадок нефтяных скважин.
На месторождении Караарна в профиле всех разрезов содержание НП в почве не имеет превышения относительно уровня ПДК с единичным максимальным значением в почве разреза 11. На территории месторождения Караар-на в грунте прикопок уровень превышения ПДК по содержанию НП, достаточно высок: от 1,9 до 225 величин и классифицируется как сильное загрязнение. Высокие значения объясняются зама-зученностью территории вблизи скважин, старыми разливами с образованиями битумных кор. На приморских примитивных солончаковых почвах (разрезы 15-19) на месторождении Восточная Кокарна загрязнения почв НП, превышающего уровень ПДК не выявлено. Только в грунте прикопки 23 обнаружено превышение уровня ПДК по содержанию НП в 2 раза.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1 Фаизов К.Ш., Ахметова Л.К., Топалова А.С. Оценка влияния нефтехимического загрязнения на почвенныи покров Прикаспия// Гидрометеорология и экология. - 2004.-№ 3. - С. 151-161.
2 Вальков В.Ф., Казеев К.Ш., Колесников С.И. Загрязнение почв нефтью и нефтепродуктами// Экология почв. Часть 3. Загрязнение почв. Учебное пособие для студентов ДО и ОЗО биолого-почвенного и геолого-географического факультетов. - Ростов-на-Дону: изд-во РГУ 2004. - 54 с.
ТУШН Томина Т.К.
КАРААРНА ЖЭНЕ ШЬ^ЫС К0КАРНА КЕН ОРЫНДАРЫНЫН, ТОПЫРАKТАРЫНДАFЫ М¥НАИ 0НМДЕР1НЩ ТОПЫРАК КАБАТЫНДА ЖАИFАСУЫ
9.О. Оспанов атындагы К,азак, топырацтану жэне агрохимия гылыми-зерттеу институты, 050060, эл-Фараби дацгылы, 75 В, Алматы, Цазацстан, e-mail: [email protected]
Уш жылдык; кешендi далалык; жэне зертханалык-аналитикалык; зерттеулер нэтижесшде Караарна жэне Шыгыс Кекарна кен орындарыныц топырактарындагы мунаи ешмдершщ мелшерi мен кещстжте орналасу зацдылыщтары карастырылган.
ТYйiндi свздер: топыра;тыц мунаи-химиялык; ластануы, ШРК децгеш, жер асты ыза сулары, рекультивация, топыра;тыц кескiнi.
SUMMARY Tomina T.K.
DISTRIBUTION OF PETROLEUM PRODUCTS IN SOIL OF OIL DEPOSITS KARAARNA AND
EASTERN KOKARNA
Kazakh Research Institute of Soil Science and Agrochemistry after U.U. Uspanov, 050060, ave. al-Farabi 75 v, Almaty, Kazakhstan, e-mail:[email protected] Based on a 3-year comprehensive field and laboratory analytical studies was identified the level of oil products in the soil, regularities of their spatial profile distribution on the territory of deposits Karaarna and Eastern Kokarna.
Keywords: oil-chemical contamination in soil, level MPC, recurvation, ground water, soil profile.
