Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Оценка состояния почвенно-земельных ресурсов, загрязненных буровыми сточными водами и выбросами газовых конденсатов, и восстановление их продуктивности в Западном Предкавказье

ВАК РФ 03.00.32, Биологические ресурсы

Автореферат диссертации по теме "Оценка состояния почвенно-земельных ресурсов, загрязненных буровыми сточными водами и выбросами газовых конденсатов, и восстановление их продуктивности в Западном Предкавказье"

На правах рукописи

Сидорова Ирина Ивановна

ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ПОЧВЕННО-ЗЕМЕЛЬНЫХ РЕСУРСОВ, ЗАГРЯЗНЕННЫХ БУТОВЫМИ СТОЧНЫМИ ВОДАМИ И ВЫБРОСАМИ ГАЗОВЫХ КОНДЕНСАТОВ, И ВОССТАНОВЛЕНИЕ ИХ ПРОДУКТИВНОСТИ В ЗАПАДНОМ ПРЕДКАВКАЗЬЕ

Специальность 03.0032 - биологические ресурсы 03 .00 .16 - экология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации насоисканиеученой степени кандидата биологических наук

Краснодар - 2005

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Кубанский государственный аграрный университет».

Научныерумэводители: доктор сельскохозяйственных н^к,

профессор Терпелец Виктор Иванович

кандидат биологических н^ к, доцент Черньшёва Наталья Виктороша

О фи ци ал ьн ые о п по н енты:

доктор географических наук, профессор Елисеева Наталия Болеславовна

кандидат биологических наук, доцент Чумаченнэ Юрий Алексеевич

Веду щая организация:

Ростовский государственньй университет, г.Ростов-на-Дону

Защита состоится « // » 2005 г. в часов на заседании

диссертационного совета Д 220.03809 при Кубанском государственном аграрном университете по адре<у: 350044, г. Краснодар,ул. Калинина, 13.

С диссертаций можно ознакомиться в библиотеке Кубанского государственного аграрного университета.

Автореферат разослан «

Ученый секретарь диссертационного совета

Н.В. Чернышёва

- ч

1Ш961

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Ак1уальнос1ъ работы. Западное Предкавказье является одним из регионов Российской Федерации, в котором производится разведка нефтяных и газовых месторождений

Производственная деятельность предприятий нефтяной и газовой промышленности неизбежно связана с техногенным воздействием технологических процессов добыч и на объекты природной среды, поэтому вопросы охраны биологических ресурсов и их воспроизводства имеют важное знамение. Отличительной особенностью воздействия процессов бурения являются высокая интенсивность и кратковременность формирования значительных техногенных нагрузок на объекты гидро-, лито- и биосферы, которые нередко превышают пороговые нагрузки, вызывая нарушение экологического равновесия в районах бурения, а в раде случаев деградацию отдельных компонентов природной среды и, в первую очередь, почвенно-земельных ресурсов.

0>еди комплекса природоохранных мер важная роль отводится мероприятиям по очистке, обезвреживанию и утилизации производственно-технологических отходов бурения - буровых сточных вод, отработанных буровых растворов, буровых шламов, а также аварийных выброоов нефтепродуктов газовых юнденсатов, так как они содержат в своем составе широ^ю гамму загрязнителей, представленных применяемыми в бурении материалами и химически ми реагентами.

Следовательно, восстановление продуктивности почвенно-земельных ресурсов, загрязненных буровыми сточными водами и выбросами газовых конденсатов, и вовлечение их в хозяйственный оборот- важная и ашуальная проблема для Западно го Предкавказья.

В условиях уникального природного региона данная проблема изучена недостаточно, в связи с чем и возникла необходимость в выполнении настоящей работы.

Комплекс ночных и практических исследований по восстановлению про-

дуктивности загрязненных ¡емельбыли вып о л 11 си ш ш Ю^О ан^кц м госу-

РОС. НА!

БИБЛИОТЕКА

т.

•9 Щ/ «У " л

дарственном аграрном университете, в НПО «Бурение» (ВНИИКРнефть), Азо-во-Черноморской бассейновой инспекции и в НТЦ ООО «Кубаньгазпром» в период с 1983 по 2004 гг.

Цель и задачи исследований Цепь исследований - оценка состояния почвенно-земельных ресуроов, загрязненных буровыми сточными водами и нефтепродуктами аварийных выбросов газовых конденсатов при бурении скважин, и разработка мероприятий по восстановлению их продуктивности в условиях Западного Предкавказья

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Изучить условия почвообразования и состояние почвенно-земельных ресурсов района исследований

2. Исследовать качественно-количественный состав и загрязняющие свойства буровых сточных води выброоовгазовых нонденсатовбуровых скважин.

3. Дать экологическую оценку почв, загрязненных буровыми сточными водами, и изучитьих влияниенаразвитие культурных растений.

4. Оценить экологическое состояние почвенно-растительных ресурсов, загрязненных выбросами газовых конденсатов.

5. Разработать технологические рекомендации по утилизации буровых сточных вод и мелиоративные мероприятия по устранению негативного воздействия выброоо в нефтепродукта в газо вых конденсатов.

Научная новизна работы. Впервые в условиях Западного Предкавказья дана экологическая оценка состояния почвенно-земельных ресурсов, загрязненных буровыми сточными водами и аварийными выбросами газовых конденсатов буровых скважин, и предложены способы по госстановлению их продуктивности. Изучены качественно-юличеспвенньй состав и свойства источниюв загрязнения. Установлено, что сточные воды из шламонаюэпителей буровых скважин на Кубанской наклонной равнинен Азою-Кубанской низменности по составу не содержат химических показателей выше предельно допустимых, предъявляемых к сбросным сточным водам исследуемых почвенно-климатических зон. Выбросы газовых конденсатов в Кубанской пойменной

дельте в основном представлены малотоксичными химически инертными пара-финосодержащими нефтепродуктами.

Практическая значимость работы Разработаны технологические рекомендации по утилизации буровых сточных вод и предложены мелиоративные мероприятия по устранению негативного воздействия аварийных выбросов газовых конденсатов и восстановиению продуктивности почвенно-земепьных ресурсов в регионе.

Основные положения, выносимые на защиту:

1 Дать экологическую оцен^ почвенно-раститепьных ресурсов и источ-никових загрязнения.

2. При орошении буровыми сточными водами и выбросах газовых конденсатов не происходитухудшение почвенно-растительных ресурсов.

1. Дать экологическую оценку почв, загрязненных буровыми сточными водами и выбросами газовых конденсатов, и изучить их влияние на растительные ресурсы и поч веяную биоту.

4. Оценить восстановление продуктивности почвенно-раститепьных ресурсов, загрязненных буровыми сточными водами и выбросами газовых конденсатов.

Апробация работы. Основные результаты работы были использованы при составлении соответствующих разделов в отчетах по научно-исследовательской работе (1983-1987 гг., 1995 г., 1998 г., 2004 г.), включены в стандарт предприятия «Технологические мероприятия по очистке буровых сточных вод и обезвреживанию отработанных буровых растворов с целью снижения загрязнения окружающей среды при строительстве скважин в НПО «Бурение) и в Н'ГЦ ООО «Кубаньгазпром», вошли в монографию (в соавторстве) «Техногенные нагрузки на биосферу при разведке и освоении недр» (Минск; 1998 г.).

Основные положения и результаты работы были доложены на краевых научно-практических конференциях (Краснодар, 1983-1990 гг.),третьей Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Новое

в экологии и безопасности жизнедеятельности» (Санкт-Петербург, 16-18 июня 1998 г), 53-й Международной н^чно-технической конференции Белорусской государственной политехнической академии (Минск, 1999 г.), ежегодных ночных конференциях Кубанского го су лиственного аграрногоуниверситета(1983-1990 гг, 1995 г., 1998 г., 2003-2004 гг.).

Структура и объем диссертации Диссертация состоит из введения, 7 глав, выводов, списка литературы. Работа изложена на 148 страницах печатного текста, включает 39 таблиц, 4 рисунка. Список литературы состоит из 207 наименований, в том числе 17 иностранных авторов.

