CC BY
33
УДК 630.46
РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИИ ПО ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ НЕФТЕПРОДУКТАМИ ЛЕСНОГО УЧАСТКА В РАЙОНЕ РАСПОЛОЖЕНИЯ СКВАЖИНЫ КУЮМБИНСКАЯ-217 (К-217)
ООО «СЛАВНЕФТЬ-КРАСНОЯРСКНЕФТЕГАЗ»
С. К. Фарбер, В. А. Соколов, К. С. Коневина
Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН 660036 Красноярск, Академгородок, 50, e-mail: [email protected]
Исследования влияния отходов бурения на растительность достаточно противоречивы. В данной статье проведена оценка степени техногенной нарушенности лесных экосистем в районе расположения скважины К-217 ООО «Слав-нефть-Красноярскнефтегаз» в долине реки Подкаменная Тунгуска. А также предложен ряд хозяйственных мероприятий по ликвидации загрязнения и отходами бурения и по лесовосстановлению пораженной территории.
Ключевые слова: нефтяная скважина, отходы бурения, загрязнение, лесные экосистемы, ликвидация загрязнения
The researches of boring products influence on the vegetation are discrepant enough. In the paper the estimate of anthropogenic disturbance degree of forest ecosystems is appraised in the location area of oil well K-217 in the Valley of Podkamennaya Tunguska River. The economical measures for liquidation of boring products pollution and reforestation on polluted area are suggested also.
Key words: oil well, boring products, pollution, forest ecosystems, liquidation of pollution
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность. В октябре 2007 года в районе расположения скважины произошла несанкционированная утечка из шламового амбара буровых растворов и нефтепродуктов. Результаты проведенного лабораторного анализа образцов грунта с пораженного участка показали, что содержание в них нефтепродуктов превышает фоновое в размере от 4,9 до 123,6 раз (протокол КХА №31 г-11 и №32г-11). Видимые последствия загрязнения участка, зафиксированные в процессе натурного обследования - факты усыхания и гибели древесной и кустарниковой растительности. В Листке сигнализации (от 14.02.2008) обозначено место выявления повреждений: Байкит-ское участковое лесничество КГБУ «Байкитское лесничество», кв. 533 выдела 77, 79, правая сторона реки Подкаменная Тунгуска, устье ручья Колобок. Общая площадь поражения составила 3,87 га, в т. ч. покрытая лесом - 1,7 га. Воздействие шламовых буровых растворов на растительность сходно с воздействием разливов нефти и минерализованных вод. Сложившаяся ситуация требует исправления, т. е. рекультивации нарушенных земель, под которой понимается восстановление на нарушенной территории исходной растительности или создание условий для возникновения не менее продуктивной лесной экосистемы. Рекультивации предшествует предварительная оценка ущерба, нанесенного лесному хозяйству, который должен быть возмещен. Также необходимо определить степень поражения лесных экосистем, разработать и осуществить комплекс мероприятий, направленных на снижение негативных для лесных экосистем последствий химического загрязнения. Работа выполнена по заказу ООО «Слав-нефть-Красноярскнефтегаз». Цель работы разработка проектных мероприятий по рекультивации загрязненного лесного участка. Местоположение. Скважина К-217 расположена на территории Бай-
китского участкового лесничества КГУ «Байкитское лесничество» (кв. 533). Местность представляет собой выровненную поверхность с незначительным 35 северо-восточным уклоном. Смыкающиеся поймы реки Подкаменная Тунгуска и ручья Колобок имеют практически нулевой уклон, характеризуются повышенной влажностью и плохой дренированностью почв, что способствует развитию болотообразовательного процесса по типу низового болота. Эрозионных процессов в районе расположения скважины не наблюдается. Распределение по поверхности земли отработанных буровых растворов и нефтепродуктов происходило из шламового амбара, вследствие прорыва обваловки, под действием силы тяжести в