Предварительные результаты гидрогеоэкологических исследований на Оренбургском нефтегазоконденсатном месторождении

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оренбургский государственный университет

Предварительные результаты гидрогеоэкологических исследований на Оренбургском нефтегазоконденсатном месторождении

Савилова Е.Б.

Оренбург

Оренбургский нефтегазовый комплекс (ОНГК) расположен в центральной части Оренбуржья и работает на базе Оренбургского нефтегазоконденсатного месторождения (ОНГКМ), открытого в 1966 г. и эксплуатируемого с 1974 г. [1, 2] Месторождение уникально по запасам и составу газов. В состав НГК входят гелиевый и один из крупнейших в Европе Оренбургский газоперерабатывающий завод (ОГПЗ). Ввод в эксплуатацию ОНГК стимулировало развитие региона, его энергетики, промышленности и сельского хозяйства. Только в Оренбургском промузле количество предприятий возросло до двухсот. Не достаточное совершенство технологий предприятий и хозяйств стали причиной резкого роста техногенной нагрузки на природные воды и окружающую среду (ОС). Природоохранными службами зафиксировано неблагоприятное состояние природных вод и здоровья населения района. Возникла острая необходимость создания системы контроля (мониторинга) за состоянием водных ресурсов и здоровьем населения. Поэтому вопросы гидрогеоэкологической оценки состояния района и обеспечения экологической безопасности населения на территории влияния ОНГК превратилась в одну из весьма актуальных. Возникли задачи научного обоснования этих вопросов и разработки мероприятий по минимизации техногенной нагрузки и контроля за ситуацией в условиях развития процессов техногенеза. Возникла необходимость:

- изучить гидрогеоэкологическое состояние территории с построением карты источников загрязнения исследуемой территории;

- выполнить ее типизацию по уязвимости геологической среды (ГС) к загрязнению и оценить техногенную нагрузку на природные воды;

- разработать рекомендации по минимизации этой нагрузки на гидросферу и на природный комплекс.

В качестве исходного материала для решения этих задач использованы материалы, собранные с участием автора не только в полевых условиях, но и в государственных и ведомственных фондах: в Комитете по природным ресурсам, в лаборатории Оренбургского госуниверситета, в отделе Геоэкологии ОНЦ УрО РАН, в Оренбургском областном комитете статистики. Фактический материал собирался, начиная еще со студенческого периода (1999-2004) и во время обучения в аспирантуре (с 2007 г.). В работе использованы результаты химического анализа проб поверхностных и подземных вод, снега, почв, грунтов и илов, отобранных вблизи источников загрязнения. Проработаны также опубликованные и фондовые материалы по результатам изучения природных вод, геологической среды и процессов загрязнения в России и за рубежом.

Для выбора методов гидрогеоэкологических исследований выполнен анализ многочисленных источники по теории и практике оценок экологического состояния природного комплекса. Широко использованы методы гидрогеоэкологического картографирования [1, 3], моделирования и дистанционных исследований природных и техногенных процессов на изучаемой территории. Для статистической и графической обработки материалов применялись методы и средства из пакетов программ Excel, Microsoft Photo Editor и PowerPoint.

Значительные зоны загрязнения природных вод сформировались вокруг Оренбургского ГПЗ, гелиевого завода, промышленного района г. Оренбурга, животноводческих комплексов, сельскохозяйственных полей и садов, где используются удобрения и ядохимикаты, а так же в районе складов сельхозхимии. Широкое применением изотопов обусловило повышение уровня радиации в Оренбуржье, что вызвало не только рост онкологических заболеваний, но и разнообразные поражения людей с ослабленным здоровьем, включая метгемоглобинемию и болезни, от которых, прежде всего, страдают дети. Поражение их организмов начинается еще в утробе матери, ослабленный организм которой не может дать полноценного плода. Эти обстоятельства привели к угрожающе массовому послеродовому травматизму детей в области головного и спинного мозга. Произошел рост рождаемости числа неполноценных детей, для которых необходимы вспомогательные детские и специальные медицинские учреждения.