Личный вклад автора заключается в обосновании и выборе конкретного направления работы, выполнении химических анализов буровых сточных вод, отобранньк из шламонакопителей, выбросов газовых конденсатов буровых скважин, отдельных показателей почв и разработке рекомендаций по восстановлению продуктивности загрязненных поч вен но-земельных ресурсов района исследований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 1. ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ПОЧВЕННО-ЗЕМЕЛЬНЫХ РЕСУРСОВ, ЗАГРЯЗНЕННЫХ ОТХОДАМИ БУРЕНИЯ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ

СКВАЖИН

В главе дана оценка состояния почвенно-земепьных ресурсов, загрязненных буровыми отходами, и на основании литературных источников рассмотрены возможные пути восстановления их продуктивности. Отмечено, что наибольший объем среди отходов бурения составляют буровые сточные воды. Это связано с тем, что строигельство скважин сопровождается потреблением значительных объемов природной воды и образованием загрязненных стоков в виде буровых сточных вод Приведена характеристика состава и загрязняющих свойств буровых сточных юд и основные направления их утилизации в различных промысловых регионах России.

В главе также рассмотрена роль растительности и почвенной микробиоты врекультивации почв, загрязненных нефтепродуктами.

2. УСЛОВИЯ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ РЕГИОНА ИССЛЕДОВАНИЙ

Территория исследований по географическому положению и в геоморфологическом отношении юсодит в Кубанью наклонную равнину, Аэово-Кубанс^ю низменность и Кубанскую пойменную дельту Западного Предкавказья.

Кубанская наклонная равниназанимает территорию к югу от реки Кубдаь, шириной 2-5 км на западе и расширяющуюся до 80-100 км на востоке. В геолого-тектоническом отношении это южная окраина Кубанского прогиба, отде-ляощего Азово-Кубанскую низменность от складчатой системы Большого Кавказа. Равнина наклонена от подножья Главного Кавказского хребта к реке Кубань, имеет ясно выраженное террасированное ступенчатое устройство поверхности.

Азово-Кубанская низменность расположена к северу от реки Кубань и представляет собой плоаую поверхность, имеющую общий слабый уклон на запад и северо-запад к Азовскому морю. Ее абсолютные высоты возрастают с 615 м на побережье Азовского моря до 150-200 м у западных склонов Ставропольской возвышенности (В.Ф. Вальков, 1977).

Кубанская пойменная дельта расположена в западной части в дельте реки Кубань и занимает пониженные элементы рельефа, которые подвергаются затоплению. Рельеф плавневого района находится еще в стадии реформирования и для него характерны прирусловые повышения и межградовые плоские депрессии (Е.В. Блажний, 1971).

Климатические условия Западного Предкавказья в значительной степени определяются своеобразным географическим положением: близостью Азовского и Черного морей на юго-западе и западе, высокими хребтами Кавказских гор наюге, открытостью севераи северо-востока территории для холодных потоков воздуха с Восточно-Европейской равнины.

В качестве почвообразующих пород Кубанской наклонной равнины встречаются плотные древние эллювиально-делювиапьные глины и лессовидные су глинки и глины.

Аюю-Кубанская низменность сложена четверочными, континентальными отложениями. Вфхнюю толщу их составляют карбонатные лессовидные глины и суглинки, покрывающие территорию сплошным слоем, мощностью от 10 до 50 м, и являющиеся материнскими поч»образующими для черноземов данного региона(Н.Е. Редькин, 1969).

Территория современной дельты реки Кубань покрыта четвертичными аллювиальными отложениями тяжелосуглинистого, среднесуглинистого и легко су глинистого гранулометрического состава, на которых сформировались аллювиальные луговые почвы. В депрессионных понижениях отложения имеют неоднородный гранулометрический состав Большая часть поч»образующих пород не засолена, частично засолена.

3. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования по оценке состояния почвенно-земельных ресурсов, загрязненных буровыми сточными водами (БСВ) и выбросами газовых конденсатов при бурении нефтяных и газовых скважин, проводились в лабораторных, вегетационных, полевых и производственных промысловых условиях Западного Предкавказья.

Объектами исследований являлись: на Кубанской наклонной равнине -серью лесные, серые лесостепные почвы и БСВ Северо-Холмской (Абинский район) и Северо-Ноюдмитриевской (Северский район) буровых скважин, на Азово-Кубанской низменности - черноземы выщелоченные, типичные, обыкновенные и БСВ Динской (Динской район), «Юбилейная-42» (Усть-Лабинский район) и Восгочно-Чамлыкской (Курганинский район) буровых скважин и в Кубанской пойменной дельте - аллювиальные луговые почвы, растительность приусадебных участков населенных пунктов (Славянский район), загрязненные выбросами газовых конденсате в при бурении скважин (рис.1).

Исследуемые БСВ отбирались из буровых скважин и из их шламонакопи-телей, в которых собранные сточные воды находились более одного пода. В районе исследований объем каждого из шламонамэпителей составлял до 3000 м5.

Рисунок 1 - Карта-схема районов исследований почвенно-земельных ресурсов в Западном Предкавказье Условные обозначения:

Кубанская наклонная равнина Азово-Кубанская низменность Кубанская пойменная дельта Бу ро вые с кважи н ы

Анализы проб БСВ проводились по нормативным показателям в лаборатории охраны окружающей среды НПО «Бурение» (ВНИИКРнефть) и гидрохимической лаборатории Азово-Кубанского бассейнового управления. Очистка БСВ производилась методом реагентной коагуляции с помощью: I) мэагулянта - 5 %-ный раствор сульфата аммония и флокулянта ПАА; 2) коагулянта- алюмо-калиевые квасцы и флокулянта КФ-1.

С целью изучения влияния загрязняющих свойств сточных вод, отобранных из шламонакопителей буровых скважин, на почвенно-земельные ресурсы района исследований были заложены и проведены три вегетационных и один микрополевой опыты. Каждый из опытов проводился в течение трех лет, по-вторность вариантов четырехкратная. В качестве опытных культурных растений были использованы яровой ячмень и ку куру за.

Вегетационные опыты закладывались в полиэтиленовых сосудах, вме-

9

тающих по 5 кг абсолютно сухой зонатьной почвы, отобранной в районе расположения буровых скважин. В опьпах изучено пять вариантов кратковременного полива растений БСВ разной степени очистки и неочищенной (полив три раза за вегетацию по 200-500 мл) и четыре варианта систематического полива (шесть раз за вегетацию по 200-500 мл). Промежуточные поливы проводились природной водой, отобранной из зональных водоемов. Влажность почвы в сосудах поддерживалась науровнебО %от наименьшей впагоемиости почвы.

В микрополевом опыте, заложенном на Азово-Кубансной низменности в зонедействия буровых скважин, изучено три варианта кратковременного полива растений БСВ. Полив проводился три раза за вегетацию растений дозами 60 л на одну деляну по бороздам. В норме полива учитывалось максимально возможное накопление БСВ в шламонакопителях в течение года Общая площадь делянки опыта составлял а 3 м2,учетная-2 м2.

Во всех опытах кратковременный полив был использован как перспективный, так как сравнительно малый объем буровых сточных вод (до 3000 м3), накапливаемый при бурении скважин, при существующих нормах полива сельскохозяйственных культур позволит осуществить их оброс на поля за 2-3 приема. При систематическом поливе преследовалась цель у величить в почве концентрацию компонентов БСВ, чтобы выявить их токсичность по отношению к растениям.

Перед закладкой опытов из генетических горизонтов зональных почв и ежегодно из почв всех вариантовопьповбыли отобраны образцы и изученыос-новные водно-физические, химические свойства и биологическая активность исследуемых почв. Все аналитические и опытные работы выполнялись согласно ГОСТам и по специальным методикам.

С целью экологической оценки состояния почвы и растительности, загрязненных нефтесодержащими продуктами аварийных выбросов газовых конденсатов буровых скважин, проведены на двух стационарных участках мониторинговые исследования. Анаяиз обращен почв, отобранных ежемесячно в течение вегетационного периода в oioe0-10 см, проводился по вышеуказанным ме-

то дикам.

Для контроля за качеством овощей, выращенных на загрязненных и затем рекультавированных участках, также проведены мониторинговые исследования. Анализы образцов, отобранные в два срока, выполнены в (фаснодарсмэй межобластной ветеринарной лаборатории и Центре государственного санитарно-эпидемиологического надзора (Славянский район) и выданы заключения о соответствии ее требованиям СанПиН 2 3 2.1078-01.