сторону ручья Колобок и реки Подкаменная Тунгуска. Загрязнению подверглась территория лесотаксационного выдела 77 и незначительно выдела 79. Насаждения обоих выделов являются защитными и входят в 200 метровую водоохранную полосу. Общая площадь поражения составила 3,87 га, в т. ч. покрытая лесом - 1,7 га. Описание насаждений. Фон образуют лиственничные насаждения. В пойме рек это низкобонитетные гидроморфные лиственничники ценогенного происхождения. Склоны и водораздельные пространства имеют лучший дренаж и заняты послепожарными зеленомошными лиственничниками. Древостой выдела 77 при возрасте 160 лет имеет крайне низкую производительность (Уа класс бонитета), относительную полноту 0,2 и запас на 1 га менее 50 м3. Такого рода таксационные показатели определяют категорию земель «естественная редина». Тип леса - лиственничник багульниковомоховой, в подлеске преобладает ерник, почвы тор-фяно-болотно-глеевые, характерна мощная моховая подушка (зеленые и сфагновые мхи), большие площади заняты ерниковыми торфяниками. Почва 7-9 месяцев в году находится в мерзлом состоянии, что определяет ее водный и тепловой режим. Летом оттаивание почв наблюдается до 50 см, далее располо-
жена вечная мерзлота. В целом гидрологический режим почв развивается по типу застойного увлажнения. Лиственничный древостой выдела 79 при возрасте 160 лет имеет производительность выше на один класс бонитета (У), относительная полнота древостоя существенно больше и равна 0,5. При таких таксационных показателях запас на 1 га составляет 160 м3, что свидетельствует о том, что условия произрастания в данном месте несколько лучше в сравнении с условиями выдела 77, но в целом классифицируются как неблагоприятные. Тип леса - лиственничник голубичный, в подлеске преобладает ерник, почвы подзолистые, оторфованные со следами оглеения при избытке влажности. Характерна мощная моховая подушка (зеленые мхи). Почва 7-9 месяцев в году находится в мерзлом состоянии, что определяет водный и тепловой режим. Летом оттаивание почв наблюдается в слое до 100 см, далее расположена вечная мерзлота. В целом гидрологический режим почв развивается по типу застойного увлажнения. Оценка степени техногенной нарушен-ности лесных экосистем. Различие между нормальным и ненормальным состоянием экосистемы можно определить как степень ее нарушенности. Существуют разные варианты оценок. Приведем наиболее удачные. Е. Г. Суворов (1989), анализируя современное соотношение площадей, оценивает взаимоотношения ландшафтов темнохвойной тайги и соснового леса в Приангарье. Площадь применена как мера устойчивости. А. С. Шейнгауз (1994) нарушен-ность определяет как отношение возраста насаждения к общему времени сукцессионного цикла до фазы климакса. Таким образом, мерой нарушения экосистемы может служить доля теряемой в результате нарушения площади, на которой произошли изменения. Сопоставляя эту величину (меру нарушения) с силой воздействия, вне зависимости от его происхождения, можно выявить условия (рамки) существования экосистем и далее моделировать прогноз их развития. При этом варианте оценки нарушенности достигается совмещение подходов А. С. Шейнгауза и Е. Г. Суворова. Комбинации оценок могут быть различны. Воспользуемся классификацией нарушений экосистем, предложенной С. К. Фарбером (2000):
1. Слабые. Не приводящие к потере территории. Запас прочности экосистем достаточен для их нейтрализации. Это нормальное существование экосистем.
2. Умеренные. Динамические экосистемы не повреждаются. Статические - частично поражаются, теряя часть занимаемой территории, но как экосистемы повторяются.
3. Средние. Динамические экосистемы остаются неизменными. Часть статических поражаются полностью, отбрасываясь во временном ряду к нулевой точке развития.
4. Сильные. Динамические экосистемы частично поражаются, теряя долю занимаемой территории. Статические могут быть частично или даже полно -стью уничтожены.