Бурение сотен скважин разного назначения на Оренбургском месторождении вызвало перетоки флюидов с глубин в 3 и более км в верхнюю часть разреза. Активизировалась так же миграция углеводородов к дневной поверхности при аварийных выбросах, что вызвало загрязнение природных вод и ОС. Поэтому возникли задачи изучения факторов, очагов загрязнения и условий миграции загрязняющих веществ с разработкой мероприятий по снижению и ликвидации очагов загрязнения. Важнейшие очаги загрязнения обусловлены сбросом сточных вод в водоемы. Для оценки их влияния на природные воды необходимо совершенствование системы мониторинга на основе применения наземных и дистанционных методов исследований. Использование дистанционных методов в комплексе с наземными при построении и анализе тематических гидрогеоэкологических, гидролого-гидрогеологических, геохимических, геоморфологических, структурно-тектонических и климатических карт и схем позволяет выявить участки техногенной трансформации природных вод под влиянием техногенных объектов. Загрязняющие вещества делятся на консервативные и неконсервативные. Совокупность всех геохимических полей генетически, пространственно и во времени связанная, как с природными, так и с техногенными объектами (техногенно-природная геохимическая систем), определяет условия жизнедеятельности человека.

На экологическую ситуацию в горнодобывающих районах оказывают эндогенные процессы, проявляющиеся на поверхности земли и в ее недрах через тектонически ослабленные зоны. Так, выявленные дистанционными методами, линеаменты и кольцевые структуры являются границами структурных, геолого-геоморфологических, неотектонических и др. элементов и отражают их на поверхности земли в виде аномалий, ареалов и потоков загрязнения. Экологическую ситуацию мы оцениваем по наличию и числу техногенных объектов в районе исследований, объемом их отходов и выбросов в гидросферу, атмосферу и литосферу. Поэтому очевидно, что необходимо разрабатывать и внедрять единую территориальную систему мониторинга, без которой невозможно нормировать выбросы предприятий и перейти на малоотходные технологии. Особенно важно ограничить и локализовать техногенную трансформацию на водохозяйственных объектах.

Экологически сложная ситуация на территории ОНГК сложилась в связи с концентрацией промышленных объектов на участках и площадях не устойчивых к техногенному воздействию [2, 4, 5]. Единый территориальный контроль за системой технология ? природный комплекс ? здоровье населения отсутствует, контроль за элементами этой системы ведется разобщенно и плохо. Этим объясняется прогрессирующая деградация природного комплекса, высокий уровень заболеваемости, смертности и низкая продолжительность жизни людей. Для создания единой территориальной системы контроля необходимо выполнить паспортизацию всех техногенных и техногенно нарушенных объектов. Анализ результатов аэрокосмических съемок с разной степенью генерализации позволил прийти к выводу о возможности одновременного слежения за состоянием и динамикой изменения здоровья населения и природным комплексом. Это дает возможность по контрольным точкам мониторинга интерпретировать информацию по всему полю исследуемой территории. Изучение ее в разных зонах спектра позволяет выявлять закономерности строения гидросферы и в происходящих в ней процессах, используя информацию по эталонным участкам и экстраполируя ее на всю изучаемую площадь. Результаты применения комплекса наземных и дистанционных методов отражают:

- особенности строения и состава гидросферы;

- качество параметров природных вод, определяющих здоровье людей;

- закономерности строения гидросферы, ее типизацию по уязвимости к загрязнению и по ценности природных ресурсов территории;

- схемы и модели водо- и природопользования, не допускающие отклонения показателей здоровья людей и ОС, а также продуктивности биоценозов исследуемой территории ниже заданного уровня.

Предлагаемую систему наземно-аэрокосмического мониторинга рекомендуется непрерывно оптимизировать, как и модели, положенные в ее основу, конкретизируя их и превращая из плоских в объемные. Возникла возможность выполнить типизацию территории по уязвимости к загрязнению и по хозяйственной ценности земель с учетом структуры техногенной нагрузки и способности ГС к самоочищению. При построении схемы типизации по уязвимости к загрязнению использована карта элементарных геохимических ландшафтов (рис. 1).

