Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Исследование влияния техногенной системы на окружающую среду (на примере АГК)

ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат диссертации по теме "Исследование влияния техногенной системы на окружающую среду (на примере АГК)"

ГОСКОМИТЕТ РОССИИ ПО НАУКЕ, ВЫСШЕЙ ШКОЛЕ И ТЕХНИЧЕСКОЙ ПОЛИТИКЕ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. М.В.ЛОМОНОСОВА

РГБ ОД

БИОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

АНДРИАНОВ ВЛАДИМИР АЛЕКСАНДРОВИЧ

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕХНОГЕННОЙ СИСТЕМЫ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ ( НА ПРИМЕРЕ АГК )

АВТОРЕФЕРАТ диссертации ка соискание учёной степени кандидата биологических наук

Москва - 1995

Работа выполнена в Астраханском Государственном техническом университете и в Астраханском научно-исследовательском и проектном институте газовой промышленности

Научный руководитель: доктор биологических наук,

профессор И. С.Дзержинская Официальные оппоненты: доктор биологических наук,

профессор В.А.Абакумов кандидат биологических наук В.М.Хромов

Ведушэя организация: Всероссийский научно-исследовательский институт

рыбного хозяйства и океанографии. (ВНИРО)

Защита состоится " 7 " ^в/^сХс)рЯ 1955 г. в /^^ часов на заседании диссертационного совета N Д.053.05.91 Биологического факультета Московского Государственного Университета по адресу: 117234, Москга, Ленинские горы, Биологический факультет МГУ, ауд.389.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Биологического факультета МГУ.

Автореферат разослан "_ £ ¥ " &/</>/Я Я 1995 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета И.Степанова

0Б2АЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Усиление антропогенного зездействуя на природную среду -в первую очередь характеризуется образованием специфичных водных, воздушных и почвенных техногенных территорий типа лахтных отвалов, ?,:ест бурения скважин, водоёмов со сточной водой, свалок отходов, смога.

По мнение Ю.Одума (1935) постоянно продол-чаозгеся нарушения природных систем могут привести к выраженным и устойчзгвым последствиям, не позволяющим экосистема.! восстановиться до бывших природных параметров. Как известно, хронические воздействия вызывают изменения в структуре и функциях биотических сообсестз. Поэтов/ их изучение в техногенных системах колет позволить определить степень деградации системы и сделать прогноз возможности ее реанимации и реабилитации. Примером такой систем является район Астраханского газсконденсатного месторождения, расположенного на левобережье реки Волги з 50 км от г.Астрахани, где сформировалась техногенная территория, вквючаюшдя Бездушную, водкуз, почвенную среду и недра. В основе её образования лежат поступающие в окружающую среду газовые выбросы, сточные воды и различные отходы технологической переработки сырья на Астраханском газовом комплексе (АГК).

Система технических и организационных мероприятий на АГК по защите окружающей среды несколько снижает объем токсичных выбросов. Но запланированный пуск второй очереди завода и строительство теплоэлектростанции вноеь увеличит антропогенную нагрузку на уже сформировавшуюся техногенную территорию.

Следовательно, возникает необходимость сценки экологического состояния района возможного воздействия АГК и прогноза последствий загрязнения.

Целью настоящей' работы явились Сисценстические исследования техногенной системы Астраханского газового комплекса и возможного прогнозирования состояния техногенной территории АГК при увеличении антропогенной нагрузки.

В связи с этим в задачи исследована входило:

1. Выявить источники загрязнения;

2. Изучить гидрохимический и гидробиологический режимы естественных и искусственных водотоков и водоёмов;

3. Исследовать основные характерист:п-:и состояния почвы и рас-

3

тительности;

4. Оценить влившие АГК на Волго-Ахтубинскую пс;Ъг/ и дельту р.Еслги для прогнозирования последствий загрязнения при увеличении техногенной нагрузки.

Научная новизна работы. Впервые проведены комплексные эколо-. гические исследования техногенной системы АГК, вклвчающие анализ воздушной, водной, почвенной сред, отходов, а также различных биотических сообществ. Обнаружено, что основными загрязняющими факто--рачи являются газовые выбросы, сточные воды, складируемые в амбары твёрдые отходы. Показано, что при увеличении нагрузки по диоксиду серы, количество сульфат-ионов в малопроточных годоёмах может достигать значений, достаточных для возникновения процессов ацидифи-кации. Выявлено, что степень деградации естественного ландшафта на территории АГК зависит от подъёма грунтовых вод, заболачивания и засоления. Впервые разработан способ деструкции трудноразлагаемых компонентов буровых растворов с помощью альгобактериалъных сообществ.

Практическое значение работы. Анализ экологического состояния техногенной территории, . окаймляющих водотоков, санитарной зоны позволил выявить ряд гидрохимических и биологических характеристик перспективных для оценки влияния АГК на окружающую среду,, составить экологические карты района, выявить основные источники загрязнения и их трансформацию в структурных элементах биоценозов. Вскрытые в настоящей работе закономерности распределения загрязнений в воздушной, водной и почвенной средах и их комплексный анализ позволит прогнозировать состояние такого рода систем в зависимости от техногенной нагрузки. Экспериментально доказана возможность биологической деструкции трудноразлагаюцихся органических веществ буровых отходов с помощью нианобактерий, что является основой создания проекта полигона по' утилизации твёрдых отходов АГК.