5. Экстремальные. Динамические экосистемы вместе с составляющими статическими погибают.
Факт отмирания на загрязненной территории на площади 1.7 га древесно-кустарниковой растительности свидетельствует об экстремальной степени нарушенности. Преимущественно нарушена лесная экосистема 77 выдела, общая площадь которого составляет 90 га. Поэтому в данном случае воздействие относится к четвертой - сильной степени нарушен-ности, когда динамические экосистемы частично поражаются, теряя долю занимаемой территории, статические могут быть частично или даже полностью уничтожены. Отнесение нарушенности лесной экосистемы к четвертой - сильной степени свидетельствует о том, что для ликвидации последствий необходимо хозяйственное вмешательство, включающее меры технической и биологической рекультивации.
Целесообразность снятия зараженного почвенного слоя. Степень токсичности шламовых растворов не установлена и оценивается по химическому составу буровых растворов, закачиваемых в скважину при бурении. В скважине растворы перемешиваются с глиной, цементом, горной породой, после отработки сильно разбавляются водой и складируются в амбары. Отработанный раствор включает химические реагенты, значительно меньшей концентрации, чем до закачки. Шламовый раствор отличен от бурового и обладает другим набором свойств, вовсе не опасных для природной среды. По В. Н. Седых (1997, 2005) угнетающее действие на всходы кедра, сосны, пихты и клена оказывают только высокие концентрации отходов бурения (40 % и более к объему грунта). Меньшие концентрации, напротив, позитивно влияют на продуктивность растений. Биотестирование показало, что добавление отходов бурения в песчаную и торфопесчаную смеси в объеме 15-30 % значительно увеличивает урожайность огородных культур. Из заключения Института метрологии и стандартизации следует, что содержание токсичных элементов - меди, цинка, мышьяка, кадмия, ртути, свинца в пищевых растениях на порядок ниже допустимых санитарных норм.
Считаем, что процедура уборки почвенного слоя со всей зараженной площади не оправдана. Достаточно снизить концентрацию химических реагентов, находящихся в нефтепродуктах и шламовых растворах, что достигается применением различного рода природных и искусственных сорбентов (песок, торф, полимерные материалы). К настоящему времени отработана и применяется на практике технология очищения буровых сточных вод, собранных в резервуары, с помощью коагулянта (сернокислого алюминия).
Для удаления загрязнителей с поверхности почвы применяются методы микробиологической очистки, в частности, обработка нефтезагрязненных почв препаратом «Путидойл». Препарат вносится из расчета 3-5 кг на 1 га вместе с питательными солями в виде нитроаммофоса и диаммофоса. Разработаны и показали хорошие опытные результаты другие биопрепараты. Из них заслуживает внимания «Унисорб-био». Эффективная работа этого биопрепарата возможна в летнее время года при температурном интервале от 5 до 35 оС. При низких температурах био-
препарат сохраняет сорбционную способность, но скорость биодеградации нефтепродуктов низка.
Расположение загрязненного участка в непосредственной близости от поймы реки Подкаменная Тунгуска и ее притока Колобок, близость от поверхности грунтовых вод, наличие вечной мерзлоты значительно осложняют процесс уборки почвенного слоя. Поскольку использование сорбентов значительно снижает токсичность почв, то уборка почвенного слоя может быть частичная и проводиться только в местах наибольшей концентрации загрязняющих веществ.
