Основы экологии

моменту начала строительства, например, изыскателями.

В криолитозоне надо учитывать особенности еще более мелких природных образований урочищ.

Урочище это низшая таксонометрическая единица ландшафтоведения, примечательный участок местности с четко сформированными естественными границами, отличающаяся (в зоне ММГ) своими доминирующими типами криопроцессов и реакцией на техногенные воздействия. Теперь, когда мы определили необходимые понятия природной среды и инженерной экологии, рассмотрим ее основные цели и задачи.

Цели и задачи охраны окружающей среды и инженерной экологии в нефтегазовом строительстве

Основной целью охраны окружающей среды и инженерной экологии при сооружении объектов НГК является выработка такой стратегии и тактики освоения месторождений нефти и газа и прокладки магистральных трубопроводов, при которой становится возможным совмещение интенсивной строительно-производственной и хозяйственной деятельности по сооружению объектов НГК с региональными особенностями и адаптационными свойствами природной среды. Указанная цель достигается тем, что природоохранная деятельность становится одним из основных компонентов всех трудовых процессов нефтегазового строительства и сопутствующей производственной и хозяйственной деятельности.

Состав природоохранных мер, включаемых в технологические циклы, определяется исходя из природосберегающих критериев минимизации экологического ущерба по всем стадиям жизненного цикла нефтегазовых объектов; обеспечения экологической безопасности формируемых нефтегазовых ПТГ; достижения максимальной экологоэкономической результативности формирования и функционирования объектов НГК.

При планировании нового строительства нефтегазового комплекса или других объектов в новом малоосвоенном или неосвоенном регионе необходимо, прежде чем приступить к проектированию, изучить природоохранные особенности региона: провести ландшафтное районирование; определить доминирующие факторы эволюции ландшафтов (урочищ); оценить накопленный уровень техногенных

изменений, последовательности проявления этих изменений во всех типах ландшафтов; прогнозировать реакции типов ландшафтов на нормированный строительный техногенез и реакции формируемой ПТГ на эксплуатационный техногенез с учетом возможных климатических изменений.

На этом этапе определяются и обосновываются условия экологического равновесия исходной природной среды и формируемой ПТГ, разрабатываются основные решения по поддержанию динамического равновесия в переходном периоде и на весь срок эксплуатации. Рассматриваются и изучаются возможности обратимого временного выхода формируемой ПТГ из состояния экологического равновесия, оцениваются и прогнозируются ситуации экологического отказа ПТГ в случае возникновения аварийных или катастрофических ситуаций. Для целей инженерно-экологического обеспечения нефтегазового строительства приоритетным являются характеристики устойчивости природных и природно-технических геосистем к нормированному и сверхнормативному строительному техногенезу.

Источники техногенных воздействий и характеристика воздействий нефтегазового строительства на природную среду

Основным компонентом природной среды, страдающим от техногенных воздействий нефтегазового строительства, является литосфера, или более точно: ландшафты, их поверхностные почворастительные покровы и подстилающие грунты. Это обусловлено спецификой строительного производства нефтегазовых объектов. Отрасль нефтегазового строительства на современном этапе можно охарактеризовать как прогрессивную, высокоиндустриальную, комплексно-механизированную, хорошо организованную строительную отрасль народного хозяйства, ведущую работы преимущественно поточноскоростными методами, с вахтово-экспедиционной организацией работ на площадках и трассах.

Сами процессы строительства, в том числе в удаленных малоосвоенных районах, характеризуются:

9. высокими темпами работ; комплексный технологический трубопроводостроительный поток способен прокладывать до 1 км трубопровода диаметром 1420 мм в сутки, а мощная компрессорная станция собирается из блочно-комплектных устройств за один строительный сезон за счет поточно-скоростных методов строительства;

10.минимальной численностью одновременно занятых строителей на трассе, площадках ввиду комплексной механизации сварочных, земляных, свайных, изоляционных работ; минимизацией монтажных операций на площадке (укрупненные блочно-комплектные устройства (БКУ) суперблоки); высокой квалификацией персонала строительных потоков;

11.минимальной площадью земель, отводимых во временное пользование для технологических и социальных нужд строителей на время работ ввиду вахтово-экспедиционной организации работ, сокращения потребных при этом объектов соцкультбыта на местах строительства, оптимизации транспортной схемы и др.

