Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Методологические основы оценки влияния подземных хранилищ газа на окружающую среду

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

Автореферат диссертации по теме "Методологические основы оценки влияния подземных хранилищ газа на окружающую среду"

'' 1 о

I/ 1)

- - АВГ 1£Э7

На правах рукописи

МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОЦЕНКИ ВЛИЯНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ХРАНИЛИЩ ГАЗА НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ (НА ПРИМЕРЕ МОСКОВСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПОДЗЕМНОГО ХРАНЕНИЯ ГАЗА)

Специальность: 11.00.11 - охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов (географические науки)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Москва -1997

У---

У

Работа выполнена на кафедре почвоведения и экологии Государстве™ университета по землеустройству, Москва, Россия.

Научный руководитель -

доктор географических наук, профессор, Лауреат Государственной премии СССР Хабаров A.B.

Научный консультант -

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Бухгалтер Л.Б.

Официальные оппоненты: доктор географических наук Морозова Т.Д.

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Градусов Б.П.

Ведущая организация: Ассоциация разработчиков и производителей сре; противокоррозионной защиты для топливно-энергетического комплекса, Москва, Россия.

Защита состоится 19 декабря 1997 г. в 10 час. на заседании диссертационного coi Д120.59.03 при Государственном университете по землеустройству по адресу: 103 Москва, ул.Казакова, 15.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного университет; землеустройству по адресу: 103064, Москва, ул.Казакова, 15.

Автореферат разослан

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технический наук

З.В.Козелкина

»

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Перевод потребителей на газовое топливо позволил значительно улучшить экологическую обстановку в промышленных регионах страны. Это связано с тем, что по сравнению с другими отраслями доля выбросов в атмосферу и сбросов сточт г "!.сктов газовой промышленности относительно невелика В самой отрасли применение подземного хранения газов по сравнению с наземными емкостями способствует охране окружающей среды, в первую очередь за счет минимального испарения газов. К сожалению, изучению воздействия объектов газовой промышленности вообще, и подземных хранилищ газа (ПХГ) особенно, до последнего времени уделялось явно недостаточное внимание. Во многом это связано с тем, что небольшие относительные цифры не отражают локального загрязнения окружающей среды объектами газовой промышленности. Быстрые темпы развития этой отрасли приводят к увеличению масштабов ее негативного воздействия практически на все элементы окружающей среды. Оздоровление или предотвращение загрязнения в одном месте (при использовании газа как топлива) происходит, как правило, за счет загрязнения в другом (в местах его добычи, транспорта и хранения). Кроме того, этсутствие теоретических проработок вопроса приводило к тому, что нередко контролирующие органы приписывали все негативные явления в природной среде объектам газовой промышленности, существующим 15 - 20 лет в густо населенных районах с развитой тромышленностью и интенсивным сельским хозяйством. Специалистам, достаточно давно изучающим природные объекты в таких районах, известно, что задолго до строительства ПХГ окружающая среда здесь подвергалась загрязнению от промышленных, ;ельскохозяйственных и коммунально-бытовых источников. Случается, что наличие 1епригодных для питья соленых подземных и поверхностных вод, обусловленное 1риродными геолого-гидрогеологическими факторами, пытаются объяснить влиянием )бъектов газовой промышленности.

Серьезные сложности для объективной оценки влияния ПХГ на окружающую среду юздает отсутствие четкой концепции контроля, основанной на принципах экологического юрмирования, а также необходимость пересмотра нормативной базы (как отдельных ПДК, ак и общей методологии).

При оценке состояния приземной атмосферы, почвогрунтов, вод и растительного юкрова необходим комплексный биогеохимический подход, который дает наиболее 1оетоверную информацию о влиянии ПХГ на состояние окружающей среды и позволяет азработать систему мероприятий по уменьшению этого влияния.

В данной работе приводятся результаты исследований состояния приземной тмосферы, гидросферы и почвогрунтов в зоне влияния Московского управления подземного ранения газа (МУПХГ). Особое внимание уделено их загрязнению. Рассмотрены также |роблемы вторичного загрязнения земной поверхности в результате осаждения агрязнителей из атмосферы. Детально изучены все источники загрязнения, их оличественный и качественный состав, процессы распространения загрязняющих веществ азной категории опасности по территории, динамика загрязненности в сравнении с анными предыдущих исследований. Дана экономическая оценка ущерба, наносимого в езультате загрязнения окружающей среды,

Основной целью работы является экологическая оценка окружающей среды в зс воздействия ПХГ на примере МУПХГ. В рамках этой цели решались следующие основн задачи:

- анализ источников и размеров техногенной нагрузки на окружающую cpi (атмосферу, поверхностные воды и почвогрунты) со стороны ПХГ и определение прич деградации качества окружающей среды;

- получение интегральных параметров, характеризующих состояние водной средь почвогрунтов, и выявление закономерностей распределения загрязняющих веществ в эт средах;

- оценка экономического ущерба в результате загрязнения окружающей среды стороны МУПХГ.

Фактический материал собран в ходе полевых работ на территории промышленн площадки Московского управления подземного хранения газа в 1993 - 1997 гг. Широ применялись литературные и фондовые источники Московского управления подземне хранения газа, Мострансгаза, Мособлкомприроды, Щелковского комитета по охра окружающей среды.

Научная новизна. Впервые дана комплексная оценка негативных последств воздействия на воздушную, водную среду и почвогрунты со стороны 'ПХГ. Выявле закономерности миграции, аккумуляции и трансформации загрязняющих элементов химических соединений.

Практическая значимость. Интегральная оценка зоны влияния ПХГ на осно анализа техногенной нагрузки, изучения состава и количества загрязняющих вещее позволяет выделить участки с различными экологическими ситуациями, а также разработа рекомендации по оздоровлению окружающей среды. Собран и систематизирован больш литературный материал по воздействию ПХГ на окружающую среду.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались Конференции молодых ученых Дочернего акционерного общества (ДАО) "Промгаз" Р/ "ГАЗПРОМ" (1997 г.) и на Международной конференции "Corrosion protection of undergrou deposits sites" (Praha, 1997).

Публикации. По материалам диссертации опубликованы 3 научные работы. '

Объем н структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глг заключения, практических рекомендаций, списка литературы из /^/"наименований, в т.ч. ± - иностранных авторов. Общий объем работы - -î£j страниц, в том числе страт основного текста, ¿¿^ рисунков, с? таблиц, страниц библиографии.

Неоценимую помощь в сборе, подготовке и оформлении диссертационного материа оказали сотрудники Московского управления подземного хранения газа (МУПХ1 Щелковского комитета по охране окружающей среды, Государственного научг исследовательского и производственного центра "Природа". Особую благодарность авт выражает сотруднику отдела экологии МУПХГ Макеевой Н.Г.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИИ. Москва и Московская область являются крупнейшими ютребителями природного газа. Важную роль в газоснабжении этого района играет Лоековское управление подземного хранения газа (МУПХГ), которое обеспечивает до 20% сего объема потребляемого газа. Объект предназначен для регулирования сезонной «равномерности и обеспечения газоснабжения потребителей Москвы и Московской бласти.

Работая в циклическом режиме эксплуатации, МУПХГ в летнее время (апрель -вгуст) закачивает газ из газотранспортных магистралей в подземное пласт-хранилище, а кмой (ноябрь - апрель) выдает газ в магистральный газопровод для потребителей, [сточниками газа для закачки в МУПХГ являются Северономенскйе и среднеазиатские есторождения. На закачку газ поступает по кольцевому газопроводу Московской области СГМО) от компрессорной станции Ногинск через газопровод-перемычку Аборино -ДитниКово. МУПХГ связано с городскими сетями Москвы непосредственно через энтрольно-распределителышй пункт КРП-15, а потребители Московской области получают 13 через внешнее кольцо.

МУПХГ расположено на окраине г.Щелково, примерно в 30 км От Москвы. Й шадном и северо-западном направлении от МУПХГ расположен городской район ;егалово, в северном направлении - территория листопрокатного завода и городские районы отово и Шолохове, С востока, юго-востока и юга на расстоянии 1 км населенных пунктов гг. На юго-западе ближайшие жилые постройки находятся в 600 м от Компрессорных цехов.

