Экологические бедствия и состояние экосистем в районах Западно-Сибирского нефтегазового комплекса

Глава 1. Общая характеристика взаимодействий между последствиями аварий на эксплуатируемых месторождениях нефти и состоянием экосистем в регионе

Глава 2. Наименее устойчивые свойства экосистем с воздействием факторов, действие которых обеспечено хозяйственной деятельностью

Заключение

В результате аварий при эксплуатации нефтегазопромысловых объектов значительные территории имеют отчетливые черты локальных экологических катастроф. Растет заболеваемость населения, обусловленная загрязнением окружающей среды, снижается сопротивляемость инфекционным заболеваниям. Из-за несвоевременно предпринимаемых и постоянно сокращаемых в объемах противопожарных мер, лесные пожары по-прежнему остаются основным фактором, снижающим эколого-ресурсный потенциал лесов.

Существующие экономические механизмы обеспечения рационального природопользования, защиты окружающей среды и здоровья населения показали свою несостоятельность. Экономическая неэффективность данных механизмов обусловлена, в том числе заниженной исходной стоимостью природных ресурсов, которая не в состоянии стимулировать их бережное использование. Кроме того в ходе приватизации и разгосударствления нерешенным остался вопрос о компенсации ущерба, нанесенного прошлой хозяйственной деятельностью.

Иными словами, меры по оздоровлению экологической обстановки в районах Западно-Сибирского нефтегазового комплекса реализуются слабо, что в целом ведет к ухудшению экологической ситуации. Производственная деятельность большинства предприятий нефтегазового комплекса по-прежнему осуществляется с серьезными нарушениями природоохранных требований.

В данной работе дадим общую характеристику взаимодействий между последствиями аварий или катастроф, стихийных бедствий, экологических бедствий и состоянием экосистем в регионе, а также укажем наименее устойчивые свойства экосистем с воздействием факторов, действие которых обеспечено хозяйственной деятельностью.

Глава 1. Общая характеристика взаимодействий между последствиями аварий на эксплуатируемых месторождениях нефти и состоянием экосистем в регионе

Легкая ранимость экосистем территории Тюменского Севера и их невосполнимость в короткие сроки при чрезмерной антропогенной нагрузке, может привести к необратимым последствиям и стать причиной экологической катастрофы.

Биогеоценоз, как целостная система, существует благодаря средообразующей роли растительного и почвенного покрова. Грубое техногенное вторжение в тончайшие процессы, регулирующие деятельность биогеоценоза, ведет либо к его уничтожению, либо к постепенной деградации.

Во многих случаях нефть, газ, их спутники и продукты переработки, многочисленные катализаторы кислотные, щелочные, ингибиторы и другие опасные вещества, а также отходы и выбросы являются основными загрязнителями окружающей природной среды.

Рост нефтедобычи неразрывно связан с увеличением геолого-разведочного и эксплуатационного бурения. В результате освоения нефтяных и газовых месторождений Западной Сибири образовалось большое количество отходов бурения. Только в ХМАО на 2008 год их накоплено свыше 4 миллионов тонн.

На эксплуатируемых месторождениях нефти кусты скважин и прилегающие к ним территории загрязнены отходами бурения — шламом, причем площади участков, загрязненных шламом, сопоставимы с площадями шламовых амбаров. Вместе со шламом на загрязненный участок попадают нефть, минерализованные воды, химреагенты, прочие токсичные компоненты, хранящиеся в шламовых амбарах. Растительность на участке загрязнения погибает полностью. При толщине слоя шлама 5−10 см вред, причиняемый лесу, сопоставим с нефтяным загрязнением сильной степени. Даже сроки естественного восстановления растительности приблизительно одинаковы.

Шламовые амбары. Один из распространенных источников химического загрязнения территории нефтегазового комплекса. Это — ямы заполненные водой, нефтью, буровыми растворами, глиной, цементом, горной породой.

Содержащиеся в шламовых амбарах растворы относят к IV классу токсичности. Их воздействие на природную среду происходит в результате фильтрации и распространения с грунтовыми водами или с поверхностным стоком из-за разрушения обваловки амбаров. Считается, что воздействие на природную среду шламовых растворов сходно с воздействием разливов нефти и минерализованных вод. Для снижения опасности шламовых амбаров их рекультивируют, засыпая грунтом. Эта краткая характеристика не раскрывает всех проблем, связанных со шламовыми амбарами. До сих пор степень токсичности шламовых растворов точно не установлена. Она оценивается по химическому составу буровых растворов, закачиваемых в скважину при бурении, которые в скважине перемешиваются с глиной, цементом, горной породой и после отработки, сильно разбавленные водой, складируются в амбары. В отработанном растворе с новыми компонентами химические реагенты имеют значительно меньшую концентрацию чем до закачки.

