Анализ современного состояния природной среды в районе
ватинского нефтяного месторождения
Сивоконь И.С., Шор Е.Л.
Введение
Ватинское
месторождение представляет собой территорию, на которой сформировался целый ряд
разнообразных локальных природно-территориальных комплексов (ПТК), начиная от
верховых болот и приозерных комплексов и заканчивая пойменными ПТК. Пойма Оби,
таежные урочища, озера, поймы малых рек и ручьев - все это создает значительное
разнообразие ландшафтов. Работа выполнена с целью анализа современного
состояния окружающей среды в районе Ватинского нефтяного месторождения и
определения антропогенного загрязнения почв, атмосферного воздуха,
поверхностных и грунтовых вод.
Полевые
исследования на Ватинском месторождении выполнены в соответствии с
постановлением № 320-К Комитета по охране окружающей среды и природных ресурсов
Ханты-Мансийского автономного округа "Об основных требованиях к
исследованию фоновой загрязненности территории лицензионных участков
месторождений нефти и газа Ханты-Мансийского автономного округа", в
котором во исполнение совместного постановления Главы администрации округа и
Комитета по геологии и использованию недр Российской Федерации № 171-142 от
15.07.94 "Об отчетности по выполнению условий пользования недрами",
были разработаны основные требования по проведению наземных исследований
территорий месторождений нефти и газа. Эти требования основаны на законах РФ
"Об охране окружающей среды", "О недрах", а также на
"Положении о порядке лицензирования пользования недрами" и решения
Малого совета Н/Д Ханты-Мансийского округа "Основные правила
недропользования в области поиска, разведки и добычи нефти и газа на территории
автономного округа (№ 134 от 20.11.92 г.)".
Согласно
требований по исследованию фоновой загрязненности лицензионных участков
месторождений территория Ватинского месторождения была разделена на участки,
образующие 4-х километровую сетку, по которой производился отбор проб в ходе
проведения работ. По этим требованиям замерам подлежат уровни загрязнения всех
природных сред, в том числе поверхностных и подземных вод, почв (и пород зоны
аэрации), атмосферного воздуха. На сетке отбора проб выделено 68 точек отбора в
которых на протяжении января - февраля 1995 г. взято 62 пробы почвы на
физико-химический анализ, 27 проб поверхностных вод, 4 пробы донных отложений и
7 проб атмосферного воздуха с территории техногенных объектов. Расположение точек
отбора проб и схема территории показаны на Рисунке 1. Отбор проб и их анализы
проводились согласно методик [1-13].
Гидрохимическая
характеристика поверхностных вод
Из
водотоков на территории месторождения наибольшую протяженность имеет река
Ватинский Еган, протекающая по территории в своем среднем течении. На этом
участке было отобрано 6 проб, что позволяет проследить динамику изменения
химического состава речной воды. В целом, по течению реки наблюдается
уменьшение общей минерализации воды. В частности, содержание кальция, магния,
хлоридов, фосфатов, а также количество взвешенных частиц и величина сухого
остатка имеют отчетливую тенденцию к сокращению, что, вероятно, связано с разбавлением
речной воды грунтовыми водами (рис. 2). Кроме того, это свидетельствует об
отсутствии заметного поступления минеральных веществ непосредственно с
территории Ватинского месторождения.
Присутствие
в речной воде большого количества хлоридов (до более чем 2 ПДК) имеет явно
антропогенное происхождение и связано с использованием солевых растворов при
освоении и ремонте скважин. Принимая во внимание описанную выше тенденцию,
можно утверждать, что их наличие во многом определяет вынос солей с месторождений,
расположенных выше по течению реки.
Из
биогенных элементов в пробах воды из реки Ватинский Еган обнаружено
значительное количество фосфатов и различных соединений азота. Поскольку в
зимнее время, когда были отобраны пробы, активность фитопланктона - основного
потребителя биогенов невелика, происходит их накопление в речной воде.