Результаты работа использованы для усовершенствования комплекса технических и организационных мероприятий по охране окружающей среды в условиях расширения производства..

Апробация работы. Результаты работы докладывались на Всесоюзных, региональных и научно- практических конференциях "Рыбохозяйс-твенная токсикология" /Рига, 1988/, "Эколгические проблемы реки 4

Урал к пут;: их решения" /Гурьев, 1939/, "Проблема охраны скружзкз-зей среды в нефтяной прсмнглеиности" /Уфа. 1589/, "Зу-слсгин и воздействие природного газа на организм" /Астрахань, 1959/. "Экологические проблемы Волги" /Саратов, 1939/. "Проблемы охраны здоровья и социальные аспекты освоения газовых месторождений Рссспл" /Астрахань, 19ЭЗ/, на гаседакни кафедры гидробиологии биологического факультета >ЛРУ.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 работ.

Структура и объем работы. Рзбота изложена на Ч? ? страницах машинописного текста, содержит рисунков и ¿3 таблиц; состоит из введения, глав, заключения, еыводсв и практических рекомендации. Список литературы включает !¿2 источников, в том числе 3 Г иностранных.

«-¿¿ЗАЭЬ-.Ч П* У* 4^1.ц; .Г*

Объектом исследования явился Астраханский газовый комплекс, сбп;ей площадью 2450 к«2, значительная часть котброго приурочена к Волго-Ахт>'бинокой пойме. Основными водотока«! р. Волг;:, екаймляю-гдкми месторождение является рук. Вузан, пр. Кигач (проточные), рук. Ахтуба, пр. Верекет, пр. Ланчуг (малспрсточнке). Наследовались воздух, снежный покров, почва, как в санитарно-защитной зоне (8 км вокруг АГК), так я за её пределами (60 - 80 км). Объекта»,с: изучения, в качестве деструкторов буровых растворов явились такие коллекционные лтаммы 5р1ги11ла р1а1еп513 N 532 кафедры микробиологии ЛГУ и 05сШаЬог1а зр. кафедры ТРП АГТУ.

Материалом для написания работы послужили результаты вссьми-летних 1986-1994 г. г. комплексных экологических исследований района АГК, ближайших водотокоз и территории Волго-Ахтубинскск пойш, з также газообразных, жидких и твердых отходов. Пробы на исследования отбирали на 33 станциях с применением общеизвестных методик (Руководство по контролю загрязнения атмосферы, 1991; Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных зсд я донных отложений, 1983) по схеме, приведённой ка рис. 1.

Гидрохимический анализ природных и сточных вод выполнен согласно Унифицированным методам анализа вод (1973), руководству К.Д.Семёнова, 1977), компонентов почвенных вытяжек по Химическим

Рис. I. Схема района исследования

Л - станция отбора проб воды и гидробионтов;

Ш - станция отбора проб почвы и растительности

методам анализа (1989). Микроэлементы определяли на атомно-абсорб-цисннсм спектрофотометре фирмы Hitachi (AAS-180-50) ло В.Прайсу (1975). Для гидробиологических, микробиологических и фитоценоти-ческих исследований использовались общепризнанные методические рекомендации (Жадин, 1955; Сукачёв и др., 1951; Родина, 1965; Рома-н&нко, Кузнецова, 1974; Киселёв, 1976; Абакумов, 1992). Для определения видового состава планктона использовались: Определитель пресноводных водорослей (1951); Определитель Л.А.Кутиковой (1970); Определитель пресноводных беспозвоночных (1977). Индекс сапробнос-т:: рассчитывался по методу Еантле и Букку в модификации Сладечикз (Sladec-ek, 1973). В качестве биоиндикатора загрязнения воды тяжё-лъао! металлами был использован двустворчатый моллюск Anodonta piscinal is (Nils). Для моделирования процесса ацидификации, в лабораторных условиях использовалась вода и грунт иэ рукавов Бузана, Ах-гу£ь* и протека Ланчуг. Грунт общался от гидробионтов и поменялся

з стеклянный зкзар;г/м з количестве 1 кг и ззлпзался 10 дм'-3 волк из того же водоёма. Воду закисляли лутем титрования серной кислоты до соответствующего показателя рН: 7,0; 6,0: 5,0; 4,0. Опыты были поставлены в 4-х псзторностях, всего было исследовано 20 систем грунт-вода. .

Всего было исследовано более 1300 проб воды, 12= образцов почвы, 96 пло:цадок растений, Солее 1500 проб воздуха, 60 образцов снега, 28 проб твёрдых отходое, 30 образцов моллюсков.

Собранный экспериментальный материал был обработан с псмсщью статистических методов (Плохинскяй, 1970). Анализ данных по планктону выполнен на ЭВМ с помощью пакета программ "ПТРЬАН".

