Оценка химического загрязнения и деградации почв, находящихся в зоне влияния Вахитовского месторождения

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Общие и комплексные проблемы естественных и точных наук


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

УДК 504. 5:631. 41:632. 125(470. 56)
Гарицкая М. Ю., Чекмарева О. В., Чернышева К. С., Алеева О. Н.
Оренбургский государственный университет Е-mail: ecolog@mail. osu. ru
ОЦЕНКА ХИМИЧЕСКОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ И ДЕГРАДАЦИИ ПОЧВ, НАХОДЯЩИХСЯ В ЗОНЕ ВЛИЯНИЯ ВАХИТОВСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
Оренбургская область богата полезными ископаемыми, основными из которых являются газ и нефть, в ее недрах разведано более 2500 месторождений 75 видов полезных ископаемых, а по объемам запасов и добыче полезных ископаемых область входит в ведущую группу регионов России, эта промышленность оказывает существенное влияние на окружающую среду.
Загрязнение почв нефтью и нефтепродуктами относится к весьма распространенному типу негативного антропогенного воздействия, особенно в промышленных регионах России. Ключевым элементом в цепи экологических последствий нефтяного загрязнения является изменение видового состава растительного покрова и уменьшение его продуктивности вплоть до полной гибели всех растений на загрязненном участке.
Исследовалась проблема загрязнения почв, находящихся в зоне влияния Вахитовского месторождения (Оренбургская область). Вахитовское нефтяное месторождение расположено в Переволоцком районе, в 32 километрах к северу от районного центра Переволоцкий. Месторож-дение введено в разработку в 1995 году, в настоящее время в добывающем фонде числится 20 скважин.
Почвы анализировались на содержание кислотообразующих примесей, металлов, бенз (а)-пирена, нефтепродуктов и рН. Были рассчитаны: концентрации загрязняющих веществ, коэффициент концентрации, относительно фоновых значений содержания примесей в почве и показатель химического загрязнения почв с использованием метода профилирования. Выделены приоритетные примеси среди кислотообразующих веществ и металлов. Проведено ранжирование по суммарному химическому загрязнению почв, которое показало, что исследуюмую нами территорию на расстоянии до 1500 метров от источника загрязнения можно отнести к зоне с чрезвычайной экологической ситуацией. Определен показатель фитотоксичности почв из которого следует, что почвы находящиеся в зоне влияния Вахитовского месторождения на рассторя-нии до 1500 метров являются сильно деградированными.
Ключевые слова: почва, загрязняющие вещества, концентрация, коэффициент концентрации, фон, химическое загрязнение, деградация, ранжирование.
В нефтяной отрасли все стадии производственного процесса от скважины до потребителя нефти и продуктов ее переработки являются потенциальными загрязнителями [2],[6]. Особую опасность представляет загрязнение почвы и грунтовых вод в результате сброса промысловых сточных вод и разливов нефти, а также выбросы в атмосферу продуктов сжигания попутного нефтяного газа [8].
Воздействие нефтяной и газовой промышленности на основные компоненты окружающей среды обусловлено токсичностью природных углеводородов, большим разнообразием химических веществ, используемых в технологических процессах, а также всевозрастающим объемом добычи нефти и газа, их подготовки, транспортировки, хранения, переработки и широкого разнообразного использования [7].
Целью данных исследований являлась оценка экологическог состояния территории, находящейся в зоне влиянияустановки подготовки нефти (УПН)Вахитовского нефтяного месторождения. В задачи входило исследование химического загряз-
нения почв, определение приоритетных примесей, ранжирование территории по степени экологического неблагополучия и деградации почв.
На рассматриваемом месторождении производится эксплуатационное и поисковое бурение, добыча углеводородного сырья, его сбор, отделение нефти от газа, предварительное обезвоживание нефти и транспорт нефти и газа на дальнейшую переработку[5].
Максимальная производительность УПН составляет:
— по жидкости — 1696 тыс. т/год-
— по нефти — 1530 тыс. т/год-
— по газу — 178 млн. м3/год.
Технологический процесс на УПН разделяется в основном на 4 стадии:
— холодная сепарация I ступени с выделением попутного нефтяного газа-
— подогрев сырой нефти-
— сепарация II ступени и сброс пластовой воды (обезвоживание) —
— откачка обезвоженной нефти на ЗАО «Терминал».
Гарицкая М. Ю. и др.