Основные технико-экономические показатели объекта приведены в табл. 1.

Таблица 1

Основные технико-экономические показатели МУПХГ

Показатели Значение показателей

бщий объем 3300 млн. м3

5ъем активного газа 1300 млн. м3

эеднесуточная закачка 10,3 млн. м3

зеднее давление при закачке 102кгс/ см2

зедняя температура газа при закачке 42°С

эеднесуточный отбор газа 10,0 млн. м3

аксимальное / минимальное давление газа на устье 95 / 70 кгс/см2

важины при отборе

инимальная температура газа при отборе -15®С

инимальное количество добываемой Пластовой воды в 1500 м3

тки /

•личество эксплуатационных скважин 130 шт.

юдний / максимальный дебит скважины 150 / 320 тыс. м3/сутки

Хранилище газа располагается в песчаниках и песках нижнещигровского горизонта, крываёмого на глубинах 890 - 920 м. Покрышкой пласта - коллектора служит пачка глин с

алевритовыми прослоями мощностью 11 - 25 м. Поднятие по поверхности щигровског горизонта ( по замыкающей изогипсе минус 730 м) имеет размеры 6,5 на 3 км при амплиту; 24 м. Емкость щигровской ловушки составляет 3,3 млрд. м3 газа (по изогипсе минус 750 > (Резник и др., 1984). Площадь горного отвода составляет 19,2 км2, объем подземног пространства - 2,5 млрд. м3.

Предприятие располагает двумя промышленными площадками - на одной расположен газокомпрессорные станции с административно-хозяйственными зданиями, газовым скважинами и установками подготовки газа , а на другой - отдельно стоящая котельна Размеры первой промышленной площадки - 300 х 300 м, второй - 300 х 200 м.

На территории МУПХГ имеется сеть эксплуатационных, поглотительны: наблюдательных и контрольных скважин.

Основное сырье, которое используется на МУПХГ, - одорированный природный газ. качестве одоранта применяется смесь природных меркаптанов (СПМ) -' метил-этилмеркаптана. На объекте газ не одорируют, СПМ вводится на газораспределительны станциях.

В среднем в состав газа входят: метан - 98,942 %, этан - 0,084 %, пропан - 0,060 бутан - 0,019 %, азот - 0,881 %.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Методологической основой послужили следующие методы: системный анали картографический, математическое моделирование, инструментальные.

Метод системного анализа используется дм комплексного учета различны источников антропогенного воздействия на природные среды и изучения реакции среды н эти воздействия. При этом широко использовались как результаты собственных натурны исследований, так и данные фондовых источников Московского управления подземног хранения газа (МУПХГ).

Метод математического моделирования в данной работе использован для расчет модели рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере.

Инструментальные методы использовались для определения качественных количественных параметров природных сред (атмосферного воздуха, поверхностных во.г почвенного покрова), а также существующих выбросов в атмосферу и сточных вод. Для 2 точек проведекы натурные замеры воздуха с помощью аппаратуры научной лабораторш аттестованной Агентством по охране окружающей среды США и принятой Госстандарте: Российской Федерации для определения оксида углерода, диоксидов серы и азот; углеводородов, грубодисперсных аэрозолей, тяжелых металлов, различных специфически веществ. Для контроля загрязняющих веществ использовалась газоаналитическая аппаратур и различные методы (хемилюминесцентный, хроматографический и др.).

Для оценки состояния поверхностных вод отобрано 60 проб ливнево-талых во, площадки газовых скважин и компрессорной станции, пластовых вод, реки Шолоховка. 1 них проведен общий солевой и количественный химический анализ с определением рБ макрокомпонентов и микрокомпонентов, специфических веществ (нефтепродукте! метанола, СПАВ), коли-индекса и коли-титра. Анализы проведены в лабораторий п общепринятым стандартным методикам.

Анализ почвогрунтов (20 образцов) проведен с использованием атомнс абсорбционного метода и вытяжек с применением ацетатно-аммонийногу буферног

раствора (Агрохимические методы исследования почв, 1975; Воробьева, 1978; Соловьев и др., 1990).

Глава 2. ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ РАСПОЛОЖЕНИЯ МОСКОВСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПОДЗЕМНОГО ХРАНЕНИЯ ГАЗА

Московское управление подземного хранения газа (МУПХГ) расположено на междуречье р. Клязьмы и притока Москвы-реки р.Пехорки. Абсолютные отметки - около 160 м . . Водораздел бассейнов Москвы-реки и Клязьмы

¡десь существенно приближен к р. Клязьме. По территории хранилища протекает ручей Шолоховка (приток р.Клязьмы), который является приемником ливневых и талых вод збъекта. При малых уклонах равнинный рельеф изобилует различного размера депрессиями, ¡анятыми болотами и озерами.

Четвертичные породы представлены гляциальными, флювиогляциальными, ишювиальными и покровными суглинистыми отложениями.

Климат территории - умеренно-континентальный. Он в целом характеризуй тся 1евысокими амплитудами суточных и сезонных изменений температуры воздуха, достаточно Равномерным распределением по сезонам количества выпадающих осадков, преобладанием >блачной погоды и преимущественно циклоническим характером циркуляции атмосферы табл.2).

Таблица 2

Климатические условия расположения объекта

Наиболее жаркий месяц года июль

Зерхний уровень температур наиболее жаркого месяца года среднегодовой) 27° С

Абсолютный максимум температур 36° С

!аиболсс холодный месяц года январь

Тижний уровень температур наиболее холодного месяца года среднегодовой) -27° С

Абсолютный минимум температур -34° С

"одовос количество осадков от 430 до 772 мм

1исло дней со снежным покровом от 114 до 159

Среднегодовая роза ветров:

С - 7; СВ-9; В-6; ЮВ-11;Ю-24; ЮЭ-22;3-14; СЗ-7.

Территория, на которой находится МУПХГ, относится к Среднерусской провинции ,ерново-подзолистых почв. Почвенный покров ее образован сочетаниями дерново-юдзолистых почв разного гранулометрического состава и разной степени оподзоленности с олотно-подзолистыми и болотными почвами. В ближайших окрестностях МУПХГ [реДставлены песчаные и супесчаные дерново-подзолистые почвы, в которых профильная ;ифференциация по гранулометрическому составу выражена весьма слабо. На территории 4УПХГ дерново-подзолистые почвы имеют разную степень нарушенности. Они сочетают в ебе ненарушенную нижнюю часть профиля и антропогенно нарушенные верхние слои. Для

большинства почвогрунтов характерно отсутствие горизонта А, замененного на различив по окраске антропогенные слои.

Песчано-супссчаный гранулометрический состав исходных почвообразующих поре определяет рыхлое сложение профиля, очень непрочную комковатую структуру, высоку водопроницаемость и хорошую аэрируемость этих почв.

Дерново-подзолистые почвы^ около МУПХГ имеют кислую реакцию среды: р постепенно повышается от 3,8 - 4,4*^7мусово-элювиальных горизонтах до 4,7 - 5,0 в нижне части профиля. Емкость поглощения и сумма поглощенных Оснований очень низкие, как насыщенность поглощающего комплекса. Содержание гуМуса в г оризонтах А | и А|Аг низке и составляет 1,5 - 2,7 %. Обеспеченность подвижным фосфором и калием так же низкая.

Такие физические и физико-химические свойства рассматриваемых почв н способствуют закреплению в них загрязнителей, с чем может быть связана миграция и вынс загрязнителей за пределы почвенного профиля в условиях промывного водного режима.

На исследованном объекте почвогрунты имеют менее кислую реакцию среды - р] преимущественно колеблется от 5,0 до 6,5, а на известкованных участках она повышается д нейтральной или даже слабощелочной (рН 6,5 - 7,5). В них содержание карбонатов достигае 2 - 4 %. В этих условиях миграция многих металлов затруднена, передвижение их ландшафте выражено слабо.