Повышенное содержание аммонийного азота (также как и железа) является типичной
чертой водоемов данного региона и не может считаться признаком антропогенного
загрязнения поверхностных вод. В отношении этих соединений также прослеживается
тенденция к уменьшению концентрации вниз по течению реки.
Углеводороды
присутствуют в воде р. Ватинский Еган в количествах намного превышающих их ПДК.
При этом, поскольку пробы воды были отобраны зимой, при отсутствии
поверхностного стока, можно ожидать увеличения содержания углеводородов в
теплое время года, за счет смывания нефтепрдуктов при таянии снега и во время
дождей.
Химический
состав воды правобережного притока р.Ватинский Еган - р.Малый Еган,
характеризуется, в целом, меньшей минерализацией - концентрация большинства
анализируемых компонентов воды здесь значительно меньше их содержания в пробах
из р.Ватинский Еган (т. 25). Вместе с тем, по углеводородам также наблюдается
незначительное превышение ПДК. Еще более чистой является вода небольших ручьев,
впадающих в оз. Сыгтымлор (т. 40) и оз. б/н (т. 39). Однако, если в районе т.
40 объекты нефтедобычи практически отсутствуют, то в непосредственнной близости
к т. 39 расположены две кустовые площадки, которые, скорее всего, и являются
причиной более высокого содержания в воде ручья хлоридов и углеводородов по
сравнению с ручьем, впадающим в оз. Сыгтымлор.
Водотоки
поймы Оби на территории Ватинского месторождения представлены протоками Мега и
Пасол (т. 108, 111, 73, 74, 75). Ионный состав воды проток характеризуется
большим, по сравнению с внепойменными водотоками, количеством железа, марганца,
нитритов и большей величиной рН. По сравнению с р. Ватинский Еган в этих пробах
содержится меньшее количество кальция, магния и аммонийного азота. Вместе с
тем, концентрация этих веществ выше, чем в обследованных ручьях и р.Малый Еган.
Содержание
углеводородов в пробах воды из протоки Пасол несколько выше их концентрации в
воде протоки Мега, что, вероятно, связано сбольшим объемом воды в последней, а
также с особенностями расположения объектов нефтепромысла и характером
поверхностного стока (рис. 3). Как и в р.Ватинский Еган, по течению протоки
Пасол также наблюдается уменьшение содержания минеральных солей, и, кроме того,
углеводородов.
Из
9 исследованных проб воды из озер наибольшая степень антропогенного загрязнения
углеводородами характерна для точек 90, 88, 78, 15, 76 и 30, где их
концентрация превышает ПДК до 12-кратных значений (т. 90). Почти все эти пробы,
за исключением 30 (оз. Сыгтымлор) отобраны из водоемов, окруженных
нефтепромысловыми объектами. Вместе с тем, анализ воды из оз. Водораздельного
(т. 59) и из озера без названия (т. 49), вблизи которых также находится большое
количество потенциальных источников загрязнения, не зафиксировал присутствия ни
углеводородов, ни хлоридов. Максимальное содержание последних, превышающее ПДК
от 1,5 до 6 крат, обнаружено в т. 64, 76, 88 и 90. Как уже отмечалось,
повышенное содержание железа и аммония, характерное в том числе и для
обследованных озер, не является следствием их антропогенного загрязнения, а
отражает естественное состояние поверхностных вод региона.
Результаты
анализа проб воды из карьеров, расположенных вблизи пересечения р. Ватинский
Еган и автодороги (т. 46-а и 46-б), заметно отличается от соответствующих
показателей для гидронамывного карьера в районе К-79 (т. 22) и действующего
карьера, соединенного с р. Ватинский Еган (т. 56). Прежде всего, можно отметить
меньшую минерализацию воды в пробах 46-а и 46-б - величина сухого остатка, КВЧ,
концентрация ионов кальция, магния, хлора, а также углеводородов заметно меньше
чем в пробах 79 и 56.
