Петрова 21,06 ПЕРЕДЕЛАЛА

подъемом воды до 0,5 м. Зимняя межень длится 200-210 суток с минималь-

ными уровнями воды, вследствие скудного грунтового питания водотоков.

Формированию болотно-озерных комплексов способствует малое испа-

рение и отсутствие фильтрации, из-за близкого водоупора – многолетней мерзлоты. Из-за своего обилия большинство озер безымянные.

Преобладают небольшие мелководные озера площадью до 0,3 км2 с ма-

лыми глубинами. Зимой они почти повсеместно промерзают.

Воды рек, озер и болот – слабо минерализованы с большим содержани-

ем органических веществ, на окисление которых расходуется значительная часть кислорода в воде.

В гидрохимическом отношении реки характеризуются низкой минерали-

зацией, в среднем 14-77 мг/л. Вода, в основном, гидрокарбонатная, в полово-

дье могут преобладать ионы хлора. Воды рек мягкие в течение всего года.

Жесткость воды колеблется в пределах 0,1-0,8 мг-экв/л.

Содержание железа колеблется от 0,1 до 0,8 мг/л, меняясь как по терри-

тории, так и по фазам водного режима. Концентрация водородных ионов ха-

рактеризуется показателем рН, который изменяется от 5,4 до 6,1.

Основной источник питания озер, как и рек – талые воды (более 50% го-

дового стока), в меньшей степени – дожди (32 - 35%%). Роль грунтовых вод в питании озер незначительна.

Основное питание рек осуществляется водами снегового и дождевого происхождения. Грунтовое питание вследствие наличия вечной мерзлоты весьма незначительно.

При характеристике внутригодового распределения стока принято сле-

дующее деление на сезоны:

- весна – V - VII; лето-осень – VIII - X; зима – XI - IV.

Равнинность территории, отсутствие значительных массивов леса, нали-

чие мерзлоты и большая суммарная солнечная радиация в условиях полярно-

го дня обуславливают интенсивное и равномерное стаивание снежного по-

крова с водораздельных пространств. Талые воды концентрируются в пер-

вичной ручейковой и овражно-балочной сети, почти сплошь заполненной

плотными массами снега, накапливаются в отрицательных формах рельефа,

за снежными плотинами в оврагах и балках. Период накопления вод весенне-

го снеготаяния длится около 30 суток, благодаря частым и продолжительным возвратам холодов и значительности «принимающих» сток снежных масс. В

снежном покрове сосредотачивается от 25 до 50 % запаса воды.

Рис.1 Карта Пуровского района ЯНАО с указание места нефтезагрязне-

ния

2.Теоретические и методические основы исследований

2.1. Влияние нефтегазодобывающей промышленности на геологическую среду

В качестве главных источников воздействия на естественные ландшаф-

ты территории, по охвату территории, отмечаются две группы: линейные со-

оружения и площадные объекты.

В результате строительства и эксплуатации площадных объектов наблюдается, как правило, полное уничтожение растительного и почвенного покровов в границах постоянного отвода (территория долговременного поль-

зования) в результате горизонтальной и вертикальной планировки террито-

рии; образование положительных форм рельефа (сооружение отсыпного ос-

нования); возможно изменение гидрологического режима (нарушение по-

верхностного и подземного стоков), в результате уплотнения грунтов; изме-

нение сезонного промерзания-протаивания, в результате отепляющего дей-

ствия площадок;

К таким объектам относят территории одиночных буровых скважин,

представляющих собой отсыпанные площадки, где антропогенное воздей-

ствие локально за счёт уничтожение растительного покрова, изменение структуры и свойств почвенного покрова, а также отепляющего действия скважин. Отмечаются локальные разливы загрязняющих жидкостей.

Технологические и вспомогательные площадки являются территориями долговременного пользования. Это так же участки насыпных оснований.

Большинство оснований формируется из грунтовых масс исходных ПТК. По-

верхность площадок выровненная, хорошо уплотнённая. Песчаные грунты площадок отличаются значительной подвижностью и низким плодородием.

Расположенные на площадке объекты создают дополнительное давление на подстилающие грунты. На поверхности площадки происходит изменение микроклимата, по сравнению с прилегающими участками, увеличивается скорость ветра, среднесуточная и среднегодовая температура атмосферного воздуха, альбедо поверхности. По истечении времени происходит выполажи-

вание откосов площадок, местами отмечается эрозия. Прилегающие к осно-

ванию площадок участки, расположенные выше по склону на заболоченных территориях имеют зону подтопления. А участки, расположенные ниже по склону, испытывают местное осушение. В большинстве случаев участки,

прилегающие к основанию площадок, замусорены стволами деревьев, пней,

кустарников и представляют собой бедленд. Бедленд (бэдленд, от англ. badlands, буквально — дурные, плохие, бесплодные земли) — вид сухого ре-

льефа с глиняными почвами, состоящего из сети холмов с узкими гребнями,

пересеченных оврагами.