На территории хранилища сформировалось луговое растительное сообщество примесью сорных видов. Растительный покров характеризуется неоднородностью состав; Выделяются отдельные парцеллы (например, вейник наземный, донник желтый, мятли болотный) с абсолютным доминированием одного вида ( > 90%). Состав травянисты сообществ свидетельствует о наличии участков как бедных элементами питания поч (вейник наземный), так и участков со средним уровнем обогащенности питательным веществами (овсяница луговая, мятлик болотный, клевер средний, донник желтый и др.)

В целом сообщество характеризуется высокой устойчивостью к современному уровш антропогенного воздействия.

Глава 3. АНАЛИЗ ВОЗДЕЙСТВИЯ МОСКОВСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПОДЗЕМНОГО ХРАНЕНИЯ ГАЗА НА ВОЗДУШНУЮ СРЕДУ

Состояние атмосферного воздуха в районе расположения МУПХГ можш характеризовать как критическое. К основный загрязнителям атмосферы относятся оксидь азота И углерода, взвешенные вещества, ацетон, природный газ, меркаптаны. Несмотря н; снижение промышленного производства, улучшение в цепом экологической ситуаций городе не наблюдается.

Загрязнение природной среды обусловлено воздействием большого количеств; стационарных (промышленные и сельскохозяйственные объекты) и передвижныз (автотранспорт) источников. Большую роль играет также трансграничный перенос I территории г. Москвы, Пушкино, Ивантеевки, Королева.

Существующая система мониторинга не позволяет с достаточной полнотой 1 точностью охарактеризовать состояние атмосферного воздуха. Прежде всего представляв' большие трудности объективная оценка влияния отдельных источников на загрязнение. Эт< связано с отсутствием томов предельно допустимых выбросов на отдельных предприятиях 1

-ородов в целом, отсутствием точного соответствия между нормативными и фактическими шбросамй. Имеются противоречия в оценке влияния автомобильного транспорта;

Следует отметить, данные фондовых источников бЬтсгро устаревают, что обусловлено эядоМ факторов: снижением и Изменением структуры промышленного производства, ростом штомобилыгого парка, проведением природоохранных Мероприятий.

Сложности финансирования Приводят к сокращению точек контроля, что может в ¡альнейшем вызвать дополнительные трудности в анализе состояния окружающей среды.

МУПХГ относится к числу приоритетных загрязнителей воздушной средЫ в районе. Основными источниками выбросов загрязняющих ВеЩеств явлйютсЯ компрессорные цека КЦ), установки подготовки газа газораспределительных пунктов (ГРП), скважины и ютельные (рис. 1).

Общий объем выбросов от основного й вспомогательного Производств составляет 137,8 т/год, в тоМ числе от стационарных источников - 1134,65 т/год й подвижных - 3,15 /год.

К токсичным веществам II класса опасности относятся: оксиды азота, одорант (смесь рйроднЬк меркаптанов - СПМ), фтористый водород я фториды, оксиды хрома и марганца. Суммарный выброс загрязняющих веществ II класса составляет 35,5 т/год (3,1% от общей |ассы выбросов). .

К загрязняющим веществам III класса опасности относятся: диоксид серы, серная ислота, оксид кремния, сажа, пыль металлическая, метиловый и бутиловый спирты, ксилол, олуол, бутилацетат; Суммарные выбросы этих веществ незначительны й составляют 0,8 'год. •

Основную массу выбросов составляют вещества IV класса опасности: метан, глеводороды, уайт-спирит," оксид углерода, этанол. Суммарные выбросы Веществ оставляют 1098,35 т/год (96,9 %).

Эти выбросы загрязняющих веществ происходят в результате работы основного :вязанного с закачкой и отбором газа) и вспомогательных производств; Особенностью ссплуатации МУПХГ является то, что технология закачки и отбора газа не предусматривает эстоянных выбросов вредных веществ в атмосферу. Установлено, что потери Газа для »личных хранилищ находятся в интервале 0,7 - 3% от активного объема.

При этом соотношение потерь газа от организованных й неорганизованных :точников выбросов составляет 1:1,5.

Природный газ, составляющий более 60% общего количества выбросов, на 98% ¡стоит из метана и выбрасывается при следующих эпизодических операциях:

- работа системы сбора и утилизации промышленных Стоков (газ дегазаций) - й :рйод отбора газа;

- планойо-предусмотрительный ремонт газомотокомпрессоров - в Период закалки газа;

- освоение и режимные испытания скважин;

- стравливание шлейфов, газопроводов-отводов, сосудов ti аппаратов подготовки газа.

, Подача вышеперечисленных технологических вЬгбросоЯ на единственную ейечу

шкта сбора жидкости (газораспределительного пункта ГРП-Г) позволяет сосредоточить всё сбросы на один точечный источник выброса газа, тем самым уменьшая зону загрязнения мосферы. Стравливание газа при остановке газомотокомпрессоров На планово->едусмотрительный ремонт осуществляется через продувочную enety компрессора.

Рис. 1. Источники воздействия МУПХГ на воздушную среду

Вместе с природным газом выделяется одорант (смесь природных меркаптанов - в эсновном метилмсркаптана и этилмеркаптана), который используется для обнаружения газа. -!орма одоризации газа составляет 16-20 мг/м3, хотя фактическое содержание может быть шже - 3 - 5 мг/м3.

В качестве приводов газоперекачивающих агрегатов в подавляющем большинстве 1 шучаев используются мощные газотурбинные установки, выбрасывающие в атмосферу юльшое количество продуктов сгорания природного газа, содержащих вредные ;омпоненты. Вследствие этого из всех объектов ПХГ компрессорные станции являются :амыми интенсивными источниками загрязнения атмосферы. На компрессорные станции 1р|1ходится до 98% загрязнения атмосферы продуктами сгорания.

Самым опасным веществом в выбросах компрессорных станций являются оксиды пота, поскольку они являются главным фактором поражения экосистем на территории асположения топливоиспользующего оборудования. Установлено, что уровень удельных 1ыбросоп азота приближается к уровню выбросов наиболее крупных промышленных ТЭЦ.

При работе' газоперекачивающих агрегатов (период закачки газа) в атмосферу ыбрасываются продукты сгорания газа (СО, N0,).

Кроме основного технологического оборудования на МУПХГ имеются спомогательные производства (котельная, хранилище и насосная метанола, резервуар с опливом для заправки автомобилей, сварочные аппараты и аппараты для резки металлов на танции техобслуживания автомобилей и в гараже, по окраске автотранспорта, механическая истерская, аккумуляторная), от которых также происходит выделение загрязняющих еществ. Так, в результате работы котельной в осенне-зимний период в атмосферу ыделяются продукты сгорания природного газа - СО и КОх.

Из хранилища и насосной метанола возможны поступления его в атмосферу.

При эксплуатации автомобилей, работающих на бензине А-76 и АИ-93 и на изельном топливе в атмосферу выбрасываются оксид углерода, оксиды азота, глеводороды, сернистый ангидрид, сажа.

Из резервуара с топливом выделяются углеводороды.

При сварке и резке металлов в механических мастерских, на станции технического бслуживания автомобилей и в гараже воздух загрязняется сварочным аэрозолем, хромовым 1 гидридом, диоксидом марганца, оксидом углерода, диоксидом азота, фтористым эдородом, фторидами, металлической пылью, соединениями кремния.

При окраске автомобилей выделяются окрасочный аэрозоль, бутанол, ксилол, толуол, ганол, бутилацетат, уайт-спирит.

В аккумуляторной МУПХГ имеется зарядное устройство, при работе которого роисходит испарение серной кислоты.

За исключением котельной, выбросы вспомогательных производств невелики по эъему.

Контроль за загрязнением атмосферного воздуха в районе МУПХГ ведется различными зганизациями с начала 1980-х годов. В результате сокращения объемов хранимого газа и доводимых природоохранных мероприятий объем выбросов в атмосферу загрязняющих :ществ в последние годы значительно снизился и в настоящее время находится в пределах эрмы.