Оценка химического загрязнения и деградации почв…
Оценку экологического состояния территории, прилегающей к УПНВахитовская, осуществляли по состоянию почв [1]. Пробы почв отбирали с юго-востока и северо-запада по отношению к предприятию, в соответствии с преобладающими направлениями ветра на территории Переволоцкого района [4], [10].
Все почвенные образцы были отобраны и подготовлены согласно стандартным методикам (ГОСТ 17.4.3. 01−83, ГОСТ 5180–84, ГОСТ 17.4.4. 02−84) [9], [11]. Для изучения протяженности зоны воздействия применялся метод профилирования — отбор проб почв на разном удалении от источника выбросов с учетом розы ветров. Почвы анализировали на содержание соединений серы и азота, хлориды, карбонаты и гидрокарбонаты, металлы, бенз (а)пирен, нефтепродукты и рН.
О химическом загрязнении почв судили по коэффициенту концентрации, который рассчи-
800
600
400
200
тывали относительно фоновых значений концентраций загрязняющих веществ в почвах, и суммарному показателю химического загрязнения, который рассчитывали по формуле:
пхзс = к + к2+… +к = ?к, (1)
1=1
где К — коэффициент концентрации 1-го загрязняющего вещества.
с
(2)
К =
1С1
НСО3 I 1МН4
Рисунок 1. Зависимость концентрации загрязняющих веществ от расстояния до источника в Юго-Восточном направлении
Рисунок 2. Зависимость концентрации загрязняющих веществ от расстояния до источника в Северо-Западном направлении
сл
фон
где С — концентрация 1-го загрязняющего вещества-
Сф0Н — фоновая концентрация 1-го загрязняющего вещества.
По концентрации загрязняющих веществ приоритетными являются гидрокарбонат и хлорид-ионы, содержание которых в пробах почв составляет в юго-восточном направлении 435 715 мг/кг и 140−235 мг/кг соответственно.
В северо-западном направлении концентрация гидрокарбонат ионов находится в интервале 754−1143 мг/кг, а хлоридов 342−494 мг/кг. Значительный вклад в загрязнение почв вносят ионы аммония, концентрация которых в юго-восточном направлении составляет 214 279 мг/кг, а в северо-западном 162−343 мг/кг (рисунки 1, 2).
Содержание кальция в исследуемых почвах находится на уровне 100−270 мг/кг. Роль кальция важна как элемента, уравновешивающего соотношение других элементов, находящихся в почвенном растворе и в частности кислотообразующих. Поэтому, несмотря на высокое содержание кислотообразующих примесей, подкисления исследуемых почв не наблюдается. Уровень рН находится в диапазоне 6,9−8 (рисунок 3).
Необходимо отметить, что прослеживается четкая зависимость снижения концентрации, по всем исследуемым веществам, с увеличением расстояния от источника загрязнения и
1С1
I НСО3 I N44
аммонию 2−4,5 раз, бенз (а)пирену 1−7 раз и нефтепродуктам 1,6−3,5 раз.
Суммарный показатель химического загрязнения почвв юго-восточном направлении можно расположить в следующей последовательности 33,8 — 25,8 — 19,6, а в северо-западном 59,2 — 41,9 -29,6. Из выше представленных данных видно, что уровень химического загрязнения исследуемых нами почв уменьшается с увеличением расстояния от источника в среднем в 1,7−2 раза.
Данный показатель позволяет провести ранжирование экологического состояния почв по степени экологического неблагополучия [15], которое осуществляли согласнокритериев, разработанных Министерством природы РФ (таблица 2).
Ранжирование показало, что территорию на расстоянии
91 --- 500 метров в юго-восточном на-
8 __правлении и 500−1500 метров в северо-западном, можно отнести к 6 I_ I_зоне с чрезвычайной экологичес-
5 I I I & quot-Юго-Восточное направление кой ситуацией, а на расстоянии
Н ^ 1500−2000 метров в юго-восточ-
3 | | I & quot-неПрРа0вл3еанПиаеАН0е ном направлении и 2000 метров в
северо-западном к зоне с напря-
2 ^^^Н-^-^- женной экологической ситуацией.
^^ ^-^-^^^^ Фитотоксичность почвы явля-
0 1 1 ется интегральным показателем со-
500 1500 2000
стояния почвенной биоты и зависит Рисунок 3. Зависимость рН от расстояния до источника от суммарного загрязнения почвы,
включая и почвоутомление [13].
