научная статья по теме ВЫНОС НЕФТЯНЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ РЕКАМИ С ТЕРРИТОРИЙ НЕФТЕГАЗОДОБЫВАЮЩИХ РАЙОНОВ СЕВЕРА ЗАПАДНОЙ СИБИРИ Геология

Текст научной статьи на тему «ВЫНОС НЕФТЯНЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ РЕКАМИ С ТЕРРИТОРИЙ НЕФТЕГАЗОДОБЫВАЮЩИХ РАЙОНОВ СЕВЕРА ЗАПАДНОЙ СИБИРИ»

ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ, 2014, том 41, № 5, с. 518-529

КАЧЕСТВО И ОХРАНА ВОД, ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ

УДК 556.042;504.5

ВЫНОС НЕФТЯНЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ РЕКАМИ С ТЕРРИТОРИИ НЕФТЕГАЗОДОБЫВАЮЩИХ РАЙОНОВ СЕВЕРА ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

© 2014 г. В. Ю. Хорошавин*, Т. И. Моисеенко**

*Тюменский государственный университет 625003 Тюмень, ул. Семакова, 10 E-mail: purriver@mail.ru **Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН 119991 Москва, ул. Косыгина, 19 E-mail: moiseenko.ti@gmail.com Поступила в редакцию 17.08.2011 г.

Представлена методика расчета выноса нефтяных углеводородов, поступающих от рассредоточенных источников загрязнения со склоновым стоком и стоком рек. Дана количественная оценка их поступления с нефтегазодобывающих территорий севера Западной Сибири на примере одной из крупных водных артерий арктического региона — р. Пур. Выполнены прогнозные расчеты поступления нефтяных углеводородов в реку при разной степени нефтяной загрязненности водосборов ее притоков.

Ключевые слова: рассредоточенные источники загрязнения, нефтяные углеводороды, эмпирическая модель расчета, воздействие нефтегазодобычи, оценка объемов загрязнения.

DOI: 10.7868/S0321059614050046

Север Западной Сибири в настоящее время подвергается интенсивному промышленному освоению. Основная отрасль здесь — добыча нефти, природного газа и газового конденсата. Месторождения и вся связанная с нефтегазодобычей инфраструктура сформировалась на водосборах таких крупных рек как Обь, Надым, Пур, Таз. Надым-Пур-Тазовское междуречье — один из крупнейших нефтегазодобывающих районов России (НГДР). Несмотря на высокую обеспеченность этого региона водными ресурсами, здесь остро возникает проблема их качественного истощения вследствие загрязнения. Нефтяные и газовые промысловые объекты, городские и поселковые очистные сооружения, транспортные предприятия сбрасывают в реки сточные воды, содержащие нефтяные углеводороды (НУВ), азот в различных формах, фосфор, синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ), взвешенные вещества, хлориды, сульфаты. Водоемы Севера Западной Сибири имеют важное рыбохо-зяйсвенное значение, в них обитают и воспроизводятся такие ценные сорта рыб, как нельма, муксун, стерлядь, ряпушка. НУВ относятся к числу распространенных и опасных для живых организмов веществ, загрязняющих поверхностные воды [11]. В водных объектах они уничтожают не-

рестилища и нагульные угодья, препятствуют естественной аэрации и нарушают нормальные биологические процессы, снижают качество рыбной продукции, оказывая на организмы рыб токсичное влияние [10, 12].

Химический состав вод одной из крупнейших рек Арктического бассейна - Пур формируется в основном за счет веществ, в том числе загрязняющих, поступающих со стоком малых рек. Прогноз качества вод крупных и больших рек возможен по результатам исследования и обобщения данных о НУВ, выносимых малыми реками, дренирующими загрязненные водосборы в местах разработки нефтяных и нефтегазоконденсатных месторождений. Специфические природные особенности химического состава вод региона следующие: повышенное содержание растворимых форм железа, марганца, высокие концентрации органических веществ (ОВ), вода ультрапресная.

Контроль сброса загрязненных вод точечными организованными источниками осуществляется с использованием системы нормативов допустимых сбросов. Важной проблемой для охраны водных и связанных с ними биологических ресурсов становится разработка методов количественного учета поступления НУВ от рассредоточенных или

диффузных источников и оценка их вклада в общее загрязнение речных бассейнов. В научной литературе приводится много данных о значительном влиянии данного вида источников на загрязнение вод суши [5, 6, 9, 14—19].

Цель работы — разработать методику расчета выноса НУВ от диффузных источников загрязнения с речным стоком для условий тундровой и лесотундровой зон, на ее основе рассчитать общий объем их выноса в р. Пур, а также дать прогноз количества выноса НУВ при дальнейшем развитии нефтегазодобывающий отрасли в бассейне Карского моря.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Объектом для натурных и расчетных работ выбран бассейн р. Пур. Водосбор подвержен большой нагрузке со стороны предприятий нефтегазодобычи, транспорта, населенных пунктов. Бассейн р. Пур имеет протяженность с севера на юг более 500 км. Природные зоны здесь сменяются от мохово-кустарничковой тундры до средней тайги. Вся территория бассейна расположена в трех ландшафтно-гидрологических провинциях (ЛГП) [1]. Южная и центральная части бассейна до широты р. Табъяхи относятся к Пурской и в меньшей мере к Тазовской ЛГП Обь-Иртышской лесоболотной низинно-аккумулятивной ланд-шафтно-гидрологической зоны (ЛГЗ). Северная четверть водосбора входит в Восточно-Гыдан-скую ЛГП Ямало-Гыданской мерзлотной озерно-болотно-речной ЛГЗ. Границы между этими ЛГЗ определяют южная граница сплошного распространения низкотемпературных многолетнемерз-лых пород с поверхности и граница между тундрой и лесоболотной зоной. Особенности формирования водного стока характеризуются разнообразием ландшафтно-гидрологических и эколого-геохимических условий, которые усложняют своей мозаичностью организацию контроля состояния водных ресурсов этой территории.