2.1.1.Влияние нефтяного загрязнения на ландшафты и почвы

Врайонах добычи нефти почвы загрязняются обессоленной товарной нефтью, сырой нефтью, минерализованными водами.

Попав на поверхность почвы, нефть под действием силы тяжести опус-

кается в нижние слои. Процесс загрязнения определяется проницаемостью грунта, его составом и положением зеркала грунтовых вод. Пески и супеси более проницаемы для нефти, чем глина и ил, при высокой проницаемости грунта преобладает вертикальная миграция загрязнителя вдоль почвенного профиля. Боковая фильтрация происходит лишь вблизи зеркала грунтовых вод. В менее проницаемой среде боковая миграция значительна. В неодно-

родной грунтовой среде, состоящей из различных по проницаемости слоев,

фронт загрязнения определяется расположением этих слоев. При наличии градиента грунтовых вод наблюдается смещение нижней части фронта за-

грязнения в сторону движения воды.

Вертикальные движение нефти вдоль почвенного профиля создает хро-

матографический эффект, приводящий к дифференциации состава нефти: в

верхнем гумусовом горизонте сорбируется высокомолекулярные компонен-

ты нефти, содержащие много смолисто-асфальтеновых веществ и цикличе-

ских соединений; в нижние горизонты проникают в основном низкомолеку-

лярные соединения, имеющие более высокую диффузионную способность.

При искусственном нанесении нефти на поверхность почвы, показывает что здесь можно ограничиться двумя ведущими факторами: механическим

составом почв и режимом их увлажнения. Сухие пески и супеси сравнитель-

но легко поглощают нефть и просачиваются ею достаточно глубоко. Распре-

деление по профилю равномерное. При нанесении нефти на песчаную почву сосняка брусничного в дозах 10 и 20 л/м3 глубина проникновения составила соответственно 6-10 и 13-15 см. С увеличением дозы глубина залегания воз-

росла. Активная миграция нефти в почвах легкого механического состава приводит к быстрому выходу части загрязнителя за почвенный профиль, что способствует загрязнению подстилающих пород и почвенных вод.

В ненарушенных свежих и влажных суглинистых почвах нефть прони-

кает вниз по трещинам вдоль корневых систем растений, сорбируется в от-

дельных горизонтах, определяя мозаичную пятнистую картину почвенного профиля. Основное количество нефти (50-80 %) сосредоточено в лесной под-

стилке, на границе лесной подстилки с минеральным горизонтом, в верхнем

10-ти см, более структурном минеральном слое. Глубина промачивания зави-

сит от количества вылитой нефти, но как правило не превышает 30 см.

Распределение нефти в переувлажненных торфянисто-глеевых почвах и почвах болот определяется исключительно режимом увлажнения. Хотя тор-

фяники легко проницаемы для нефти, высокий уровень грунтовых вод под-

держивает основную часть нефти в верхнем, 20-ти см. слое.

Масштаб и интенсивность воздействий минеральных вод на геохимию природных систем часто более значительны, чем воздействия собственно нефти и нефтепродуктов. Высокие концентрации водорастворимых солей в составе потоков делают проблему галогенеза актуальной для любых природ-

ных условий. По количеству солей, переходящих в водные вытяжки, выде-

ляются: сильнозасоленные модификации исходных почв-техногенные солон-

чаки с очень высоким концентрациями солей в водных вытяжках, средне-,

слабо- и очень слабозасоленные разности почв. По составу солей и типам за-

соления выделяются: хлоридно-карбонатное и битуминозно-карбонатное. В

принципе возможны и другие формы галогенеза, но преобладают перечис-

ленные варианты.

По типам распределения концентраций солей в вертикальном профиле почв выделяются следующие случаи: максимум концентраций в верхних го-

ризонтах почвенного профиля; максимум концентраций в средней и нижней частях профиля; практически равномерное распределение солей по профилю.

Для количественной оценки опасности загрязнения концентрацию угле-

водородов в воде сравнивают с ПДК для нефтепродуктов.

2.1.2. Особенности распространения и деструкции нефти на ландшафтах

северных территорий.