Эти обстоятельства краткосрочных по интенсивности контактов технологических строительных комплексов с компонентами природной среды обусловливают по ним следующую приоритетность ущерба: почворастительные покровы, приповерхностные подстилающие грунты, поверхностные и грунтовые (верхних горизонтов) воды, фауна, местные социумы, атмосфера. Ущерб вызывается применением мощных тяжелых транспортно-технологических средств, тех самых, которые обеспечивают комплексную механизацию и высокие темпы строительства.

Основным источником техногенных воздействий является опорнодвигательная часть строительных машин и механизмов, грузового транспорта. Обладая большой мощностью, грузоподъемностью, проходимостью, эти машины, механизмы и транспорт оказывают высокое давление свыше 50 кПа) на грунт. Они разрушают почворастительный покров любого типажа 1 2 прохода или проезда. Начиная с первых шагов пионерного выхода строительных подразделений на трассу или площадку сразу применяется эта тяжелая техника, хотя еще не построены технологические дороги, проезды, площадки, накопители. Именно в этот период наносится максимальный ущерб почворастительным покровам, малым водоемам и водотокам, распугивается населяющая фауна, происходят первые, не всегда доброжелательные контакты с местным населением, так как оно, конечно, недовольно наносимым территории и их хозяйству ущербом.

На этих же начальных этапах происходит максимальное физикохимическое загрязнение почв, грунтов, поверхностных вод горючесмазочными материалами, твердыми отходами строительства и жизнедеятельности, бытовыми стоками, так как еще нет ремонтных баз, оборудованных сборниками ГСМ, экологически безопасных заправочных станций, водоочистных и канализационноочистных систем (КОС, ВОС),

систем сбора и утилизации твердых отходов и мусора. Наименее эффективен в этот период и экологический контроль.

Строительные машины и механизмы, тяжелый транспорт относятся к первичным по времени подвижным источникам техногенных воздействий на природную среду. В результате работ пионерного выхода создаются необходимые технологические объекты: временные дороги, карьеры грунта, площадки-накопители стройматериалов, площадки-стоянки техники и транспорта, водозаборы и водоводы, теплоэнергоустановки и инженерные сети, станции КОС и ВОС, склады ГСМ и других материалов, временные поселки строителей, линии связи и электропередач и пр.

Все эти объекты требуют временного отчуждения земель и уже поэтому становятся источниками техногенеза это вторичные техногенные воздействия от стационарных технологических объектов нефтегазового строительства. Вторичный техногенез характеризуется меньшими, чем первичный, площадями нарушенных земель, т.к. отведенная и нарушенная земельная площадь лишь незначительно (в 1,5 2 раза) разрастается за период строительства за счет нарушений правил проезда и физико-химических загрязнений. Первичный же техногенез от строительных машин и транспорта растет весь период строительства и может увеличиваться в 3 5 раз по сравнению с начальным этапом, что связано с недисциплинированностью персонала, отсутствием ответственности за нарушения, плохим качеством строительства технологических дорог, несоблюдением сезонных ограничений (если они есть), неучетом характеристик устойчивости ландшафтов в зоне строительства, в общем недостаточной инженерно-экологической подготовкой строительства, а также отсутствием реальных штрафных или поощрительных стимулов в отношении сохранности окружающей природной среды.

Вторичные источники строительного техногенеза оказывают техногенные воздействия, подобные воздействиям от обычных промышленных и хозяйственно-бытовых объектов. Они в разной степени воздействуют на все компоненты природной среды. Однако помимо воздействий на почвы, грунты, растительный покров в местах дислокации, воздействия, эти относительно невелики по объемам, номенклатуре загрязняющих веществ и продолжительности.