Целесообразность засыпки нового слоя почв. В практике рекультивации шламовых амбаров наиболее распространена технология их засыпки грунтом, называемая технической рекультивацией. Процесс засыпки трудоемок и сопровождается значительными денежными затратами. Однако далеко не очевидно, достигаются ли при этом цели рекультивации. Без доступа воздуха процесс обезвреживания отходов бурения протекает в замедленном режиме. Происходит их консервация с сохранением на долгие годы высокой степени токсичности. При расположении скважин (и, соответственно, шламовых амбаров) на местоположениях с высоким уровнем грунтовых вод (поймы рек, болота) происходит вымывание отходов бурения и их попадание в гидросеть. Наибольшая интенсивность вымывания будет наблюдаться в период паводков и во время затяжных дождей, когда уровень грунтовых вод еще более повышается. Происходит заражение рек и озер, что в целом негативно отражается на экологическом благополучии региона. Учитывая, что разложение вредных химических веществ протекает более интенсивно при наличии контакта с воздушной средой, полная засыпка нового слоя почвы взамен изъятого нецелесообразна. Допускаем, что на месте изъятого грунта в лесорастительных условиях выделов 77 и 79 будет образована открытая водная поверхность, однако при качественной обваловке пораженного участка и наличии гидрозатворов, попадание буровых растворов в гидросеть будет исключена. Засыпка может быть оправдана только для мест, где существует угроза прорыва паводковых вод поверх обва-ловки пораженного лесного участка.
Целесообразность проведения сплошных санитарных рубок. Формально можно получить разрешение на проведение сплошных санитарных рубок на всю зараженную площадь 1.7 га. Однако учитывая, заболоченность лесного участка рубка с применением тяжелой лесозаготовительной техники возможна только в зимний период времени. При этом утилизация, полученной древесины ввиду ее низкой товарности вряд ли возможна.
Из предыдущего изложения следует, что уборка загрязненного грунта и соответственно засыпка нового незараженного слоя почвы в полном объеме, т. е. по всей зараженной площади не требуется. Напротив, полномасштабное выполнение этих работ на долгие годы задержит обеззараживание территории. Если ограничиться локальными участками, на которых почва будет убрана и завезена новая, то отпадает необходимость проведения сплошных санитарных
рубок. Потребуются только выборочные рубки, причем в ограниченных размерах, что связано в первую очередь с редкостойностью деревьев в насаждениях лесотаксационных выделов 77 и 79.
Выборочные санитарные рубки в летний период времени в гидроморфных условиях лучше проводить с использованием бензопил и только в местах, где эти деревья будут мешать производству работ по обеззараживанию. Сваленные деревья, при экономической нецелесообразности их утилизации, следует раскряжевывать на части, позволяющие переместить их без привлечения тяжелой техники в заранее предусмотренные места, и оставлять там на перегнива-ние.
Рекомендации по лесовосстановлению. Технология рекультивации должна учитывать особенности лесовосстановления на нарушенных землях. Следует, как минимум, учитывать его направление (со сменой или без смены пород), основные лесообразующие породы, целесообразное для данных лесорастительных условий лесоводственное хозмеро-приятие. Усилия, даже очень затратные, но противоречащие природе лесов, не дадут должного эффекта и желаемый результат - лесовосстановление на пораженной площади достигнуто не будет.
Промышленная заготовка древесины в гидро-морфных условиях производится, главным образом, в зимний период, что в какой-то степени предотвращает дальнейшее заболачивание территории. Гидро-морфные лиственничники - это низкополнотные насаждения с мощным моховым покровом. Подроста здесь относительно меньше. Породный состав и подроста, и древостоя включает лиственницу, ель, кедр, часто березу. При рубках с сохранением подроста эти породы могут становиться главными. Если в этом качестве выступает лиственница, то реализуется направление послерубочной сукцессии - без смены пород, с образованием в конечной фазе кли-максового древостоя. Расчет на восстановление вырубок гидроморфных лиственничников посредством последующего естественного возобновления часто не оправдывается. Прорастанию семян мешает моховой покров. Использование механизированных мер содействия не достигает цели. Моховой покров уничтожается плохо. При этом параллельно идет уплотнение почвы, что является дополнительным фактором, способствующим деструктивным явлениям на вырубках (Соколов, Фарбер, 2006).