Статистическая обработка полученных результатов исследований проведена дисперсионным методом по Б.А. Доспехову (1979).

4. ПОЧВЕННО-РАСТИТЕЛЬНЫЕ РЕСУРСЫ ТЕРРИТОРИИ ИССЛЕДОВАНИЙ

Основную часть почвенного покрова территории исследований Западного Предкавказья, в зоне которого находятся буровые скважины, составляют серые лесные и серые лесостепные почвы, сформировавшиеся на Кубанской наклонной равнине, черноземы выщелоченные, типичные и обыкновенные, занимающие площадь более 3 млн. га на Азово-Кубанской низменности, и аллювиальные луговые почвы в современной Кубанской пойменной дельте. Эти почвы, в первую очередь черноземы, имеют огромное производственное значение в сельском хозяйстве региона.

В настоящее время естественный растительньй покров равнинной части Западного Предкавказья несет на себе отпечатки глубокой антропогенной трансформации и практически полностью уничтожен распашкой. Основным типом растительности Азово-Кубанснэй низменности являются степи, тоторые ныне сохранились лишь фрагментарно среди культурных ландшафтов. Остатки степных фитоценозов, встречающихся на неудобных для возделывания сельско-хозяйственньк культур участках и занимающих небольшие площади, встречаются довольно часто.

Нагорные степи Кубанской наклонной равнины представлены формациями типчака и ковыля красивейшего. Первая формация, имеющая более широкое

распространение, приурочена к пологим склонам разной экспозиции и может встречаться в комплексе с дубовыми лесами. Формация ковыля красивейшего, занимающая значительно меньшую территорию, приурочена к более крутым склонам южной экспозиции.

Важнейшую роль в почвообразовании и плодородии почв играют микроорганизмы и животные, в первую очередь, мезофауна. Из мезофауны исключительная роль в почвообразовательных процессах принадлежит дождевым червям, которые преобладают на наиболее увлажненных участках района исследований. Основная роль дождевых червей заключается в минерализации и 1уми-фикации органического материала среды обитания

При анализе составов микробиоценозов почв района исследований прослеживается закономерность, свидетельствующая о том, что определенному регионально^ типу почв соответствуют характерные комбинации соотношений и численности специфических групп микроорганизмов.

5.ХАРАКТЕРИСТИКА ИСТОЧНИКОВЗАГРЯЗНЕНИЯ ПРИ БУРЕНИИ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН В ЗАПАДНОМ ПРЕДКАВКАЗЬЕ

При проведении буровых работ, связанных с разработкой месторождений нефти и газа, накапливаются значительные объемы буровых'сточных вод (БСВ), ко то р ые н еобходи мо у тал и зиро вать б ез з агр язненияокру жаю щей ср ед ы.

Непостоянство химического состава БСВ требует их предварительного изучения собязательным исследованием почвенного покрова и вида сельскохозяйственных культур.

Наиболее целесообразно применять БСВ, образующиеся при бурении скважин, для орошения полей или их периодического сброса на Офужающие зональные почвы в районе активного сельскохозяйственного производства и, особенно, в зонах орошаемого земледелия.

Необходимым условием применения буровых сточных вод для ирригации является соответствие их качеству оросительных вод.

Буровые сточные воды при орошении и сбросе не должны вызывать в почвах засоление, осолонцевание и снижать урожайность возделываемых культур-

Для практического использования буровых сточных вод на различных топах почв в регионе рекомендованы следующие предельно допустимые показатели их кач ественного состава (табл .1).

Таблица 1 - Предельно допустимые концентрации и качественный состав

буровых сточных вод, используемых дляорошения в соответствии _стипомпочв(АМ Булатов и др., 1999)___

Показатели Типы почв

серые лесные черноземы

Содержание, мг/л:

- взвешенных веществ 3000 3000

- сухого остатка 3500 2500-3500

- прокаленного остатка 2500 1500

- азота аммонийного 150 100

-ХПК 1800 1500

-ВПК* 1300 1250

-ионов: Са 650 500

450 300

К+ 125 100

С1 400 350

80 4" 500 400

Щелочность, мг-экв/л 27,1 213

рН водн ый 5^5-83 5,5-7,5

Ш+:Са2+ 3:1 2:1

Примечание ХПК - химическое потребление кислорода (трудноокисляемые органические вещества,), СПК5 - биохимическое потребление кислорода через 5 суток (легкоокисляемые иронические вещества)

Сравнивая результаты анализов сточных вод из буровых скважин с рекомендованными показателями качественно-юличественного состава буровых сточных вод, необходимо отметить, что исходная неочищенная буровая сточная вода из буровой скважины непригодна для орошения, а очищенная вода из буровой скважины и даже исходная неочищенная вода из шламонаюпителей на Кубанской наклонной равнине (табл2) практически соответствует ирригационным требованиям и не имеет повышенных показателей по перечисленным компонентам.

Таблица2- Качествен но-количественный состав буровых сточных вод (БСВ)

Показатели БСВ исходная БСВ из шламо-нанопителей Природная вода водоема

неочищенная очищенная неочищенная очищенная

Содержание, мг/л:

- взвешенных веществ 3462 31 1500 0 18

- сухого остатка 6698 4071 1706 1816 1564

- прокаленного остатка 3400 2103 910 724 1501

- нефти и нефтепродуктов 702 0 9 0 0

-ХПК 6907 87 1232 939 19

-БПК5 2884 1015 183 5 244

-ионов: Са2У 730 402 80 40 217

И я 549 487 24 0 400

К+ 281 251 430 457 17

С1 213 194 257 257 118

804" 420 248 540 541 387

ноо^ 1099 377 366 122 281

Щелочность, мг-экв/л 22,9 10,9 60 2,0

РН 9,1 6j6 8 6 70 7»

Примечание ХГ1К" - химическое потребление кислорода (труаноокисляемые органические вещества), БПК3- биохимическое потребление кислорода через 5 суток (легкоокисляемые органические вещества)

ТаблицаЗ - Качественно-иэличественный состав буровых сточных вод (БСВ)

Показатели БСВ исходная БСВ из шламо-наюпителей Природная вода водоема

неочищенная очищенная неочищенная очищенная

Содержание, мг/л:

- взвешенных частиц 3271 25 260 56 15

- сухого остатка 4864 3244 3340 2700 1892

- прокаленного остатка 3079 1812 2449 2400 1573

- нефти и нефтепродуктов 452 0 11 0 0

-ХПК 5109 1380 1428 544 64

-БПК5 2075 902 834 347 281

- ионов: Саг+ 822 491 301 210 264

СГ 226 211 71 124 137

393 227 100 105 369

Щелочность, мг-экв/л 28,1 13,4 110 30 10,9

РН _ . _ _ .9Р .12 1 8Д _.....Iß 7,9

Примечание ХПК - химическое потребление кислорода (трудноокисляемыс органические вещества), ВПК^ - биохимическое потребление кислорода чере < 5 суток (лсгкоокисляемыеорганичсскис пешее та )

Из результатов проведенных химических анализов следует, что неочищенная буровая сточная вода из буровой скважины на Азово-Кубанской низменности (таблЗ) не пригодна для орошения, а очищенная вода и вода из шла-монакопителя по количественному и качественному составу практически не содержат химических показателей выше предельно допустимых, предъявляемых к сбросным сточным водам данной почвенно-климатической зоны, по степени общей минерализации они относятся к слабоминерализованным и пригодныдля орошения или периодического сброса на зональные почвы.

При освоении буровых скважин, в результате различных аварийных ситуаций происходят значительные выбросы газовых конденсатов, интенсивно загрязняющие почвенно-растител ьные ресурсы прилегающих территорий.

Анализы выбросов газовых юнденсагов буровых скважин в Кубанской пойменной дельте (табл 4) показали,что их качествен но-количественный состав характеризуется следующими показателями. Таблица4- Качественно-количественный состав выбросов газовых

конденсатов буровых скважин в Кубанской пойменной дельте

Показатели Количественный состав

Низшиеи высшиепредельныеуптеводороды

(парафины), % 89

Ароматические углеводороды (суммарно), % не>1

Вода, % 9,7

Механические примеси, % 03

Плотность при 1° = 20 °С, г/см3 0£35

Вязкость при е = 50 °С, мм2/с 4,6

при Р = 80 °С 2,9

Температураз астыван и я +10 °С

Выбросы газовых конденсатов в основном представлены парафиноодер-

жащими нефтепродуктами, то есть предельными углеводородами.