Из стационарных объектов наибольшим ущербом характеризуются коммуникации (временные технологические дороги), карьеры, инженерные сети, склады ГСМ и жилые временные городки. Подробно о

загрязняющих вредных веществах, выбрасываемых в атмосферу и попадающих в стоках в водоемы и на рельеф, от стационарных объектов и транспорта будет изложено в разделах экологической паспортизации. В данном случае нас интересуют доминирующие факторы ущерба отчуждение земель, нарушение почвенно-растительных покровов, сведение леса в полосе трубопровода, по трассам дорог линий связи и линий электропередач (ЛЭП).

Ущерб от этих воздействий становится еще большим, если строительство ведется в криолитозоне, где мохово-растительные покровы, почвы подстилаются слоем многолетнемерзлых грунтов. В этом случае даже незначительные нарушения покровных слоев, являющихся термостаби-лизирующим фактором, приводят к изменению баланса теплового потока «атмосфера грунт мерзлота». Глубина сезонного протаивания промерзания увеличивается, больше становится динамический диапазон экзогенных криопроцессов. В зависимости от типа местности и ландшафта активизироваться могут различные криопроцессы: термокарст, термоэрозия, термоабразия, пучение или др. Эти явления вызывают, в свою очередь, разрастание техногенеза от транспорта, вынужденного объезжать нарушенные участки, и так далее. Процесс роста нарушенной площади прогрессирует и это может продолжаться 5 10 лет, до наступления нового динамического равновесия. Например, прирост площади нарушенных земель вокруг карьеров в криолитозоне, сложенной осадочными породами, происходит на 10 30 % в год, как это наблюдалось на территории Ямбургского газоконденсатного месторождения.

Сравнение того или иного ущерба (больше меньше) здесь проводилось по критериям технико-экономической оценки затрат на его устранение (удельные затраты на комплексные восстановительные мероприятия). Например, комплексная рекультивация 1 га нарушенных земель по трассе трубопровода обходится, в зависимости от типа ландшафта, степени нарушенности, природно-климатических условий и т.п. от 1,1 до 12 тыс. руб. А рекультивация нарушенных земель карьеров грунта и того больше: от 5 до 33 тыс. руб. за 1 га (в ценах 1984 г.).

В тех случаях, когда причиненный ущерб относится к категории «неустранимого», его оценка производится по затратам на компенсационные мероприятия. Например, сведение 1 га леса в полосе строительства оценивается по затратам на выращивание 1 га леса в этих же природно-климатических условиях.

В классификацию не включен еще один специфический вид ущерба, сопровождающий всегда освоение новых территорий, это социальноэкологический ущерб, причиняемый местным коренным народностям ущемлением их хозяйственной деятельности вследствие отчуждения и нарушения земель, их уклада жизни и обычаев в результате контактов со строителями. Этот вид экологического ущерба, как показывает мировая практика, присутствует всегда, а степень ущерба определяется уровнем экологической культуры строителей, т.е. это проблема экологического обучения и воспитания.

Наконец, сами строители, работающие в вахтово-экспедиционном режиме, в сложных природно-климатических условиях, оторванные от дома, также испытывают вредные, с точки зрения экологии человека, воздействия как физические, так и психологические. Эта особая область проблем экологии изучается врачами-гигиенистами, специалистами по охране труда, психологами.

Характеристика нарушений компонентов природной среды при нефтегазовом строительстве

Для выработки мер по восстановлению природной среды необходимо решить целый ряд задач, отправной точкой которых являются всесторонние исследования типов нарушений природной среды. В результате исследований комплекса специальных природоохранных изысканий, инвентаризации нарушений, они классифицируются по тем или иным признакам, необходимым для практических целей: разработки технологий и проектов природовосстановительных мероприятий, оценки причиненного ущерба и сопоставления его с нормативно допустимым; определения размеров штрафных санкций и др.

Классификация может служить основой для разработки детальных классификаций по каждой строке или столбцу с включением количественных критериев. Тогда она сможет быть использована, например, для целей экологической паспортизации технологического оборудования или объектов.