л»

ХАРАКТЕРИСТИКА ИСТОЧНИКОВ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АГК

Источники загрязнения АГК представляют собой газовые выбросы, сточные воды и твёрдые отходы. Газообразные выбросы, около 100000 т/год по проекту, включают диоксид серы, скислы азота, сероводород, относящиеся к веществам 2-3 класса опасности. Максимальные выбросы,, превышающие проектные в 4 раза, были зафиксированы в 1988 году.

Сточные зсды комплекса формируются тремя потоками и представляют собой производственные, дождевые и хозяйственно-бытовые. Общий объём стока 8,5 млн. м^/год. Основным!: загрязнителя),т сточных вод являются углеводороды (С5 - Сю), амиксспкрты, гликоли, метанол, компоненты ингибитороз коррозии, сероводород, сера, нефтепродукты, меркаптаны.

Твёрдые отходы включают применяемые в бурении реагенты 2-4 класса опасности: барит, каустическая сода, крахмал, битум, нефть, ЖС-7 (Рез04>, КССБ-2 и ФХЛС (лигносульфснаты), КМЦ-500 (карбоксил-метилцеллюлоза), Т-80 (отходы производства днметилдисксина), ГКЖ-10 (СгН5Ыа0г31). К настоящему времени на техногенной территории их количество превышает 300000 тонн.

РЕЗУЛЬТАТЫ Я ИХ ОЕСУЗДЕКЙЕ Влияние выбросов АГК на воздушный бассейн и водотоки

Гззовые выбросы. Основное воздействие АГК на окружающую среду осуществляется через атмосферу. Анализ среднегодовых концентраций

компонентов газовых выбрсссз показывает. что наиболее сильное гат-рязненке наблюдалось з пусковой период и первые годы работы АГК при постоянном доминировании диоксида серы (табл. 1). Его концентрации з 8-ми километровой санитарно- защитной зоне в пусковой период превышали ВДК в 2 раза, а в период предвествуадий освоению АГК

Таблица 1

Концентрация основных загрязнителей в воздухе санитарно-защитной зоны (8 км) АГК.

Показатель ЦЦКс.с., мг/м3 Класс опасности Концентрация веществ, мг/м3

1987 - 1S38 j 1993 - 1994

Диоксид cepas 0,050 3 0,110 0,004

Сероводород 0,008 о tu 0,004 | 0,002

Окислы азота 0.040 2 0,030 | 0,010

Окись углерода 3,000 4 1,000 j Ъ,030 .

Значительное снижение загрязнения воздуха з последующие годы связано с сокращением мощности газоперерабатызасщего завода (ГШ) и отлздксй его оборудования.

Снежный покров. Используя снежный покрав, как планшет-накопитель трансформированных компонентов газовых выбросов, мы исследовали распределение на нём сульфатов, величину водородного показателя, взвезенных веществ, соединений аммония, нитритов. Максимальные значения факторов (рН - 7,0 - 8,8 единиц, сульфаты - 8,0 -33,2 мг/дм3, взвешенные вещества 170 - 350 иг/дм3, соединений аммония 0,80 - 1,12 i¿r/дм3, нитриты 0,02 - 0,042 мг/дм3.) обнаружены на расстоянии до 8 км от ГШ з санитарно-защитной зоне АГК. Минимальные значения факторов (рН - 4,5 - 7,2, сульфаты 5,2 - 15,0 мг/дм3, взвезенные вещества 5,0 - 39,2 мг/дм3, соединения аммония 0,2 - 0,8 мг/дм3, нитриты 0,009 - 0,018 мг/дм°) соответственно, нз территории удалённой от АГК на 50-80 км в северо-западном направлении.

Полученные данные пс значениям рН снегозой воды в санитар-нс-защитной зоне свидетельствуют о наличии в районе ГШ факторов, нейтрализующих кислотность осадков. Известно (Малахов и др., 1935,

8

Яервуамнаи др., 1333), что вокруг промышленных предприятий подобное явление встречается часто. Щелочное рН - 8,5 снеговой веды связано с присутствием в выбросах комплекса взвешенных веществ об-ладаяяцях щелочной реакцией.

Микроэлементы и тяжелые металлы (РЬ, N1, Си, 1п, Сс!, Кд, Мп) в снеговой воде определялись на уровне фона, предшествующего освоению АГК. Наибольшее загрязнение отмечено по Си (17.2 мкг/дм°), 1п (80,5 ыкг/дм3), и Н'5 (0,3 «кг/дм"3), что превысило ЦЦК в 17, 3 и 30 раз соответственно. Следовательно влияние выбросов АГК заключается в повышении в снеговой воде концентраций сульфатов, подккслэнии её за пределами техногенной системы и педщелачзгзанзз! в санитарно-за-пцттной зоне. ^

Водотоки. Эти явления проявляются и в природшх водотоках. Так, повышенные средние значения БО^2- (90-100 мг/дм5) наблюдались з малопрсточных водотоках при сверхнормативных гззовых выбросах. Колебания ае концентрации сульфатов по годам зависят от объёма речного стока (рис. 2).

Рис. 2. Динамика сульфат-ионов в воде водотоков прилегающих к АГК годового стока и газовых выбросов. Л - вОд (малопроточные водотоки). О - вО* (проточные водотоки. * - годовой сток (рукав Ахтуба). □ - газовые выбросы.

