CC BY
39
УДК 504.53
А.И. Шепелев, Р.Г. Мазитов СурГУ ХМАО, Сургут
ВЛИЯНИЕ НЕФТЕСОЛЕВЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ НА СВОЙСТВА ПОЧВ ПОЙМЫ СРЕДНЕЙ ОБИ
На пойменном массиве, испытавшем разовое воздействие нефтесолевого загрязнения, заложены площадки для постоянных наблюдений за изменением вещественного состава аллювиальных почв. Вскрыты процессы трансформации свойств почв и строения профиля.
Необходимость осуществления комплексного экологического мониторинга связана с усиливающимся влиянием человека на природу. Особенно чувствительны к антропогенным воздействиям экосистемы северных территорий, развивающиеся в суровых природных условиях и потому обладающие малым биологическим разнообразием. Поэтому естественное восстановление нарушенных биосистем затягивается на десятки лет, а рекультивации часто не дают необходимого эффекта.
Как признается некоторыми авторами [1; 2], мониторинг земель сложноорганизованной (полигенетичной и полихронологической) поверхности центральной части Западной Сибири должен проводиться в системе, учитывающей особенности геолого-геоморфологического строения участков равнины. Изучением территории центральной части Ханты-Мансийского автономного округа (Нефтеюганский район) по серии картографических материалов, собственными натурными наблюдениями были выбраны три участка для проведения постоянных наблюдений за поведением нефтезагрязнителей в среде и изменением свойств почв.
Несмотря на отдельные изученные проблемы поведения нефтяных загрязнителей в почво-грунтах таежной зоны [3], главный вопрос - как они мигрируют вертикально в аллювиальных грунтах, и с какой скоростью распространяются в трехмерном пойменном пространстве - остается нераскрытым.
Целью данной работы явилось изучение некоторых свойств почв и почвенного пространства отдельного массива поймы Юганской Оби -основного компонента природных ландшафтов, испытавших нефтесолевое загрязнение.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
1. Изучить строение поверхности участка и слагающих его пород;
2. Проанализировать свойства почв участка, подвергнувшихся нефтесолевому загрязнению;
3. Сравнить свойства исследованных почв с почвами не загрязненных территорий;
4. Выявить процессы в почвах пойменного массива, протекающие и под влиянием местных процессов и в результате хемогенных и техногенных нарушений.
Для решения указанных задач, были поставлены долговременные наблюдения за свойствами почв и растительного покрова. Главное - это наблюдения в целом за состоянием почво-грунтов массива, расположенном в пойме р. Оби. Данное геолого-геоморфологическое образование, обваловано естественным образом со сторон окружающих его водоемов (рис. 1). Почвы центральной части массива - пойменные лугово-болотные и торфянистоболотные на тяжелом глинистом материале. Изучаемый участок периодически затапливается в половодье либо подтапливается.
Рис. 1. Схема строения пойменного массива Юганской Оби
Условные обозначения:
+110 - отметки поверхности относительно уровня воды в озере в
межень (см);
Т1 - место размещения площадок наблюдений (исследованных разрезов);
^ - общее направление распространения загрязнителей от места
аварийного выброса;
^ - направление течения во временных водотоках в половодье.
Особенности антропогенного изменения строения массива заключаются в искусственном создании валов - серии замкнутых депрессий (рис. 1). Наблюдается общее падение поверхности массива - от верхового конца к низовому - оно четко прослеживается по верхней границе перекрытых естественных глинистых грунтов (рис. 2).
Общее строение массива изучено визуально, относительные отметки высот точек на поверхности определены инструментально (с помощью
нивелира). В пределах участка были заложены 3 учетные площадки, расположенные в верхней (Т3), средней (Т2), нижней (Т1) частях массива. На площадках почвенным буром отобраны смешанные послойные (до глубины 100см) образцы почв.