Количество возобновления лиственницы в низ-кобонитеных приболоченных околопойменных лиственничных насаждениях и естественных лиственничных рединах недостаточно для их нормального воспроизводства. Поэтому лесовосстановление после сплошных рубок далее протекает со сменой пород (через фазу березового насаждения). Восстановление без смены пород принципиально возможно, но в лесоратительных условиях, когда проявляются тенденции к застойному увлажнению почв, ограничиваться мерами содействия естественному возобновлению явно недостаточно (Соколов, Фарбер, 1999).
Рекомендация. Для восстановления исходного фитоценоза на пораженной площади лесотаксацион-
ных выделов 77 и 79, минуя лиственную фазу, необходима посадка лесных культур.
Проект технической и биологической рекультивации. Степень нарушенности участка, которая выше определена как сильная, предполагает принятие кардинальных хозяйственных мер, направленных на полную нейтрализацию загрязнения или, по крайней мере, смягчение ее последствий. Меры хозяйственного вмешательства по ликвидации загрязнения условно разделим на первоочередные и последующие. Первоочередные - предназначены для локализации пораженной площади, последующие - способствуют восстановлению на пораженной площади исходного насаждения.
Первоочередные мероприятия. Выполнение перечня первоочередных мероприятий позволяет локализовать пораженную площадь и, соответственно, исключает возможность дальнейшего расползания буровых растворов и нефтепродуктов по территории лесной экосистемы и их попадания в реку Колобок и реку Подкаменная Тунгуска. Протоколом №3 заседания комиссии, назначенной распоряжением администрации Эвенкийского муниципального района № 798 от 16.10.2007 г. зафиксирован факт выполнения первоочередных мероприятий, а именно:
1. Зачистка загрязненного участка по урез воды озер от замазученного грунта, веток;
2. Применение биоразрушающего сорбента на загрязненных участках, работающего в зимний период;
3. Сооружение траншеи выше береговой зоны для улавливания буровых растворов и нефтепродуктов;
4. Строительство гидрозатвора в траншее с применением сорбирующих матов, для недопущения загрязнения поверхностных вод;
5. Зачистка поверхности загрязненного участка от буровых растворов и нефтепродуктов до окончания выхода грунтовых вод;
6. Сооружение дренажной траншеи по заболоченному участку;
7. Транспортировка замазученного грунта на полигон;
8. Уборка замазученного льда с поверхности озера;
9. Отшурфовать через 10 метров по периметру загрязненный участок;
10. Для визуального контроля оградить лентой на высоте 1,5-2,0 метра границы усыхающего леса.
Последующие мероприятия. Последовательность нижеприведенных хозяйственных мер утверждена генеральным директором ООО «Славнефть-Красноярскнефтегаз» и согласована с руководством заинтересованных природоохранных государственных структур:
1. Уборка и вывоз загрязненного грунта;
2. Использование сорбционных матов для сбора и фильтрации попавших загрязняющих веществ;
3. Строительство защитной дамбы с гидрозатвором с применением сорбирующих матов;
4. Вырубка пораженного древостоя;
5. Строительство водоотводного вала на территории участка;
6. Бурение наблюдательных скважин для контроля за грунтовыми водами в районе работ, с выполнением необходимых анализов;
7. Завезти грунт на территорию вырубленных участков;
8. Рекультивация участков с применением биосорбентов, созданием культур лиственницы, посевом трав.
Заключение. Литературные сведения о характере влияния отходов бурения на природную среду во многом противоречивы. Часть из них свидетельствует об отрицательном воздействии, что фигурирует в качестве обоснования необходимости их захоронения. Другая часть публикаций, напротив, содержит сведения о положительном воздействии, отходов бурения, например, на растительность. А. С. Сатаев и др. (1989) установили, что внесение отходов бурения в почву до 20 т/га повышает урожайность сельхозкультур. Исследования, проведенные в Западной Сибири, продемонстрировали, что в определенных концентрациях отходы бурения смешанные с песком ускоряют рост древесных пород и повышают их выживаемость (Седых, 1996, 2001; Седых и др., 1998; Седых, Тараканов, 2000).
