CC BY
46
ВЛИЯНИЕ НЕФТЕДОБЫЧИ НА ТЕРРИТОРИИ ЗАГЛЯДИНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ НА СОПРЕДЕЛЬНЫЕ БИОГЕОЦЕНОЗЫ
© Савельева А.А.*, Кожакин П.А.*
Бузулукский гуманитарно-технологичнский институт (филиал)
Оренбургского государственного университета, г. Бузулук
В данной статье затронута проблема нефтедобычи Заглядинского месторождения на сопредельные биогеоценозы. Провели исследования и выяснили загрязненность месторождения. Сделаны выводы о загрязненности почвы на месторождения нефтью и изучили как загрязнение действует на биогеоценозы.
Ключевые слова нефть, нефтедобыча, биогеоценозы, сероводород, гранулометрический состав, биомасса, биологическая активность почвы.
В настоящее время нефтедобывающая отрасль представляет собой главный бюджетообразующий сектор национальной экономики. Высокая успешность функционирования нефтяного комплекса создаст иллюзию его долгосрочного и устойчивого благополучия. Однако существующая модель институциональной структуры нефтяной отрасли становится неадекватной задачам эффективного функционирования данного сектора экономики, в первую очередь вследствие ухудшения ресурсной базы [1]. С одной стороны такая ситуация обусловлена тем, что нефтедобыча в России вступает в позднюю фазу своей эволюции, когда в структуре ресурсной базы повышается доля трудноизвлекаемых запасов, а в разработку должны вовлекаться все более мелкие месторождения. С другой стороны, падение темпов добычи и ухудшение структуры запасов связаны с недостаточно рациональной системой разработки: ухудшением использования фонда скважин, снижением коэффициента извлечения нефти [2].
Загрязнение почв нефтью в процессе ее добычи, транспортировки и хранения остается по-прежнему острой проблемой. Комплексная оценка состояния таких почв и способы восстановления их биологических свойств являются актуальными проблемами современной науки. Загрязнение окружающей среды в результате техногенной деятельности человека ухудшает экологическую обстановку на достаточно обширных территориях. Наиболее типичными антропогенными факторами загрязнения окружающей среды, в том числе и почвы, являются нефть и нефтепродукты. В настоящее время проблема взаимодействия человеческого общества с природой приобрела особую остроту. Негативное воздействие нефтедобычи обусловлено как непосред-
* Студент.
* Преподаватель.
ственной деградацией почвы на участках разлива нефти, так и воздействием ее компонентов на сопредельные среды, вследствие чего продукты трансформации нефти обнаруживаются в различных объектах биосферы. Становится бесспорным, что решение проблемы сохранения качества жизни человека немыслимо без определенного осмысления современных экологических проблем: сохранение эволюции живого, наследственных субстанций (генофонда флоры и фауны), сохранение чистоты и продуктивности природных сред (атмосферы, гидросферы, почв, лесов и т.д.), экологическое нормирование антропогенного пресса на природные экосистемы в пределах их буферной емкости, сохранение озонового слоя. Почва Земли представляет собой важнейший компонент биосферы Земли. Именно почвенная оболочка определяет многие процессы, происходящие в биосфере [3].
Нефть - природная маслянистая горючая жидкость, состоящая из сложной смеси углеводородов и некоторых других органических соединений. По цвету нефть бывает красно-коричневого, иногда почти чёрного цвета, хотя иногда встречается и слабо окрашенная в жёлто -зелёный цвет и даже бесцветная нефть; имеет специфический запах, распространена в осадочных породах Земли. Сегодня нефть является одним из важнейших для человечества полезных ископаемых. Биосфера, весьма динамичная планетарная экосистема, во все периоды своего эволюционного развития постоянно изменялась под воздействием различных природных процессов [4]. Главным событием эволюции биосферы признавалось приспособление организмов к изменившимся внешним условиям путем изменения внутривидовой информации. Человек издавна оказывал влияние на природу, воздействуя как на отдельные виды растений и животных, так и на сообщества в целом. Но лишь в текущем столетии рост населения, а главным образом качественный скачок в развитии науки и техники привели к тому, что антропогенные воздействия по своему значению для биосферы вышли на один уровень с естественными факторами планетарного масштаба. Количество перемещаемого в процессе производственной деятельности вещества в наше время на порядок выше величин естественных рельефообразующих процессов. В наши дни воздействие человека на природные системы становится направляющей силой дальнейшей эволюции экосистем. В середине ХХ столетия резко обострились проблемы, связанные с химическим загрязнением биосферы, нередко приводящим к острым токсико-экологическим ситуациям. Это вызвало расширение и интенсификацию исследований масштабов и темпов загрязнения окружающей среды, поиск эффективных приемов охраны атмосферного воздуха, природных вод, почвенного покрова, предусматривающих как снижение потоков химических загрязняющих веществ, поступающих в биосферу с выбросами промышленности, транспорта, с бытовыми отходами, так и ограничение или полное устранение токсичного действия различных веществ техногенного происхождения на растительный и жи-
вотный мир и главным образом предотвращение отрицательного их влияния на здоровье человека. Начав эксплуатацию месторождений нефти, поначалу казалось, что нефть приносит людям только выгоду, но постепенно выяснилось, что ее использование имеет и оборотную сторону [5].