На основе классификации и данных исследований (полевых и дистанционных) была подготовлена карта инвентаризации всех нарушений территории Ямбургского газоконденсатного месторождения (ГКМ) основа для разработки проектов природовосстановительных работ. Классификация позволила также сделать ряд выводов, определяющих основные направления совершенствования природоохранной деятельности

для данного типа природно-климатических условий:

наибольшее нарушение природной среды возникает на этапах разведочного и промышленного бурения, изыскательских и подготовительных работ;

нарушение термовлажностного режима ММГ является основной причиной дальнейшего изменения всего комплекса природных условий;

Определены четыре основных типа изменений природных систем Ямбурга (южные тундры): возникновение нетипичных ландшафтов (разнотравных лугов, развеваемых песков); активизация природных процессов (заболачивания, или термоэрозии, или склоновых процессов и т.д.); замедление природных процессов (смен растительного покрова и т.п.); возникновение техногенных аналогов природной среды, типичных для региона (верховых бугристых и низинных осоковых болот и др.);

самовосстановление исходных ландшафтов замедленно или невозможно из-за неустойчивости их структуры и медленного возврата грунтов к естественному термовлажностному режиму.

На основе этих выводов были разработаны рекомендации по методам природовосстановительных работ для типов нарушений и ландшафтов, включенные затем в рабочие проекты.

Для сравнения здесь приведена такая же классификация нарушений природной среды на месторождениях в другой природно-климатической зоне (нефтяные месторождения Мамонтовское и Федоровское в Среднем Приобье). Сделать выводы по этой классификации предлагается учащимся самостоятельно. Вот некоторые комментарии к ней. Долгое время была распространена точка зрения о быстром самовосстановлении дренированных ландшафтов таежной зоны. Однако, при изучении указанных территорий оказалось, что это не так. Восстановление песчаных дренированных грив идет крайне медленно из-за дефляции. После сведения растительности активизируются низинное и верховое заболачивание. В совокупности они представляют угрозу устойчивости объектов. Ситуация осложнена сильными нефтяными загрязнениями, угнетающими растительный и животный мир. Главная причина

неравновесного состояния нарушение природного баланса между лесными и болотными комплексами.

Рассмотрим более подробно основной вид техногенных нарушений нефтегазового строительства нарушения природных ландшафтов. Нарушенными будем считать земли (совокупности ландшафтов), утратившие свою хозяйственную или иную ценность, являющиеся

вторичным источником техногенного воздействия на окружающую среду, имеющие нарушения разной степени: почвенного и растительного покрова, гидрогеологического режима, термовлажностного (для криолитозоны) режима, новообразования техногенных форм рельефа все это как прямой или опосредованный результат техногенных воздействий нефтегазового строительства или иной деятельности человека.

Различные характеристики, качественные и количественные показатели нарушенности рассмотрим на примере ландшафтов криолитозоны, наименее устойчивых к техногенезу и наиболее изученных в последнее время, в связи с большим размахом работ по освоению северных месторождений и строительству магистральных газопроводов. Различают два основных вида нарушений.

Биоморфологические изменения связаны с различными формами угнетения и деградации растительности; последствия этих нарушений образование вторичных техногенных ценозов, уменьшение пастбищных угодий, снижение кормовой ценности земель (продуктивности), изменение радиационного и термовлажностного режимов подстилающих грунтов, ММГ.

Биохимические нарушения обусловлены следующими основными формами: деформациями (уплотнение или разрыхление) почвенного слоя; выемки карьерные, котлованные, траншейные, резервуарные, насыпиотвалы, застройки; сопровождаются привнесением в почвы и грунты несвойственных химических соединений загрязнителей, потерей питательных веществ, изменением геохимии почв, грунтов; свойственны вторичные техногенные изменения (развитие эрозионных, криогенных, склоновых и других экзогенных процессов).

Эта классификация, в сочетании с выделенными (по источникам техногенеза) группами нарушенных участков и площадными оценками по каждой группе и классу позволяет рассчитать потребное количество материалов (грунтов, торфосмесей, почв) для проведения рекультивации на основе разработанных типовых технологий и норм.

Работы эти производятся как с помощью наземной топографической съемки (для локальных нарушенных земель), так и дистанционными методами аэрофото- и космической съемкой с последующей дешифровкой специальными методами. Дистанционными методами была проведена такая работа, например, для всей территории Ямбургского ГКМ общей площадью свыше 1800 км2. Было выявлено, классифицировано по группам нарушений и обмерено: 93 карьера государственного отвода, 70

карьеров самовольного захвата земель общей площадью свыше 7 тыс., га; технологические дороги 13,2 тыс. га, примыкающие к объектам площади2,5 тыс. га (это все нарушения по группе 1).