Выбросы газовых конденсатов, происходящие в результате различных аварийных ситуаций на буровых скважинах в Кубанской пойменной дельте, являются источникам загрязнения исследуемой территории. Несмотря на преобладающее содержание в них мало-токсичных и химически инертных парафинсо-держащих нефтепродуктов, они представляют определенную экологическую

угрозу длязональных почвенно-растительных ресурсов.

15

6. ВЛИЯНИЕ БУРОВЫХ СТОЧНЫХ ВОДИ ВЫБРОСОВ ГАЗОВЫХ

КОНДЕНСАТОВ НА СОСТОЯНИЕ ПОЧВЕННО-ЗЕМЕЛЬНЫХ РЕСУРСОВ РЕГИОНА

Буровые сточные воды, даже при тщательной их очистке, взаимодействуя с почвой, будут оказывать определенное влияние на ее агрохимические свойст-ваи, в конечном итоге, наурожай возделываемых культурных растений.

Результаты изучения в вегетационных опытах влияния буровых сточных вод, отобранных из шламо накопи тел ей буровых скважин на Кубанской наклонной равнине, показали, что в составе и свойствах серых лесных и серых лесостепных почв произошли некоторые изменения.

Гранулометрический состав исследуемых почв является тяжелосуглинистым иловато-пылеватым, то есть в почвах не обнаружено изменение в содержании наиболее активных илистых частиц, что указывает на стабильность почвенного поглощающего комплекса к воздействию буровых сточных вод разной степени очистки.

Серые лесные и серые лесостепные почвы района исследований характеризуются сравнительно низким содержанием гумуса в верхнем горизонте.

Систематические и кратковременные поливы опьпных растений буровыми сточными водами приводили к некоторому уменьшению гумуса (рис2).

Реакция почвенной среды на юнтроле слабокислая (рННг0 серых лесных

почв638-6,55 и серых лесостепных 6,30-6,40), на вариантах с использованием буровых сточных вод - нейтральная или слабощелочная (рНИ;г0) соответственно,6,82-7,47 и 6,84-8$5). Следовательно, использование неочищенных буровых сточных вод при систематическом или кратковременном поливе растений сдви-гаетреакцию средыпочвы в слабощелочную сторону.

При использовании для полива сельскохозяйственных растений различных вод возникает необходимость юэнфоля их солевого состава, чтобы избежать засоления почв и отрицательного воздействия отдельных токсичных ионов нарастения.

1983 г.

1984 г. Гумус, %

1983 г. 19841. 1985 г. Гумус, %

1983 г.

1985 г.

Д - 1 Полив водой (контроль), | | 3 Попив БСВ с очисткой на 50%,

- 2 Полив БСВ без очистки 4 Полив очищенной БСВ

5 НСР,-

1987 г. 1988 г. 1989 г. Гумус, %

1987 г.

1989 г.

В 1 Полив полой (контроль), П 3 Полив очищенной БСВ

-2 Полив БСВ без очистки. - 5 НСРм

Рисунок2 - Влияние буровых сточных вод на изменение содержания гумусаи реакции среды(рН) всерых лесных (А),серых лесостепных (Б) почвах (вегетационныеопьггы с ячменем) и черноземах обыкновенных (В), ми тополевой опыт с ку друзой

Анализ водной вытяжки показал, что в исследуемых серых лесных и серых лесостепных почвах при фатко времен ном и систематическом поливе растений буровыми сточными водами засоление практически не происходит, так как величина сухого ocraiка находится значительно ниже показателей, соответствующих засоленным почвам.

Кратковременные поливы буровыми сточными водами черноземов обыкновенных на Азово-Кубансюэй низменности также приводили к незначительному уменьшению содержания гумуса в слоеО-20 см, но во все годы исследований эти почвыоставались слабогумусными.

Реакция почвенной среды в верхнем слое черноземов обыкновенных во все года наблюдений остается слабощелочной.

Наотдельных вариантах микрополевого опыта, в которых использовались буровые сточные воды для орошения черноземов обыкновенных, выявлена очень слабая степень их засоления при хлоридно-сульфатном типе засоления. В полевых условиях при кратковременном сбросе буровых сточных вод это засоление зональных почв исчезнет за счет вымывания легкорастворимых солей осенне-зимними и весенними осадками.

Возможность осолонцевания исследуемых почвотсутствует.

Результаты анализов образцов черноземов типичных и выщелоченных, отобранных через шесть и девять месяцев после сброса на них буровых сточных вод показывают, что существенных изменений в гранулометрическом составе исследуемых почв не обнаружено. Их состав остается легкоглинистым иловато-пылеватым.

Незначительное снижение содержания и запасов гумуса в исследуемых почвах закономерно из-за небольшого содержания в сбросных водах обменного натрия, способствующего пептизации органических коллоидови вымыванию их вниз по профилю.

Результаты анализов черноземов типичных показывают, что физико-химические показатели (поглощенные кальций и магний и сумма поглощенных катионов) также не изменились. Реакция почвенной среды (рН) незначительно

смещается в щелочную сторону за счет щелочного резерва буровых сточных вод Исследуемые почвы остаются незаселенными. Такие же закономерности отмечены и в черноземах выщелоченных.

Статистическая обработка данных биологического урожая растений вегетационных и микрополевого опытов показал а отсутствие достоверных различий мевду контролем и вариантами с использованием для орошения буровых сточных вод из шламонакопителей.

Следовательно, результаты опытов показывают, что значительных изменений в основных показателях почв Азово-Кубанской низменности не происходит,что фактически свидетельствуетоб отсутствии вних загрязнения.

Почвенный покров района исследований в Кубанской пойменной дельте представлен, каку же было указано выше, аллювиальными луговыми почвами.

В связи с аварийной ситуацией, сопровождавшейся загрязнением почвен-но-растительных ресурсов на прилегающей к буровой скважине территории, возникла необходимость в экологической оценке состояния почв и растительности и разработке рекомендаций по их обезвреживанию.

По гранулометрическому составу, содержанию гумуса, поглощенных катионов и сухому остапу аллювиальные луговые почвы практически неотличаются от окружающих зональных почв Биологическая активность исследуемых почвснижена, в сравнении с зональным типом почв.

С целью восстановления плодородия аллювиальных луговых почв, загрязненных выбросами газовых конденсате в, на опытных участках были проведены мелиоративные мероприятия.

Результаты анализов загрязненных почв показывают (табл.5), что максимальная степень загрязнения аплювиально-луговых почв парафинсодержащими нефтепродуктами наблюдалась в феврале, то есть в период первого отбора образцов загрязненной почвы, до проведения мелиоративных мероприятий

После проведения мелиоративных мероприятий по восстановлению за-грнмснньк нефттрвдукгями почв иеслеяуемьк участков, степень н* загрязнения уменьшилась в 16-17 раз в сравнении с образцами, отобранными до ре!уль-

тавации. Биологическая активность аллювиальных луговых почв интенсивно восстанавливались и происходило самоочищение ее от п ар афикоо держащих нефтепродуктов- выбросов газовых конденсатов.

Таблица5 - Валовое содержание парафинооодержащих нефтепродуктов и

тяжелых металлов в аллювиальных луговых почвах Кубанской пойменной дельты после проведения мелиоративных мероприятий (2004 г.) ___

Показатели ПДК Оюки отбораобразцов почвы

фев-_Еаг,ь** апрель май июнь июль

Нефтепродукты, Участок 1

мг/кг Не 900 180 119 104 54

уста- ±98 ±43 ±30 ±26 ±13

нов- Участок 2

лен* 1300 п 255 174 130 75

±117 ±64 ±43 ±33 ±19

Тяжел ые металл ы,

мг/кг: Участок 1

свинец 30 — 20,1 192 15,7

медь 50 — 24,7 25 £ 23,1 22р

никель 50 — 28£ 293 300 280

цинк 50 — 37,1 38,7 35,8 36,4

Участок 2

свинец 30 — 23,7 20 Д 26 £ 22,4

медь 50 ^ — 27,4 28,4 24 £ 28,9

никель 50 — 303 31£ 30,7 32,4

цинк 50 — 39£ 403 38,9 39,4

* ПДК - предельная допустимая концентрация для нефтепродуктов не ус гаиовлена, содержание их в почве менее 1500 мг/кг соответствует 1-му допустимому уровню за] рязнения ** образны почвы отобраны до проведения мелиоративных мероприятий

В результате аварийной ситуации, произошедшей при освоении буровой скважины, яревесно-ку старниювые насаждения на исследуемых участках были так же, как и почвенный покров, пофыты маслянистым налетом желтого цвета выбросов газовых конденсатов.