Рис. 2. Геоморфологический профиль вдоль исследуемого массива
Анализ образцов почв произведен в лаборатории ООО «ЮганскНИПИнефтъ» по стандартным методикам (ГОСТ 26423-85 рН, ГОСТ 26423-85 хлориды, ГОСТ 26423-85 плотный остаток, РМП 3.1.2.41-00 нефтепродукты). Часть анализов (гидролитическая кислотность, сумма обменных оснований, гранулометрический состав) выполнены в лаборатории почвоведения СурГУ по общепринятым методикам [4]. Основные результаты проведенных химических анализов образцов почв представлены в таблице.
Главным загрязнителем почв исследуемого участка поймы Оби явилась сырая нефть, смесь пластовых углеводородов и высокоминерализованных пластовых вод. Аварийный выброс произошел в 2002 году. К сожалению, данные об объемах выброса загрязнителя и его химическом составе отсутствуют.
Нефтепродукты в исследуемых почвах характеризуются максимальным содержанием в верхних горизонтах (особенно в органогенных горизонтах) и значительным уменьшением вниз по профилю, за исключением почвы площадки ТЗ, где максимум отмечается на глубине 40-50 см. Верхний слой мощностью 40 см представляет собой отсыпку чистым песчаным грунтом. Наибольшим содержанием углеводородов характеризуется почва площадки Т2 (24,6%). В торфянисто-болотной почве наиболее удаленной от места выброса загрязнителя площадки (Т1) содержание нефтепродуктов составляет
11,4 %. Минимальное содержание нефтепродуктов отмечено в погребенной почве третьей площадки - 6,14% (у места аварийного выброса). Судя по качественному составу органического вещества в пойменных болотных почвах [5], содержание естественных битумов не превышает 1-1,5%. Следовательно, в почве площадки Т1 содержание битумов (в верхних горизонтах) превосходит таковое в фоновых почвах в 10 раз, в почве площадки Т2 - в 20 раз, в почве площадки Т3 - в 6 раз. То есть почвы
исследуемого участка загрязнены битумами техногенного происхождения в средней (площадки ТЗ и Т1) и сильной степени (площадка Т2).
Важным показателем, характеризующим степень хемогенной трансформации почво-грунтов, является значение актуальной кислотности почв. Так, например, рН водной суспензии фоновых (незагрязненных) аллювиальных лугово-болотных почв поймы Средней Оби варьирует в пределах 4,3 - 5,5 ед. [5]. Торфяно-глеевые почвы плакоров северной и средней тайги также характеризуются довольно низкими значениями рН в.с., равными 4,0- 4,5 единиц.
Таблица. Основные показатели химического состава и физико-химических
свойств исследуемых почв поймы Оби
Мес- то отбо- ра Глубина образца, см рН водной суспенз. Хлори- ды, мг/кг Плот- ный оста- ток, мг/кг Нефтепро- дукты, г/кг Гидролитическая кислотность, мг - экв. на 100г Сумма обменных оснований, мг - экв. на 100г
1 2 3 4 5 6 7 8
12 0-20 6,46 32,1 240 114,4 не опр. не опр.
20-40 6,53 45,1 700 61,7 -11- -11-
40-60 6,51 33,0 700 33,7 -11- -//-
60-80 6,48 38,9 800 17,2 15,3 12
80-100 6,29 66,7 800 8,2 не опр. не опр.
Пл.2 0-20 7,01 100,1 1300 246,0 -11- 20
20-40 7,15 158,8 2760 26,3 -11- 22
40-60 6,98 137,6 2560 19,6 4,0 17
60-80 6,95 122,5 1820 33,2 не опр. не опр.
80-100 7,01 106,8 1500 9,0 -11- -//-
Пл.3 0-10 7,23 77,35 540 16,58 0,9 4
10-20с 7,38 76,2 400 8,03 0,9 5
20-30 7,35 62,8 440 29,44 1,75 5
30-40 7,44 48,55 380 34,54 6,5 3
40-50 7,1 338 3140 61,43 1,3 18
50-60 7,34 314,3 2180 46,2 не опр. не опр.
60-70 7,41 327,6 1760 27,11 -//- -//-
70-80 7,36 413,3 1600 22,43 8,3 14
80-90 7,33 527,5 1560 15,49 не опр. не опр.
