CC BY
12УДК 631. 45.; 67
СОДЕРЖАНИЕ И ПРОФИЛЬНОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ПОЧВАХ МЕСТОРОЖДЕНИЯ КЕНКИЯК Т.К. Томина
КазНИИ почвоведения и агрохимии им. У.У. Успанова, г. Алматы, ab.saparov@yahoo.com
Оределен уровень содержания валовых и подвижных форм тяжелых металлов в светло-каштановых и поименных почвах на территории нефтяного месторождения Кенкияк. Прослежено распределение тяжелых металлов в почвенном профиле разрезов. Выявлено превышение уровня ПДК по подвижнои и валовои форме свинца в верхних слоях, единичные превышения подвижных форм меди и цинка, валовых форм содержания цинка в почвах.
ВВЕДЕНИЕ
Нефтедобыче сопутствует загрязнение почв тяжелыми металлами (ТМ). Накопление их в почвах происходит в основном через техногенные выбросы в атмосферу пыли, дыма, аэрозолеи, при этом газо-пылевые выбросы, содержащие ТМ, осаждающиеся на поверхности почвы, фиксируются в верхнем горизонте. Кроме того, источником поступления ТМ в почвы служат твердые отходы (зама-зученныи грунт, асфальтосмолопарафи-новые отложения, нефтешламы), представляющие опасность для окружающей среды из-за превышения допустимых концентрации в них ТМ. Значительная часть ТМ поступает в почвы из промышленных и сточных вод.
Обычно валовые формы тяжелых металлов в почвах месторождении не превышают ПДК, за исключением отдельных участков. К примеру, на Тенгизском месторождении содержание свинца составляло 60 мг/кг, что превысило ПДК в 2 раза, а валовое содержание цинка в 18-29 раз.
При проведении экспедиционных исследовании изучалась структура и экологическое состояние почвенного покрова месторождения Кенкияк в Актю -бинскои области. В 2009-2010 годах на разных типах почв заложено 33 почвенных разреза. По результатам химических
анализов выявлены степень и химизм засоления почв, определен уровень содержания ТМ и нефтепродуктов. На территории нефтепромысла отмечены очаги нефтехимического загрязнения почв. В почвах некоторых разрезов выявлено превышение уровня ПДК по содержанию валовых и подвижных форм тяжелых металлов в почве, засоление сточными пластовыми водами. Почвы месторождения загрязнены подвижнои формои свинца до 7; медью - до 6; цинком - до 3,3; кадмием - до 2,4 уровня ПДК; имеют небольшое превышение по содержанию валовои формы свинца (1,3 ПДК).
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ
Объектом исследования - почвенный покров территории нефтяного месторождения Кенкияк. Исследования проводились на светло-каштановых и поименных почвах, и их солонцеватых и засоленных разновидностях, в разнои степени замазу-ченных и битумизированных. Исследования охватывали площадь в 3728,9 га. Определен уровень содержания валовои и под-вижнои форм ТМ в почвах месторождения.
В процессе исследовании применялись сравнительно-экологические, лабо-раторно-аналитические, статистические и графические методы. Химические анализы выполнены по общепринятым в
почвоведении методикам. Определение форм тяжелых металлов в почве проводилось атомно-абсорбционным методом в модификации П.Г. Грабарова.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Присутствие и увеличение содержания в почвах месторождения ТМ обусловлено наличием их в составе нефти, нефт-ешламе и буровых отходах, их выбросами в атмосферу при сжигании нефти и нефтепродуктов, работои транспорта.
На адсорбцию тяжелых металлов почвами существенно влияют присутствующие в них глинистые минералы. Сорбционная емкость глинистых минералов зависит от их состава. Наиболее высока она у бентонита и аскангеля, значительно ниже у гидромусковита и гидробиотита, а наиболее низка у каолинита. Сорбция тяжелых металлов на различных глинистых минералах убывает в ряду: аллофаноиды>монтмориллонит>смек-тит>вермикулит>каолинит. На глинис-
Ркрс 3. Вы 1Л.2.
[ ^ --------------
13----
I 0,5 Я СМ □Л О
Гз^гаи. с* ■ С- !0 □ Ш.-Эй □ Эй-Ы) о£0- ¡(Ю
Рисунок 1 - Превышение уровня ПДК по содержанию валовои формы свинца (цех 2) месторождения Кенкияк
На данном месторождении профильное распределение ТМ в некоторых случаях сводится к образованию регрессивно-аккумулятивного типа их распределения. Данныи тип характеризуется повышенным накоплением загрязнителеи в гумусовом горизонте и резким понижением их содержания в нижележащих горизонтах [3]. Так, превышение уровня ПДК в 2,3 раза по валовому содержанию меди имеет место в почве разреза 6 только в верхнем
тых минералах сорбируются металлы: Си, V, Se, Мо. Поглощение металлов алло-фаноидами особенно сильно проявляется в отношении 2п, Мп, Си. Существенное значение в сорбционнои емкости почв имеет гумус: в составе гумусовых веществ наибольшую способность к образованию слабоподвижных металлоорганических комплексов имеют гуминовые кислоты [1]. В отличие от углеводородов, содержание тяжелых металлов в почвах месторождении растет более медленно [2].