Таким
образом, результаты анализа поверхностных вод Ватинского месторождения
свидетельствуют о заметном антропогенном загрязнении (в основном,
нефтепродуктами и хлоридами) большинства обследованных водоемов и водотоков в
сравнении с фоновыми значениями [14]. Наибольшие концентрации нефтепродуктов
приурочены к зоне автодороги на г.Лангепас, особенно в районе ДНС-2 и К-102 (т.
90 и 91) и ДНС-1 и К-11 (т. 78 и 88). При этом, следует отметить высокую
способность водотоков месторождения к самоочищению. Так, содержание большинства
примесей в воде р.Ватинский Еган, поступающих на обследуемую территорию с
месторождений, расположенных выше по течению, к моменту выхода реки за пределы
Ватинского месторождения заметно снижается.
Химическая
характеристика почв Ватинского месторождения
Почвы
пойменной части территории месторождения преимущественно аллювиальные. Из них
преобладают лугово-болотные, болотные иловато-торфянистые Под пойменными
ивняками и хвощовыми лугами - дерновые примитивные, слоистые, под пойменными
березняками, осинниками и кустарниками, а также под разнотравными лугами -
дерново-луговые.
В
надпойменной части месторождения на дренированной части доминируют подзолистые
почвы на суглинках в сочетании с торфяно-глеевыми. Hа болотах развиты верховые
и переходные торфяники мощностью 2-5 метров. Распространены комплексы
подзолистых и торфяно-глеевых почв с мелкозалежными (0,5-1,0 м) верховыми
торфяниками.
По
литературным данным, территория средней тайги в Западной Сибири ранее
комплексно не обследовалась на содержание в почвах тяжелых металлов [14-16].
Поэтому для сравнительной характеристики степени загрязнения почв территории
Ватинского месторождения были рассчитаны средние фоновые концентрации основных
тестируемых почвенных компонентов на основе данных, полученных при обследовании
территорий нефтяных месторождения Нижневартовского и Сургутского районов с
минимальной антропогенной нагрузкой. Результаты этих вычислений, а также
средние концентрации веществ в почве Ватинского месторождения представлены в
таблице 1.
Для
подавляющего большинства проб характерна слабокислая или нейтральная реакция,
что, в целом, типично для болотных почв региона. Та же причина обусловливает и
повышенное содержание ионов аммония в образцах. Относительно высокое количество
других биогенных элементов - нитратов, нитритов и фосфора (в пересчете на Р2О5)
обнаружено в основном в пробах, содержащих растительные остатки, и отражает
повышенное содержание в них органики, а также отсутствие активного поглощения
биогенов растениями в зимнее время. Кроме того, наиболее высокие концентрации в
почве нитратов и нитритов приурочены к автодорогам (точки 55, 37, 73, 92) или
обнаружены вблизи существующих промысловых объектов (точки 81, 67, 111), что
говорит об антропогенном происхождении этих соединений.
Наибольшее
содержание сульфатов в почве характерно для северной части месторождения.
Вероятной причиной этого может служить атмосферный перенос оксидов серы с
территории поселка Высокий и ж/д станции Мегион, что хорошо соответствует
существующей розе ветров. Кроме того, дополнительным источником сульфатов в
почве может быть сжигание попутного газа.
Хлориды
относятся к наиболее типичным загрязнителям почвы при нефтедобыче и повышенное
содержание их в почвах Ватинского месторождения дополнительное тому
подтверждение. В целом, для большинства проб, отобранных на территории
месторождения, характерно повышенное содержание хлоридов. Аномально высокие их
концентрации обнаружены в точках, расположенных в непосредственной близости от
объектов нефтедобычи, что связано с использованием солевых растворов при
ремонте и эксплуатации скважин, а также, вероятно, с авариями,
сопровождавшимися их разливом ( точки 16, 70, 19, 73, 22 и др.).
