Введение 4
Глава 1. Физико-географическая характеристика полуострова Ямал 6
1.1 Геолого-географическое строение 6
1.2 Климатические особенности 17
1.3 Гидрографическая сеть 19
1.4 Почвы и растительность 21
1.5 Общие сведения о Бованенковском НГКМ 29
Глава 2. Влияние нефте- и газодобывающей отрасли на состояние природной среды полуострова Ямал 33
2.1 Геомеханическое воздействие на почвы и растительность 33
2.2 Химическое загрязнение природной среды 35
2.2.1 Содержание нефтепродуктов в почвах и поверхностных водах 35
2.2.2 Загрязнение тяжелыми металлами 37
Глава 3. Методика исследований 40
3.1 Производственный экологический контроль и экологический мониторинг в системе природоохранных мероприятий 40
3.2 Программа ЛЭМ окружающей среды Бованенковского лицензионного участка 43
3.3 Методика проведения производственного экологического мониторинга 45
3.4 Методы лабораторных исследований 47
Глава 4. Результаты исследования и обсуждение 49
4.1 Результаты ЛЭМ за 2014-2016 гг. 49
4.2 Результаты ЛЭМ за 2017 год 60
4.3 Содержание валовых и подвижных форм тяжелых металлов в почвах и
донных осадках 61
Заключение 69
Список литературы 71
Добыча нефти и газа в Западной Сибири на протяжении многих лет является ведущей отраслью промышленности Российской Федерации. Благодаря развитию промышленной и транспортной инфраструктуры усиливается техногенное воздействие на тундровые геосистемы. Одним из самых перспективных регионов для нефтяной и газовой отрасли является полуостров Ямал – предварительно оцененные запасы газа превышают 16,7 трлн куб. м., нефти – 292 млн тонн. На сегодняшний день продолжается активное освоение природных ресурсов полуострова. Прогнозируемые запасы полезных ископаемых, совершенствование методов их добычи и освоение ранее недоступных территорий говорит о том, что ещё долгое время нефтегазовый комплекс будет являться залогом стабильной экономической ситуации в нашей стране, поскольку природный газ и нефть служат основными источниками энергоснабжения нашей страны и других государств.
В современных условиях эксплуатации северных территорий важно контролировать влияние нефте- и газодобывающей отрасли на состояние природной среды. Промышленное освоение региона требует учитывать его геоэкологические особенности: они определяют возрастающую нагрузку на природно-территориальные комплексы (ПТК) севера и характеризуют сложность этого освоения. В то же время, увеличение присутствия антропогенного воздействия является причиной снижения устойчивости среды к техногенезу. Специфику взаимоотношений человека и окружающей среды определяют природные зоны, в которых расположена территория полуострова, а также распространение многолетнемерзлых пород. Воздействуя на один из компонентов экосистемы, возможно нарушение взаимодействия между другими её функционирующими элементами, что может привести к деградации земельных ресурсов, загрязнению поверхностных и подземных вод, сокращению биоразнообразия экосистем, внесению в окружающую среду искусственно созданных человеком химических соединений.
Для обеспечения добычи на Ямальском полуостровеформируется сеть комплексов–месторождений с необходимой для существования промышленной и жизнеобеспечивающей структурами. Одним из самых крупных месторождений является Бованенковское нефтегазоконденсатное месторождение (НГКМ) – его начальные запасы природного газа составляют 4,9 трлн куб. м. Хорошо развитая инфраструктура, объемы работ по добыче полезных ископаемых, количество эксплуатируемых дожимных компрессорных станций, пробуренных скважин и других стратегически и экономически важных объектов месторождения говорит о масштабах оказываемого воздействия на ПТК, в котором расположено Бованенковское НГКМ. На сегодняшний день сформировалась тенденция к повышению температуры на месторождении в летний период, что приводит к ограничению добычных возможностей и риску изменения геокриологических условий.
Необходимо учитывать особенности экосистемы северных территорий: низкий биопродукционный потенциал, малая скорость обменных процессов, низкий показатель устойчивости к вредоносным воздействиям, значительная заболоченность территории – это требует наличия системы наблюдений за состоянием эксплуатируемой территории, оценки и прогноза изменения её состояния под воздействием не только антропогенных, но и природных факторов. Данная система функционирует на территории объектов добычи полезных ископаемых и осуществляется в виде локального экологического мониторинга (ЛЭМ). Она позволяет получить необходимые сведения о состоянии компонентов природной среды, оценить степень техногенного воздействия и прогнозировать дальнейшие изменения в экосистеме. Таким образом, актуальность исследования заключается в необходимости наличия эффективной системы охраны окружающей среды территорий крайнего севера, уязвимых к техногенному воздействию.
Объектом исследования являются компоненты природной среды территории лицензионного участка (далее – ЛУ)Бованенковского месторождения
Предмет исследования– содержание валовых и подвижных форм тяжёлых металлов в воде, почвах и донных осадках, определяющие степень антропогенного воздействия на эксплуатируемую территорию.
В связи с возрастающей техногенной нагрузкой на территории месторождения осуществление ЛЭМ позволит проанализировать интегральные показатели состояния и изменения компонентов окружающей среды для предотвращения её загрязнения. Оценка состояния природной средыБованенковского НГКМ явилась целью данной работы.
Для достижения цели были определены и выполнены следующие задачи:
1. Проработать источники литературы по данной проблеме.
2. Изучить программу локального экологического мониторинга окружающей среды Бованенковского лицензионного участка.