В результате обследования работы газомотокомпрессоров в условиях хранилищ; получены нагрузочные характеристики агрегатов 10ГКН и 10ГКМ. Установлено, чт( техническое состояние агрегатов неудовлетворительное (срок службы 15-20 лет), в связи I чем агрегаты работают недостаточно эффективно. Определены показатели токсичное™ отходящих газов газомотокомпрессоров и выявлено, что равновесный состав отходящил газов зависит от различных факторов. Составлена экологическая характеристика агрегатов I рассчитаны удельные выбросы оксидов азота и углерода в условиях работы, характерных дл! МУПХГ.

Дана также оценка влияния работы хранилища на загрязнение атмосферного воздухг в районе его расположения во все периоды работы. Так, в нейтральные периоды (весенний и осенний) она незначительно влияет на загрязнение атмосферы; концентрация вредных веществ (>ЮХ, СО, СН4) близка к фоновым значениям. Работа хранилища в период отбор;: также не влияет на состояние приземного слоя атмосферы в районе МУПХГ. Ее влияние на загрязнение атмосферы наблюдается в период закачки газа при одновременной работе двух компрессорных цехов. При этом превышение концентрации оксидов азота по сравнению с нормативным значением наблюдается как в атмосфере рабочей, так и селитебной зон. Это загрязнение обусловлено неудовлетворительным техническим состоянием выхлопных трактов компрессоров. Изучена трансформация оксида в диоксид азота в атмосфере района МУПХГ и установлено, что коэффициент трансформации N0 в N02 в промышленной зоне ниже, чем в атмосфере жилой зоны.

В приземной атмосфере загрязняющие вещества участвуют в различных физических процессах и химических трансформациях, к основным из которых можно отнести следующие:

1) выделение из источника и начальное разбавление во время подъема и рассеивание;

2) перенос загрязнения от источника в массе воздуха и разбавление воздушной массы за счет процессов турбулентной диффузии и эффектов ветрового сдвига между слоями воздуха, содержащими загрязняющие вещества;

3) химические реакции, приводящие к образованию вторичного загрязнения и увеличению концентрации загрязняющих веществ в атмосфере;

4) сухое и влажное осаждение загрязняющих веществ, химические трансформации при переносе к поверхности Земли.

Глава 4. ВОЗДЕЙСТВИЕ МОСКОВСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПОДЗЕМНОГО ХРАНЕНИЯ ГАЗА НА ВОДНУЮ СРЕДУ

Московское управление подземного хранения газа (МУПХГ) расположено в районе с крайне неблагополучным состоянием водной среды. В поверхностных водоемах (р.Клязьме и ее притоках) обнаружено большое количество неорганических и органических загрязнителей, из которых наибольший приоритет имеют медь, фенолы, нефтепродукты, СПАВ. Значительно также бактериологическое и Тепловое загрязнение. Вода ниже г.Щелкова характеризуется V - VI классами качества. Высокая концентрация ряда малорастворимых элементов (серебро, цинк, висмут, медь и др.) наблюдается в донных осадках. Возможности самоочищения водоемов практически исчерпаны.

то,

Подземные воды эксплуатируются в режиме избыточного водоотбора. Естественный режим питания и разгрузки водоносных горизонтов нарушены. В клязьминском горизонте наблюдаются аномалии с высокой минерализацией и содержанием загрязняющих веществ (сульфаты, нефтепродукты и др.).

Выявлены источники воздействия МУПХГ на гидросферу (рис. 2).

Площадка компрессорной станции, установки подготовки газа со скважинами, котлы, система оборотного водоснабжения, водоподготовительнаЯ установка, водопровод (кварцевые фильтры), мойка автотранспорта, хозяйственно-бытовые стоки отнесены к источникам организованных сбросов сточных вод в канализационную сеть.

МУПХГ имеет две компрессорные станции,, оснащенные Одноступенчатыми компрессорами типа 10ГКН и 10ГКМ. Для охлаждения газомотокомпрессоров применяется водооборотная система, состоящая из циркуляционных насосов и градирен (или аппаратов воздушного охлаждения циркуляционной воды). В 1997 г. в связи со снижением потребности в газе в эксплуатации находилась только одна КС с 14 компрессорами.

На загрязнение поверхностного стока с промышленной площадки компрессорной станций существенно влияют такие факторы, как культура производства на предприятии, характер технологических процессов, количество, техническое состояние и работа на плтВДдКе автотранспорта и механизмов, организация складского хозяйства, благоустройство и качество уборки территории. Определен состав сточных вод с промышленной площадки компрессорной станции: в основном грубодисперсные примеси, нефтепродукты, минеральные соли и органические примеси естественного происхождения.

Газ из хранилища через скважины поступает на газораспределительные пункты (ГРП-1, 2), где проходит подготовку по схеме низкотемпературной сепарации. Технология последней заключается в двухступенчатом отделении влаги от товарного газа. На первой ступени газ поступает в индивидуальные сепараторы высокого давления, где происходит отделение капельной жидкости. Далее газ дросселируется и поступает В сепаратор второй :тупени, в котором происходит доотделение влаги от газа. После этой операции газ направляется в коллектор отбора газа и далее на компрессорную станцию.

В первичных сепараторах происходит выделение конденсационных пластовых вод, являющихся рассолами с минерализацией 129 - 131 мг/л, хлоридно-кальциевого типа с сдельным весом 1,08 г/см3. Воды имеют невысокую газонасыщенность - 80 - 140 см3/л, гричем в составе газа преобладает азот - до 99%; содержание метана - до 0,5%. В результате жсплуатации (за счет коррозионных процессов) в водах появляется водород - до 4% й углекислый газ - до 3,6%. За период эксплуатации в пластовые воды привнесены :пецифичные загрязнители, связанные с подготовкой газа на месторождениях, его транспортировкой по магистральным газопроводам и подготовкой газа на самом хранилище.

При отборе газа из скважины на устье и в сепараторах первой ступени (в тросселиругощем устройстве) могут образовываться кристаллогидраты. Для предотвращения идратообразования при подземном хранении газа исйользуют метанол. Его впрыскивают три давлении 8-9 МПа на устье скважины и перед дросселем сепаратора первой ступени. Плановый расход метанола - 0,85 кг/тыс. м3 газа, а фактический - 0,43 кг/тыс. к3.

Ингибитор по данной технологии попадает в производственные сточные воды и с счетом ежегодного объема промышленных стоков в 50 тыс.м3 концентрация метанола Ь НИХ юстигает 10-20 мг/ м3.

Московское управление подземного хранения газа ~1-

организованные источники (сброс в канализационную сеть)

компрессорная станция

_ установка подготовки газа

Ч соли"|

взвешенные вещества

нефтепродукт!,?"

нефтепродукты

. СПАВ»

I- метанол и др.

система оборотного водоснабжения

^ соли Г

установка водоподготовки

Ч соли I к

взпкнтенныв вещества I

водопровод (фильтры)

взвешенные вещества

мойка автотранспорта

взвешенные вещества

нефтепродукты |

СПАВ*I

- хозбытовые стоки

соли и др!

ливнево-талыс воды

площадка компрессорной станции

_ взвешенные вещества

- спав'

нефтепродукты

метанол

площадка газовых скважин

взвешенные вещества

спав'

нефтепродукты

пластовые воды (закачиваются в пласт-хранилище)

взвешенные вещества

- спав*

тяжелые металлы | ~1 нефтепродукты и лр.

* СПАВ - синтетические поверхностно активные вещества.

Рис. 2. Источники воздействия МУПХГ на водную среду

соли

Жидкость, уловленная в сепараторах, автоматически по уровню сбрасывается в коллектор сбора жидкости и далее в буферный сепаратор, где происходит первая ступень ее дегазации с последующей утилизацией газа в коллекторе отбора. Жидкость переливается в емкости - пылеуловители, где происходит вторая ступень дегазации до атмосферного давления без утилизации газа. Промышленные стоки накапливаются в специальных емкостях и периодически закачиваются с целью утилизации в водоносную часть пласта-хранилища газа. Это позволяет изолировать стоки от контакта с водоносными горизонтами и исключает их дальнейшую миграцию. На хранилище имеются две поглотительные скважины № 20 и 29, расположенные в западной и восточной частях хранилища.

