ГЕОЭКОЛОГИЯ. ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ. ГИДРОГЕОЛОГИЯ. ГЕОКРИОЛОГИЯ, 2008, № 5, с. 411-419
ЗАГРЯЗНЕНИЕ ^^^^^^^^^^^^ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ
УДК 550.4:556.531
ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ГИДРОХИМИЧЕСКИХ АНОМАЛИЙ В РАЙОНАХ НЕФТЕДОБЫЧИ НА СЕВЕРЕ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ
© 2008 г. Д. В. Московченко*, Г. Н. Артамонова **, А. Г. Бабушкин***
^Институт проблем освоения Севера СО РАН **Нижневартовский филиал ФГУ ЦЛЛАТИ по ХМАО МПР России ***Институт криосферы Земли СО РАН Поступила в редакцию12.04.2006 г. После исправления 12.04.2007 г.
По данным 15-летнего периода наблюдений проанализирована динамика содержания нефтяных углеводородов (НУВ) и хлоридов в воде рек, протекающих через участки интенсивной нефтедобычи в восточной части Ханты-Мансийского автономного округа. В р. Ватинский Еган выявлена крайне высокая концентрация хлоридов, в 20-40 раз превышающая уровень, типичный для рек таежной зоны Западной Сибири. Максимальный уровень загрязнения зафиксирован в районе Самотлорского месторождения. Наиболее высокая концентрация наблюдается в зимний период, что связано с повышенной минерализацией грунтовых вод. Повышенное содержание хлоридов также прослеживается в р. Обь, в восточной части Ханты-Мансийского округа. Максимальные концентрации НУВ отмечены в начале 1990-х годов, в последующий период проходило постепенное снижение концентраций до среднерегионального уровня.
Отмечено интенсивное загрязнение грунтовых вод в районах размещения шламовых амбаров и спорадическое увеличение концентрации хлоридов в подземных водах олигоценового водоносного комплекса.
Сделан вывод о формировании в обследованном районе техногенной гидрохимической аномалии, обусловленной недостатками технологии нефтедобычи и несоблюдением норм рационального природопользования.
ВВЕДЕНИЕ
Одна из наиболее актуальных экологических проблем нефтедобывающих районов Западной Сибири - загрязнение окружающей природной среды, в особенности загрязнение гидросферы, как наиболее мобильной компоненты экосистем. Техногенез в нефтяных бассейнах приводит к нежелательным изменениям химического состава подземных и поверхностных вод, пластовых давлений и уровней поверхностных вод, воздействует на почвы, растительность и животный мир, а иногда - на инженерно-геологические условия местности [19]. Основные вещества-загрязнители - сырая нефть и нефтепродукты, хлориды, поверхностно-активные вещества, соединения азота [5, 10, 12]. Изменения техногенного характера распространяются не только на гидрогеологические системы, являющиеся объектами разработки, но и на геологическую среду, от отметок забоя самых глубоких пробуренных скважин до земной поверхности [8, 19].
Однако в описаниях техногенных геохимических преобразований геологической среды обычно внимание акцентируется на каком-либо отдельном ее компоненте, комплексный анализ вза-
имовлияния поверхностных и подземных вод проводится редко. Факторы и механизмы формирования состава гидросферы в условиях воздействия нефтедобычи, пути миграции загрязнителей еще отражены далеко не полностью.
Один из наиболее типичных природных объектов, отражающих влияние нефтедобычи на качество природных вод, представляет собой р. Ватинский Еган, которая протекает по территории Нижневартовского района Ханты-Мансийского автономного округа (ХМАО) и впадает в Обь ниже г. Мегион (рис. 1). Река имеет протяженность 593 км, площадь бассейна составляет 3190 км2 [16]. Гидрологический режим Ватинского Егана, типичный для рек Западной Сибири, характеризуется продолжительной зимней меженью и ярко выраженным весенним половодьем, пик которого обычно наступает во второй декаде мая. В бассейне реки ведется интенсивная добыча нефти, здесь располагаются находящиеся в эксплуатации более 40 лет Самотлорское и Ватинское месторождения. Уровень техногенного воздействия на геологическую среду в бассейне Ватинского Егана очень высок. Только в пределах Самотлорского месторождения, по состоянию на 2005 г, насчитывалось более 13 тыс. скважин, около 700 шла-
75° 76° 77° в.д.
Рис. 1. Схема района исследований.
мовых амбаров. Объем потребления воды (главным образом для поддержания пластового давления) составил более 5200 тыс. м3, причем более половины (3600 тыс. м3) - из поверхностных водных источников. Неоднократно отмечался факт значительного загрязнения природной среды в бассейне этой реки [7, 9-11].
Детальный анализ данных о составе поверхностных и подземных вод дает возможность определить влияние техногенных факторов, проанализировать пространственно-временные изменения гидрохимических условий и оценить степень экологической опасности.
ИСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
Для выявления закономерностей формирования химического состава природных вод нами были проанализированы материалы мониторинговых наблюдений, которые проводятся на месторождениях в соответствии с Законом ХМАО "Об охране окружающей природной среды и экологической защите населения автономного округа". Всего проанализировано более 2000 результатов измерения концентраций наиболее типичных загрязнителей - хлоридов и нефтяных углеводородов (НУВ) в поверхностных и подземных водах.