Относительно
высокое содержание железа является характерной чертой почв региона. В пробах,
отобранных на территории Ватинского месторождения наибольшее количество этого
элемента обнаружено в образцах грунта с моховых болот и/или содержащих
растительные остатки, что говорит о его биогенном происхождении.
Средняя
концентрация цинка, никеля и меди в почвах Ватинского месторождения находится
на уровне фоновых значений, рассчитанных на основании данных, полученных при
обследовании территорий с минимальной антропогенной нагрузкой. Среднее
содержание хрома в образцах также соответствует фону, однако, в отдельных
пробах его концентрация заметно увеличена. Так в образцах грунта, отобранных в
точках 95 и 12 количество хрома превышает фоновые значения соответственно в 3.7
и в 2.8 раза (в этих пробах зафиксировано и наибольшее количество меди). В
пробе почвы из точки 95 обнаружена также высокая концентрация марганца, а
наибольших значений эта величина достигает в точках 81 и 35.
Концентрация
ртути в исследованных образцах почвы с территории Ватинского месторождения не
превышает ПДК, однако она намного выше ее фонового содержания в почвах региона.
Вероятно, это связано с использованием ртутьсодержащих соединений во время
эксплуатации месторождения и наличия полигона с их отходами в районе пос.
Высокий. На программном комплексе "Рельеф-Процессор - 1.1" было
изучено распределение ртути по площади месторождения, характер которого показан
на рисунке 4. Такое распределение характерно для загрязняющих веществ,
попадающих на рельеф из точечных источников и переносимых впоследствии
поверхностным стоком, поскольку разброс значений содержания ртути в пробах не
подчиняется нормальному распределению Гаусса.
Свинец
также присутствует в почвах Ватинского месторождения в количествах превышающих
его фоновые концентрации, хотя и не выходящих за пределы ПДК. Максимальное
количество этого элемента характерно в основном для участков, расположенных
вблизи существующих автодорог и объектов нефтегазодобычи (точки 81, 90, 59,
64), где постоянным источником свинца является автотранспорт.
Нефтепродукты,
на исследованной территории Ватинского месторождения (с богатой историей
порывов, аварий на ДНС и т.п.), представлены широко, в различных фракциях и
количествах. Их средняя концентрация в почвах превышает максимальные фоновые
значения по гидрофобным и смолистым компонентам в два, а по нефтяным
углеводородам - в 28 раз. Анализ материалов обследования показывает, что на
Ватинском месторождении по площади преобладают нефтезагрязненные участки
средних (0,2-1 га) и крупных (более 1 га) размеров, на долю которых приходится
соответственно 27 и 68 % загрязненной площади, остальные 5% составляют мелкие
участки (менее 0,2 га), на долю которых, однако, приходится более половины
учтенных разливов (около 200 (Исследования выполнены сотрудником Института
природопользования NDI ltd А.А.Зубайдуллиным)) . Такая картина во многом
определяется современным геоморфологическим строением месторождения, имеющим
выположенный рельеф, высокий уровень грунтовых вод и обширные слабооблесненные
заторфованные пространства, что способствует широкому распространению нефти от
мест ее попадания в окружающую среду. Основная миграция нефтеуглеводородов
происходит во время весенних половодий и обильных дождей. В результате исходно
небольшой разлив нефти в течении нескольких лет превращается в крупный
нефтезагрязненный участок, на котором наблюдается практически полная деградация
биоценоза. Вместе с тем, на болотных комплексах (на которые приходится более
30% разливов) благодаря высокой сорбирующей способности торфа и мохового очеса,
происходит естественное задержание (локализация) нефти. Кроме того, можно
отметить и тот факт, что в торфах более интенсивнее идут процессы
микробиологической деструкции нефтяных углеводородов. На основании анализов
проб, отобранных непосредственно на нефтяных разливах различной давности (до 15
лет), рассчитано среднее количество нефти на 1 га нефтезагрязненной почвы,
которое составляет приблизительно 15-17 тонн. Соответственно, на всех
нефтезагрязненных участках находится около 5000 тонн нефтяных углеводородов.