Диапазон значений рН в водотоках окаймляющих АГК з период

9

предшествующий его пуску, составлял 7,20 - 3,40. В первые годы работы комплекса этот диапазон во всех водотоках техногенной зоны постепенно сдвигался в сторону щелочной реакции (рН - 7,40 -3,3-0). Во время половодья значение рН стабилизируется ка уровне 8,05 - 8,20.

Щелочность за период наблюдения в исследуемых водотоках изменялась в пределах 109,0 - 232,0 мг/дм3.

Межгодовая динамика распределения ионов кальция, определяющих буферную ёмкость, в исследуемых водотоках имеет аналогичную'зависимость, что и сульфаты (рис. 3). Концентрация ионов кальция в

Са

мг дм3

55 2+

50

45

40-

35

JL

JL

X

JL

_L

JL

1&87 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994

Годы

Рис. 3. Средние величины межгодовой динамики Са2* в водотоках окаймляющих АПС а - проточные водотоки, о - малопраточные водотоки.

проточных водотоках изменяется в пределах 24,5 - 50,0 мг/дм3, а в малопроточных 13,5 - 51,0 мг/дм3. Учитывая известные в литературе данные (Roberts, 1980; Сиренко, 1983) можно предположить, что устойчивая тенденция уменьшения ионсз кальция в Еоде является наиболее возможным признаком развития з&кисления, чем изменение водородного показателя. После сокращения выбросов (с 1992 г.) содержание псное кальция ео всех водотоках техногенной зоны изменялось практически в одинаковых пределах.

Загрязнение нефтепродуктами водотоков складывается из общего антропогенного воздействия и влияния АГК и превышает ЦЦК в 10 - 20 раз. 3 исследуемых водотоках содержание нефтепродуктов изменялось

от 0,02 до 1,55 мг/дм0®.

Контроль за содержанием ионов металлов в районе, охватывающем территорию от границ Волгоградской области до Астраханского заповедника, показал повсеместное превышение ЩК по 2п, Си и Нг в 2-3; 2,5-6; 10-20 раз соответственно (табл. 3).

Таблица 3

Содержание тяжёлых металлов в воде водотоков Волго-Ахтубинской поййы (мкг/дм^).

Место отбора проб Fe Си Mn Zn Pb Ni Cd Kg

рук.Ахтуба, г.Ахтубинск 54,8 3,1 7,4 20,1 8,6 4,6 1.1 0,26

±13,4 ±1,2 ±3,1 ±3,3 ±1.7 ±1,1 ±0,2 ±0,16

рук.Ахтуба, с.Сеитовка .22,5 2,8 4,8 23,4 6,9 3,7 1,0 0,21

±13,4 ±1,2 ±3,1 ±3,3 ±1,7 ±1,1 ±0,2 ±0,16

пр.Берекет, с.Степное 25,6 2,5 4,6 23,6 8,4 4,1 0,8 0,15

± 6,0 ±0,2 ±2,4 ±6,1 ±2,3 ±1.1 ±0,2 ±0,12

пр.Кигач, с.Байбек 21,6 2,4 2,5 19,8 10,7 3,3 1.0 0,19

± 5,6 ±0,4 ±0,7 ±3,0 ±3,5 ±0,9 ±0,1 ±0,14

рук.Вузан, с.Красный Яр 23,2 3,2 2,2 30,0 10,3 6,3 0,9 0,17

± 8,3 ±1,6 ±0,8 ±8,8 ±2,9 ±2Л ±0,1 ±0,11

пр. Быстрая (Обжоровский 41,0 6.4 7,8 27,5 14,3 1.6 1,0 0,01

участок заповедника) ± 5,4 ±1,7 ±1,Ь ±b,6 ±2,7 ±1,0 ±U,1 ±0,01

Рыбохозяйственные нормы пдк -100,0 1,0 10,0 10,0 30,0 10,0 1,0 0,01

Примечание: ± ш

Для выявления роли АГК в исследованиях загрязненности техногенной территории металлами применяли метод биологической индикации. Беспозвоночные, особенно моллюски, характеризуются высокой способностью к концентрации металлов, интенсивность накопления которых зависит от их содержания в окружающей среде (Cresenti et al.1982).

Полученные результаты свидетельствуют, что в раковинах A.pis-cinalis уровень Cu, Zn, Mn, ниже, чем в теле, а концентрация РЬ в 3-6 раз выше. Содержание металлов в теле моллюсков изменяется в течение года в соответствии с концентрацией элементов в воде (рис. 4).

Наибольшее содержание элементов обнаружено в тканях моллюсков отобранных на станции находящейся в 200 км на север от АГК, что свидетельствует о значительном загрязнении ■ воды поступающей из Волгоградского водохранилища. Высокие концентрации ртути обнаружены также в пробах, отобранных и в районе АГК. Таким образом, pell

| i - пр.Берекет, с. Степное. Рис. 4. Содержание микроэлементов в теле Anodonta piscinalis.

зультаты бисиндккации подтверждают повышенное содержание металлов в воде транзитного отека и выявляют специфическое лекальное загрязнения данного района ртутью.