3. Проанализировать результаты ЛЭМ окружающей среды Бованенковского НГКМ за 2014-2017 гг.
4. Отобрать пробы почв и донных отложений для проведения химического анализа на содержание подвижных форм тяжелых металлов.
5. Провести химический анализ отобранных проб на содержание подвижных форм тяжелых металлов.
6. Сопоставить результаты ЛЭМ за 2017 год с результатами исследования.
7. Сформулировать выводы.
Научная новизна работы. Впервые в пределах Бованенковского НГКМ выполняется анализ на содержание подвижных форм тяжелых металлов в донных осадках и почвах. Кроме того, работа выполнена в рамках ЛЭМ окружающей среды Бованенковского НГКМ за 2017 год с целью сравнения результатов.
В результате проведённого исследования были проанализированы особенности территории Бованенковского НГКМ и дана оценка состояния его природной среды. Анализ теоретических источников показал, что ПТК исследуемых территорий уязвимы к воздействию нефте- и газодобывающей отрасли. Степень устойчивости к техногенному воздействию определяется климатическими условиями (температурный режим, циркуляция воздушных масс, колебания температуры и др.), составом почвообразующих пород, особенностями литологического строения почвообразующих пород, гидрохимическим режимом водных объектов, широким распространением ММП.
Одним из основных видов негативного воздействия на ПТК полуострова Ямал является геомеханическое воздействие на почвы и растительность. В опубликованных работах ряда исследователей (Опекунова и др., 2012;2015;2016;2018) отмечается, что нарушению ландшафтов способствует активизация криогенных процессов, вызывающих оттаивание многолетнемерзлых пород. Особенно актуальна данная проблема сейчас, когда идёт интенсивное освоение нефтяных и газовых месторождений на полуострове Ямал. При строительстве, бурении или перевозке грузов нарушается растительный покров – в результате чего возможно частичное или полное изменение видового состава.
Увеличение концентрации НУ в почвах обусловлено нефте- и газодобывающей деятельностью. При поверхностном загрязнении возникают условия, препятствующие восстановлению растительного покрова. Почвы способны к самоочищению от НУ, но в условиях крайнего севера их деградация протекает очень длительно и в процессе разложения часть веществ способны трансформироваться в токсичные соединения, ещё больше замедляя процесс. При попадании в водные объекты, НУ способны аккумулироваться в донных отложениях, становясь потенциальным источником вторичного загрязнения.
Тяжелые металлы способны переходить в подвижные формы и мигрировать по экосистеме. Почвы Ямала характеризуются переувлажненностью и малой величиной элементарных почвенных ареалов, что создает условия для перехода ТМ в почвенный раствор.
Анализ результатов ЛЭМ за 2014-2017 гг. показал, что экологическая ситуация на территории Бованенковского НГКМ оценена как «удовлетворительная». Оценка состояния производилась путём подсчёта среднего балла с привлечением набора показателей, установленных Программой ЛЭМ БНГКМ. Концентрация всех контролируемых химических веществ в атмосферном воздухе находилась ниже предела обнаружений. Техногенное влияние на состояние снежного покрова инфраструктуры БНГКМ не было выявлено. В поверхностных водах значительные превышения (10-50 ПДК) фиксировались, в основном, по марганцу. Они обнаружены в пробах вод, протекающих выше расположения объектов месторождения, что говорит о природном происхождении зафиксированного уровня марганца. В почвенном покрове и донных отложениях не было выявлено тенденций к увеличению содержания ЗВ выше фоновых значений.
Были проанализированы отобранные пробы на содержание подвижных форм ТМ. Превышения фоновых значений были зафиксированы по марганцу – 7 проб из 7 в донных осадках (от 1,7 до 3,5 ПДК; в почвах – 2 пробы из 7, 1,4 и 2,1 ПДК) и никелю – 2 из 7 в почвах (1,3 и 1,4 ПДК). Марганец является наиболее активно мигрирующим элементом в почвах кислого глеевого класса. На окислительном барьере в реках марганец в форме оксигидроксидов осаждается, что обусловливает его высокие концентрации в донных осадках. Московченко (2010) в своём исследовании отмечал, что на территории Бованенковского НГКМ повышенные концентрации большой группы элементов, в том числе и никеля, обусловлены составом пород, слагающих исследуемую территорию. Следовательно, зафиксированные концентрации Niобусловлены природными особенностями месторождения.
Рассчитаны суммарные показатели загрязнения для почв и донных осадков Zc. Все исследованные образцы относятся к категории загрязнения «допустимая» (значения суммарного индекса загрязнения в диапазоне от 0 до 16).Максимальные значения для почв – 8,0 в точке К-6, для донных осадков – 5,4 в точке УК-4. Значение Zc почвв условно-фоновой точке УФ-5 составило 6,4, это выше показателя контрольной точки К-5. Таким образом, показатели Zcдля донных осадков отражают систему распределения точек пробоотбора на контрольные, условно-контрольные и условно-фоновые. По шкале Янина было оценено состояние донных отложений. По диапазону полученных значений уровень загрязнения оценивается как «низкий».
Превышения фоновых значений по марганцу и никелю обусловлены, в основном, природными факторами. По другим ТМ (Ba, Co,Cr,Cu,Fe,Pb,Sr,V,Zn) превышения не установлены, что говорит об отсутствии сверхнормативного техногенного влияния на состояние природной среды месторождения.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