90-100 7,61 598,3 1780 16,5 -//- -//-
Кроме перераспределения солей и углеводородов в почвах участка, также был установлен процесс сероводородного оглеения массы, осуществляющийся первоначально в погребенном замазученном органогенном горизонте почвы вблизи места аварии. Процесс обусловлен резким снижением общей аэрации грунтов, высоким увлажнением бескислородными водами и развитием анаэробиозиса. Оглеенные горизонты имеют характерную серовато-сизую окраску. Оглеению подвергается и слой, залегающий непосредственно над погребенным органогенным горизонтом (рис. 3). Причем этот процесс распространяется вертикально по профилю
почв и латерально, пространственно вслед за стеканием битуминозных веществ (нефтепродуктов) по глинистому слою. Это, несомненно, сказывается на водопроницаемости грунтов и свойствах почв и на состоянии растительности всего массива.
На основании проведенных исследований и анализа полученных результатов выявлены следующие закономерности перераспределения и миграции нефтесолевых загрязнителей в профиле почв и в пределах участка:
1. Особенности географического положения территории и её геологогеоморфологическое строение обусловливают различия в характере миграции и пространственного распределения загрязнителей. Большое влияние на поведение загрязнителей оказывают поверхностные и почвенно-грунтовые воды.
2. Распространение поллютантов (нефтепродуктов и солей) происходит от ядра загрязнения к периферии (поверхностно и внутрипочвенно - под действием почвенно-грунтовых вод). К важным факторам, влияющим на распространение и аккумуляцию загрязнителей, относятся особенности строения массива (в том числе наличие искусственных валов), гипсометрическое положение источника загрязнения, гидрологический режим участка (несомненно, сказывается режим затопления и периодического подтопления участка в половодье), характер грунтов, тип почв.
3. По степени загрязнения почв нефтепродуктами исследуемый участок можно отнести к сильнозагрязненному. Содержание битумов превышает фон более чем в 20 раз. Максимальное содержание нефтепродуктов отмечено в верхних горизонтах. Вслед за передвижением нефтепродуктов (битуминозных веществ) вертикально по профилю почвы и латерально в грунтах в пределах массива распространяется процесс сероводородного оглеения.
4. Актуальная кислотность почв техногенно засоленных участков изменяется в щелочную сторону. Подщелачивание распространяется по всему профилю. По мере удаления от источника загрязнения и ослабления влияния солей, значения рн водной суспензии снижаются, хотя в целом достаточно высоки, что несвойственно для данного типа почв.
5. По степени засоления исследуемый участок можно отнести к слабозасоленному. Содержание плотного остатка превышает фоновое не более чем в 3 раза. Максимум содержания солей со временем с верхних горизонтов перемещается вниз по профилю почв.
Проведенные исследования являются первым этапом оценки изменения свойств почв под действием нефте-солевого загрязнения и требуют дальнейшего продолжения.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Шепелев А.И., Мазитов Р.Г. Геолого-геоморфологические особенности территорий - основа для организации экологического мониторинга на нефтезагрязненных
землях (на примере центральной части Западно-Сибирской равнины) // Материалы Всеросс. конф. «Принципы и способы сохранения биоразнообразия» - Иошкар-Ола: Изд-во МАРГУ. - 2004. - С. 184-185.
2. Шепелев А.И., Шепелева Л.Ф., Фролов В.Н., Мазитов Р.Г. К методологии экологического мониторинга нефте-загрязненных земель Западной Сибири/Матер. Междунар. Выст.-конф. по геоэкологическим проблемам Сибири. «Гео-Сибирь. 2005».-Новосибирск: Сиб. Отд. СОРАН.- 2005, Ч.З.- С. 183-186.
3. Солнцева Н.П. Нефтедобыча и геохимия природных ландшафтов// М.: Изд-во МГУ. 1998. С.
4. Аринушкина, Е.В. Руководство по химическому анализу почв / Е.В. Аринушкина - М.: Изд-во Московского Университета, 1970. - 489с.
5. Шепелев А.И., Шепелева Л.Ф. Принципы эколого-хозяйственной оценки пойменных земель: почвенно-генетические аспекты. - Томск: Красное Знамя, 1995. - 152 с.
© А.И. Шепелев, Р.Г. Мазитов, 2006