Анализ данных 2009 года по содержанию и миграции валовых и подвижных форм ТМ в светло-каштановых и поименных почвах месторождения Кенкияк позволил сделать следующие выводы: превышение уровня ПДК по содержанию валовои формы ТМ в почвах месторождения наблюдалось по двум элементам: по валовои форме свинца (рисунок 1) и по меди - в почве разреза 6 (рисунок 2).
Рисунок 2 - Превышение уровня ПДК по содержанию валовои формы меди (цех 3) месторождения Кенкияк
горизонте.
Величины превышения уровня ПДК по содержанию валовои формы свинца невысокие: максимальное превышение в 1,34 раза в почве разреза 9 (цех 4); в 1,3 раза в почве разреза 8 (цех 3) по всему почвенному профилю и в почве разреза 3 (цех 2) на глубине 50-100 см. В остальных разрезах небольшое превышение уровня ПДК по всеи глубине почвенного профиля (от 1-1,34 величин ПДК). Т.Е., наиболее
высокии уровень загрязнения почв, пре-вышающии ПДК или близкии к нему, выявлен для валовых форм меди и свинца.
В почве месторождения имеется превышение уровня ПДК по содержанию подвижных форм тяжелых металлов: по меди в 2,33-5,58 раза; по свинцу - от 1,08-7,14 раза; по цинку превышение от 1,53 до 3,36; по кадмию от 1 до 22,4 величин ПДК.
Превышение по содержанию подвиж-нои формы меди отмечено в почвах цехов 2,3,4. Уровень загрязнения почв подвиж-нои медью в почве разреза 8 (цех 3) от 2,33
загрязнены подвижными формами меди от 2,43 до 3,73 ПДК. В почве разреза 10 (цех 4) загрязнение медью составило от 2,93 до 4,26 ПДК. В почве разреза 12 (цех 2) имеется превышение от 3,2 до 4 ПДК по содержанию меди. В почве разреза 11 (цех 2) имеется превышение по содержанию подвиж-нои меди от 4,06 до 5,38 ПДК (рисунок 3). Профильное распределение подвижнои формы меди в почве разрезов имеет тенденцию как небольшого увеличения вглубь профиля по расчетным горизонтам, так и небольшого его снижения.
Рирц % № 3
й*
11 ■
1 2 ' N
с
ш 10.-30 в зо-м азе-ни
Рисунок 3 - Превышение уровня ПДК по содержанию подвижнои формы меди в почве разрезов 8 и 11 месторождения Кенкияк. 2009 г.
Загрязнение почв месторождения подвижнои формои свинца отмечено почти на всех разрезах, кроме разреза 2 (цех 1). В почве разреза 1 (цех 1) превышение составило 1,31 уровня ПДК. В почве разреза 3 (цех 2) уровень превышения невысок - 1,08 раза. В почве разреза 4 (цех 3) превышение по свинцу составило 1,61 уровня ПДК. В почве разреза 5 (цех 3) превышение составило 2,11 ПДК. Уровень ПДК превышен в почве разреза 6 (цех 3) всего в 1,11 раза; разреза 7 (цех 3) в 1,19-
Ркрк 5. К 3
и || г
|о.1
!
J луЗиц, сч
10-10 азь-я
1,27 раза. Таким образом, почвы следующих разрезов загрязнены подвижнои формои свинца в большеи степени: почвы разреза 8 (цех 3) - от 4,04 до 6,9 ПДК; разреза 9 (цех 4) - от 2,89 до 7,17 ПДК; разреза 10 (цех 4) от 5,59 до 6,18 ПДК; разреза 11 (цех 4) - от 3,93- 5,26 ПДК); разрез 12 (цех 2) -от 1,37 - до 4,33 ПДК (рисунок 4). Итак, почвы месторождения Кенкияк загрязнены подвижными формами свинца с превышением уровня ПДК до 7 раз.
9 й
Гг^МЙ-ИЯ. «З-ЛСИЛ^ВОЛ-Щ
Рисунок 4 - Превышение уровня ПДК по содержанию подвижнои формы свинца в почве месторождения Кенкияк. 2009 г.
Профильное распределение в почве разрезов подвижнои формы свинца в основном имеет тенденцию увеличения содержания вглубь профиля (разрезы 1, 3, 4, 5, 8, 10, 11), иногда, снижения содержания с глубинои (разрез 9), рисунок 4.
Превышение уровня ПДК по содержанию подвижнои формы цинка отмечено в почве разрезов: разреза 8 (цех 3) - до 3 ПДК; разреза 9 (цех 4) в поверхностных слоях до 3,17 ПДК; в почве разреза 10 (цех 4) в поверхностных горизонтах до 2,31 ПДК; разреза 11 (цех 2) стабильное превышение по всему профилю выше 3 ПДК; и разреза 12 (цех 2) выше 2,23 и до 2,78 ПДК. Итак, в почве месторождения выявлено превышение по содержанию под-вижнои формы цинка свыше 3 уровнеи ПДК.