Таблица 1. Коэффициент концентрации загрязняющих веществ и ПХЗ почв
Место отбора Коэффициент концентрации ПХЗ
С1 нсо3 Са Mg Ш кн4 804 ги Бе N02 N03 Бенз (а)-пирен Нефтепродукты
Юго-Восточное нап] давление
500 м 8,3 1,89 1,38 0,79 1,52 3,67 0,33 9,2 1,24 0,2 0,03 5 2,34 33,8
1500 м 6,4 1,34 1,03 0,58 1,14 2,81 0,21 7,5 0,0016 0,18 0,02 4 3 1,58 25,8
2000 м 4. 93 1. 15 0. 66 0. 53 1.4 3. 36 0. 16 4.5 0,81 0,15 0,02 1 0,96 19,6
Северо-Западное направление
500 м 17,4 3 2,7 1,92 1,77 4,5 1,09 16 0,01 0,29 0,03 7 3,48 59,2
1500 м 14,2 2,6 1,89 0,75 1,16 3,2 0,82 10 0,0077 0,25 0,02 8 4 2,87 41,9
2000 м 12 1,99 1,15 0,56 0,73 2,13 0,64 7,3 0,0058 0,19 0,02 1 1,86 29,6
Таблица 2. Критерии оценкистепени химического загрязнения объектов окружающей среды
Показатели Параметры
ЭБ ЧЭС ОУС
рН 5,0−5,6 5,7−6,5 & gt-7
ПХЗ почв & gt-128 32−128 & lt-16
то, что содержание химических веществ в почвах, отобранных в юго-восточном направлении, в среднем в 2−3 раза выше, чем в почвах северо-западного направления.
Согласно, полученных значений коэффициента концентрации загрязняющих веществ, максимальное превышение фона наблюдается по цинку и хлоридам и составляет в юго-восточном направлении 4,5−9, 4,9−8,3 раз, в северо-западном направлении 7,3−16, 12−17,4 раз соответственно (таблица 1).
Превышение фоновых концентраций также наблюдается по гидрокарбонатам в 1−3 раза, кальцию 1−2,7 раз, гидросульфидам 1−1,7 раз,
Гарицкая М. Ю. и др.
Оценка химического загрязнения и деградации почв.
Таблица 3. Энергия прорастания семян
Место отбора пробы, м Общее число семян, шт Число проросших семян, шт Энергия прорастания, %
Юго-Восточное направление
500 13 2 15,4
1500 13 6 46,2
2000 13 9 69,2
Северо-Западное направление
500 13 2 15,4
1500 13 5 38,5
2000 13 7 53,8
Фон
— 13 12 92,3
Исследование фитотоксичности почв проводили экспериментальным методом проростков. Он позволяет выявить как токсическое, или ингибирующее, действие тех или иных веществ, так и их стимулирующее влияние. В качестве тест-культур мы использовали быстро прорастающие семена кресс-салата. В ходе опыта были зафиксированы: всхожесть и энергия прорастания [14].
Наблюдение производили за следующими показателями: время появления всходов и их число на каждые сутки- общую всхожесть (в конце опыта).
Энергию прорастания определяли по формуле [12]:
в=а -1оо%, (3)
ь
где, а — число проросших семян-
Ь — общее число семян, взятых для опыта.
Результаты наблюдений представлены в таблице 3.
Согласно, полученных данных, увеличение числа проросших семян прослеживается при увеличении расстояния от источника и снижении показателя химического загрязнения почв. Наибольшее количество проростков (69,2%) наблюдается в почвах, отобранных на расстоянии 2000 метров от источника в юго-восточном направлении, где складывается ситуация, близкая к экологическиблагоприятной. Минимальное
количество проростков (15,4%) наблюдается на расстоянии 500 метров от источника загрязнения, и в юго-восточном и в северо-западном направлениях.
Если количество проросших семян по сравнению с контролем не превышает 1,1 раза, то почва считается недеградированной. Если число проростков снижается более чем в 2 раза, то почву можно считать сильно деградированной. В наших пробах, и в юго-восточном и северозападном направлениях, на расстоянии 500 и 1500 метров, снижение числа проросших семян в среднем составляет 6−2,1 раза, что позволяет считать данную почву сильно деградированной. На расстоянии 2000 метров, и в том и в другом направлениях — к недеградированной.