Вследствие несовершенства технологических процессов ряд специфических веществ с токсичными свойствами (синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ), метанол и др.) попадает в сточные воды площадки газовых скважин.

На промышленной площадке расположена котельная с тремя вертикально-водотрубными котлами ДКВР 6,5/13 (два котла - рабочие, один - в резерве) (производительность 6,5 т пара/ч, рабочее давление 1,3 МПа). Продувка барабанов котлов свежей подпиточной водой осуществляется непрерывно и периодически. Сточные воды принято считать условно чистыми. Показатель загрязнения - соли жесткости.

Концентрация солей в циркулирующей воде увеличивается за счет естественного испарения в охладителях и нагревания воды в системе оборотного водоснабжения. С целью предотвращения солеотложения в коммуникациях необходим частичный сброс ' солесодержащих вод и подпитка системы умягченной водой. Потери воды при испарении, с уносом из охладителя, за счет утечек и отбора воды из системы устанавливаются расчетным путем или принимаются по данным эксплуатации.

. Техническая вода, находящаяся в водообороте компрессорной станции и котельной, умягчается на катионитном фильтре (сульфоуголь). Периодически для восстановления обменной емкости фильтр регенерируют раствором поваренной соли. Сброс загрязняющих веществ со сточными водами водоподготовительной установки обусловлен операциями взрыхления, регенерации и отмывки ионообменных смол (катионита), применяемых в качестве загрузки фильтров водоподготовительной установки.

При регенерации в сточные воды попадают избыток регенерирующего вещества (поваренная соль), продукты регенерации катионита (хлориды кальция и магния), а также механические примеси (крошка ионно-обменных смол).

Воды, используемые для промывки кварцевых фильтров подготовки воды водопровода, загрязняются взвешенными веществами и железом (при водопотреблении из подземных источников).

Загрязненность сточных вод от мойки автотранспортных средств зависит от технического состояния транспорта, его количества . и погодно-сезонных условий. Основными загрязнителями являются нефтепродукты и взвешенные вещества. Масса загрязнений определяется расходом воды на один автомобиль, числом автомобилей, количеством дней мойки в году, концентрацией загрязнителей.

Расход бытовых сточных вод определяется численностью обслуживающего персонала компрессорной станции и установленными нормативами водоотведения, учитывающими климатические условия и степень санитарного благоустройства зданий, бытовых помещений, столовых и т.д. На МУПХГ объем бытовых сточных вод составляет 120 тыс. м3/год.

К неорганизованным относятся сбросы с двух площадок водосбора: компрессорной станции и газораспределительных пунктов.

По составу примесей сток с промышленной площадки компрессорной станции относится к первой группе, т.е. не содержит специфичных веществ с токсичными свойствами. Основные загрязнители - грубодисперснь1е примеси, нефтепродукты, минеральные соли и органические примеси естественного происхождения. Содержание специфичных загрязнителей в стоках с промышленной площадки газовых скваЖйн определяется экспериментально в замыкающем створе.

Химический состав поверхностных и подземных вод определяется совокупным воздействием ряда факторов, условно подразделяемых на физические, физико-химические, химические и биологические. К физическим процессам относятся разбавление, испарение, смешение вод различного состава, оседание, взмучивание взвешенных частиц, диффузия веществ из областей с большей концентрацией в области с меньшей и др., приводящие лишь К перераспределению химических веществ, Не изменяя абсолютного их количества. В результате химических процессов изменяется не только концентрация, но И абсолютное количество химических веществ. Значительная (иногда преобладающая) доля химических трансформаций протекает биологическим путем, с участием различных организмов. В условиях техногенных ландшафтов, к которым относится район расположения объекта, большое влияние на качество природных вод оказывает антропогенный фактор.

Была проведена оценка качества сточных вод объекта и поверхностных вод в районе его расположения (р.Шолоховка) по сравнению с фоновым содержанием химических элементов и соединений в поверхностных и подземных водах Московского региона и предельно допустимыми концентрациями (ПДК) - ГОСТ 2874-82.

Для оценки качества вод были выбраны следующие показатели:

1) суммарные показатели - кислотность, взвешенные вещества, плотный остаток, жесткость, ТШ4+, N0/, М03", Р043', СГ, 8042~, НС03", Г, К+, Са2+, М82", ВПК, ХПК, коли-индекс, коли-титр, общее микробное число;

2) специфические показатели:

а) токсичные металлы - железо, марганец, медь, цинк, свинец, ртуть, кадмий, никель, серебро;

б) органические вещества - нефтепродукты, метанол, синтетические поверхностно-актйвные вещества (СПАВ).

Результаты исследований приведены в табл! 3.

Проведен анализ возможных трансформаций загрязняющих вйществ в поверхностных

Водах.

, Установлено, что промышленные площадки подземного Хранилища газа (компрессорная станция и газовые скважины) являются источниками загрязнения ливнево-талых вод взвешенными веществами, сульфатами, хлоридами, фосфатами, нитритами, нитратами, фторидами, аммонийным азотом, железом, цинком, нефтепродуктами, СПАВ, метанолом, повышенной БПК. Превышение ПДК Наблюдается по железу, нефтепродуктам, СПАВ, БПК и ХПК.

В р.Шолоховке ниже объекта обнаружено Превышение ПДК по жесткости воды, содержанию ионов аммония, фтора, железа, меди, цинка, серебра, нефтепродуктов, метанола, СПАВ, БПК и ХПК. С влиянием объекта можно связать загрязнение фторидами, железом,

Таблица 3

Результаты экспериментальных исследований состояния поверхностных вод в районе МУПХГ

Показатели Ливнево-талые воды Пластовые Река Шолоховка

Площадка Площадка воды фон территорий

КС • промысла ПХГ

РН 7,6 7,7 6,3 7,1

Взвешенные 11,3 6,3 43,5 190,3 190,3

вещества

Плотный 280,0 853,0 625,7 3200,0 1700,0

остаток

БПКп 8,1 17,3 23,5 . . - 32,0. 41,5

ХПК 18,2 24,5 60,3 117,2 93.2

Жесткость 3,8 8,3 . 17,4 12,0 8,4

N114" 0,35 0,14 0,95 . . 1.« _ U7

1ЧОГ 0,02 0,05 0,03 не обн. Не обн,

ЫОз" 0,8 0,6 0,09 0,23 0,27

Р04^ 0,3 0,4 <0,05 2,8 1,4

С1" 25,0 465,6 71274,0 53,4 42,7

804" 48,0 40,0 947,6 42,8 34,5

НС03" 18,2 23,5 152,5 9,5 16,3

Р" 5,3 3,2 <0,08 2,1 1,9

N3* 50,4 62,4 32095,0 10,3 12,8

К+ 32,7 12,5 1083,0 8,3 10,5.

Са2+ 18,4 32,5 6412,8 24,8 17,3

мй2+ 23,5 17,6 2237,4 18,3 9,4

Бе 0,3 3,08 120,0 0,9 1,3

Мп не оби, не обн. 1,6 не обн. не обн.

Си 0,05 не обн. 0,02 0,03 0,05

2п 0,03 0,01 0,045 0,09 0,12

РЬ не обн. не обн. <0,02 не обн, не обн.

Нв не обн. не обн. <0,0003 не обн. не обн.

са не обн. не обн. 0,002 не обн. не обн.

N1 не обн. не обн. 0,025 не обн. не обн.

Лк не обн. не обн. 0,01 0,03 0,001

Нефтепро- 1,4 0,044 2,3 0,9 1,25

дукты

Метанол не обн. 0,005 0,03 0,2 1,3

СПАВ 0,48 0,1 0,19 1,3 0,9

Коли-индекс 185 217 420 370 j 2454

Коли-титр 0,3 0,21 0,45 1,9 2,4 . ..

Общее 1,9 2,3 18,5 24,3 32,5

микробное

число • 10"1

медью, цинком, нефтепродуктами, метанолом, повышение БПК и ХПК. Загрязнение аммонийным азотом, серебром и СПАВ, по-видимому, связано с другими источниками и на территории объекта уменьшается.