Целью нашего исследования является воздействие нефтедобычи Загля-динского месторождения на сопредельные биогеоценозы. Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
1. Изучить воздействие нефтедобычи на растительный мир;
2. Изучить воздействие нефтедобычи на почвенный покров;
3. Изучить влияние нефтедобычи на энтомофауна.
В данном исследовании нами будет изучено влияние нефтедобычи месторождения на сопредельные биогеоценоза. Сероводород Н28 - бесцветный газ, растворим в воде и органических растворителях, является сильным восстановителем. Водный раствор Н^ имеет кислую реакцию и является слабой кислотой. ПДК сероводорода 0,4 мг/кг почвы. Сероводород определяли в трех образцах почв, на расстоянии 500 метров. Концентрацию Н28 рассчитывают следующим образом: 1 мл 0,01 М раствора йода соответствует 0,17 мг Н^. В результате получились такие данные в таблице.
Таблица 1
Результат определения сероводорода в почве
Номер пробы Объем КМп04, мл Объем №282Оз, мл Концентрация Н28, мг/кг
1 10 75 221
2 10 50 134
3 10 18 19
Содержание сероводорода в исследуемых пробах высокое (превышает
18.5 мг/кг), что является следствием сильной загрязненности данной территории месторождения. Получается, что в 100 грамм почвы содержится 22,1 мг;
13.6 мг; 1,8 мг сероводорода. Но так же можно очистить почву от загрязнения нефтепродуктов внесением удобрений, стимулирующих развитие микрофлоры и растений. В результате углеводороды частично минерализуются, некоторые их фрагменты входят в состав гуминовых веществ. Обнаруженная в ходе исследования зависимость содержания нефтепродуктов и сероводорода позволяет предположить о возможности почвы к самоочищению при создании благоприятных условий для развития микрофлоры.
В процессе исследования выяснилось, что произошли изменения физических свойств почв. Главная причина торможения развития растений или их гибели в результате загрязнения - нарушение поступления воды, питательных веществ и кислородное голодание. Причинами недостатка кислорода являются вытеснение почвенного воздуха нефтью, разрушение структуры почв в результате склеивания структурных отдельностей, ведущее к нарушению аэрации. Отмечены случаи образования в верхней части профиля плотного
битуминизированного слоя. Особенно тяжелые последствия наблюдаются при полном покрытии почвенных частиц нефтяной пленкой. Это может происходить при уровне загрязнения почвы свыше 10 %. Почвы, насыщенные нефтепродуктами, теряют способность впитывать и удерживать влагу, для них характерны более низкие гигроскопическая влажность, водопроницаемость, влагоемкость и влаговместимость по сравнению с фоновыми аналогами. Установлено, что при нефтяном загрязнении увеличивается дисперсность почв и уменьшается структурность и степень агрегатности. Значительно снижается коэффициент фильтрации воды, а так же запах был резкий и не приятный. И такие условия затрудняют рост растений и развитие экосистемы.
Структурой почвы называют различные по размеру и форме агрегаты, в которые склеены почвенные частицы. Почвенные агрегаты могут состоять из первичных почвенных частиц или коагуляции коллоидов, склеивания, слипания. Исследования показали, что гранулометрический состав образцов почвы составляет, что в первых двух пробах почвы комочков и слипание было больше, это говорит о наличии нефти в образцах.