Для диагностики экологического состояния поверхностных вод обрабатывались хронологические ряды данных о составе вод р. Ватинский Еган, его притоков и р. Обь в восточной части ХМАО, полученные в фиксированных точках пространства (станциях наблюдений). По результатам наблюдений были построены пространственные ряды, характеризующие распределение загрязнителей на различных отрезках русла реки, и хронологические ряды, отражающие последовательность среднемесячных и среднегодовых величин за период 1990-2005 гг. Экологическая оценка качества вод проводилась путем сопоставлений с предельно-допустимыми концентрациями для рыбохозяйственных водоемов (ПДКвр).
Гидрохимическая характеристика подземных вод проведена по данным наблюдений за составом вод скважин, охватывающих различные водоносные комплексы и характеризующие разнообразные источники техногенного воздействия. Исследования поводились в бассейне р. Ватинский Еган в 2005 -2006 гг. и охватывали территорию Самотлорского, Ватинского и Покамасов-ского месторождений.
Для оценки поступления загрязнителей из поверхностных источников был проанализирован состав грунтовых (безнапорных) вод первого от поверхности водоносного горизонта в районах размещения шламовых амбаров и полигонов
складирования твердых отходов бурения. Опробование проводилось в северной, относительно слабозагрязненной части Самотлорского месторождения; пробы отбирались из наблюдательных скважин, расположенных на различном удалении от шламового амбара с учетом направления стока грунтовых вод.
Для определения влияния промышленных нефтедобывающих и нагнетательных скважин был исследован состав пресных вод, относящихся к олигоценовому водоносному комплексу верхнего гидрогеологического этажа, с глубин 160260 м. Воды этого комплекса наиболее часто используются для промышленных и хозяйственно-бытовых нужд.
Математическая обработка результатов, помимо определения обычных статистических показателей (среднее арифметическое, стандартное отклонение, коэффициент вариации), включала вычисление аномальных величин, не входящих в генеральную совокупность, с использованием показателя нормированного отклонения.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Состав поверхностных вод
Обобщенные показатели содержания нефтяных углеводородов и хлоридов в поверхностных водах представлены в таблице.
Сопоставление с ПДКвр свидетельствует, что воды р. Ватинский Еган постоянно загрязнены. Наивысший уровень загрязнения был зафиксирован в начале 1990-х годов. Тот факт, что в этот период времени уровень загрязнения был весьма высок, подтверждается и другими исследованиями. Так, по данным [7], содержание нефтепродуктов в реке в начале 1990-х годов варьировало от 0.08 до 5.14 мг/дм3 (1.6-103 ПДКвр), причем вариабельность концентрации НУВ была связана с периодическими залповыми поступлениями загрязнителей в результате промышленных аварий. С середины 1990-х годов началось постепенное снижение среднегодовых концентраций НУВ. В настоящее время уровень нефтяного загрязнения относительно невысок и не превышает уровень, характерный для рек округа.
Максимальные концентрации хлоридов в воде Ватинского Егана также отмечены в 19901994 годах (см. таблицу). Таким образом, наиболее интенсивное загрязнение происходило в тот период, когда из-за кризисного состояния государства фактически не действовали правовые и экономические механизмы, обеспечивающие экологически сбалансированное природопользование. Однако в отличие от НУВ концентрация хлоридов в воде Ватинского Егана и в настоящее время значительно выше, чем в других реках таежной зоны Западной Сибири.
Содержание хлоридов и нефтяных углеводородов в воде р. Ватинский Еган
Год НУВ, мг/дм3 Число замеров Хлориды, мг/дм3 Число замеров
1990 0.232 32 324 28
1991 0.308 53 463 42
1992 0.189 60 611 46
1993 0.245 138 483 129
1994 0.186 111 411 104
1995 0.177 125 232 114
1996 0.134 121 269 122
1997 0.104 134 167 135
1998 0.117 134 265 133
1999 0.083 129 177 128
2000 0.093 133 193 145
2001 0.08 97 291 107
2002 0.08 85 159 98
2003 0.063 101 144 103
2004 0.061 123 157 128
2005 0.048 123 87 127
Известно, что воды большинства рек таежной зоны Западной Сибири имеют низкую минерализацию и гидрокарбонатно-кальциевый состав [1]. Содержание хлоридов при этом невелико и обычно варьирует в пределах от 1 до 14 мг/дм3 [13]. Характерно, что концентрация хлоридов в Оби увеличилась в период промышленного освоения. До освоения нефтяных месторождений, в 50-е годы ХХ века содержание С1- водах р. Обь составляло в среднем около 4 мг/дм3, в период активного освоения 1976-1982 гг. концентрация С1- возросла до 7.2 мг/дм3 [9, 20]. В воде р. Обь, которая аккумулирует в себе воды притоков и является своеобразным интегральным показателем качества окружающей среды, содержание хлоридов в пределах ХМАО составляет в настоящее время в среднем 6 мг/дм3 [21].
По данным более 1600 замеров за период наблюдений с 1990 по 2005 г., средняя величина содержания ионов С1- в реке Вати
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.