Можно предположить, что шламовый раствор в отличие от бурового будет иметь новый набор свойств опасных или не опасных для природной среды. Вот об этих новых свойствах токсичности шламовых растворов нет никаких сведений в специальной литературе. Не выяснена также токсичность грунтовых вод от попадания в них химических элементов шламовых растворов. Неизвестно насколько опасны эти растворы, прошедшие через различные геологические отложения, как далеко и с какой скоростью распространяются фильтраты с грунтовыми водами на пойменных и надпойменных террасах, водораздельных поверхностях с различной расчлененностью рельефа, в торфяных залежах низинных и верховных болот с различной проточностью.

Нефтяное загрязнение создает новую экологическую обстановку, что приводит к глубокому изменению всех звеньев естественных биоценозов или их полной трансформации. Общая особенность всех нефтезагрязненных почв — изменение численности и ограничение видового разнообразия педобионтов (почвенной мезои микрофауны и микрофлоры).

Процессы естественной регенерации биогеоценозов на загрязненных территориях идут медленно, причем темпы становления различных ярусов экосистем различны. Сапрофитный комплекс животных формируется значительно медленнее, чем микрофлора и растительный покров. Пионерами зарастания нарушенных почв часто являются водоросли.

нефтегазовый авария экологический биогеоценоз

Глава 2. Наименее устойчивые свойства экосистем с воздействием факторов, действие которых обеспечено хозяйственной деятельностью

Основным видом воздействия разработки месторождений на состояние воздушного бассейна является загрязнение атмосферного воздуха выбросами загрязняющих веществ.

Загрязнение атмосферного воздуха происходит в результате поступления в него:

— продуктов сгорания топлива;

— выбросов газообразных, аэрозольных и взвешенных веществ от различных промышленных объектов;

— выхлопных газов автомобильного, авиационного, водного и железнодорожного транспорта;

— испарений из ёмкостей для хранения жидких химических веществ и топлива;

— газообразных выделений свалок и полигонов захоронения промышленных отходов;

— пыли с поверхности карьеров, отвалов, из узлов погрузки и сортировки сыпучих строительных материалов, топлива и т. п.

Зоной влияния разработки месторождений на атмосферный воздух считается территория, на которой суммарное загрязнение атмосферы от всей совокупности источников выброса разработки месторождений, в том числе низких и неорганизованных, превышает 0,05 ПДК загрязняющих веществ. Такие зоны влияния определяются по каждому вредному веществу или комбинации веществ с суммирующимся вредным воздействием отдельно.

На стадии разработки и освоения месторождения из-за интенсивного строительства объектов добычи, сбора и подготовки нефти происходит загрязнение поверхностных вод, заиливание и зарастание русел, активация береговых эрозионных процессов, повышение мутности воды. На данном этапе при строительстве объектов нефтедобычи захламляются русла рек и ручьев строительными и древесными остатками, русла рек перекрываются трубопроводами и временными притрассовыми дорогами. Загрязнение вредными веществами поверхностных вод и донных отложений происходит при утечках из нефтепромысловых объектов, авариях, залповых сбросах и выбросах сточных вод в реки и водоемы. При этом любая хозяйственная деятельность в пределах водоохранных зон и прибрежных полос на территории водосборного бассейна таит в себе угрозу прямого и косвенного воздействия на гидрохимический и гидробиологический режимы.

К основным загрязнителям в глобальных масштабах на территории НГДП относятся нефть, буровой и нефтяной шлам, ПАВ и сточные воды. Особую опасность представляют аварийные ситуации, при которых происходят большие выбросы нефти и пластовых вод в водотоки (в местах перехода трубопроводов через реки, ручьи). Большой объем вредных веществ попадает в реки и озера с поверхностным стоком с загрязненными грунтовыми водами. Наибольшие концентрации вредных веществ наблюдаются в малых водотоках (ручьях, озерах), расположенных рядом с буровыми площадками, скважинами и другими нефтепромысловыми объектами.

Исследование трансформации нефти, попавшей в почву в результате разливов или утечек в местах хранения или транспортировки, необходимо для понимания механизмов самоочищения и восстановления почв, нарушенных техногенезом. Знание стадий трансформации нефти позволит определить давность загрязнения и сроки восстановления почв, повысить эффективность контроля за загрязнением среды нефтью и нефтепродуктами.

Следующие наиболее общие этапы трансформации нефти:

Физико-химическое и частично микробиологическое разрушение алифатических УВ.

Микробиологическое разрушение низкомолекулярных структур разных классов, новообразование смолистых веществ.