Итак, анализ гзпрсхкмического режима снегового покрова, водотоков . окаймляющих АГК, и динамики газовых выбросов показал, что на жизнедеятельность гидробионтов первоочередное влияние могут оказать следующие факторы: повышение концентрации сульфатов, ртути. нефтепродуктов г. снижение буферной ёмкости еоды.

Характеристика гидробионтов водотоков. . окзймляюцих техногенную систем

■Зитспланктон. Структура фитопланктона в исследуемых водотоках в зимнюю межень и паводковый период на 80-99% состоит из диатомовых водорослей таких как, Melcsira granuiata (Ehr.) Raifs, M.italics (Ehr.) Kilts, Asterionella fonrasa (Hass), A.gracillima (Kant-zsch) Heib, Diatc-ia elongatum (Lyngb) kg. Численность -и биомасса зеленых водорослей к цизяобактерий относительно незначительна (16 - 50 млн.кд/м5; С,9 -4,2 мг/м3 соответственно). Они представлены

следующие: родами: Ankistrodesmus, Hyaloraphidiaum. Tetraedron, *

Бсепес^гпиэ, 31с£-ссзрза, М1сгссуз11з. ОзсШа!:ог1з. 3 яазодковыи период численность я биомасса альгофлоры достигает максимальных гнзченип (5525 млн.клеток/м0, 396-5 мг/м^ соответственно). 3 летнш межень (август) зидоеой состзв фитопланктона на протяжении всех лет исследования в 2-3 раза разнообразнее з проточных водотоках, чем з малопроточных с преобладанием цианобактерий (рис. 5). Наблю-дземое явление, по нашему мнению, связано с поступлением водорослей из Волгоградского водохранилища. В малопроточных водотоках, в это время, .отмечались лшь единичные клетки цианобактерий (рис. 5)» В. октябре во всех водотоках фитопланктон был представлен еди-„дпчнкми клетками диатомовых водорослей.

Месяцы

Рис. 5. Динамика численности фитопланктона по группам водорослей, ——- - ^аоНа^Ьу^а,------СМогорЬ^Да,

В результате проведенных исследований нал; не выявлено существенного качественного раг.-пг-гля фитопланктона в протечных и ма-лопроточкых водотоках, окаймляющих АГК. Наибольшее значение биомассы и численности фитопланктона как и на Есех водотоках Вол-го-Ахтубинсной поймы приурочено к годам с высоким зесенне-летним паводком (рис. 5).

10.0 - 200

Q. V.

км3 _ 150

год -

5.0 — 100

- 50

-15000 4000 Д

L_

3000 -

2000 ё. 2

1000 § из

O.OL Ob_!_l_!_i_i_lo

1988 1989 • 1990 1991 1992 1993 (ОДЫ Рис. 6. Динамика численности и биомассы фитопланктона в малопроточных водотоках окаймляющих АГК, годового стока и газовых выбросов АГК. • - объём газовых выбросов, о - годовой сток, А- численность фитопланктона. □ - биомасса фитопланктона.

Индекс сапробнссти на всех станциях в течение 5 дет исследований колебался от 1,66 до 2,24, что позволяет отнести данные водотоки к категории умеренно загрязненных.

Зоопланктон. В исследованных нами водотоках зарегистрировано 83 вида зоопланктона, из них коловраток - 48, ветвистоусых -28, веслоногих ракообразных - 7. Кроме того, в пробах отмечались науп-лии веслоногих, личинки моллюсков, статобласт мшанок. Наиболее часто встречались как в проточных, так и в малопроточных водотоках: из веслоногих - Cyclops sp., Eurytemora sp., Heterocopa ap-pendiculata (G.Sars), Calanipeda aguaedulcis (Kritsch), Nauplii Cyclopoida; из коловраток - Keratella guadrata (O.F.Muller) Ker.cochlearis (Gosse), Brachionus calyciflorus (Pallas), B.angularis (Gosse); из ветвистоусых - Boanina longirostris (O.F.Muller), Chydorus sphaericus (O.F.Muller), Leptodra Kindt! (Focke). Межгозовая изменчивость средних показателей зоопланктона значительна и достигает 300-600%. Зимой численность и биомасса зоопланктона на -всех станциях ^отбора проб крайне незначительна -0,09-1,35 тыс.экз/м3 и 0,09-1,90 мг/м3 соответственно. Весной эти показатели возрастают до 1,7-8,3 тыс.зкз/мэ и 2,7-16,7 мг/м3.

В период паводка максимальное значение численности (137 - 292 тыс.гкз/м3) и биомассы (227 - 1463 мг/м3) зоопланктона было отмечено в малопроточкых водотоках, окаймляющих АГК. Коловратки доминировали во все сезоны и составляли 80-95Z от общей численности. Видовой состав ветвистоусых и веслоногих ракообразных.был значительно беднее. В приведенных на рис. 7 графиках обращает внимание почти синхронное изменение численности зоопланктона и температуры особенно в проточных водотоках. Осенью происходит уменьшение видового разнообразия зоопланктона за счет выпадения теплолюбивых

Рис. 7. Динамика численности зоопланктона по группам, а также ход температуры. ------Copepoda,----Clsdocera. -- Rotatoria.