Исходя
из вышеизложенного, на территории месторождений в настоящее время по разным
причинам находится более 9000 тонн нефти, не считая нефти ежегодно уносимой с
поверхностными водами за его пределы.
Фенолы
и СПАВ представлены на исследованной территории в относительно небольших
количествах - подавляющее большинство проб содержит эти вещества в количествах
соизмеримых с их фоновыми концентрациями. Аномально высокое содержание фенолов
и СПАВ было отмечено, соответственно, в точках 16 и 12.
Тестирование
проб почвы на биотоксичность по отношению к почвенным микроорганизмам показало
высокую степень загрязненности и токсичности земель месторождения. Гистограмма
распределения зон по степени токсичности показана на рисунке 5. Ее форма
показывает на площадной источник токсичных компонентов.
В
целом, токсические свойства почвы связаны с загрязнением нефтью. Нефть,
продукты ее распада, пластовые воды мигрируют по территории, в основном, по
поверхности (как показано выше, косвенные данные свидетельствуют об
относительной чистоте грунтовых вод на месторождении (По заказу ОАО
"Славнефть-Мегионнефтегаз" выполнялась работа по определению влияния
нефтепромысловых объектов на качество воды на водозаборных скважинах в пос.
Высокий на Ватинском месторождении, где доказано отсутствие какого-либо
значимого влияния и загрязнения воды. Работа выполнена в рамках ОВОС Ватинского
месторождения.)) и распространяются на большие площади. Затем при разложении
нефти и нефтепродуктов накапливаются кетоны, спирты, альдегиды, фенолы -
являющиеся высокотоксичными веществами.
Результаты
анализов атмосферного воздуха
На
Ватинском месторождении нефти и газа Тюменский областной центр по
гидрометеорологии не имеет постов наблюдений и контроля за загрязненностью
объектов природной среды. В Мегионе (южная часть месторождения) расчетные
значения фоновых концентраций вредных веществ в атмосферном воздухе составляет,
мг/м3:
·
взвешенные вещества 0,2;
·
диоксид серы 0,02;
·
оксид углерода 0,4;
·
диоксид азота 0,008.
Для
уточнения существующего уровня загрязнения атмосферы в районе нефтепромысловых
объектов Ватинского месторождения (трубной базы; ДНС-1,3; кустов кважин №№ 25,
48, 78, 114) произведен отбор срочных и подфакельных разовых проб атмосферного
воздуха и их последующий анализ аналитической лабораторией экологического
центра АООТ "ННГ". В атмосферном воздухе определялись загрязняющие
вещества, присутствие которых наиболее вероятно при эксплуатации и обустройстве
нефтяных месторождений: углеводороды, оксид углерода, диоксид азота, диоксид серы,
сажа.
Результаты
анализов показали невысокое (0,01 - 0,6 ПДК м.р.) содержание химических веществ
в воздухе промышленной зоны месторождения. Причем концентрации ЗВ в контрольных
пунктах отбора различались между собой не более чем на 50 %. Это
свидетельствует о сравнительно равномерном загрязнении атмосферы в районе
нефтепромысловых объектов Ватинского месторождения.
Данный
вывод подтверждается материалами дешифрирования аэрокосмосъемок, проведенных
УРЦ "Аэрокосмология" [17]. Согласно данной работе фоновое загрязнение
атмосферы всего месторождения взвешенными веществами (с учетом естественного,
антропогенного, регионального, местного фона) одинаково и не превышает 2 ПДК
м.р. Зоны с повышенным содержанием взвешенных частиц (от 2 до 10 ПДК м.р.)
формируются вблизи крупных промышленных районов - г. Мегион, пос. Высокий.
Очевидно это объясняется влиянием ряда факторов: антропогенное и техногенное
воздействие на окружающую среду, местное промышленное загрязнение, определенные
зоны "разгрузки ЗВ" и т.д.