Таким образом, полученные данные пока-зывают, что существует кореляционная зависимость между уровнем химического загрязнения и деградацией почв, так как на расстоянии до 1500 метров от установки подготовки нефти Вахитовского нефтяного месторождения складывается чрезвычайная экологическая ситуация и почвы являются сильно деградированными. Однако, при увеличении рассторяния от источника загрязнения суммарное химическое загрязнение снижается, а качество почв улучшается, что позволяет их отнести в категорию недеградированных.
12. 05. 2016
Список литературы:
1 Гарицкая, М.Ю., ЧекмареваО.В., Ишанова О. С., ПатокинаН.С. Химическое загрязнение почв территории прилегающей к Сорочинско-Никольскому месторождению// Вестник Оренбургского государственного университета. -№ 6 (181).- 2015, С. 85−88.
2 Алиев, С. А. Влияние загрязнения нефтяным органическим веществом на активность биологических процессов почв / С. А. Алиев, Д. А. Гаджиев // Изв. АН АзССР. Сер. биол. наук, — 2007. — № 2. — С. 46−49.
3 Аралбаева, Г. Г. Тенденция развития нефтегазовой промышленности в Оренбургской области./ Г. Г. Аралбаева, З.Т. Арал-баев // Вестник Оренбургского государственного университета, — 2014.- № 4, — апрель, — С. 159−164.
4 Мотузова, Г. В. Экологический мониторинг /Г.В. Мотузова, О. С. Безуглова — М.: Академический проект Гаудеамус, 2007
— 237 с.
5 Гарицкая, М.Ю., Чернышева К. С. Оценка экологического сотояния территории, прилегающей к Вахитовскомуместорож-дениюместорождению/ Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры": материалы Всероссийской научно-методической конференции [Электронный ресурс]. — Оренбург: ООО ИПК «Университет», 2015.
— С. 603−608.
6 Бернард, Н. Наука об окружающей среде. /Н. Бернард — М.: Мир, — 2003. — 311 с.
7 Божедомова, С. А. Экологическое воздействие горнодобывающей промышленности на окружающую среду Восточно-Казахстанской области Республики Казахстан. / С. А. Божедомова -А.: Колос, — 2005. — 231 с.
8 Болбас, М. М. Основы промышленной экологии. / М.М. Болбас- Москва: Высшая школа, — 2003. — 421 с.
9 ГОСТ 5180–84. Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик. — Введ. 1985−06−30. — Москва: Изд-во стандартов, 2009. — 19 с.
10 ГОСТ 17.4.4. 02−84. Охрана природы. Почвы. Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического, гельминтологического анализа. — Введ. 1986−01−01. — Москва: Изд-во стандартов, 2008. — 8 с.
11 ГОСТ 17.4.3. 01−83 Охрана природы. Почвы. Общие требования к отбору проб. — Введ. 1984−07−01. — Москва: Изд-во стандартов, 2008. — 4 с.
12 Добровольский, Г. В. Функции почв в биосфере и экосистемах/ Г. В. Добровольский, Е. Д. Никитин — М.: Наука, — 2000. -261 с.
13 Зильберман, М.В., Комплексная оценка воздействия нефтяного загрязнения почвы на экологическое состояние территорий/ М. В. Зильберман, Е. А. Порошина, Е. В. Зырянова // Успехи современного естествознания. — 2004. — № 11 — С. 42−43.
14 Методика определения силы роста семян кормовых культур/ В. И. Карпин, Н. И. Переправо, В. Н. Золотарев, В. Э. Рябова, Э. З. Шамсутдинова, Т. В. Козлова. — М.: Изд-во РГАУ-МСХА, — 2012. — 16 с.
15 Методика «Критерии оценки экологической обстановки территорий для выявления зон чрезвычайной экологической ситуации и зон экологического бедствия» (утв. Минприроды Р Ф 30. 11. 1992) // КонсультантПлюс: справочная правовая система — 1992−2015. — Режим доступа: http: //www. coDsultant. ru/document/cons_doc_LAW_90 799/.
Сведения об авторах:
Гарицкая Марина Юрьевна, доцент кафедры экологии и природопользования геолого-географического факультета Оренбургского государственного университета,
кандидат биологических наук Чекмарева Ольга Викторовна, доцент кафедры экологии и природопользования геолого-географического факультета Оренбургского государственного университета,
кандидат технических наук, доцент Чернышева Кристина Сергеевна, магистрант кафедры экологии и природопользования геолого-географического факультета Оренбургского государственного университета Алеева Ольга Николаевна, магистрант кафедры экологии и природопользования геолого-географического факультета Оренбургского государственного университета

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой