ГЕОЭКОЛОГИЯ. ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ. ГИДРОГЕОЛОГИЯ. ГЕОКРИОЛОГИЯ, 2013, № 1, с. 80-84
КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
УДК 624.131.1:551.252
ЗАДАЧИ ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД ЭОЦЕН-ЧЕТВЕРТИЧНОГО ВОДОНОСНОГО КОМПЛЕКСА ТЕРРИТОРИИ ЯМАЛО-НЕНЕЦКОГО АВТОМНОГО ОКРУГА В СВЯЗИ С РАЗРАБОТКОЙ МЕСТОРОЖДЕНИЙ УГЛЕВОДОРОДОВ
© 2013 г. А. А. Ястребов, Ю. А. Мамаев
Институт геоэкологии им. Е.М. Сергеева РАН, Уланский пер. д.13, стр.2, Москва, 101000 Россия. E-mail: yaa-80@mail.ru
Поступила в редакцию 13.02.2012 г.
В статье показано, что региональные закономерности пространственной изменчивости геокриологических условий ЯНАО, а именно: строение толщ многолетнемерзлых пород, криогенные процессы и обусловленный ими бугристо-западинный рельеф местности определяют площадной тренд стоковых характеристик эоцен-четвертичного водоносного комплекса и особенности миграции загрязняющих веществ в пределах региона. Оценка устойчивости геосистемы к техногенному воздействию с учетом глобальных процессов потепления климата и деградации мерзлоты должны опираться на водно-балансовые расчеты, учитывающие изменяющиеся глубинные и емкостные параметры водных объектов.
Ключевые слова: геоэкология, криолитозона, состояние подземных вод, опасные процессы.
В настоящее время в связи с интенсивной разработкой месторождений углеводородов на Севере Западной Сибири загрязнение окружающей природной среды - одна из главных геоэкологических проблем. Изучение и прогноз изменения геоэкологического состояния данных территорий с экстремальными ландшафтно-климатическими условиями важны уже на предпроектных этапах освоения, что позволяет эффективно инвестировать средства в промышленное и градостроительное развитие данных территорий, разработку природоохранных мероприятий и способов инженерной защиты объектов, рациональную организацию комплексных инженерных изысканий на этапах разработки проектной и рабочей документации.
Ямало-Ненецкий автономный округ (ЯНАО) -ведущий нефтегазодобывающий регион в мире, занимает особое место в обеспечении России и ее экспортных потребителей энергетическим сырьем. На его долю приходится около 80% доказанных запасов России и около 30% мировых запасов природного газа. Округ также является вторым районом по объему добычи нефти. С начала геологического изучения территории от-
крыто более 200 месторождений углеводородного сырья, среди которых 72 нефтяных. Доля нефтедобывающего комплекса в промышленном секторе ЯНАО составляет 95%. Здесь занято до 20% трудоспособного населения округа. Около 40 крупных и средних организаций занимаются добычей, хранением, подготовкой и транспортировкой углеводородного топлива. В среднем за год здесь добывается около 50 млн. т нефти и газового конденсата, а также более 500 млрд. м3 газа. Региональные и внутрипромысловые транспортные сети и системы - главные источники загрязнения окружающей среды.
Подземные воды играют огромную роль в ресурсной обеспеченности Округа и повышении качества и уровня жизни населения. Возрастающее потребление воды при пространственной изменчивости качества и количества подземных вод эоцен-четвертичного водоносного комплекса обусловливает снижение запасов питьевых подземных вод.
Особенность подземных вод ЯНАО - их приуроченность к криолитозоне. В результате неоднократных оледенений, трансгрессий и регрессий
ЗАДАЧИ ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД.
81
Районирование территории ЯНАО по особенностям распространения ММП и модуля подземного стока: 1-я подзона - ММП от 10-30%, модуль подземного стока 3.5 л/с-км2; 2-я подзона - ММП от 30-0%, модуль подземного стока 2.5 л/с-км2; 3-я подзона - ММП от 70-90%, модуль подземного стока 1.5 л/с ■ км2; 4-я подзона - ММП от 90-100%, модуль подземного стока 0.5 л/с ■ км2; 5-я подзона - ММП 100%, модуль подземного стока <0.05 л/с ■ км2 [7].
арктического моря в четвертичный период, промерзание горных пород и типы строения мерзлых толщ имеют ярко выраженную широтную зональность [7].
На Западно-Сибирской равнине сформировались зоны слитного и разобщенного залегания мощных современных и древних многолетнемер-злых пород (ММП), а также зона глубокого залегания древних ММП.
На рисунке, согласно [7], две первые по площади зоны примерно соответствуют зоне разобщенного залегания современных и древних многолет-немерзлых пород (островная мерзлота). Условная (подвижная) граница зон монолитного залегания
мерзлоты примерно соответствует границам верхнеплейстоценового оледенения [7].
Геокриологические условия оказывают важнейшее влияние на условия формирования, запасы и качество подземных вод.
Многолетними региональными гидрогеологическими исследованиями на территории ЯНАО установлено, что среди основных факторов, влияющих на скорости движения подземных вод, выделяются морфографические и морфометричес-кие особенности рельефа [2,6].