Трансформация высокомолекулярных соединений — смол, асфальтенов, полициклических УВ.

В соответствии с этапами биодеградации происходит регенерация биоценозов. Процессы идут разными темпами на разных ярусах экосистем. Значительно медленнее, чем микрофлора и растительный покров, формируется сапрофитный комплекс животных. Полной обратимости процесса, как правило, не наблюдается. Наиболее сильная вспышка микробиологической активности приходится на второй этап биодеградации нефти. При дальнейшем снижении численности всех групп микроорганизмов до контрольных значений, численность углеводородокисляющих организмов на многие годы остается аномально высокой по сравнению с контролем.

При нефтяном загрязнении взаимодействуют три экологических фактора:

а) сложность, уникальная поликомпонентность состава нефти, находящегося в состоянии постоянного изменения;

б) сложность, гетерогенность состава и структуры любой экосистемы, находящийся в процессе постоянного развития и изменения;

в) многообразие и изменчивость внешних факторов, под воздействием которых находится экосистема: температура, давление, влажность, состояние атмосферы, гидросферы и др.

Исходя из этого, оценивать последствия нефтяного загрязнения необходимо с учетом конкретного сочетания этих трех групп факторов.

Рассматривая общие закономерности трансформации нефти в почве, Нефть — это высокоорганизованная субстанция, состоящая из множества различных компонентов. Она деградирует в почве очень медленно, процессы окисления одних структур ингибируются другими структурами, трансформация отдельных соединений идет по пути приобретения форм, трудноокисляемых в дальнейшем. На земной поверхности нефть оказывается в другой обстановке — в аэрируемой среде. Основной механизм окисления УВ разных классов в аэробной среде следующий: внедрение кислорода в молекулу, замена связей с малой энергией разрыва (С-С, С-Н) связями с большой энергией, следовательно, процесс протекает самопроизвольно.

Главный абиотический фактор трансформации — ультрафиолетовое излучение. Фотохимические процессы могут разлагать даже наиболее стойкие полициклические УВ за несколько часов.

Конечные продукты метаболизма нефти в почве следующие:

Углекислота, которая может связываться в карбонаты, и вода.

Кислородные соединения (спирты, кислоты, альдегиды, кетоны), которые частично входят в почвенный гумус, частично растворяются в воде и удаляются из почвенного профиля.

Твердые нерастворимые продукты метаболизма — результат дальнейшего уплотнения высокомолекулярных продуктов или связывания их в органо-минеральные комплексы.

Твердые корочки высокоминеральных компонентов нефти на поверхности почвы (киры).

Очевидно, что для такой обширной территории, как наша страна не может быть разработано единых рекомендаций для всех районов по защите и рекультивации земель нарушенных при транспортировке, добыче и переработке нефти. В качестве доказательства можно привести пример рекультивации с применением выжига нефти. Допустимый для одних районов он может быть пагубным для природной среды в других (вследствие, например, деградации мерзлого слоя).

Возможности деградации природной среды при добыче и транспортировке нефти могут отражаться на ландшафтно-геохимических прогнозных картах. Опасность остаточного накопления нефтепродуктов возрастает с юга на север. В пределах отдельных биоклиматических зон опасность возрастает от песчаных почв к глинистым, от мезоморфных к гидроморфным, от распаханных к целинным.

Безрассудно загрязняет человек и водные бассейны планеты. Ежегодно в Мировой океан по тем или иным причинам сбрасывается от 2 до 10 млн. т нефти. Аэрофотосъемкой со спутников зафиксировано, что уже почти 30% поверхности океана покрыто нефтяной пленкой. Особенно загрязнены воды Средиземного моря. Атлантического океана и их берега.

Литр нефти лишает кислорода, столь необходимого рыбам, 40 тыс. л морской воды. Тонна нефти загрязняет 12 км² поверхности океана. Икринки многих рыб развиваются в приповерхностном слое, где опасность встречи с нефтью весьма велика. При концентрации ее в морской воде в количестве 0,1−0,01 мл/л икринки погибают за несколько суток. На 1 га морской поверхности может погибнуть более 100 млн. личинок рыб, если имеется нефтяная пленка. Чтобы ее получить, достаточно вылить 1 л нефти.

Реки и озера делаются непригодными не только для их законных обитателей, но и для людей. По различным причинам при добыче и транспорте «черного золота» часть сырья выливается на земную поверхность и в водоемы. Достаточно сказать, что только за 1988 г. при порывах нефтепроводов на Самотлорском месторождении в одноименное озеро попало около 110 тыс. т нефти. Известны случаи слива мазута и сырой нефти в реку Обь (нерестилище ценных пород рыб) и другие водные артерии страны.