форм. Индекс сапрабности, рассчитанный по индикаторным срганиз-мам-зоопланктерам, за весь исследуемый период в проточных гсдсто-ках определялся в интервале 1,53 - 2,32, в малопроточных 1,46 -2,07, что указывает на умеренное загрязнение скзймляюада АГК водотоков.

Влияние сточных вод на техногенную территорию

Сточные воды АГК проходят систему очистных сооружений, включающих механическую и биологическую счистку активным илом. Эффективность очистки составляет по ЕПКз т 30 - 50%, по >Ж - 40 - 80%,

по нефтепродуктам - 15 - 79%. Согласно проекта, очищенные сточные воды должны поступать в ёмкости сезонного регулирования (ЕСР), откуда подаются на земледельческие поля орошения (ЗПО) для полива кормовых культур. Сброс недоочиценной и очищенной веды в течение 9 лет на ограниченную территорию привал к еэ засолению, подъему грунтовых вод, появлению техногенных озёр, загрязнению некоторых учзстков трудноразлагаемой органикой и нефтепродуктами.

Отходы бурения как потенциальный источник загрязнения

При строительстве и эксплуатации скважзгн на техногенную территорию попадает значительное количество шламовых отходов, бурового раствора и широкий спектр химических соединений трудноразлагае-мого характера, которые складируются е так называемых "амбарах". В настоящее время на территории АГК находится более- 160 "амбаров", занимаю:?« площадь 100000 м2, что сказывается не только на загрязнении территории, но и грунтовых вод. Процессы самоочищения в них затруднены из-за анаэробных условий и чрезвычайно малой численности микроорганизмов. Для поиска способа активизации деструкции отходов бурения в "амбарах", нэда были смоделированы микрсзкосистемы с включением отдельных компонентов бурового раствора и их смесей и вселением в них сообществ цканобактернй на основе Oscillaloria и Spirulina (4-5 г цианобактерии на 1 г вещества). ' Циансбактериаль-ные сообщества включают большое разнообразие видов микроорганизмов, а также продуктов их жизнедеятельности (таких как кислород, водород, перекись водорода, нитрит и нитрат-ионы, органические кислоты, углекислота и др.) способных к деструкции трудноразлагае-мых органических веществ (Штинз, 1985. Андрск и др., 1990, Дзержинская, 1993). Экспериментальные данные показали, например, что деструкция КМЦ и смеси четырёх компонентов (ГКЖ, КЩ, Т-20, КССБ) сообществами на основе осциллатсрии и спирулины составила 74, 84 % и 83, 89 %, соответственно (табл. 4). Циансбзктериальное сообщество на осяоЕе Oscillatoria более активно деструктировало компоненты буровых отходов, но оба сообщества можно рекомендовать для биодеструкции отходов.бурения. Разработанный на основе вышеописанных экспериментов способ включен в проект до обезвреживанию отходов бурения.

I оС-ЛИЦа 4

Средне-статистические данные процесса деструкции компонентов буровых растворов, Щ1акс"5акт^рпвльныыл оообщеотвзмп (время биодеструкххик 60 дней)

{ ;Деструктируемое ;вещество ¡Вселение сообществ на основе: спирулины (1) осциллатории (2) Исходная кс-кцен-трация, г/дм3 | ! _ _ ! | 1 ., 1 /^¡А. I рН ! С1 ; БСд':" |- ! мг ; МГ : ! дм'- ( дм'^ ' ! мгОг 1 1 _.,з , 1 ; ! ! < 1 оффек- ±пгни~ сть очист- К*1 «. по КПК) • л&

ГКЖ А 2 3,7 1 ! I .10 о ; сос ос 4 * —О Г1 ? •* 9,2 и170;40 I 19,21 ! 900 9,6 | 237,60 1 96,06 | 80 «г 1 95

кмц 1 2 8,4 6,35 9,7 8,5 265,25 1 86,45 ! 760 745,50 ! 268,97 ! 200 1476,8 { 528,30 | 120 О л

; Т-80 1 2 25,7 5,9 7,1 7,0 17,75 ; 9.61 ; 2000 53.90 : 3,61 ! 520 177,50 ! 19.21 : 300 |

КССБ • 1 А Г", хи, о р р 1 с:.". 1 со 1 -1 "р. э;б ! 170.40 ; 19,21 ; 418 з;5 | 259;зо ; 220,94 } 247 1 * С \ 87 ! I

Смесь ГКЖ.НМД. Т-80. КССБ \ 5.7+ +25.7 —10,3 12,1 9,8 9,75 „ ; 1 443..о | 19,21 1 1*ии 1682.7 ; 86,45 | 200 1263.8 ! 57,64 ! 300 | * ( 1 1 1 ( §Э | ! 1 1

Влияние АГК на состояние почв и пустынные Фитоценоза

Почвы исследуемой зоны АГК слаборазвитые, песчаные и супесчаные, бурые с пылеватой структурой и содержанием гумуса 0,47-0.5 %. Наблюдение за фитоценозами почв позволило выявить свойственные местным природно-климатическим условиям экологические группы растений: полыни (эдифккаторы), злаки, разнотравье (в основном зфеме-ры), астрагалы (группа редких растений), лшайники и мхи. Бое го на стационарных площадках было зарегистрировано 75 видов низших и высших растений.