Для условий средней и северной тайги выделяют три основных этапа естественного разрушения нефти на земной поверхности:

1 этап: длится в среднем 1,5 года, преобладают физико-химические про-

цессы (проникновение нефти в глубь почвы, испарение легких фракций нефти, вымывание, окисление кислородом и фотохимическое разложение),

концентрация нефти в почве снижается на 40-50 %.

2 этап: длится 3-4 года, разложение нефти происходит под воздействием почвенных углеводородокисляющих микроорганизмов, численность которых при этом увеличивается в 25 раз. Происходит разрушение наиболее токсич-

ных метанонафтеновых фракций.

3 этап: начинается через 4,5-5 лет после разлива нефти и длится до ее полного разрушения. Происходит разрушение остальной, менее токсичной части углеводородов смолисто-асфальтовых компонентов, которые образуют сплошные жестокие корочки-киры.

На верховых болотах процесс естественной деградации нефти в 1,5-2 ра-

за продолжительнее, чем на дренированных участках.

В целом, почва способна к естественному самоочищению с восстанов-

лением первоначального состояния при концентрации нефти до 5%, более высокий уровень загрязнения ведет к деградации гумуса и биологической компоненты почвы, требуется проведение рекультивационных работ.

2.1.3. Влияние нефти на биоценозы.

При загрязнении почвы нефтью она приобретает гидрофобные свой-

ства, нарушается ход биологических и биохимических процессов, ухудшает-

ся ее химический состав, угнетается деятельность микрофлоры, изменяется видовой состав микробиоты, из-за ухудшения условий произрастания и пря-

мого токсического действия нефти угнетаются растения. Степень токсиче-

ского воздействия нефти на биоту определяется ее химическим составом,

уровнем загрязнения, почвенно-климатическими условиями, устойчивостью компонентов биоценоза к действию ксенобиотика.

Нефть представляет собой сложнейший комплекс преимущественно ор-

ганических веществ, в состав которых может входить более 1000 химических соединений. Основным элементами составляющими нефть являются: С(83-

87%), Н(12-14%), S(до 6-8%), N(0.02-0.07%), O(0.05-3.6%).

Углеводороды нефти по токсичности подразделяются на 4 класса:

1)Парафины (алканы)- насыщенные соединения, имеющие прямую или разветвленную сеть,

2)Олфеины (алкены)- ненасыщенные нециклические соединения

3)Нафтены (циклопарофины)- насыщенные циклические соединения. 4)Токсичность чистых углеводородов обратно пропорциональна их рас-

творимости или температуре кипения, не зависимо от того, к какому они от-

носятся.

Легкие фракции-алканы обладают высокой миграционной способностью и легко проникают сквозь почвенный профиль в грунтовые воды. Они ток-

сичны, как для растений, так и для животных.

Содержание ароматических углеводородов в нефти обычно составляют

20-40% полицеклических (ПАУ) - 1-4%. Среды ПАУ особо опасен 3,4- бен-

зопирен.

Ароматические СН – наиболее токсичные компоненты нефти, трудно поддаются разрушению. В концентрации всего 1% в воде они убывают все водные и значительно угнетают высшие растения. Биологическая активность смол и асфальтов невысока.

2.1.4. Влияние нефти на свойства почв.

Почвы считаются загрязненными нефтью и нефтепродуктами, если их концентрация достигает уровня, когда:

Происходит угнетение или деградация растительного покрова;

Нарушается экологическое равновесие в почвенном биоценозе: проис-

ходит вытеснение одним-двумя бурно произрастающими видами раститель-

ности остальных видов, ингибируется деятельность микроорганизмов, исче-

зают виды альгофлоры, мезофауны;

Изменяются водно-физические свойства и структура почв;

Возрастает доля углерода нефтепродуктов в некарбонатном (органиче-

ском) углероде почв;

Падает продуктивность сельскохозяйственных земель;

Происходит вымывание нефтепродуктов из почв в подземные и по-

верхностные воды.

Минимальный уровень содержания нефтепродуктов в почвах и грунтах,

выше которого ухудшаются качества природной среды, можно назвать верх-

ним безопасным пределом концентрации, или ПДК. Эти нормы должны вы-

рабатываться для определенного района и определенного типа почв.