О вреде влияния нефти на рыбу при грандиозности научного материала и явно негативных последствиях этого влияния сказано явно недостаточно. Все знают, что это самое вредное производство — нефтехимическое, но когда начинаешь изучать документы, то волосы встают дыбом, если они еще есть. Оказывается, что отходы промышленных производств, особенно в нефтехимии, в 4 раза наносят ущерба всему живому больше, чем прочие бытовые, коммунальные, пищевые и стройки.

Более того, при добыче 1 т нефти укрупненное нормативное водоотведение составляет 0,4 м³ загрязненных сточных вод. Она может использоваться повторно, тогда нормативное водоотведение составляет уже 5−10% нефтезагрязненной воды, сбрасываемой в водоем. Но когда добыча идет на сотни млн. т нефти в год сразу виден порядок отходов, сбрасываемых в водоемы — десятки млн. т. Это же какая страна может долго жить в таких условиях?

При транспортировке «допустимыми» потерями считается 1% перекачиваемой нефти. При уровне переброски несколько млн. т имеем тысячу т потерь с каждого миллиона, то есть железнодорожный состав из 17 вагонов. Таким образом, при переброске нефти теряется сотая ее часть в чистом виде. Значит дополнительно к десяткам млн. м3 нефтесодержащих стоков добавляются миллионы т чистой нефти, которая также в конечном итоге загрязняет водоемы: реки, озера, водохранилища.

Принято, что 1 г нефти загрязняет 1 м³ воды. Откуда имеем 1 т нефти на 1 км³ воды. Чего же удивляться, что в Великой России — на Евразийском континенте, самой богатой водой территории — процент питьевой воды из открытых источников составляет только 1%. Практически это означает, что только истоки рек являются сравнительно чистыми, и мы не успели их извести.

Очень интересно посмотреть на пути поступления нефтяных отходов в водоемы и окружающую среду. Помимо выпадения с дождями из атмосферы, нефтяное загрязнение поступает в водоемы из трех основных источников: автотранспорта с ливневыми стоками, аварий транспорте (трубопроводный, суда и авто, скважины), от нефтехимической и иной промышленности. С шахт с ливневыми и талыми водами — от 1 до 300 мг/л, от нефтехима — 10−1280 мг/л.

Все это говорит о том, что использование нефти и нефтепродуктов должно быть весьма аккуратным, продуманным и дозированным. Нефть требует к себе внимательного отношения. Это необходимо помнить не только каждому нефтянику, но и всем, кто имеет дело с продуктами нефтехимии.

Заключение

В настоящее время человечество переживает углеводородную эру. Нефтяная отрасль является главной для мировой экономики. В нашей стране эта зависимость особенно высока. К сожалению, российская нефтяная промышленность находиться сейчас в состоянии глубокого кризиса. Было перечислено немало ее проблем. Каковы же перспективы развития отрасли? Если продолжать хищническую эксплуатацию месторождений вкупе с большими потерями при транспортировке и нерациональной нефтепереработкой, то будущее нефтяной промышленности представляется весьма мрачным.

Таким образом, положение в нефтяной промышленности достаточно сложное, но выход существует — реформирование отрасли. После чего она, конечно, не станет «локомотивом», который потянет всю экономику, однако сможет внести весьма значительный вклад в возрождение России.

Сплошь и рядом загрязнение окружающей среды осуществляется непроизвольно, без определенного умысла. Большой вред природе наносится, например, от потери нефтепродуктов при их транспортировке. До последнего времени считалось допустимым, что до 5% от добытой нефти естественным путем теряется при ее хранении и перевозке. Это означает, что в среднем в год попадает в окружающую среду до 150 млн. т нефти, не считая различных катастроф с танкерами или нефтепроводами. Все это не могло не сказаться отрицательно на природе.

1. Азаров В. И. Редкие и исчезающие виды животных Тюменской области. Тюмень: Кронос, 2015. — 153 с.

2. Бакулин В. В., Козин В. В. География Тюменской области. Екатеринбург: Средне-Уральское книжное изд-во, 2014. — 236 с.

3. Безопасность России. Экологическая диагностика. Под ред. В. В. Елюева. М.: Машиностроение, 2014. — 324 с.

4. Бородавкин П. П., Ким Б. И. Охрана окружающей среды при строительстве и эксплуатации магистральных трубопроводов. М.: Недра, 2013. — 160 с.

5. Булатов А. И. и др. Справочник инженера-эколога нефтедобывающей промышленности. М.: Недра, 2014. — 634 с.

6. Московченко Д. В. Нефтегазодобыча и окружающая среда. Новосибирск: Наука, 2014. — 112 с.