Выводы
Исследования,
проведенные на территории Ватинского нефтяного месторождения позволяют сделать
вывод о существенном загрязнении поверхностных вод и почв. Основными
загрязнителями, концентрации которых заметно превышают установленные для них
ПДК, являются хлориды и углеводороды. В поверхностных водах наибольшие их
концентрации приурочены к зоне автодороги на г. Лангепас и в районе крупных
площадных нефтепромысловых объектов. При этом следует отметить высокую
способность водотоков на месторождении к самоочищению. В частности, содержание
большинства примесей в воде р. Ватинский Еган поступающих на обследуемую
территорию с Самотлорского месторождения, расположенного выше по течению, к
моменту выхода реки за пределы Ватинского месторождения заметно снижается.
Из
всех исследованных образцов почвы наибольшая концентрация хлоридов
зафиксирована в точках, расположенных в непосредственной близости к
нефтепромысловым объектам. Тоже можно сказать и о распределении проб в которых
обнаружено повышенное содержание углеводородов, часть из них была отобрана
фактически из нефтяных разливов. Интерес представляет повышенное по сравнению с
фоном (но не превышающее ПДК) содержание ртути в некоторых образцах грунта. По
нашему мнению, причиной этого может служить использование ртутьсодержащих
соединений в процессе эксплуатации месторождения и последующее захоронение их в
районе пос. Высокий. В ряде проб, в основном приуроченных к автодорогам,
зафиксировано некоторое превышение фона по свинцу, однако его концентрация в
этих образцах не превышает ПДК.
Список литературы
1.
ГОСТ 17.4.02-84 "Охрана природы. Почвы. Методы отбора и подготовки проб
для химического, бактериологического, гельмитопогического анализа" -
предварительная подготовка.
2.
"Санитарно-химический анализ загрязняющих веществ в окружающей среде: М.Т.
Дмитриев, Н.И. Казина, И.А. Тинигина. М., Химия, 1989, с. 356-357.
3.
"Санитарная охрана почвы населенных мест": Медгиз, 1963.
4.
ГОСТ 26213-91.
5.
ГОСТ 26207-91 (метод Кирсанова).
6.
ГОСТ 17.5.4.01-84 - метод определения рН водной вытяжки.
7.
ГОСТ 26483-85. Почвы. Приготовление солевой вытяжки и определение ее рН по
методу ЦИНАО.
8.
ГОСТ 26489-85. Почвы. Определение обменного аммония по методу ЦИНАО.
9.
РД 5224.32-86. Определение нитритов с реактивов Грисса.
10.
"Руководство по химическому и технологическому анализу воды".: М.
Стройиздат, 1973, 272 с..
11.
"Руководство по химическому анализу почв".: Е.В. Аримушкина,
издательство Московского университета, 1970, 455 с.
12.
Определение нефтепродуктов в почвах: РД 52.2480-89, РД 390 147098-90. Метод
люминесцентно-хроматографический.
13.
"Руководство по химическому анализу поверхностных вод суши".: Под
редакцией А.Д. Семенова. Гидрометеоиздат, Л., 1977 г.
14.
ГосНИОРХ, сборник научных трудов, вып. 305, Современное состояние уровня
загрязнения воды и грунтов некоторых водоемов Обь-Иртышского бассейна. В.И.
Уварова. Л. 1989 г.
15.
Микроэлементы в почвах Советского Союза. М. Издательство Московского
университета, 1959.
16.
Химия тяжелых металлов, мышьяка и молибдена в почвах. Издательство Московского
университета, 1985, 205 с. Под редакцией проф. Н.Г. Зырина.
17.
Карта экологического состояния территориальных комплексов Нижневартовского
района: УРЦ "Аэрокосмэкология", под редакцией И.С. Сивоконь,
редакторы Э.М. Ляхович, Е.Ф. Тамплон.