В результате воздействия жидких и твёрдых отходов АГК, как показано выше, происходит изменение ландшафта техногенной гоны, выражающееся в появлении заболачиваемых и засоленных участков. Б

гене подтопления и засоления почв число видов растений в фитецеко-гах уменьшается на 5 - 10 %. На территории старых скважин и "амбаров" наблюдаются, в основном, эфемеры и злачоЕые, а на ноеых, е результате отсутствия первичного дернового слоя, только их единичные экземпляры. Эти процессы приводят также к изменению видового состава в микробных почвенных сообществах. На заболачиваемых и заселённых участках уменьшается численность микроорганизмов, участвующих з круговороте азота, серы и фосфора. Б местах бурения скважин значительный процент (30 - 35%) в микробных сообществах занимают нефтеокисляющие микроорганизмы; в то же время на засоленных участках их насчитываются единицы. Анализы проб из "амбаров" показали превалирование актиномицетоподобных форм, тогда как в почвах Астраханской области доминируют стрепто- и микромицеты. Это, по-видимому, связано с преобладанием минеральной основы в твёрдой фазе галамов, а также с повышенным содержанием хлор и сульфат-ионов (в 35 и 25 раз выше, чем на фоновых участках соответственно). Интересно отметить, что микроорганизмы техногенной территории практически не растут на общепринятых питательных средах, а только на специфических с минеральной основой.

Таким образом, в результате подтопления территории наблюдается деградация ландшафта, что приводит к изменению почвенных биоценозов. "

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПОСЛЕДСТВИЙ ЗАГРЯЗНЕНИЯ „ БРИ УВЕЛИЧЕНИЙ ТЕХНОГЕННОЙ НАГРУЗКИ

Анализ состояния техногенной территории АГК показывает, что имеющаяся нагрузка может при -длительной "эксплуатации, особенно с нарушениями технологии, привести к изменениям в природной среде.

Планирование увеличения производства серы з 1995 году в два рзза е строительство ТЭЦ на территории АГК приведет к увеличению выбросов кислых газов и их осаждению на значительной территории. Это ьгежет Еызвать падение буферяоети в малспроточЕых водотоках и увеличению в них сульфатов. В свою очередь, высокое содержание сульфатов может пригести к накоплен® их в грунтах и активизации процесса сульфатредукции. Одним из наиболее опасных последствий кислотного загрязнения природной среды является увеличение миграционной способности металлоз. Для прогнозирования возможности этого явлеюш испсльзсвзли модельные системы "грунт-вода". Исходная

-о

концентрата нсксв :.<~тал.гз2 в веде модельных систем пртвыгагг ЦДК по Zn. Си, CcJ 2 1,5 - 5 раз. При заклслении систем отмечено пссте-пезксе повышение концентрации всех металлов в веде. пр:г-:ем. количество ионов Zn, Fe резко увел;гчилось яри рН = 5, а марганца при рН = 7. ~гх;2л образом установлено, что при гцндпфпка^:;: воды в модельных системам концентрация ионов Zn возросла в £-;, Си 2-2, Ni - 2, Cd - 5. Fe 4-3 к Солее всего 10-15 раз.

Следовательно зачисление и вследствие этого увел:г-:ен::е концентрации пенев металлов, особенно марганца, может изменить состояние водотоков в зоне АГК г отрицательно повлиять на :'„-:г:-:гдзлтель-нссть гилрсбис.чтсв. Дальнейшее увел^гчэкие обгема сброса сточных вед может лркзэсти :-: аначкгэльнсьг/ .подъёму грунтовых возник-

новению озёр, засоления и заболачиванию. Эти процессы в местах складирования твёрдых отходов будут способствовать загрязнению грунтовых вед и изменению ландшафта техногенной территории. Согласно наших дачных, з районе утилизации сточных вод произойдут изменения почвообразовательных процессов, наругензи ионного состава солеи почеы. что приедет к изменению микробных и растительных сообществ.,

ВЫВОДЫ

1. Основными источниками загрязнения техногенной системы АГК, имеющие пространственное и временные последствия.. является дискс;:д серы, окислы азота, сточные воды и буровые гла'^ы.

2. Исследование снежного покрова пскагало существенную разницу в кислотности среды между промышленной зоной (рН - 7.С - 8,2} и территорией удалённой на 60 - 80 км (рК - 4,5 - 7,2). При изучении гидрохимического режима естественных водотоков, окаймляюз;« АГК, и искусственных техногенных водоёмов установлено превышение ЦЦК по ХПК, ВПК, нефтепродуктам, меди, пинку, ртути. 2 период сверхнормативных выбросов, белее 350 тысяч тонн газов в год, в малепроточных водотоках повышается содержание сульфатов, снижается содержание кальция.