Всю работу аэрофотосъемку, дешифровку, картирование, систематизацию и подсчет удалось провести за 1 сезон. Стоимость этих работ составила около 170 тыс. руб. или 0,1 тыс. руб. на 1 км2 обследованной площади. Эти затраты включаются в стоимость.

Технология ликвидации загрязнения нефтью земли

6.При производстве работ по защите земель необходимо учитывать степень загрязнения земель нефтью.

7.Ликвидация последствий загрязнения нефтью состоит из двух

этапов:

 локализация места разлива нефти и сбор ее с поверхности земли;  рекультивация земель.

8.Локализация места разлива и сбор нефти предусматривает:

проведение обваловки нефтяного пятна для предотвращения растекания нефти по рельефу;

обустройство котлована (земляного амбара) для сбора нефти с учетом пожарной безопасности не ближе 50 м от места повреждения трубопровода;

отвод разлитой нефти в котлован (земляной амбар) или ямынакопители (другие емкости).

9. После восстановления поврежденного участка трубопровода перекачиваемый продукт из земляного амбара, ям-накопителей, обвалования или других емкостей должен быть закачан в отремонтированный или другой параллельно проложенный трубопровод передвижными насосными агрегатами ПНА-1, ПНА-2 или другими высоконапорными агрегатами, или перевезен в специальной емкости на ближайшую нефтеперекачивающую станцию НПС.

10.Закачка продукта в трубопровод производится через специально подготовленную обвязку с задвижкой и обратным клапаном. Обвязка должна быть предварительно отпрессована на рабочее давление трубопровода. После закачки задвижка должна быть демонтирована по специальной технологии. Разрешается оставлять задвижку, но в этом случае она должна быть заглушена, заключена в колодец (или ограждение), у которого должен быть выставлен постоянный

предупредительный знак.

11.Параллельно с откачкой продукта из ям-накопителей производятся работы по уменьшению количества продукта, впитывающегося в почву. Для этого на зеркало продукта, остающегося на поверхности после откачки насосами, наносится сорбент.

Сорбент наносится на те места поверхности почвы, по которым текла разлившаяся нефть и осталась в мелких углублениях профиля.

После пропитывания сорбента нефтью его собирают, не нарушая верхних слоев почвы, и выводят на специальные пункты, где сорбент готовится к утилизации. Если сорбент не впитал с поверхности почвы весь продукт, операцию повторяют.

12.Для локализации перекачиваемого продукта к ямам-накопителям и дренажным каналам дополнительно создают систему придаточных канав.

13.При ликвидации разлива нефти запрещается:

засыпать земляные амбары, ямы-накопители и дренажные каналы

сне полностью откачанным продуктом;

снимать загрязненную почву и возить ее в отвалы.

14.Земельные участки, нарушенные при аварийном ремонте трубопроводов, должны быть рекультивированны в первоначальное состояние в установленном порядке в соответствии с РД 39-0147103-365- 86 и Положением о рекультивации земель, нарушенных при разработке месторождений полезных ископаемых и торфа, проведение геологоразведочных, строительных и других работ /26/.

15.Рекультивация земель должна проводиться специализированными организациями с учетом местных почвенно-климатических условий, степени повреждения и загрязнения, ландшафтно-геохимической характеристики нарушенных земель.

Для проведения рекультивации земель разрабатывается проект. Рекультивация загрязненных нефтью участков производится в ходе земляных работ, а при невозможности этого не позднее, чем в месячный срок после их завершения, исключая период замерзания почвы /26/.

16.Процесс рекультивации земель, нарушенных и загрязненных при авариях на нефтепроводах, включает следующие виды работ:

механическое удаление с поверхности почвы нефти (выполнятся в процессе ликвидации аварии);

технический и биологический этап рекультивации (выполняется в соответствии с разработанным послеаварийный периодом проекта).