АГРОХИМИЯ, 2012, № 11, с. 82-90
УДК 632.122.2:631.41:631.445.12(571.122)
ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕХНОГЕОХИМИЧЕСКИХ АНОМАЛИЙ ТОРФЯНЫХ ПОЧВ, ЗАГРЯЗНЕННЫХ ШЛАМАМИ В РАЙОНЕ НЕФТЕДОБЫЧИ В СРЕДНЕМ ПРИОБЬЕ
© 2012 г. Ю.Н. Водяницкий1, Н.А. Аветов1, А.Т. Савичев2, С.Я. Трофимов1
1 Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, факультет почвоведения
119899 Москва, Ленинские горы, 1, Россия 2119017 Геологический институт РАН Москва, Пыжевский пер, 7, Россия Е-шаИ: yu.vodyan@mail.ru
Поступила в редакцию 18.01.2012 г.
Образованию техногенных геохимических аномалий способствует исходно низкое содержание зольных элементов в торфе, которое определяет обогащенность торфяной золы многими химическими элементами. Техногеохимические аномалии в торфе, загрязненном шламами в районе добычи нефти, как и аномалии в минеральных почвах, крайне неоднородны по распределению химических элементов и отличаются изменчивостью во времени. Старые аномалии рассоляются: происходит потеря С1 и К по сравнению с новой аномалией; возрастает загрязненность торфа тяжелыми щелочноземельными металлами Бг и Ва.
Ключевые слова: торфяная почва, шламы от нефтедобычи, техногеохимические аномалии, Среднее Приобье.
ВВЕДЕНИЕ
Болотные ландшафты, занимающие около 40% территории Среднего Приобья, испытывают антропогенное воздействие за счет расширения нефтедобычи, увеличения протяженности коммуникаций, износа трубопроводной сети на давно освоенных месторождениях, многие из которых расположены в наиболее заболоченных районах. При этом на торфяную почву влияют не только углеводороды нефти, но и сопутствующие минеральные поллютанты [1, 2], среди которых есть как макроэлементы (К, Mg, Са, Р, Б), так и тяжелые металлы (ТМ).
Установлено, что в составе нефти всегда присутствуют два тяжелых металла: никель и ванадий [3]. Ими обогащены тонкие частицы аэраль-ных выбросов ТЭЦ, работающих на нефти [4]. Позже были выявлены и другие ТМ. Широкий набор тяжелых металлов обнаружен в составе субмикроскопических частиц аэральных выбросов нефтеперерабатывающих заводов и тепловых электростанций, работающих на нефти [5, 6]. В составе аэральных выбросов Тайваньской ТЭЦ, сжигающей нефть, выявлены Аз, Сё, Сг, N1, РЬ -элементы 1-го класса опасности.
В местах добычи нефти почвы загрязнены также компонентами минерализованных промысло-
вых стоков, буровых растворов и шламов [1]. Все они содержат ксенобиотики, хотя их состав иной, чем в нефти. Ксенобиотики поступают из разжи-жителей буровых растворов, термостабилизаторов, эмульгаторов, утяжелителей, например, барита и т. п. Кроме того, применяют поверхностно активные вещества, ингибиторы отложения солей на основе фосфорорганических соединений и т. д. [2].
В амбары со шламами поступают хлоридно-кальциевые рассолы, обогащенные Са, Бе, Мп, РЬ, Бп, Си, Ва [7]. Отходы бурения, включающие засоленные пластовые воды, провоцируют "техногенный галогенез" [2], одновременно в почвах накапливаются такие металлы, как Ва, Zn, Си [8]. Набор элементов-поллютантов может быть различным в местах разлива разных видов нефти и складирования буровых растворов и шламов.
Влияние шламовых отходов на химический состав торфяных почв изучено недостаточно. Почва обогащается как полезными, так и вредными элементами. Накопление макроэлементов и микроэлементов (Мп, Си, Zn, N1) в верховых торфах, обедненных элементами питания, может положительно повлиять на растительность. Есть данные и о положительном влиянии лантанидов [9]. В то же время агрохимическое влияние таких тяжелых
металлов, как Бг, Ва, Сг, РЬ, следует рассматривать как отрицательное.
Таким образом, под влиянием объектов нефтедобычи образуются техногеохимические аномалии. На их территории в почвах изменена не только органическая фаза (что к настоящему времени достаточно хорошо изучено), но и минеральная. В связи с этим возникает вопрос: как меняется элементный состав торфяных почв на территории техногеохимических аномалий? Ответ на этот вопрос необходим для характеристики и прогноза экологической ситуации в болотных ландшафтах.
Цель работы - изучить изменение химического состава торфяных почв, загрязненных шламами в районе нефтедобычи в Среднем Приобье.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
В качестве объектов исследования были выбраны три техногеохимических аномалии вблизи шламовых амбаров на одном из нефтяных месторождений Среднего Приобья. Эти аномалии отличаются по возрасту существования: одна из них образовалась 2 года назад, две другие - 3040 лет тому назад. Шламовый амбар № 1 создан 2 года назад и в настоящее время используется для производства буролита путем перемешивания с цементом бурового шлама, извлеченного при бурении из скважин месторождения. У полученной смеси более низкий по сравнению с буровым шламом класс опасности отходов, она пригодна для дорожного строительства. Пока же буролит не находит сбыта и складируется рядом с амбаром в виде насыпи. Передвижение тяжелой техники (бульдозера, экскаватора, грузовых автомобилей) по краю амбара, наряду с загрузкой в амбар цемента, приводят к аэральному загрязнению близлежащего болота. Таким образом, формируется техногеохимическая аномалия смешанного "аэрально-гидрогенного" типа. Данных об истории старых шламовых амбаров № 3 и № 4 нет, возможно, в этом случае техногеохимические аномалии также образовались под влиянием как аэрального, так и гидрогенного факторов.