Для сохранения в жизнеспособном состоянии загрязненных древесному старниновых насаждений опытных участков, до начала массового распускания почек со стволов и скелетных крупных веч вей б ьш смыт газовый конденсат.

После цветения деревьев произведена обрезка сухих ветвей В летний период проведено 2-3 полива деревьев и старинное из расчета не менее 50-100 литровна взрослое растение.

Для контроля за качеством сельскохозяйственной продукции, выращенной на исследуемых участках, проведены мониторинговые исследования.

На основании проведенной экспертизы вся проанализированная овощная продукция, выращенная на мелиорированных поте загрязнения нефтепродуктами участках, по содержанию в них нитратов, тяжелых металлов (свинца, ртути, мышьяка, кадмия), бенз(а)пирена и радионуклидов (цезий-137, стронций-90) соответствует требованиям СанПиН 232.1078-01 и пригодна для употребления в пищу (таблб).

Таблица 6- Регзультаты анализов качества овощных культур, выращенных на аллювиальных луговых почвах Кубанской пойменной дельты

после проведения мелиоративных ме| зоприятий (2004 г.)

Сельскохозяйственная продукция Нитраты, мг/кг Тяжел ые металл ы, мг/кг

спииец (ПДК=0,5) ртуть (Г1ДК=0,02)

Картофель Участок 1 (пробы отобран 62,5110,0 (ПДК = 250) ,i в июне) 0051002 О0О18Ю0ОО6

Капуста 89001118,0 (ПДК =900) 0,05+002 00005+00002

Морковь Лук 22,5+5,5(ПДК = 400) 49,719 0 (П ДК=80) 0Д7±0,13 0,131006 00016+00005 0j0003di)/)001

Кабачки 181 0126,0 (ПДК = 400) 0,12+0,06 00023+0 0004

Участок ! (пробы отобраны в июле)

Картофель 142,5121,12 (ПДК =250) 0096+0,03 0 0029+0 0001

Огурцы 134,5+2008 (ПДК= 150) 0090+0 03 О0О26Ю0ОО8

Мормэвь 560Ю,88 (ПДК = 400) 0,14+0,03 0,002010,0006

Участок 2 (пробы отобраны в шопе)

Картофель 206,4+29,44 (ПДК= 250) О,1ОЮ03 n 0j0027±0j0004

Морковь ранняя 42£±8,14(ПДК = 400) 0/)65+0,02 00031+0,001

Лук-перо 98,4±15 39 (П ДО = 600) 0200+007 00010+00003

Капу ста Лук Участок 2 (пробы отобраны в июлеj 0p034ifl,00i 00038+0,001~

8190110907 (ПДК = 900) 45 J0±8,45 (ПДК = 80) 0,271009 1 0,06+0X12

Примечание 1 ПДК предельная допустимая концентрация показателя в пробе 2 Удельная радиоактивность всех проб сельскохозяйственной продукции составляет по цезию-137 менее 120 Ьк/кр и по стронцию-90 - менее 40 Бк/кр (соответствует требованиям СанПиН 2 3 2 1078-01) 3 Содержание бсн,(а)мирена во всех пробах сельскохшяйственной продукции не превышает ПДК (соответствует требованиям СанПиН 2 3 2 1078-01) 4 Мышьяк и кадмий в пробах не обнаружены

7. ВОССТАНОВЛЕНИЕ ПРОДУКТИВНОСТИ ПОЧВЕННО-ЗЕМЕЛЬНЫХ РЕСУРСОВ, ЗА ГРЯЗНЕННЫХ БУРОВЫМИ СТОЧНЫМИ ВОДАМИ И ВЫЬРОСАМИ ГАЗОВЫХ КОНДЕНСАТОВ, В УСЛОВИЯХ ЗАПАДНОГО ПРЕДКАВКАЗЬЯ

Принципиальная возможность использования буровых сточных вод для ирригации был а установлен а нами в производственных промысловых условиях южно-предгорной зоны Кубанской наклонной равнины и в степной зоне Азово-Кубанской низменности Западного Предкавказья.

Буровые сточные воды из шламонакопителей района исследований целесообразно использовать для влагозарядно вых поливов почв в осенне-зимний период с целью глубокого промачивал и я на глубину до 2 м (при уровне фунтовых вод нижеЗ м) и для вегетационных поливов- в период вегетации растений.

Поверхностный сброс буровых сточных вод из шламонакопителей наок-ружающие земеп ьные у годья производится по бороздам и полосам с учетом их качествен но-количествен но го состава, предельно допустимых норм сброса и почвенно-климатических условий региона

Учитывая почвенно-климатические и технологические условия, сброс сточных вод из шламонакопителей буровых скважин в южно-предгорной и степной зонах районаисследований можно осуществить в течение одного года

С целью восстановления естественного плодородия аллювиальных луговых почв Кубанской пойменной дельты, загрязненных выбросами газовых конденсатов, нами рекомендованы следующие мелиоративные мероприятия:

1. Для механического удаления из загрязненных почв выбросов газовых ко нд ен саго в н еобходи мо испол ьзо вать др евесн ые о пил ки.

2. Внесение в загрязненные почвы органических удобрений в виде полуперепревшего навоза из расчета 10 т/га и минеральных удобрений (карбамид, гранулированный суперфосфат) в дозе Ы2оР 20 действующего вещества на 1 га.

3. После внесения удобрений рькление почвы (дискование, боронование) для улучшения ее аэрации, увеличения биологической активности и восстановления мифо- и мезофауны, способствующей самоочищающей способности

22

почв.

4 Проведение на мелиорированных участках всех запланированных полевых работ.

Для восстановления продуктивности древесно-кустарниковых насаждений, покрытых маслянистым налетом желтого цвета парафинсодержащих неф-тепроду кто в, р ею мен ду ется:

1 Механический смыв налета нефтепродуктов со стволов и крон деревьев и кустарников водным раствором хозяйственного мыла или водопроводной водой, предварительно зафыв плен кой илиопилками приствольные круги.

2 Подмэрмка древесно-^'старниювых насаждений минеральными удобрениями (нитроаммофос или сульфат аммония) с учетом рекомендованных зональных доз

3 Проведение в летний период 2-3 поливов деревьев и кустарников из расчетане менее 50-100 литров на взрослое растение.

ВЫВОДЫ

1 Характер рельефа, глубокое залегание фунтовых вод, состав и свойства почв на Кубанской наклонной равнине и Азово-Кубанской низменности создают благоприятные условия для кратковременного орошения сельскохозяйственных культур буровыми сточными водами или их сброса в местах расположения буровых скважин на окружающие зональные почвы, исключая возможность засоления и осолонцевания.

2. Неочищенныебуровые сточные воды из буровых скважин содержат повышенное мол ич ест во взвешенных веществ (более 3000 мл/л), токсичных солевых компонентов (более 4000 мт/л), вредных органических веществ, нефти и нефтепродуктов (более 400-700 мг/л), имеют сильнощелочную реакцию среды (рН 8,7-9,1) и не соответствуюттребованиям, предъявляемым к ирригационным водам. Следовательно, их необходимо очищать методом реагентной мэагуля-ции.

3. Очищенные буровые сточные воды, а также неочищенные, частично и

полностью очищенные сточные воды из итамонаюэпителей буровых скважин по количественному и качественному составу практически не со дер жат химических показателей выше предельно допустимых, предъявляемых к ирригационным водам почвенно-кпиматической зоны региона и пригодны для орошения сельскохозяйственных культур или периодического их сброса на зональные поч вы.