3. Показано, что сезонная сукцессия фитопланктона и зоопланктона в водотоках, окаймляющих АГК, идентична процессам происходящим в Волга-Ахтубинской пойме. Отмечено сбаее антропогеннее влияние на годные сообщества через транзитный сток. Воздействие АГК на гидробиентов в первые годы работы выражалось в виде локального

-to

загрязнения моллюсков ртутью.

Индекс сапробности, рассчитанный по индикаторным организмам фнто-зоопланктона, определялся в интервале 1,46 - 2,32, что позволяет отнести данный водоём к ß-мезосапрсбкой зоне (умеренное загрязнение воды).

4. В зоне сброса сточных вод и захоронения ТЕёрдых отходов в почве повышается содержание хлоридов и сульфатов, что приводит к уменьшению и изменению почвенных микробных сообществ и фитоцено-

ЗОЗ.

5. При увеличении антропогенной нагрузки влияние АГК может проявиться в снижении буферности малопроточных водотоков, ацидифи-кзцик, что повлечёт за собой увеличение концентрации ионов металлов в воде, особенно марганца. Деградация ландшафта при атом будет сзязана с засолением, заболачиванием, загрязнением грунтовых вод, возникновением техногенных озёр.

Практические рекомендации

Для предотвращения необратимых последствий влияния АГК на ок' ружзющую среду, необходимо:

- не допускать сверхнормативных газовых выбросов в атмосферу;

- ввести в действие оборотную систему' водоснабжения;

- построить полигон по обезвреживанию отходов бурения;

- внедрить разработанную биотехнологию деструкции реагентов бурового растзора с использованием цианобактерий на основе Qscillatoria и Spirullna.

Список работ, опубликованных по материалам диссертации

1. Пирогов В_.В., Зайнутдинсва P.A., Залепухин В.В.»Андрианов В.А. ii др. Микроэлементы у моллюсков Нижней Волги // Роль микроэлементов в жизни Еодоемов /- М., 1980,- С 112-121.

2. Андрианов В.А., Андреев В.В., Кириллов В.Н. Влияние величины водородного показателя на концентрацию тяжелых металлов в экосистеме "грунт-вода" // Первая Всесоюзн. конф. по рыбохозяйс-твенной токсикологии: Тез. докл. - Рига, 1988, -С.13-14.

3. Изучение биологического состояния вод емкости сезонного регулирования (ЕСР). Разработать комплекс научно-технических реие-

нии по охране окружающей среды на АГКМ. Отчет о rZiP (премежу-точ.} /АстрачааьНИШгаз; руководитель Г.И.Устинова. - " ГР 01830014174;. инв. N - 02300043851 Астрахань, 13=3. -176 о. -Отв.испсл. В.А.Андрианов, Г.Л.Рычагова.

4. Андрианов В. А. Содержание тяжелых металлов в органах и тканях моллюсков дельты реки Болги. // Регион, кснф. Экологические проблема Волги: - СзратоЕ, 1S89. -С. 138-139.

5. Мумжу S.A., Усг;*кобз Г. К., Андрианов S.A., Рычагова Т. Л., Вуд-никова Н.К. Паспортизация источников загрязнения водоемов него течения р.Волги, по Нот и дельты // Экология :: воздействие природного гага на организм: Тез. докл. Всессюз. нзучн.кснф., - Астрахань, 1989. - С. 29-20»

5. Охрана и рациональное использование водных ресурсов: Отчет о НИР/ Обеспечить экологическую безопасность Астраханского газового комплекса (промежуточ.) / АстраханьНйПИгаз : Руководитель / Г.И.Устинова - N ГР 0190С01805 Инв.N02910025255 - Астрахань, 1990. - 194 с. - Отв. испол. В.А.Андрианов.

7. Устинова Г.И.,Андрианов В. А. ,}Лумжу S.A. Глубокая счистка сточных вод на Астраханском газовом комплексе. // Зкс-л. при разработке высокосернистых месторождений природного гага /ВНИИ природных газов и газовой технологии (ВКИИГАЗ) - М., 1SS2. -

v^. хСС J.CD.

3. Дзержинска1! И. С., Андрианов В.А., Осипов В.Е., Забейвсрста А.Н. Фототрофные микроорганизмы в практике восстановления техногенных территорий // Проблемы охраны здоровья и социальные аспекты освоения газовых месторождений России: Тез. докл. науч.-практич. кснф. - Астрахань, 1993, - С.З.

9. Мониторинг наземных экосистем. Оптимизация системы мониторинга природопользования на территории АГК в зоне его влияния: Отчет о НИР / АстраханьНИПИгаз; Руководитель В.А.Андрианов. - N ГР 01940005453. - Астрахань, 1994. - 85 с.

10. Дзержинская И.С., Андрианов Б.А., Сопрунсвз О.Б. , Мачзрова Т. А. Препарат 0S для безреагентнсй деструкции труднсразлагае-мых органических веществ. - Заявка на выдачу патента на изобретение. N ySItiitfB , приоритет от 1935 г.

11. Дзержинская И.О., Андриансв В.А., Саинсв Д.К. Препарат SP для безреагеятной деструкции трудноразлагаемых органических веществ. - Заявка на Быдачу патента на изобретение. Н $51/2 приоритет от I /. о7 1S95 г>

■гл/