Рис.1. Карта элементарных геохимических ландшафтов (по А.А. Чибилеву (1992) и С.В. Юриной (2000) с дополнениями автора): А. Подчиненные элементарные геохимические ландшафты: 1 - аквальные, субаквальные и супераквальные (пойменные), 2 - неоэлювиальные (надпойменно-террасовые); 3 - субаквальные (долинно-балочные). Б. Автономные элементарные геохимические ландшафты: 4 - трансэлювиальные (долинно-плакорные), 5 - элювиальные (водораздельно-плакорные); 6 - территория города Оренбурга

Типы районов выделяются с учетом балльной оценки и значения М_ПДВ, т/км² в год (рис. 2). Выделены слабо уязвимые типы районов с оценкой до 1 балла и М_ПДВ 50ч70 т/км² в год, рекомендуемые к неограниченному хозяйственному использованию и с минимальными затратами на охрану окружающей среды (ОС); 2 - уязвимые типы районов оцениваются в 1ч2 балла с М_ПДВ 20ч50 т/км² в год, рекомендуемые к ограниченному использованию, но с приемлемыми затратами на охрану ОС; 3 - значительно уязвимые к загрязнению, оцениваемые в 2ч3 балла и с М_ПДВ 5ч20 т/км² в год, рекомендуемые к весьма ограниченному использованию с высокими затратами на охрану ОС; 4 - весьма уязвимые к загрязнению типы районов. Оцениваемые более чем в 3 балла и с М_ПДВ менее 5 т/км² в год, рекомендуемые к исключительно ограниченному использованию. Границы между районами с разной уязвимостью к загрязнению и соответственно с неодинаковой плотностью наблюдений проводятся по результатам наземных и дистанционных исследований с учетом геоморфологических, гидрогеологических, неотектонических и геохимических особенностей территории.

Рис. 2. Схема типизации территории по уязвимости к загрязнению исследуемой территории в зоне влияния Оренбургского НГК. (По А.Я. Гаеву [1] с уточнениями автора)

Типы районов по уязвимости к загрязнению с учетом балльной оценки и значения М_ПДВ, т/км² в год: 1 - слабо уязвимые (до 1 балла; М_ПДВ 50-70 т/км² в год), рекомендуемые к неограниченному использованию с минимальными мероприятиями по охране окружающей среды (ОС); 2 - уязвимые (1-2 балла; М_ПДВ 20-50 т/км² в год), рекомендуемые к ограниченному использованию с приемлемыми затратами на охрану ОС; 3 - значительно уязвимые (2-3 балла; М_ПДВ 5-20 т/км² в год), рекомендуемые к весьма ограниченному использованию с высокими затратами на охрану ОС; 4 - весьма уязвимые (более 3-х баллов; М_ПДВ менее 5 т/км² в год), рекомендуемые к исключительно ограниченному использованию; 6 - контур месторождения.

В результате построена схема типизации территории по уровню детальности мониторинговых наблюдений (рис. 3).

Рис. 3. Схема типизации территории Оренбургского НГК по уровню детальности мониторинговых наблюдений (Составили А.Я. Гаев, Е.Б. Савилова и др.). 1 - районы практически неограниченного использования, где система наблюдения ограничена отдельными точками за пределами СЗЗ, с локализацией поверхностного стока и планировкой местности; 2 - районы широкого хозяйственного использованию с минимальными затратами на систему мониторинга и охрану природных вод; 3 - районы ограниченного использования со значительными затратами на систему мониторинга и с очень большими затратами на охрану природных вод от загрязнения; 4 - районы, рекомендуемые к систематическим и наиболее детальным наблюдениям при исключительно ограниченном хозяйственном использовании территории; 5 - контур Оренбургского газоконденсатного месторождения.

Итак, совершенствование системы гидрогеоэкологического мониторинга на территории ОНГК должно осуществляться с учетом уязвимости к загрязнению, народно-хозяйственной ценности вод и земель, направления поверхностного и подземного стока и особенностей неотектоники. гидрогеоэкологический загрязнение геохимический

Задачей мониторинга является переход к управлению экологической ситуацией путем внедрения профилактических водоохранных мероприятий и научно-обоснованного размещения новых производственных объектов. Вокруг предприятий сформировались зоны «повышенного риска» по загрязнению природных вод. Так, выбросы углеводородов происходят вокруг эксплуатационных скважин, на установках комплексной подготовки нефти и газа, при добыче, переработке и транспортировке углеводородов.