4. Использованиебуровых сточных вод из шламонаюпителей дляороше-ния сельскохозяйственных культур на серых лесных и серых лесостепных почвах Кубанской наклонной равнины и черноземах Азово-Кубансиой низменности привело к некоторому снижению в них содержания гумуса, слабому подщела-чиванию почвенного раствора, незначительному увеличению общего содержания солей и отсутствию возможности осолонцевания исследуемых почв. Нараз-витие культурных растений буровые сточные воды из шл амо н ако пи тел ей влияния неоказали.

5. Аварийные выбросы газовых конденсатов буровых скважин в Кубанской пойменной дельте по химическому составу представлены низшими и высшими предельными углеводородами - парафинами (89 %), ароматическими углеводородами (не более 1 %), механическими примесями (03 %), водой (9,7 %) и являются химически инертными, малотоксичными, не представляющими экологической угрозы, как источник загрязнения окружающих почв, растительности и мезофауны.

6 Важным у сто ви ем восстановления продуктивности почв, *агрязненных выбросами газовых конденсатов буровых скважин, является использование ор-гано-минеральных удобрений. Добавки органических веществ биологического происхождения существенно повышают тол фан шость червей к нефтяному загрязнению. Наиболее перспективна добавка листового опада в количестве до 35 %. В дальнейшем необходимо провести рыхление почв для улучшения самоочищающей способности и увеличения биологической активности.

7 Биоразложение углеводородов нефти и газовых конденсатов преимущественно протекает под действием углеводородокисляющей микрофлоры, кото-

рая является аэробной, ее жизнедеятельность зависит от насыщенности кислородом, то есть от активности дождевых червей Мелиорированные почвы по содержанию в них нефтепродуктов и тяжелых металлов относятся к первому допустимому уровню загрязненных земель и являются практически не загрязнен-н ыми.

8. Культурные растения, выращенные на этих почвах, по содержанию в них бенз(а)пирена, тяжелых металлов и радионуклидов соответствуют требованиям СанПиН 23 2.1078-01 и пригодны для у потребления в пищу

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1 Сидорова, И.И. Повышение точности определения содержания нефтепродуктов в сточных водах, загрязненных гербицидами /ИМ. Сидорова // сб. тезисов и докладов / III Всероссийская научно-практическая конференция -СПб., 1998.- С335. 2. Зубок, В.П. Техногенные нагрузки на биосферу при разведке и освоении недр / В.П. Зубок, И.В. Косаревич, И.И. Сидорова. - Минск: Белорусская государственная политехническая академия, - 1998.- 276 с.

3 Косаревич, И.В. Композиционные материалы на основе природного сырья и охрана окружающей среды/И.В. Косаревич, ИМ. Сидорова.- Минск, 1998. -47 с.

4 Сидорова, И.И. Эколого-экологическая эффективность природоохранных мероприятий при добьне и разведке нефти/И.И. Сидорова//тез. докл. / 53-я Междунар. научно-техническая конференция Белорусской государственной политехнической академии.- Минск, 1999.- С.186.

5. Александрова, Э.А. Влияние буровых растворов на содержание тяжелых метаплов в почвах / ЭА. Александрова, И.И Сидорова, ВИ. Терпелец // тез. докл. /IV Всероссийская конференция «Экоаналития - 2000 г.» с междунар.участием.- Краснодар: КГАУ,2000. 6 Левшин, A.B. Оценка качественного соспава буровых сточных вод / A.B. Левшин, Ю.В. Киселев, ИЛ. Сидорова // сб научн. тр./ Сев.-Кав. отд. Рос. инженерной академии, КТУ, н.-т. центр ООО «Кубаньгазпром». - Вып.17. Гипотезы. Поиск. Прогнозы. - Краснодар,2003.- С.181-185. 7. Левшин, A.B. Технология утилизации буровых сточных вод/A.B. Левшин, Ю.В. Киселев, И.И. Сидорова // сб. н^чн. тр./ Сев.-Кав. отд. Рос. инженерной академии, КТУ, н.-т. центр ООО «Кубаньгазпром».- Вып.17. Гипотезы. Поиск. Прогнозы,- Краснодар,2003.- С.169-174

Подписано в печать 14.11.2005. Формат 60x84/16. Печ. л. 1 Тираж 100. Заказ № 67 5

Кубанский государственный аграрный университет 350044, г. Краснодар, ул. Калинина, 13

!

'i

%

«

t

i i

\

РНБ Русский фонд

2006-4 23625

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Сидорова, Ирина Ивановна

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Оценка состояния почвенно-земельных ресурсов, загрязненных отходами бурения нефтяных и газовых скважин, и возможные пути восстановления их продуктивности

1.2. Состояние и роль растительности и почвенной микробиоты в рекультивации почв, загрязненных нефтепродуктами

1.3. Характеристика состава и загрязняющих свойств буровых сточных вод и основные направления их утилизации

2. УСЛОВИЯ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ РЕГИОНА ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Географическое положение и геоморфология

2.2. Климат

2.3. Почвообразующие породы

3. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

4. ПОЧВЕННО-РАСТИТЕЛЬНЫЕ РЕСУРСЫ ТЕРРИТОРИИ

ИССЛЕДОВАНИЙ

4.1. Серые лесные и лесостепные почвы Кубанской наклонной равнины

4.2. Черноземы Азово-Кубанской низменности

4.3. Аллювиальные луговые почвы Кубанской пойменной дельты

4.4. Растительность, мезофауна и микробиоценозы почв района исследований

5. ХАРАКТЕРИСТИКА ИСТОЧНИКОВ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПРИ

БУРЕНИИ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН В ЗАПАДНОМ

ПРЕДКАВКАЗЬЕ

5.1. Почвенно-экологические требования к составу буровых сточных вод и пригодность их для сброса или орошения

5.2. Выбросы газовых конденсатов в результате аварийных ситуаций

6. ВЛИЯНИЕ БУРОВЫХ СТОЧНЫХ ВОД И ВЫБРОСОВ ГАЗОВЫХ КОНДЕНСАТОВ НА СОСТОЯНИЕ ПОЧВЕННО-ЗЕМЕЛЬНЫХ РЕСУРСОВ РЕГИОНА

6.1. Экологическая оценка почв Кубанской наклонной равнины и Азово-Кубанской низменности, загрязненных буровыми сточными водами, и урожайность сельскохозяйственных культур

6.2. Экологическая оценка состояния почв, растительности и мезофауны, загрязненных выбросами газовых конденсатов в Кубанской пойменной дельте

7. ВОССТАНОВЛЕНИЕ ПРОДУКТИВНОСТИ ПОЧВЕННО-ЗЕМЕЛЬНЫХ РЕСУРСОВ, ЗАГРЯЗНЕННЫХ БУРОВЫМИ СТОЧНЫМИ ВОДАМИ И ВЫБРОСАМИ ГАЗОВЫХ КОНДЕНСАТОВ, В УСЛОВИЯХ ЗАПАДНОГО ПРЕДКАВКАЗЬЯ

7.1. Технологические рекомендации по утилизации буровых сточных вод в предгорной и степной зоне

7.2. Мелиоративные мероприятия по устранению негативного воздействия выбросов газовых конденсатов и рекомендации по восстановлению почв, растительности и мезофауны

ВЫВОДЫ

Введение Диссертация по биологии, на тему "Оценка состояния почвенно-земельных ресурсов, загрязненных буровыми сточными водами и выбросами газовых конденсатов, и восстановление их продуктивности в Западном Предкавказье"

Актуальность работы. Западное Предкавказье является одним из регионов Российской Федерации, в котором производится разведка нефтяных и газовых месторождений.

Производственная деятельность предприятий нефтяной и газовой промышленности неизбежно связана с техногенным воздействием технологических процессов добычи на объекты природной среды, поэтому вопросы охраны биологических ресурсов и их воспроизводства имеют важное значение. Отличительной особенностью воздействия процессов бурения являются высокая интенсивность и кратковременность формирования значительных техногенных нагрузок на объекты гидро-, лито- и биосферы, которые нередко превышают пороговые нагрузки, вызывая нарушение экологического равновесия в районах бурения, а в ряде случаев деградацию отдельных компонентов природной среды и, в первую очередь, почвенно-земельных ресурсов.