По условиям залегания и особенностям гидродинамического режима подземные воды округа
82
ЯСТРЕБОВ, МАМАЕВ
делятся на сезонно-талые, надмерзлотные, межмерзлотные, подмерзлотные воды и воды сквозных таликов. Подземные воды, используемые для хозяйственно-питьевого водоснабжения, приурочены, главным образом, к надмерзлотным и межмерзлотным горизонтам. Межмерзлотные воды распространены между верхним и реликтовым слоями ММП и часто имеют напорный характер до 100 м и более. Глубина залегания таких вод в долинах рек достигает 250 м, а их напор 240 м. Криогенные условия и литологический состав пород определяют общий химический состав подземных вод. При этом основную роль играют процессы испарения, вымораживания и катионного обмена.
Особенность подземных вод территории ЯНАО - их низкая (ультрапресная) минерализация, редко превышающая 100 мг/л. Низкие концентрации отмечаются для таких основных со-леобразующих компонентов, как кальций (от 1 до 50 мг/л, при среднем содержании 11 мг/л) и магний (от 1 до 40 мг/л, при среднем содержании 6 мг/л). На фоне пониженных значений этих ионов резко выделяются высокие содержания ионов железа (от 0.1 до 6 мг/л, при среднем содержании 1.6 мг/л), марганца (от 0.01 до 1 мг/л, при средних концентрациях 0.4 мг/л) и кремнекис-лоты (от 5 до 40 мг/л, при среднем содержании 25 мг/л)1. На фоне такой ультрапресной минерализации даже незначительный привнос контами-нантов приводит к заметному ухудшению качества подземных вод.
Геоэкологическими исследованиями выявлены многочисленные участки техногенного загрязнения элементов природной среды, включая поверхностные и подземные воды. По опубликованным данным ежегодно на территории Западной Сибири случается около 300 аварий на региональных и внутрипромысловых продуктопроводах с общими потерями около 3 млн. т нефти [1]. Большая часть потерь загрязняет поверхностные воды. На всей территории округа речные воды загрязнены нефтепродуктами, фенолами, соединениями Си, Zn, Мп и Fe. Основные источники поступления фенолов - сточные воды объектов нефтегазового комплекса и хозяйственно-бытовые стоки населенных пунктов. Особую угрозу представляют нефтепродукты, которые являются основными
1 Отчет о научно-исследовательской работе по теме № 30-02 "Оценка ресурсов и качества подземных вод Ямало-Ненецкого автономного округа". Исполнители: А.И. Ковальчук, И.В. Абатурова, В.А. Бешенцев, О.Г. Бешенцева, Ю.В. Васильев, Ю.К. Иванов, А.В. Соколова, С.Н. Тагильцев, А.А. Ястребов. Бюро экологических экспертиз, УрО РАН, Екатеринбург, 2003.
загрязнителями поверхностных и подземных вод. В результате аварийного попадания на почвенные грунты, в местах разлива, нефть просачивается в грунтовые воды, что создает угрозу загрязнения нефтепродуктами подземных водоносных горизонтов - источников питьевого водоснабжения. Миграция нефтяных загрязнений распространяется на территориях, значительно превышающих площадь первичного загрязнения. В первую очередь это обусловливает низкое качество поверхностных вод, которые по комплексным показателям характеризуются как "загрязненные" и "умеренно-загрязненные" и относятся к четвертому и третьему классам качества воды. Превышения ПДК по нефтепродуктам во многих реках и озерах региона составляет до 9 ПДК, по фенолу до 6 ПДК, по аммонийному азоту более 2 ПДК. Среднегодовое содержание наиболее распространенных загрязняющих веществ, превышающее предельно-загрязняющие концентрации, отражено в таблице.
В результате интенсивного отбора газа, конденсата, нефти на территории Округа сформировались зоны с депрессией гидростатических напоров глубинных минерализованных подземных вод. Под влиянием добычи на отдельных участках их уровень снизился более чем на 400 м. В этих зонах намечается тенденция к понижению абсолютных отметок дневной поверхности, как это произошло на нефтяных месторождениях Ханты-Мансийского автономного округа (Сургут, Само-тлор и др.). При этом не исключаются нарушения герметичности водоупоров, усиление процесса деградации вечной мерзлоты и, как следствие, перетекание пресных вод из верхнего в нижний гидрогеологический этаж.
При восстановлении пластовых напоров после прекращения отработки нефтяных и газовых месторождений возможен и обратный процесс. Высокие пластовые давления, изначально существовавшие в продуктивных горизонтах, определяли уровень стояния пластовых вод значительно выше дневной поверхности (3-7 атм. над устьем скважины). Недостаточно надежное тампонирование скважин может привести к поступлению в зону пресных вод и в поверхностные водотоки высокоминерализованных и токсичных вод.
С постоянным ростом техногенной нагрузки увеличиваются риски от техногенных аварий и спровоцированных опасных природных процессов: эрозии, подтопления, суффозии, пучения и просадки грунтов, а также криогенных процессов термоэрозии, термокарста, наледообразования, протаивания, "растепления" ММП, слагающих
ЗАДАЧИ ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД... 83
Среднегодовое содержание загрязняющих веществ в реках ЯНАО, кратность ПДК (по данным за 20022005 гг.)
Водный объект Пункт контроля Фенолы Нефтепродукты Железо общее Медь Цинк Марганец
Обь Горки 1.5 менее 3.7 20.3 2 3.9 22
Салехард* ПДК 4.6-4.8 18-20 до 1 2.8-6.7 14.8-21.5
По
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.