Высокая концентрация химических реагентов, безусловно, отрицательно влияет на лесные экосистемы, но, при ее снижении, знак влияния меняется на положительный. Показано, что захоронение токсичных отходов бурения не снимает проблемы загрязненности, напротив, сохраняет источник загрязнения на долгие годы. Рекомендована поэтому комбинация мер рекультивации. На основной части зараженного участка можно ограничиться применением природных и искусственных сорбентов материалов (песок, торф, полимеры) или использовать специальные препараты микробиологической очистки (например, обработка загрязненных почв препаратом «Деворойл»). Сорбенты в течение ближайшего летнего периода в контакте с воздушной средой в значительной степени разложат нефтесодержащие компоненты, вода и другие наполнители снизят концентрацию отработанных буровых растворов. Далее включаются природные механизмы, способствующие восстановлению исходных лесных экосистем.
В гидроморфных лесорастительных условиях лесотаксационных выделов 77 и 79 естественное возобновление лиственницы может занять около 1015 лет. Чтобы ускорить процесс, рекомендуется создание лесных культур. Под пологом молодых лиственниц постепенно (через 15-20 лет) восстановится напочвенный покров изо мха и влаголюбивых трав. Восстановление исходного фитоценоза будет протекать более успешно при наличии микрорельефа в виде различного рода неровностей. Выравнивание поверхности земли, которое обычно практикуется при рекультивации поверхности, в действительности, препятствует восстановлению исходной растительности и поэтому нежелательно.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Сатаев А. С., Долгопятова Н. Д., Кузин Ю. Г. Охрана окружающей среды при строительстве скважин // Со-
вершенствование техники и технологии строительства газовых и газоконденсатных скважин: Сб. науч. ст. ВНИИгаза. - М., 1989. - С. 144-153.
Седых В. Н. Леса Западной Сибири и нефтегазовый комплекс. - М.: Экология, 1996. - Вып. 1. - 36 с.: ил. -(«Нефть и лес: экологические проблемы»).
Седых В. Н. Парадоксы в решении экологических проблем Западной Сибири. - Новосибирск: Наука, 2005. - 160с.
Седых В. Н., Бакулин В. Т., Тараканов В. В. Оценка толерантности сибирских тополей по прорастанию семян на загрязненных отходами бурения почвах // Лесоведение. - 2001. - № 5. - С. 72-76.
Седых В. Н., Игнатьев Л. А., Семенюк М. В. Реакция растений на отходы бурения нефтяных скважин. Всхожесть семян и выживаемость сеянцев. Сообщение 1 // Сиб. экол. журн. - 1998. - № 1. - С. 105-110.
Седых В. Н., Тараканов В. В. Влияние отходов бурения нефтегазодобычи на прорастание семян древесных
растений: Постановка проблемы // Лесоведение. -2000. - № 4. - С. 51-55.
Соколов В. А., Фарбер С. К. Возобновление в лесах Восточной Сибири. - Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2006. - 219 с.
Соколов В. А., Фарбер С. К. Организация лесопользования в Нижнем Приангарье. - Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1999. - 217 с.
Суворов Е. Г. Темнохвойная тайга и сосновые леса в ландшафтах Приангарья // Ландшафтноэкологические исследования в Приангарской тайге. -Иркутск, 1989. - С. 6-14.
Фарбер С. К. Формирование древостоев Восточной Сибири. - Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2000. - 432 с.
Шейнгауз А. С. Нарушенность лесного покрова: классификация и картографирование по показателям лесообразовательного процесса // Лесоведение. - 1994. -№ 1.- С. 7-12.
Поступила в редакцию 8 февраля 2010 г. Принята к печати 27 апреля 2011 г.