Среди комплекса природоохранных мер важная роль отводится мероприятиям по очистке, обезвреживанию и утилизации производственно-технологических отходов бурения - буровых сточных вод, отработанных буровых растворов, буровых шламов, а также аварийных выбросов нефтепродуктов газовых конденсатов, так как они содержат в своем составе широкую гамму загрязнителей, представленных применяемыми в бурении материалами и химическими реагентами.

Следовательно, восстановление продуктивности почвенно-земельных ресурсов, загрязненных буровыми сточными водами и выбросами газовых конденсатов, и вовлечение их в хозяйственный оборот - важная и актуальная проблема для Западного Предкавказья.

В условиях уникального природного региона данная проблема изучена недостаточно, в связи с чем и возникла необходимость в выполнении настоящей работы.

Комплекс научных и практических исследований по восстановлению продуктивности загрязненных земель были выполнены автором в Кубанском государственном аграрном университете, в НПО «Бурение» (ВНИИКР-нефть), Азово-Черноморской бассейновой инспекции и в НТЦ ООО «Кубаньгазпром» в период с 1983 по 2004 гг. (№ ГР 01910049869, 01960009000).

Цель и задачи исследований. Цель исследований - оценка состояния почвенно-земельных ресурсов, загрязненных буровыми сточными водами и нефтепродуктами аварийных выбросов газовых конденсатов при бурении скважин, и разработка мероприятий по восстановлению их продуктивности в условиях Западного Предкавказья.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Изучить условия почвообразования и состояние почвенно-земельных ресурсов района исследований.

2. Исследовать качественно-количественный состав и загрязняющие свойства буровых сточных вод и выбросов газовых конденсатов буровых скважин.

3. Дать экологическую оценку почв, загрязненных буровыми сточными водами, и изучить их влияние на развитие культурных растений.

4. Оценить экологическое состояние почвенно-растительных ресурсов, загрязненных выбросами газовых конденсатов.

5. Разработать технологические рекомендации по утилизации буровых сточных вод и мелиоративные мероприятия по устранению негативного воздействия выбросов нефтепродуктов газовых конденсатов.

Научная новизна работы. Впервые в условиях Западного Предкавказья дана экологическая оценка состояния почвенно-земельных ресурсов, загрязненных буровыми сточными водами и аварийными выбросами газовых конденсатов буровых скважин, и предложены способы по восстановлению их продуктивности. Изучены качественно-количественный состав и свойства источников загрязнения. Установлено, что сточные воды из шламонакопите-лей буровых скважин на Кубанской наклонной равнине и Азово-Кубанской низменности по составу не содержат химических показателей выше предельно допустимых, предъявляемых к сбросным сточным водам исследуемых почвенно-климатических зон. Выбросы газовых конденсатов в Кубанской пойменной дельте в основном представлены малотоксичными химически инертными парафиносодержащими нефтепродуктами.

Практическая значимость работы. Разработаны технологические рекомендации по утилизации буровых сточных вод и предложены мелиоративные мероприятия по устранению негативного воздействия аварийных выбросов газовых конденсатов и восстановлению продуктивности почвенно-земельных ресурсов в регионе.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Дать экологическую оценку почвенно-растительных ресурсов и источников их загрязнения.

2. При орошении буровыми сточными водами и выбросах газовых конденсатов не происходит ухудшение почвенно-растительных ресурсов.

3. Дать экологическую оценку почв, загрязненных буровыми сточными водами и выбросами газовых конденсатов, и изучить их влияние на растительные ресурсы и почвенную биоту.

4. Оценить восстановление продуктивности почвенно-растительных ресурсов, загрязненных буровыми сточными водами и выбросами газовых конденсатов.

Апробация работы. Основные результаты работы были использованы при составлении соответствующих разделов в отчетах по научно-исследовательской работе (1983-1987 гг., 1995 г., 1998 г., 2004 г.), включены в стандарт предприятия «Технологические мероприятия по очистке буровых сточных вод и обезвреживанию отработанных буровых растворов с целью снижения загрязнения окружающей среды при строительстве скважин в НПО

Бурение» и в НТЦ ООО «Кубаньгазпром», вошли в монографию (в соавторстве) «Техногенные нагрузки на биосферу при разведке и освоении недр» (Минск, 1998 г.).

Основные положения и результаты работы были доложены на краевых научно-практических конференциях (Краснодар, 1983-1990 гг.), третьей Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности» (Санкт-Петербург, 16-18 июня 1998 г.), 53-й Международной научно-технической конференции Белорусской государственной политехнической академии (Минск, 1999 г.), ежегодных научных конференциях Кубанского государственного аграрного университета (1983-1990 гг., 1995 г., 1998 г., 2003-2004 гг.).

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 7 глав, выводов, списка литературы. Работа изложена на 148 страницах печатного текста, включает 37 таблиц, 7 рисунков. Список литературы состоит из 207 наименований, в том числе 17 иностранных авторов.

Заключение Диссертация по теме "Биологические ресурсы", Сидорова, Ирина Ивановна

127 ВЫВОДЫ

1. Характер рельефа, глубокое залегание грунтовых вод, состав и свойства почв на Кубанской наклонной равнине и Азово-Кубанской низменности создают благоприятные условия для кратковременного орошения сельскохозяйственных культур буровыми сточными водами или их сброса в местах расположения буровых скважин на окружающие зональные почвы, исключая возможность засоления и осолонцевания.

2. Неочищенные буровые сточные воды из буровых скважин содержат повышенное количество взвешенных веществ (более 3000 мг/л), токсичных солевых компонентов (более 4000 мг/л), вредных органических веществ, нефти и нефтепродуктов (более 400-700 мг/л), имеют сильнощелочную реакцию среды (рН 8,7-9,1) и не соответствуют требованиям, предъявляемым к ирригационным водам. Следовательно, их необходимо очищать методом реагентной коагуляции.

3. Очищенные буровые сточные воды, а также неочищенные, частично и полностью очищенные сточные воды из шламонакопителей буровых скважин по количественному и качественному составу практически не содержат химических показателей выше предельно допустимых, предъявляемых к ирригационным водам почвенно-климатической зоны региона и пригодны для орошения сельскохозяйственных культур или периодического их сброса на зональные почвы.

4. Использование буровых сточных вод из шламонакопителей для орошения сельскохозяйственных культур на серых лесных и серых лесостепных почвах Кубанской наклонной равнины и черноземах Азово-Кубанской низменности привело к некоторому снижению в них содержания гумуса, слабому подщелачиванию почвенного раствора, незначительному увеличению общего содержания солей и отсутствию возможности осолонцевания исследуемых почв. На развитие культурных растений буровые сточные воды из шламонакопителей влияния не оказали.

5. Аварийные выбросы газовых конденсатов буровых скважин в Кубанской пойменной дельте по химическому составу представлены низшими и высшими предельными углеводородами - парафинами (89 %), ароматическими углеводородами (не более 1 %), механическими примесями (0,3 %), водой (9,7 %) и являются химически инертными, малотоксичными, не представляющими экологической угрозы, как источник загрязнения окружающих почв, растительности и мезофауны.

6. Важным условием восстановления продуктивности почв, загрязненных выбросами газовых конденсатов буровых скважин, является использование органо-минеральных удобрений. Добавки органических веществ биологического происхождения существенно повышают толерантность червей к нефтяному загрязнению. Наиболее перспективна добавка листового опада в количестве до 35 %. В дальнейшем необходим провести рыхление почв для улучшения самоочищающей способности и увеличения биологической активности.

7. Биоразложение углеводородов нефти и газовых конденсатов преимущественно протекает под действием углеводородокисляющей микрофлоры, которая является аэробной, ее жизнедеятельность зависит от насыщенности кислородом, то есть от активности дождевых червей. Мелиорированные почвы по содержанию в них нефтепродуктов и тяжелых металлов относятся к первому допустимому уровню загрязненных земель и являются практически не загрязненными.

8. Культурные растения, выращенные на этих почвах, по содержанию в них бенз(а)пирена, тяжелых металлов и радионуклидов соответствуют требованиям СанПиН 2.3.2.1078-01 и пригодны для употребления в пищу.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Сидорова, Ирина Ивановна, Краснодар

1. Агроклиматические ресурсы Краснодарского края: справочник. - Л.: Гид-рометеоиздат, 1975. - 276 с.