Превышение ПДК по подвижному кадмию в почвах разрезов составляет: от 1 до 22,4 в нижнем горизонте разреза 8; до 1,85 в почве разреза 9; до 1,88 ПДК в почве разреза 10; от 1,6 до 2,8 ПДК в почве разреза 11; от 1,6 до 2,4 уровня ПДК по всему профилю разреза 12. В остальных 5 разрезах загрязнение подвижными формами кадмия составляло 2, 4 ПДК (разрез 9).
Таким образом, в 2009 году почвы на территории месторождения были загрязнены в основном подвижнои формои свинца - до 7; медью - до 6; цинком - до 3,3; кадмием - до 2,4 уровня ПДК на нескольких разрезах. По содержанию валовои формы меди имелось превышение в почве одного разреза в верхнем горизонте, также небольшое превышение по валовои форме содержания свинца (1,3 ПДК) в 8-ми разрезах.
Показателями, влияющими на содержание ТМ, являются также кислотно-щелочные своиства почв и содержание гумуса. В 2010 году выявлено превышение уровня ПДК по содержанию подвиж-нои формы цинка, меди и свинца. Превы-
шение в 3,34 уровня ПДК по содержанию подвижнои формы цинка выявлено в поверхностном горизонте разреза 4 . По содержанию подвижнои формы меди по всеи глубине профиля почвы разреза 21 выявлено превышение от 1,68 до 1,96 уровня ПДК.
Всего на разных типах почв 19 разрезов 2010 года выявлено превышение от 1,25 до 2,64 уровня ПДК по содержанию подвижнои формы свинца. Максимальные значения обнаружены в почве следующих разрезов: 2,26 ПДК в почве разреза 4 (цех 4); 2,55 в почве разреза 14 (цех 2); -2,64 в почве разреза 15 (цех 2); 2,55 ПДК в почве разреза 16 (цех 2); 2,16 ПДК в почве разреза 20 (цех 2).
Несколько меньшую опасность для биоты представляют микроэлементы, образующие в почвах очень слабоподвижные или практически неподвижные соединения. Фиксация части микроэлементов в нерастворимых формах происходит в результате обменных химических реакции с присутствующими в почвах карбонатами, фосфатами (РЬ, 2п, Мо), сульфатами ^г, Ва) [4]. Исследования 2010 года выявили превышение уровня ПДК по содержанию валовых форм тяжелых металлов в почвах месторождения: небольшое превышение по содержанию цинка в двух разрезах: 1,11 уровня ПДК в почве разреза 1 (цех 4); 1,12 ПДК в почве разреза 15 (цех 4). Также выявлено превышение от 1,175 до 1,62 уровня ПДК по валовому свинцу в почве всех разрезов. Отмечены максимальные значения в почве разрезов: разреза 3 (цех 4) - 1,54; разреза 4 (цех 4) - 1,61; разреза 5 (цех 3) -1,59 уровня ПДК.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В почвах месторождения Кенкияк имеется небольшое превышение уровня ПДК по содержанию подвижнои и вало-вои форм свинца в верхних горизонтах
почв почти всех заложенных разрезов, а жанию подвижной формы меди и цинка и также единичные превышения по содер- валовои форме цинка в почве.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1 Глазовская.МА Методологические основы оценки эколого-геохимической устойчивости почв к техногенным воздействиям. Изд. Моск. Ун-та. 1997.102 с.
2.Тыныбаева Т.Г. Мониторинг загрязнения почв на газо-нефтяном месторождении Северные Бузачи (Казахстан) // дисс. канд. биол. наук. 2006.164 с.
3. Абдибаттаева М.М. Оценка экологического состояния месторождения Кумколь. КазНТУ 2008 г.
4. Методические указания по определению тяжелых металлов в почвах сельхозугодий и продукции растениеводства. Москва. 1989 г. С. 3.
ТУЙ1Н
Кенцияк; мунай кен орнынын, ашьщ кара к;оцыр жэне жайылма топырак;тарында-гы ауыр металдардьщ жалпы жэне жылжымалы турлершщ Meuiepi аньщталды. Топы-рацтыц жогаргы кабатында коргасынньщ жалпы жэне жылжымалы тYpлepiнiц ШРК-дан артуы т1ркелшд1. Сонымен катар мыс пен мырыштыц жалпы жэне жылжымалы турлершщ ШРК-дан 61рл1-жарым артуы байкалды.
Tomina Т.К. Contents of heavy metals in soil of Kenkiyak deposit
SUMMARU
On the territory of oilfield Kenkiyak defined levels of total and mobile forms of heavy metals in the light chestnut, and floodplain soils. Excess of the MCL was found on the mobile and the gross form of lead in the upper horizons, the excess of the unit content of mobile forms of copper and zinc, as well as the identity of the gross form of zinc content in the soil.