Работа основана на данных полевых натурных исследований и результатах химических анализов проб природных вод и почв, отобранных на экспериментальных водосборах и на стоковых площадках в их пределах. Стоковые площадки закладывались в местах разливов нефти. Для оценки выноса НУВ с гидрологически неизученных малых водосборов были использованы эмпирические уравнения, основанные на обработке данных, полученных путем натурных наблюдений и замеров, расчетов зависимостей между объемом выноса НУВ, площадью и количеством замазу-ченных территорий на водосборе, а также ланд-

шафтно-гидрологическими и метеорологическими характеристиками территорий. Одно из таких уравнений — (1), полученное В.М. Калининым [5], описывающее зависимость модуля смыва НУВ от площади нефтезагрязнения и модуля стока воды с учетом фоновых концентраций НУВ в водах малых рек таежной зоны Западной Сибири (бассейн Оби):

ц = 0.42МЗ

1 - ехр(-40

Г

+ йфЫ (1 -

Г)

(1)

где ц — модуль смыва нефти, мг/с км2; 0.42 — эмпирически полученный коэффициент ат для условий Среднего Приобья, равный концентрации НУВ в замыкающем створе при максимальной замазученности водосбора; МЗ — модуль стока воды с нефтезагрязненной части водосбора, МЗ = 1 л/с км2; М — обобщенный по территории модуль стока воды, л/с км2, Г — площадь водосбора, км2; «ф — концентрация НУВ в замыкающем створе при отсутствии загрязнения земель нефтью (фоновое состояние); /З— площадь нефтяного загрязнения на водосборе.

Преимущество уравнения (1) в том, что оно учитывает фоновое содержание НУВ в реках региона и основано на функциональной связи между смывом нефти и площадью замазученных земель. Количество и площадь загрязненных нефтью земель можно оценить визуально при маршрутных исследованиях и при помощи современных средств дистанционного зондирования поверхности Земли.

Существуют определенные ограничения по использованию уравнения (1), связанные с природными условиями формирования стока. Уравнение (1) выведено для таежных водосборов и, следовательно, применимо только для таежной (лесоболотной) части бассейна р. Пур. В условиях лесотундры и тундры закономерности формирования склонового и руслового стока, выноса НУВ с текучими природными водами различаются, поэтому необходимы уточнения, учитывающие природно-климатические условия исследуемых зон.

В створах гидрологических постов (ГС) 1, 2, 3 в 2001—2005 гг. были проведены гидрохимические и гидрологические исследования в ходе экспедиции на трех малых водосборах в северо-западном секторе бассейна р. Пур (рис. 1). Водосборы рек в створах постов 1 и 3 расположены в пределах территории нефтяного промысла, откуда в водные системы с диффузным стоком в том или ином количестве могут поступать НУВ. ГС 2 (ручей — приток р. Пидейяхи) выбран для оценки выноса НУВ с незагрязненного водосбора для уточнения

^ Гидрологические посты

-Дороги

-Реки

Нефтегазопромысловые объекты (газовые, нефтяные промыслы, вахтовые поселки) и пр.

-----Граница экспериментальных рек

| | Стоковая площадка Нефтепровод _ _ Болото

оз. Озеро

| Граница исследуемой территории

Рис. 1. Карта-схема размещения объектов исследования: экспериментальных водосборов рек Пидейяхи и Нгаркаесе-таяхи, гидрологических постов (ГС 1, 2 и 3), стоковых площадок (СтП I, II).

Таблица 1. Морфометрические характеристики экспериментальных водосборов

Название реки, ручья Морфометрические характеристики

площадь водосбора ¥, км2 длина реки, км уклон, %% заболоченность, % залесенность, %

р. Пидейяха (ГС 1) 63.3 9.5 2.2 61.0 16.6

Ручей без названия, приток р. Пидейяхи (ГС 2) 1.84 2.8 1.4 75.5 0.01

р. Нгаркаесетаяха (ГС 3) 44.0 11.0 2.1 68.5 0.4

регионального значения параметра (фоновая концентрация) в формуле (1).

На экспериментальном водосборе (ГС 1) определялся фактический модуль смыва НУВ при наличии на территории нефтяных разливов и вторичных нефтезагрязненных участков. Проводились замеры водного стока с созданных при экспериментальных работах изолированных от окружающей местности стоковых площадок. Одновременно проводились измерения площади нефтезагрязненных участков, их приуроченность к различным ландшафтным комплексам, время существования разливов нефти, а также основные морфометрические характеристики экспериментальных водосборов (табл. 1). Для определения площади нефтяных разливов проводилась топографическая съемка нефтеза-грязненных участков. Данные о продолжительности существования и объеме разлива получены от предприятия недрапользователя, на объекте которого зафиксирована аварийная ситуация.

Для оценки выноса НУВ склоновым стоком с за-мазученных участков на экспериментальном водосборе в пределах створа ГС 1 были заложены две стоковые площадки (СтП I и СтП II) (рис. 1). Участки с нефтяными разливами были окружены по всему периметру валами, исключающими внешний поверхностный приток вод (чистых и з

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.

Показать целиком