2. Алекин, O.A. Основы гидрохимии / O.A. Алекин. Л.: Гидрометеоиздат, 1970.-204 с.

3. Александрова, Э.А. Влияние буровых растворов на содержание тяжелых металлов в почвах / Э.А. Александрова, И.И. Сидорова, В.И. Терпелец // тез. докл. IV Всероссийской конф. «Экоаналитика-2000 г.» с междунар. участием. Краснодар: КГАУ, 2000.

4. Андерсон, Д.М. Экология и науки об окружающей среде: биосфера, экосистемы, человек / Д.М. Андерсон. Л.: Гидрометеоиздат, 1985. - 164 с.

5. Андресон, Р.К. К вопросу охраны окружающей среды от загрязнения нефтью / Р.К. Андресон, Т.Ф. Вьюниченко // РНТС. Сер. Коррозия и защита в нефтегазовой пром-ти. -М.: ВНИИОЭНГ, 1977.-41 с.

6. Андресон, Р.К. Охрана окружающей среды от загрязнения нефтью и нефтепромысловыми сточными водами / Р.К. Андресон, Ф.Х. Хазиев // Обзор, информ. ВНИИОЭНГ. Сер. Коррозия и защита в нефтегазовой промышленности. М., 1978. - 39 с.

7. Андресон, Р.К. Борьба с загрязнением почвогрунтов. Нефть / Р.К. Андресон, Ф.Х. Хазиев //Обзор, информ. М.: ВНИИОЭНГ, 1981. - 45 с.

8. Аринушкина, Е.В. Руководство по химическому анализу почв / Е.В. Ари-нушкина. М.: Изд-во МГУ, 1970. - 487 с.

9. Артемьева, Т.И. Экологические последствия загрязнения почв нефтью / Т.И. Артемьева, Э.А. Штина // Бактериальный фильтр Земли: тез. докл. семинара, 30-31 мая 1985 г.-Пермь, 1985. Т.1. - С.28-29.

10. Бабенков, Е.Д. Очистка воды коагулянтами / Е.Д. Бабенко. М.: Наука, 1977.-356 с.

11. Багаева, Т.И. Охрана окружающей среды от загрязнения нефтепродуктами / Т.И. Багаева, Т.П. Кобенко, A.M. Шехель // Химия и технология топi»'лив и масел. 1984. - №7. - С.2-4.

12. Бакач, Т. Охрана окружающей среды / Т. Бакач. М.: Медицина, 1980. -216 с.

13. Беспамятнов, Г.П. Предельно допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде / Г.П. Беспамятнов, Ю.А. Кротов. JX, 1985. -528 с.

14. Блажний, Е.С. Почвы равнинной и предгорно-степной части Краснодарского края / Е.С. Блажний // тр. / Краснодар, КСХИ. 1958. - Вып.4(32). -С.7-84.

15. Буданов, М.Ф. Система и состав контроля за качеством природных и сточных вод при использовании их для орошения / М.В. Буданов. Киев: Урожай, 1970.-358 с.

16. Булатов, А.И. Методы и техника очистки и утилизации отходов бурения / А.И. Булатов, В.А. Левшин, В.Ю. Шеметов // Обзор, информ. Сер. Борьба с коррозией и защита окружающей среды. М.: ВНИИОЭНГ, 1989. - 56 с.

17. Булатов, А.И. Охрана окружающей среды в нефтегазовой промышленности / А.И. Булатов, П.П. Макаренко, В.Ю. Шеметов. М.: Недра, 1997. -481 с.

18. Булатов, А.И. Справочник инженера-эколога нефтегазодобывающей промышленности по методам анализа окружающей среды: в 3-х ч. / А.И. Булатов, П.П. Макаренко, В.Ю. Шеметов. М.: Недра, 1999. - 4.2. Почва. -1999.-634 с.

19. Булатов, А.И. Актуальные проблемы охраны окружающей среды при бурении скважин / А.И. Булатов, В.И. Рябченко, В.Ю. Шеметов // Нефтяное

20. Булатов, А.И. Проблемы охраны окружающей среды при строительстве скважин / А.И. Булатов, В.А. Шишов // Нефтяное хозяйство. 1980. -№11. - С.49-52.

21. Быков, И.Ю. Охрана окружающей среды при строительстве скважин / И.Ю. Быков, A.C. Гуменюк, В.И. Литвиненко // Обзор, информ. ВНИИОЭНГ. Сер. Коррозия и защита в нефтегазовой промышленности. -М., 1985. -37 с.

22. Быстрицкая, Т.Л. Почвенные растворы черноземов и серых лесных почв / Т.Л. Быстрицкая, В.В. Волкова В.В., В.В. Снакин. -М.: Наука, 1981. 148 с.

23. Вальков, В.Ф. Генезис почв Северного Кавказа / В.Ф. Вальков; 2-е изд., перераб. Ростов-н/Д.: Изд-во Ростовск. ун-та, 1977. - 160 с.

24. Вальков, В.Ф. Почвенная экология сельскохозяйственных растений / В.Ф. Вальков. М., 1986. - 206 с.

25. Вальков, В.Ф. Почвы и сельскохозяйственные растения / В.Ф. Вальков. -Ростов н/Д, 1992.-214 с.

26. Варданянц, Л.А. Постплиоценовая история Кавказско-Черноморско-Каспийской области / Л.А. Варданянц. Ереван, 1948. - 184 с.

27. Васюк, Л.Ф. О численности микроорганизмов и интенсивности биохимических процессов в почве / Л.Ф. Васюк // Микробиол. процессы, их роль в повышении плодородия почв и эффективности удобрений. Л., 1967. -С.62-68.

28. Вейцер, Ю.И. Высокомолекулярные флокулянты в процессе очистки природных и сточных вод / Ю.И. Вейцер, Д.М. Минц. М.: Стройиздат, 1984. -200 с.

29. Вергунова, Е.А. Полевые исследования влияния загрязнения территории Ф нефтью на флору высших растений / Е.А. Вергунова // ЭИ Нефтепромысловое строительство. 1985. -№8. - С. 17-18.

30. Влияние нефтяного загрязнения на биологическую активность почвы /

31. Влияние отработанных буровых растворов на загрязнение почв / М.Ю. Ежов, В.И. Терпелец, В.Ю. Шеметов и др.; ВНИИКРнефть. М., 1986. -10 с. - Деп. в ВНИИТЭИагропром, 1987, №175 ВС-86.

32. Влияние отходов бурения на свойства почв и урожай люцерны / М.Ю. ^ Ежов, В.И. Терпелец, В.Ю. Шеметов и др.; ВНИИКРнефть. М., 1988. - 9 ф с. - Деп. в ВНИИТЭИагропром, 1988, №111-ВС-86.

33. Влияние химических реагентов и бурового шлама на гидробионты и пути снижения их токсичности / Т.И. Гусейнов, Р.Ю. Касимов, З.А. Литвин и др. // Обзор, информ. ВНИИЭНГазпром. Сер. Бурение морских нефтяных и газовых скважин. М., 1986. - Вып.4. - 48 с.

34. Гаврилюк, Ф.Я. Мощность гумусового горизонта и запасы гумуса в почвах показатель плодородия черноземов и каштановых почв Нижнего Дона и Северного Кавказа / Ф.Я. Гаврилюк // Биол. науки. - 1972. - №11. - С.123-125.

35. Гаврилюк, Ф.Я. Черноземы Западного Предкавказья / Ф.Я. Гаврилюк.л

36. Харьков: Изд-во Харьковск. ун-та, 1955. 147 с.

37. Гаев, А.Я. Подземное захоронение сточных вод на предприятиях газовой промышленности / А.Я. Гаев. М.: Недра, 1981. - 165 с.

38. Галазий, Г.И. Об охране водоемов от загрязнений / Г.И. Галазий // Гео-^ графия и природные ресурсы. 1980. - №3. - С.92-95.

39. Галиев, М.А. Экологическая оценка загрязнителей окружающей среды при добыче нефти / М.А. Галиев // Обзор, информ. Сер. Борьба с коррозит