Сточные пластовые воды имеют минерализацию около 130 г/л и содержат тяжелые металлы в количествах, многократно превышающих ПДК, Существующая технология закачки этих вод в пласт-коллектор обеспечивает нейтрализацию этих вод. Не отмечено загрязнение поверхностных вод из-за разлива сточных пластовых вод.

Исходя из нецелесообразности строительства крупных очистных сооружений на МУПХГ в районе сложившейся городской застройки, изучена возможность очистки сточных вод с помощью малых очистных сооружений. Экономическая целесообразность применения малогабаритных установок состоит в том, что невозможно в короткие сроки построить централизованные системы канализации во всех малых населенных пунктах, а их в России насчитывается более 200 тысяч. Кроме того, удельная стоимость строительства типовых малогабаритных установок производительностью 100 - 500 м3 в сутки составляет -10 тыс. SUS, а общая стоимость строительства находится в пределах 3-5 тыс. SUS, что на два порядка ниже стоимости строительства и подключения к централизованной канализации. Малогабаритные очистные сооружения канализации предназначены для полной биохимической очистки бытовых и близких к ним по составу производственных сточных вод небольших населенных мест и отдельно расположенных объектов при количестве стоков от 5 до 10000 м3 в сутки. В качестве основных методов предполагаются электрохимическая коагуляция и биохимические методы.

Наиболее перспективным методом их очистки от эмульгированных примесей является электрокоагуляция с применением электрокоагуляторов колонного типа. При оптимальных режимах степень очистки на них достигает 92 - 93%. Более глубокая очистка уже не оправдана экономически и может быть осуществлена на компактных биологических сооружениях. В электрокоагуляторах могут быть применены отходы других производств. Так, в качестве коагулянта в работе были использованы соли алюминия, полученные как отход производства Фриделя-Крафтса.

В качестве устройства по биохимической очистке бытовых и производственных стоков предложено использовать симбиотенк, который одновременно выполняет функции погружного биофильтра, аэротенка и биологического пруда. В первых секциях протекают процессы биосорбции и окисления содержащихся в сточных водах загрязнений посредством прикрепления к дискам биопленки и свободно плавающего активного ила. В следующих секциях происходит удаление из стоков биогенных веществ зелеными и диатомовыми водорослями, развивающимися на поверхности дисков. Осуществление указанных процессов сопровождается непрерывным приростом биомассы на поверхности дисков. При этом скорость прироста возрастает с увеличением концентрации загрязняющих веществ в сточных водах. Масса нарастаний увеличивается до определенного предела, именуемого критическим, при котором сила тяжести не превышает силы ее сцепления с поверхностью диска. Под действием превалирующих сил тяжести биологическая пленка обрывается и сползает в сточные воды. На месте оторвавшейся биопленки осуществляется нарастание новой. Таким образом происходит автоматическое регулирование бионарастаний.

Проведены лабораторные исследования по очистке сточных вод от хранилищ газа, Принцип предлагаемого способа очистки и деминерализации сточных вод заключается в

том, что очищаемая сточная вода поступает в коагулятор, где происходит коагулирование взвешенных веществ и солей за счет перемешивания с избыточным активным илом и последующим отстаиванием. Дальнейшая очистка производится в плоскостном биофильтре, работа которого была описана выше. На основании полученных данных была разработана и смонтирована опытно-промышленная установка по глубокой доочистке СВ.

Основные характеристики процесса очистки СВ указанным методом приведены в табл. 4.

Таблица 4

Основные характеристики процесса очистки сточных вод МУПХГ

Показатель ед.изм. Исходная После После прохождения

вода коагуляции стендовой установки

РН 8,1 7,3 7,4

Щелочность мг-зкв./л 1,8 1,75 1,54

Жесткость мг-экв./л 2,5 1,9 1,75

БПК20 мг Ог/л 17 12,4 8,4

ХПК МГ О2/Л 38,5 23,5 22,8

Хлориды мг/л 74,3 35,4 20,3

Сульфаты мг/л 130,4 28,3 32,5

Фосфаты мг/л 0,17 следы следы

Нитриты мг/л 0,32 0,01 0,013

Нитраты мг/л 4,2 2,3 2,5

Аммонийный азот мг/л 1,4 1,5 1,8

Взвешенные вещества мг/л 230,8 43,5 19,2

Сухой остаток мг/л 476,0 395,4 230,4

Глава 5. АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ МОСКОВСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПОДЗЕМНОГО ХРАНЕНИЯ ГАЗА НА ПОЧВЕННЫЙ ПОКРОВ

В районе г. Щелкова наблюдается обширный ареал загрязнения почв площадью до 25 км2. Зона максимальных концентраций располагается непосредственно севернее, восточнее и западнее промышленной зоны. Зона среднего загрязнения распространяется в этих же направлениях на 3 - 5 км, захватывая южную часть г. Фрязино. Существенное превышение ПДК отмечено по хрому, никелю, меди, мышьяку, цинку, свинцу, |>осфору и др.' Загрязнение почв обусловлено выбросами промышленных предприятий, автотранспорта, сельскохозяйственной деятельностью. Степень загрязнения металлами :нежного покрова ниже, чем почв, но коррелируется с их загрязнением по компонентам. Зчаг максимального загрязнения приходится на северную часть города. Площадь аномалии в !8 км2 пространственно совпадает с почвенной и даже шире ее на 2 км2 (Соколов, 1991; ¡опгородопа, Балашова, 1992), Из органических соединений в снегу накапливаются 1ефтепродукты', ароматические соединения, алкилфенолы, стирол, углеводороды.

По характеру воздействия МУПХГ на почвенный покров можно выделить участки, ^посредственно выделенные под размещение и эксплуатацию сооружений объекта, и

участки, принадлежащие другим землепользователям, но находящиеся в сфере ее влияния. Использование земельных ресурсов объектами МУПХГ представлено в табл. 5.

Таблица 5

_Использование земельных ресурсов_

Земельный отвод, га санитар-но-защит-ная зона; м

Всего в той числе

под здания, сооружения твердые покрытия территорий хранилища, свалки, отвалы твердых отходов газоны озеленения

основного производства вспомогательного произвол-, ства административно-бытового назначения

97, из них

под газораспределительные пункты 5,55 2,5 0,01 0,79 0,03 2,22 . • 1000

под компрессорную станцию 11,0 0,85 0,32 0,05 6,48 3,3 300

под котельную 2,55 0,22 0,10 0,01 1,02 1,2 100

площадь скважин 77,9 ¡2,9 65,0 1000

Установлено, что источниками механического нарушения и химического загрязнения почв являются (рис. 3):

- газовые эксплуатационные скважины;

- скважины для закачки пластовых вод;

- перемещение по территории хранилища газа автотранспорта;

- осаждение загрязнителей из атмосферы.

Эксплуатационные скважины являются источником загрязнения почв метаном, метанолом и углеводородами. Причинами загрязнения их являются межколонные утечки газа, попадание газожидкостной смеси при некоторых технологических операциях (например, при продувке скважин). Радиус зоны с высокой степенью загрязнения метаном может достигать 70 м. Загрязнение метанолом в прискважинной зоне наблюдается в течение 1-1,5 месяцев после окончания отбора газа. Еще одним очагом загрязнения почв метанолом является метанольный склад. Углеводородное загрязнение почв вокруг эксплуатационных скважин ПХГ достигает низкого или среднего уровня.

Большую опасность для загрязнения почв представляют аварийные выбросы промышленных стоков на скважинах, которые предназначены для захоронения промышленных стоков в водоносную часть пласта-коллектора. Через заколонное пространство нагнетательных скважин при некачественном цементировании и через неисправные коммуникации при сборе и закачке воды в поглощающие скважины в результате протечек. Возможен их выход на поверхность и попадание в вышележащие водоносные горизонты. К загрязнению почв я поверхностных вод приводит также перелив накопительных емкостей пластовой воды. В результате, например, на ряде скважин

Московское управление подземного хранения газа

газовые скважины

строительство

£

механическое разрушение

буровые отходы |

соли

химические реагенты

нефтепродукты

и др.