Для оздоровления района следует перейти к крупномасштабным посадкам лесонасаждений на площади до 20 % территории (против 2,5 % в настоящее время). Следует проводить мероприятия по облесению супераквальных ландшафтов, а в трансэлювиальных и элювиальных засаживать в основном балки, ложбины стока, краевые и приподнятые участки конусов выноса и пр. неугодья. Необходимо рекультивировать карьеры на горе Маяк, Сулак, Хусаиновой, где в прошлом велась добыча строительных материалов. Именно в карьерах происходит интенсивное проникновение загрязняющих веществ в водоносные горизонты; наблюдаются оползневые явления, активизация карста (на Хусаиновой горе), суффозии, линейной эрозии и др.

Таким образом, для формирования единой системы мониторинга и решения гидрогеоэкологических проблем на территории Оренбургского НГК предлагается использовать, особенности природных закономерностей территории и применять разработанные нами научно-обоснованные проектные, инженерно-организационные и архитектурно-планировочные мероприятия. Необходимо создать системы мониторинга на всех промышленных и сельскохозяйственных предприятиях, которые должны войти в состав единой территориальной системы контроля за здоровьем населения, состоянием природных вод и технических систем.

Выводы

1. Плотность наблюдений в системе мониторинга на урбанизированной территории ОНГК определяется объемом и интенсивностью поступления в ОС химических элементов, участвующих в техногенном цикле миграции вещества, которые нередко превышают соответствующие их значения в природном цикле.

2. Ареалы загрязнения не ограничиваются распространением в пределах природных вод или почв, а развиваются во всех компонентах ОС, взаимодействуя с техногенными объектами, что следует учитывать при оптимизации плотности наблюдательной сети в системе мониторинга.

3. Дальнейшее развитие гидрогеоэкологического мониторинга должно идти по пути формирования единой территориальной сети, руководствуясь теми же критериями, что и дальнейшее размещение производительных сил. В основу того и другого рекомендуется положить схему типизацию территории по уязвимости к загрязнению и уточнять возможное размещение барьерных устройств для локализации загрязняющих веществ.

4. Для прогнозной оценки состояния природных вод территории выполнено теоретическое обоснование мероприятий с построением схемы типизации территории по уязвимости к загрязнению и схемы типизации территории по народнохозяйственной ценности земель и природных ресурсов. На основе этих схем предлагается оценивать уязвимость водных объектов к загрязнению и необходимую плотность сети мониторинга.

5. Таким образом, система мониторинга должна планироваться в тесной связи с мероприятиями по минимизации техногенной нагрузки на природные воды и реализовываться путем построения и внедрения схемы экологического обоснования перспективного размещения производительных сил, которая построена по исследуемой территории с участием автора.

Список литературы

1. Гаев, А. Я. Гидрогеохимия Урала и вопросы охраны подземных вод. - Свердловск: Изд-во Урал. ун-та, 1989. - 368 с.- ISBN 5-7525-0017-6.

2. Гаев, А. Я., Алферов, И. Н., Гацков, В.Г. и др. Экологические основы водохозяйственной деятельности (на примере Оренбургской области и сопредельных районов) / под ред. А.Я. Гаева ; Пермский ун-т и др. : Пермь - Оренбург, 2007. - 327 с.

3. Самарина, B.C., Гаев, А.Я., Нестеренко, Ю.М. и др. Техногенная метаморфизация химического состава природных вод (на примере эколого-гидрогеохимического картирования бассейна Урала, Оренбургская область). - Екатеринбург : Изд-во УрО РАН, 1999. - 444 с.

4. Гаев, А.Я., Алферов, И.Н., Алферова, Н.С. и др. Экологическая емкость геологической среды // Подземная гидросфера: Материалы Всерос. совещания по подзем. водам востока России - Иркутск : Изд-во ИрГТУ, 2006. - С. 366-369.

5. Гаев, А.Я., Гацков, В.Г., Ибрагимов, Р.Л. и др. Методы исследования и защиты водохозяйственных объектов горнодобывающих районов / под общ. ред. А.Я. Гаева ; Перм. ун-т и др. : Пермь - Оренбург, 2006. ? 229 с.

Размещено на Allbest.ru