Таблица 2
Гранулометрический состав почвы
Фракция частиц, мм Масса почвы, грамм Содержание, %
проба 1 проба 2 проба 3 проба 1 проба 2 проба 3
10 6 32 4 3 19,4 1,2
7 7 7 8 3,3 9,1 2,4
5 17 15 15 7,1 9,1 5
3 33 18 25 12 11 7,6
2 27 12 37 12,9 9,1 11,2
1 56 49 89 26,7 29,7 27
0,5 11 19 49 5,2 11,5 14,8
0,25 11 0,32 54 5,2 0,2 16,3
50 5 15 2,4
Гранулометрический состав - содержание в почве механических элементов, объединенных по фракции. Гранулометрический (структурный) состав оказывает влияние на ряд важных свойств почвы: пористость, водопроницаемость, высоту капиллярного поднятия, величину поглотительной способности, водный, воздушный и тепловой режим почвы, усадку и набухание. В таком случае выше перечисленные свойства почвы нарушены и это влияет на биогеоцинозы сопредельных территорий. Нарушается экологическое равновесие в почвенной системе. Полное название по гранулометрическому составу чернозема обыкновенного на участке - суглинок средний пес-чано-крупнопылеватый. От гранулометрического состава почвы зависят такие ее свойства, запас питательных веществ, а также размещение корневых систем растений и распределение почвенной флоры (грибов, бактерий) и фауны (червей, насекомых, мелких ракообразных).
Проводя исследования на территории Заглядинского месторождения, изучили биомассу почвы на трех участках, расстояние которых между собой составляет 500 м. Биомасса - совокупная масса растительных и животных организмов, присутствующих в биогеоценозе в момент наблюдения. На первом участке, возле месторождения, животных организмов и растительность в почве не было обнаружено. Так как почва загрязнена нефтепродуктами и не позволяет развиваться животным и прорастать растениям. Изучая второй участок на 500 м дальше месторождения, встречаются муравей луговой (Formica pratensis), мохнатая муха (Scatophaga argus), сетчатый красотел (Calli-sthenes reliculatus), клещ (Acarina). Растения заселяющие этот загрязненный участок травянистые растения : ковыль (Stipa), типчак (Festuca valesiаca), пырей ползучий (Agropyron repens) и двукисточник тростниковый (Phalaroi-des arundinacea), мятлик луговой (Poa pratensis), тимофеевка луговая (Phleum pratense), костер безостый (Bromus inermis), звездчатка средняя (Stellaria media) или мокрица, клевер луговой (Trifolium pratense), костёр безостый (Bromus inermis) и овсяница (Festuca), чина луговая (Lanthyrus pratensis), полынь (Artemisia). При изучение учета массы корней и наземной части растений были такие показатели: корни 0,8 г, наземная часть растений 1,2 г. Эти растения прорастают на данной территории так как они более устойчивы к нефтяным загрязнением и растут. На третьем участке растительный и животный мир активен и интересен собой. Этот участок луга характеризовался разнообразием беспозвоночных животных таких как муравей луговой (Formica pratensis), саранча прямокрылая (Acrididae), пчела (Anthophila), клещ (Acarina), круглые черви (Nematodes). Растительный покров луга данной территории исследования характеризуется видовым разнообразием:, тимьян многолетний (Thymus vulgaris), ясменник душистый (Asperulla odorata), клевер луговой (Trifolium pratense), васелек луговой (Centaurea jа-cea), лопух или репейник (Arctium), крестовник луговой (Senеcio), полевица обыкновенная (Agrostis capillaris), ковыль (Stipa), типчак (Festuca valesiаca), пырей ползучий (Agropyron repens) и двукисточник тростниковый (Phalaroi-des arundinacea), мятлик луговой (Poa pratensis), тимофеевка луговая (Phleum pratense), костер безостый (Bromus inermis), звездчатка средняя (Stellaria media) или мокрица, клевер луговой (Trifolium pratense), костёр безостый (Bromus inermis) и овсяница (Festuca), полынь (Artemisia). При изучение учета массы корней и наземной части растений при взвешивании показатели: корни 1 г, наземная часть растений 1,4. В первом ярусе исследуемой территории растут растения светолюбивые, а растения которые растут во втором ярусе это тенелюбивые, ближе к почве.
Для достижения цели курсовой работы так же была изучена биологическая активность почвы (определения газообмена по выделению СО2). Биологическая активность почвы, совокупность биологических процессов, протекающих в почве; способность всех живых организмов почвы осуществлять процессы разложения и синтеза веществ.