эксплуатация

углеводороды

-1

скважины для закачки пластовых вод

и

аварийные разливы пластовых вод

тяжелые металлы

нефтепродукты

метанол

и др.

автотранспорт

механическое уплотнение

_ нефтепродукты

тяжелые металлы

осаждение из атмосферы

тяжелые металлы I

-\ идр.|

Рис. 3. Источники воздействия МУПХГ на почвенный покров

отмечался очень высокий уровень загрязнения нефтяными углеводородами на всю глубину почвенного покрова (до 40 - 50 см). С пластовыми водами, возможно, связано также загрязнение почвмедыо-и цинком.

Перемещение по территории ПХГ тяжелой гусеничной техники и автотранспорта, связанное с эксплуатационными и ремонтными работами, приводит к загрязнению почв нефтепродуктами и тяжелыми металлами (свинцом, цинком и др.), а также механической деградации (уплотнению и деструктурированию) почв. Ареал загрязнения носит, как правило, линейный характер вдоль разъездных путей. Расширение ареала и усиление негативного воздействия происходит при отсутствии оптимальной организации движения по специально отведенным дорогам.

В почвах иногда встречаются следовые количества ртути, кадмия, бериллия, ванадия, никеля, серебра. Для выяснения источников этих элементов необходимы дополнительные исследования.

Результаты позволили установить влияние газовых эксплуатационных скважин МУПХГ на формирование почвенного покрова. При этом выявлены масштабы нарушений в функционировании почвенных экосистем и взаимосвязь их с работой конкретных технологических объектов. Отчетливо проявились зоны влияния скважин с межколонными поступлениями газа, вокруг которых сформированы ареалы с повышенной активностью метаноокисляющих почвенных микроорганизмов. Возле бездействующих и "благополучных" скважин таких аномалий не обнаружено.

Площадь ненарушенных почв, согласно предварительной оценке (данные по ключевому участку), составляют 2,3% территории эксплуатационных скважин. Техногенно измененные почвы хранилища газа (97,7%) деградированы: они уплотнены (объемная плотность близка к показателям почвообразующих пород), деструктурированы, запасы гумуса в них значительно снижены за счет сведения изначально мощного гумусового горизонта (до 40 т/га), органическое вещество сравнительно обеднено азотом. Оглеенность свидетельствует об ухудшении их водно-воздушного режима. Внесение доломитового материала в почвы вокруг скважин привело к повышению рН, обогащению их обменным кальцием.

Оценка состояния растительности на территории газовых эксплуатационных скважин ПХГ позволила сделать вывод об обеднении видового состава растительного сообщества на техногенно измененных почвах, а также о снижении показателей фотосинтетической активности растений. Последнее свидетельствует о, снижении биопродуктивности техногенно-нарушенных почв.

Глава 6. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА УЩЕРБА ОКРУЖАЮЩЕЙ ПРИРОДНОЙ СРЕДЕ

Под экономической оценкой ущерба понимается денежная оценка негативных воздействий объекта на природную систему, отрасли народного хозяйства и условия жизнеобеспечения населения. Воздействие ПХГ на окружающую среду обуславливает необходимость определения предотвращенных ущербов для всех направлений природоохранной деятельности: охрана атмосферного воздуха, охрана и рациональное использование водных и земельных ресурсов.

Расчет экономического ущерба в результате загрязнения производится в соответствии с нормативными документами (Инструктивно-методические указания по взиманию платы..., 1993; Нормативы платы за выбросы, сбросы загрязняющих веществ..., 1993). По указанным документам в основном определяется ущерб, наносимый вредными выбросами в атмосферу и загрязняющими веществами в водные объекты. Ущербы, наносимые почвенно-растительному покрову, охотничьим угодьям, рыбным запасам и др. определяются обычно специализированными институтами по отраслевым методикам и методическим пособиям.

Расчет экономического ущерба представлен в табл. 6-8.

Таблица 6

Расчет экономического ущерба от загрязнения атмосферы стационарными источниками

вещество выбросы* М„т базовые норм ативы платы H „1 руб./т H „¡.„«Mj руб.

в пределах допустимого норматива в пределах лимита выброса

четан 1005,5 0,4 2 402,2

►тлеводороды 0,352 10 50 3,5

злорант (СПМ) 5,78 Ю~' 165000 825000 953,7

жеид углерода 94,22 5 25 471,1

жеид азота 34,78 415 2075 72168,5

:ерная кислота 0,054 165 825 8,9

фтористый водород 0,00216 3300 16500 7,1

ромовый ангидрид 1.610"5 11000 55000 0,2

:иоксид марганца 2,1 10J 16500 82500 34,7

.иоксид кремния 610J 825 4125 0,5

ыль металлическая (оксид железа) 0,067 415 2075 27,8

айт-спирит 0,008 15 75 0,1

(етанол 0,272 35 175 9,5

утанол 0,074 165 825 12,2

ганол 0,015 3 15 0,1

силол 0,077 85 425 6,5

элуол 0,030 30 150 0,9

утилацетат 0,075 165 825 12,3

ТОГО 75950,3

учетом индекса инфляции (42) и (ологической значимости территории !,28). 7 273 000 руб.

* - Выбросы всех веществ, кроме оксида азота, находятся в пределах ПДВ, выбросы ксидов азота - в пределах временно согласованных выбросов.

Таблица 7

Расчет экономического ущерба от загрязнения атмосферы передвижными источниками

Вид используемого топлива Количество используемого топлива, т Удельная плата для данного вида топлива, руб/т Плата за допустимый выброс, руб.

Бензин А-76 157,827 И 1736

Бензин Аи-92 20,152 10 202

Дизельное топливо 133,458 21 2803

ИТОГО 4740

с учетом индекса инфляции (42) и экологической значимости территории (2,28) 31» 000 руб.

Таблица 8

Расчет экономического ущерба от загрязнения поверхностных водоемов__

вещество, источник сбросы* М„ 10° т базовые нормативы платы yl '1 HI вод, руб./т И„,„д«М|, руб

Взвешенные вещества пдс - 1177,5 2950 3473,6

сверхлим. - 130,5 14750 • 5 9624,4

бпк2„ пдс - 547,9 730 400,0

сверхлим - 321,1 3650 « 5 5860,7

сульфаты 7558 20 151,2

хлориды пдс-46123,6 7 322,3

сверхлим.- 24932,4 35 »5 4363,2

железо общее пдс - 54,8 22175 1215,2

сверхлим. -419,7 110875.5 232671,2

фосфаты 69,9 11090 775,2

азот аммонийный 32,2 5545 178,'5

нитриты пдс - 3,73 110845 413,5

сверхлим. - 4,5 554375 • 5 12473,4

нитраты 115,9 245 28,4 .

нефтепродукты пдс - 8,2 44350 363,7

сверхлим. - 42,6 221750 «5 47232,8

спав 30,2 4435 . 134,0

метанол 0,8 ' 22175 17,7

ИТОГО 319699,0

с учетом индекса инфляции (42) 13 428 101 руб.

* - Сброс веществ, для которых Не указаны сверхлимитный объем, находится в пределах ПДС.

Общий ущерб от загрязнения атмосферы составляет

У = Уст + У^пс = 7 123 ООО + 378 ООО = 7 501 ООО руб.

Общим ущерб от загрязнения водоемов составляет 13 428 101 руб.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. В настоящей работе разработаны методологические подходы к оценке воздействия подземных хранилищ газа (ПХГ) на окружающую среду и методам снижения негативных последствий этого воздействия (рис. 4). Они включают:

- анализ природной среды расположенйя Объекта и ее устойчивости к различным антропогенным воздействиям;

- анализ существующего антропогенного воздействия на природную среду со стороны промышленных, сельскохозяйственных, транспортных и других источников и нарушенности среды по сравнению с эталонными (фоновыми) показателями;

- характеристику основного и вспомогательного производств ПХГ, параметров технологических процессов и оборудования, источников йыбросов загрязняющих веществ, сточных вод и других негативных воздействий, неравномерности воздействий во времени;

- анализ основных загрязняющих веществ, их отрицательного влияния на человека и природные среды, поведения в природных средах с учетом климатических, геохимических и других природных и антропогенных факторов, в т.ч. возможность трансформации в более опасные соединения;

- анализ динамики и распределения негативных изменений в природной среде в результате воздействия ПХГ и других антропогенных источников;

- принятие решений по совершенствованию технологических процессов с целью снижения вредных выбросов, сбросов и других негативных воздействий й местах их возникновения;

- разработку и внедрение оптимальных методов очистки вредных выбросов в атмосферу и сбросов сточных вод.