Участок 1. Верховое болото представлено гря-дово-среднемочажинным комплексом. Торф изучали на 2-х площадках. Образец 1.3 отобран в буферной зоне в 23 м от шламового амбара. Площадка 1.4 находится в импактной зоне рядом со шламовым амбаром; здесь отобрали два образца: 1.4 м - в мочажине и 1.4 г - на гряде.
Участок 3. Вторично эвтрофизированное со-сново-кустарничково-сфагновое болото. Возраст амбара 30-40 лет. В настоящее время сброс бу-
рового шлама в амбар прекращен. Вблизи амбара разлита нефть, что определило восстановительные условия на участке: вблизи амбара содержится до 20.5% нефти, на удалении от него - 0.3%. Торф изучали на 3-х площадках. Образец 3.1 отобран в дальней буферной зоне в 140 м от шламового амбара. Образец 3.2 взят в ближней буферной зоне в 95 м от шламового амбара. Образец 3.3 - в импактной зоне рядом со шламовым амбаром.
Участок 4. Вторично эвтрофизированное со-сново-кустарничково-сфагновое болото. Возраст амбара 30-40 лет. В настоящее время сброс бурового шлама в амбар прекращен. Торф изучали на 2-х площадках. Образец 4.2 отобран в буферной зоне в 60 м от шламового амбара. Образец 4.3 отобран в импактной зоне рядом со шламовым амбаром.
В качестве фоновых объектов использованы три образца торфа (13-15), отобранные в 30 км от мест нефтедобычи. Образцы взяты с глубины 0-20 см.
Исследования проводили 1-15 августа 2010 г. На каждой площадке определяли общее проективное покрытие (ОПП) растительности. Со всех пробных площадок методом конверта с глубины 0-10 см отбирали образцы торфа, высушивали до воздушно сухого состояния, а затем прокаливали в муфеле.
Содержание химических элементов в золе торфа определяли рентгенофлуоресцентным методом на приборе "Респект". На нем же определяли содержание редкоземельных металлов рентгено-радиометрическим методом [10]. Всего определено более 20 элементов; один из важных элементов засоления торфов - № - на приборе "Респект" не идентифицируется. Для определения содержания N > 0.8% применяли рентгенофлуоресцентный анализатор "ТеГа-6111". Затем с учетом зольности подсчитывали содержание каждого из элементов в торфе.
Статистический анализ состоял в подсчете среднего содержания каждого из химических элементов в пределах своей аномалии и подсчете ошибки среднего (т). Затем сравнивали среднее содержание каждого элемента в своей аномалии с его содержанием на фоне и в другой аномалии. Достоверность различия среднего содержания элемента оценивали по ¿-критерию Стьюдента: оно должно превышать критическую величину ¿кр при Р = 0.95. Показано, что по ¿-критерию среднее содержание большинства элементов в золе торфов вблизи старых амбаров № 3 и № 4 различалось недостоверно. Поэтому в дальнейшем данные о химическом составе торфов на участках № 3 и № 4 были объединены в единою выборку -
старых техногеохимических аномалий. Таким образом, анализировали химический состав тех-ногеохимических аномалий, различая их по возрасту: молодую аномалию вблизи нового амбара № 1 и обе старые аномалии вблизи старых амбаров № 3 и № 4.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Первичный анализ полученных данных выявил важное обстоятельство: разделение в поле техно-геохимических аномалий на буферные и импак-тные зоны по результатам химического состава торфа не получило абсолютного подтверждения: например, в импактной зоне вблизи амбара № 3 содержание Си и РЬ в торфе оказалось меньше, чем в буферных зонах.
Таким образом, территории техногеохими-ческих аномалий отличались хаотическим перераспределением химических элементов. Это подтверждено и аномально высоким варьированием коэффициентов вариации ряда элементов (V >100%) на территориях техногеохимических аномалий. Сильное варьирование содержания многих элементов имело принципиальную причину. Давно установлено, что варьирование содержания рассеянных элементов по сравнению с фоном больше в пределах геохимических аномалий (как природных, так и техногенных), чем на фоне [11]. Авторами было подтверждено сильное варьирование содержания ТМ на территории техногенной аномалии, сформированной выбросами Череповецкого металлургического завода "Северсталь" [12].
В работе приведено содержание в золе торфов макроэлементов и галогенов, а также тяжелых металлов. Приведены их содержания, пересчитанные на массу торфа. В силу малого содержания зольных элементов изменение химического состава золы торфов при воздействии шламов оказалось весьма ощутимым.
Содержание в торфе фосфора и серы в новой техногеохимической аномалии. Зольность торфов (12-45%) в этом случае была значительно больше, чем на фоне (~1%) (табл. 1). Очевидно, что рост зольности - это результат загрязнения торфа свежими шламами. Такая высокая зольность не характерна для верховых торфов. Изменен
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.