Таблица 3
Результаты определения газообмена по выделению СО2
Название почвы или изучаемый вариант Диаметр изолятора, см Площадь экспозиции, см Время экспозиции, мин Количество израсходованного 0,1 н. раствора НС1 при титровании, мл Биологическая активность почвы, мг СО2/м2-ч
проба 1 12 18 30 6 0,037
проба 2 12 18 30 8,5 0,052
проба 3 12 18 30 10 0,061
Изучая биологическую активность было установлено, что проба 3 показала лучший результат, а в пробе 1 и 2 газообмен в почве происходит хуже. Попадание нефти и нефтепродуктов в почву приводит к изменению активности газообмена. Биологическая активность изменяет водопроницаемость, структурные отдельности не смачиваются, а вода как бы проваливается в нижние горизонты профиля почвы. Нефть и нефтепродукты вызывают практически полную депрессию функциональной активности флоры и фауны. Непосредственное воздействие нефти на растительный покров в том, что замедляется рост растений, нарушаются функции фотосинтеза и дыхания, отмечаются различные морфологические нарушения, сильно страдают корневая система, листья, стебли и репродуктивные органы. Попадая в почву, нефть увеличивает общее количество углерода и ухудшает плодородие почвы. Перспективным направлением восстановления и поддержания плодородия и биологической активности почвы считается применение продуктов переработки органических отходов с участием дождевых червей, находящихся в симбиозе с микроорганизмами. В естественных почвах разложение опада осуществляют дождевые черви, копрофаги и другие организмы.
Проведя исследования было установлено, что Заглядинское месторождение влияет на сопредельные биогеоценозы. Это отражается в содержании концентрации сероводорода, физико-гранулометрических свойств почвы, биомассы и покровное покрытие. Чем ближе к месторождению тем почва загрязнена больше нефтью и специфическим запахом от почвы.
Таким образом, загрязнение почв нефтью и нефтепродуктами очень опасно. Не менее драматично складывается ситуация при загрязнении нефтью почвенного покрова. В ходе исследования было обнаружено большое содержание сероводорода. При высоких дозах нефти почвенная масса становится гидрофобной, механические элементы и структурные агрегаты покрываются нефтяной пленкой, которая изолирует питательные вещества от корневых систем растений. Почвенные частицы слипаются, а при старении и частичном окислении компонентов нефти последняя загустевает, и почвенный слой превращается в асфальтоподобную массу, которая совершенно непригодна для произрастания естественной растительности и развития животного мира. Последствия для почв, вызванные нефтезагрязнением, можно
без преувеличения назвать чрезвычайными. Нефть обволакивает почвенные частицы, почва не смачивается водой, гибнет микрофлора, растения не получают должного питания. Присутствие в почве «лишней органики» ведет к снижению содержания в ней кислорода, исчезновению плодородного слоя, подавлению фотосинтеза в растениях. При загрязнении биогеоценозов нефтью может проявляться их канцерогенное воздействие на живые организмы, поскольку такие композиции содержат обычно канцерогенные полициклические ароматические углеводороды (ПАУ).
Но в настоящее время существует большое количество методов, с помощью которых снижают и ликвидируют загрязнения нефтью и нефтепродуктами. В погоне за нефтью человек безжалостно теснит природу: вырубает леса, захватывает пастбища и пашни, загрязняет окружающую среду. «Прежде природа угрожала человеку, - пишет Жак Ив Кусто, - а сейчас человек угрожает природе». Эти слова известного французского ученого-естествоиспытателя определяют нынешнее соотношение сил в органическом мире. Своей неразумной деятельностью человек может поставить природу на грань биологической катастрофы, которая отзовется, прежде всего, на нем самом. Наш дом - планета Земля - это всего лишь маленький голубой кораблик, летящий в суровом и недоброжелательном космосе. Проблема охраны окружающей среды должна стать государственной проблемой в каждой стране. Рациональное использование ресурсов биосферы, минеральных ресурсов Земли, бережное отношение к природе - единственно возможный путь спасения живой среды и самого человечества.
Список литературы:
1. Минебаев В.Г. Охрана почвенного покрова в нефтедобывающих районах / В.Г. Минибаев. - Казань, 1986. - 440 с.
2. Калачников И.Г. Влияние нефтяного загрязнения на экологию почв / И.Г. Калачников. - М.: Просвещение, 1987. - 545 с.
3. Кесельман Г.С., Махмудбеков Э.А. Добыча, транспорт и хранение нефти / Г.С. Кесельман., Э.А. Махмудбеков. - М.: Недра, 1981. - 256 с.
4. Цуриков А.Т. Почвоведение / А.Т. Цуриков. - М.: Агропром, 1986. -427 с.
5. Сенькова Л.А. Почвы, загрязненные нефтепродуктами / Л.А. Сенько-ва. - М.: Колос, 1998. - 288 с. - ISBN 4-674-98970-2.
6. Коротаев Ю.П. Добыча, транспорт и хранение нефти / Ю.П. Корота-ев. - М.: Пособие, 2000. - 287 с. - ISBN 5-127-00210-4.
7. Коробкин В.И., Передельский Л.В. Экология / В.И. Коробкин. - Ростов Н/Д.: «Феникс», 2001. - 544 с. - ISBN 4-755-42415-0.