На основе выработанных методологических подходов проведен анализ воздействия Московского управления подземного хранения газа (МУПХГ) на окружающую среду.

2. Основными загрязняющими атмосферный воздух веществами являются оксиды йота, оксид углерода, мётан и одорант (смесь природных меркаптанов - СПМ). Кроме того, выделяется небольшое количество других загрязняющих веществ от вспомогательных троизводств. Выбросы в атмосферу снижаются в течение 10 лет прежде всего в связи с 1'мснынением объема закачиваемого И выдаваемого Газа и уменьшением числа одновременно работающих газопоршневых компрессоров. Воздействие МУПХГ на ¡остояние атмосферы находится в пределах нормативов по всем веществам, Кроме оксидов пота. Выбросы оксида азота требуют особого внимания в связи с тем, Что его среднегодовое содержание в атмосфере г.Щелково превышает ПДК. Высокие выброСы связаны с тем, Что :омпрессоры находятся в эксплуатации длительное время (отдельные более 20 лет); й [екоторые из них нуждаются в замене. Экономический ущерб от загрязнения атмосферы оставляет 7500 тыс. руб.

3. Ливнево-талые сточные воды МУПХГ являются источником загрязнения вбдоемов основном железом, нефтепродуктами; синтетическими поверхностно- актйвными

Рис. 4. Система изучения воздействий подземных хранилищ газа (ПХГ) на окружающую среду

веществами (СПАВ) и другими веществами. Определить степень влияния объекта па состояние природных вод не всегда возможно из-за их высокого фонового загрязнения. Экономический ущерб от заг рязнения водной среды составляет 13 428 тыс. руб.

В связи с отсутствием на предприятии очистных сооружений предложено малогабаритное очистное сооружение, не требующее значительных площадей и достаточно эффективное по экономическим показателям. Очистка осуществляется в два этапа: первичная - на электрокоагуляторе колонного типа, а вторичная - на симбиотенке. Качество очищенной воды позволяет использовать ее в водообороте предприятия. Кроме того, определенное экономическое значение имеет использование в данной установке отходов других производств (безводного хлористого алюминия - отхода процесса алкилирования по методу Фриделя-Крафтса и одноразового полимерного медицинского инструментария).

Высокую потенциальную опасность представляют пластовые сточные воды, отделяемые от газа при его подготовке. Они имеют минерализацию 130 г/л и содержат в большом количестве взвешенные вещества, метанол, СПАВ, тяжелые металлы, нефтепродукты и другие вещества. Существующая технология предусматривает их закачку в водоносную часть пласта-коллектора, что по современным представлениям обеспечивает защиту от их влияния поверхностных вод и питьевых водоносных горизонтов. С целью предотвращения потенциального прорыва сточных вод при их утилизации необходим постоянный контроль поглощающих скважин и другого связанного с ними оборудования. '

4. Почвенный покров в районе расположения МУПХГ подвергнут механическим нарушениям почти на 100%, что обусловлено строительством сооружений станции, буровыми работами, движением автотранспорта. Техногенно измененные почвы газового промысла деградированы: они уплотнены (объемная плотность близка к показателям почвообразующих пород), деструктурированы, запасы гумуса в них значительно снижены за счет сведения изначально мощного гумусового горизонта (до 40 т/га), органическое вещество сравнительно обеднено азотом. Почвенный покров загрязнен метаном, метанолом, нефтепродуктами. Из тяжелых металлов обнаружены цинк и медь. Иногда встречаются следовые количества ртути, кадмия, бериллия, ванадия, никеля, серебра, которые, по-видимому, не связаны с деятельностью МУПХГ. Источниками загрязнения являются эксплуатационные скважины, склад метанола, автотранспорт. Определенное влияние на почвенный покров оказывает осаждение загрязняющих веществ из атмосферы. Потенциально большую опасность представляют поглощающие скважины сточных пластовых вод.

5. Опыт комплексного экологического исследования воздействия МУПХГ на окружающую среду показал целесообразность проведения аналогичных исследований на других объектах подземного хранения газа Российского акционерного общества (РАО) "ГАЗПРОМ". Это связано прежде всего с тем, что теоретические основы потенциального ущерба окружающей среде в результате функционирования ПХГ еще полностью не разработаны. Подземные хранилища газа расположены в различных географических зонах -от средней тайги (Гатчинское ПХГ) до зоны степей и полупустынь (Северо-Ставропольское, Оренбургское ПХГ), что обуславливает различную реакцию среды на антропогенное воздействие. Следует учитывать, что все объекты данного типа находятся в густонаселенных районах с интенсивными промышленностью и / или сельским хозяйством, где нагрузка на окружающую среду и экономический ущерб от ее нарушения и загрязнения находятся на

достаточно высоком уровне. В этих условиях особенно необходимо также принятие мер по снижению риска аварийных выбросов и сбросов. К тому же, в условиях рыночной системы хозяйствования актуальным является вопрос об уточнении воздействия на окружающую среду каждого антропогенного объекта, в т.ч. ПХГ, с целью экономического стимулирования проведения природоохранных мероприятий.

В связи с этим перед исследованиями встают две основные взаимосвязанные задачи::

1) комплексная оценка воздействия ПХГ на окружающую среду с учетом других антропогенных источников и возможной реакции природной среды;

2) разработка мероприятий по снижению негативных воздействий до допустимого уровня и восстановление природной среды. '

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

I. В Целях снижения уровня негативных воздействий на природную среду со стороны МУПХГ, можно предложить следующие рекомендации:

1. Рассмотреть возможность модернизации или замены существующих газопоршневых компрессоров компрессорных цехов, находящихся в эксплуатации в течение длительного времени (15 - 20 лет), с целью снижения выбросов оксидов азота.

2. Установить постоянный контроль за содержанием меркаптанов в газе и в атмосфере жилой застройки, примыкающей к МУПХГ,

3. Установить регулярные наблюдения за состоянием поглощающих скважин пластовых сточных вод и другого связанного с ними оборудования.

4. Регулярно проводить наблюдения за качеством ливнево-талых сточных вод и вод р.Шолоховки с целью уточнения сезонного влияния объекта на поверхностные Воды.

5. Рассмотреть возможность строительства малогабаритных очистных сооружений ливнево-талых сточных вод, включающих в свой состав электрокоагулятор колонного типа и симбиотенк, с целью организации системы оборотного водоснабжения.

6. Провести исследования по возможному использованию питьевой воды для технических нужд.

7. Провести работы по рекультивации нарушенных земель в районе расположения объекта, прежде всего, в местах высокого уровня загрязнения нефтепродуктами и тяжелыми Металлами.

8. Выявить участки территории, ранее занятые под огороды, непригодные для выращивания населением картофеля и овощных культур.

II. Целесообразно распространить полученный опыт по комплексному исследованию воздбйствия МУПХГ на окружающую среду на другие объекты подземного хранения газа Российского акционерного общества (РАО) "ГАЗПРОМ".

СПИСОК ОСНОВНЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Экологическое воздействие подземных хранилищ газа на окружающую среду/ М.: ИРЦ "ГАЗПРОМ", 1997 г. - 117 с. (в соавторстве).

2. Трансформации загрязняющих веществ в почвах как элемент коррозии нефтегазового оборудования // Практика антикоррозионной защиты, № 4 (6), 1997 г. (в соавторстве).

3. Monitoring System of Oil and Gas Constructions Integrity // Тез. докл. Междунар. конф. "Corrosion protection of underground deposits sites" (Прага, 2-3 декабря 1997 г.) (в соавторстве).