Необходимо установить уровень концентрации нефтепродуктов в поч-

вах и грунтах, выше которого почва не может сама справиться с загрязнени-

ем, ее потенциал самоочищения не работает. Этот уровень можно назвать пределом потенциала самоочищения (ППС). Почвы, содержащие нефтепро-

дукты выше ППС, подлежат санации и рекультивации, так как без этих меро-

приятий они не выйдут из стадии деградации и будут оказывать устойчивое негативное влияние на окружающую среду. Естественное самоочищение почв, вод и др. природных объектов от нефтяного загрязнения являются дли-

тельным процессом, продолжающимися от одного до нескольких десятиле-

тий. Наиболее сложно самоочищение проходит в почвенной среде и для раз-

работки эффективных рекультивационных мероприятий наиболее важное значение имеет информация о модификации свойств загрязненной нефтью почвы.

После разлива, как правило, сначала загрязняются нефтью органо-

минеральный слой почвы, но через 2-3 года углеводороды обнаруживаются на глубине до 140-160 см. Препятствуют проникновению нефти вглубь барь-

еры – экраны (тяжелые грунты и глеевые горизонты), но по этим экраном нефть может мигрировать в горизонтальной плоскости.

В ландшафтах Западной Сибири нефть поглощается органическим слоем почвы, и особенно, торфом за счет его высокой пористости (торф при влаж-

ности 20% способен удержать 650-670 л. нефти в 1 м3). В насыщенную водой почву нефть глубоко не проникает, абсорбируясь мхами, травой, органиче-

ским слоем. В верхнем слое обычно задерживаются смолы и асфальтены, а

легкие фракции нефти могут проникать в грунтовые воды, но чаще в течение года испаряются или разлагаются.

Нефть, попадая в почву, сильно изменяет ее физические характеристики,

поскольку обладает выраженными гидрофобными свойствами, которые пе-

редаются почвенными частицами. Нефть обволакивает структурные единицы почвы пленкой, нарушая водный обмен, перенос активных соединений. В

нефтезагрязнненых почвах уменьшается степень окисленности гумусовых кислот, увеличивается абсолютное содержание практически всех фракций гумусовых веществ, происходит деградация гумуса.

К числу наиболее выраженных последствий загрязнения почвы нефтью следует отнести тенденцию к подкислению.

Вскоре после разлива нефти обнаруживается обеднение почвы элемен-

тами минерального питания, особенно азотом. Из-за ухудшения водного ре-

жима, аэрации, как правило, сначала резко увеличивается содержание амми-

ачного азота и уменьшается до следовых количеств нитратов. При слабом

(0,1-04 %) загрязнений нефтью отмечено снижение в почве нитратного азота в 1,3-2 раза, увеличение доли трудногидролизного азота при уменьшении его подвижности. Содержание фосфора в почве в зависимости от дозы нефти и продолжительности воздействия может снизиться в 2-9 раз.

Важную роль в снижении токсичности нефти играет гумуссированность почвы - чем выше содержание гумуса, тем выше ее буферность, биологиче-

ская активность, тем ниже токсичность одной и той же дозы нефти. Фермен-

тативная активность почвы в свою очередь тесно связана с количеством и ак-

тивностью почвенной микрофлоры.

Под действием нефти и сопутствующих ей минеральных пластовых вод происходит внедрение натрия в ППК и развитие процессов осолонцевания,

уменьшается кислотность почв, резко увеличивается содержание углерода в почве, что тормозит процесс аммонификации с накоплением доступного ам-

монийного азота, но резко снижается содержание фосфора и калия.

2.1.5. Влияние нефти на микрофлору почвы

При попадании нефти в почву, помимо количественных происходят и качественные изменения микрофлоры. Выделено четыре зоны ответной ре-

акции микроорганизмов на повышенные дозы нефти – гомеостаз, стресс, ре-

зистентность, репрессия.

В зоне гомеостаза (0-0,7 мл/кг) изменения в микробном сообществе ми-

нимальны, уровень загрязнения нефтью низкий. В зоне стресса (0,7-50 мл/кг)

снижается интенсивность разложения углеводов, возрастает скорость разло-

жения нефти, происходит смена доминирующих видов микроорганизмов,

начинает проявляться угнетение клубеньковых микроорганизмов, уровень загрязнения почвы нефтью средний.

В зоне резистентности (50-300 мл/кг) наблюдаются резкие изменения в микробной системе, объединяется видовой состав, скорость разложения уг-

леводов минимальна, а нефти максимальная, доминируют устойчивые к нефти, способные ее окислять виды, численность клубеньковых микроорга-

низмов резко снижается.

2.1.6. Биоиндикация и биотестирование почв.

Попадание нефти и нефтепродуктов в почву приводит к изменению ак-

тивности основных почвенных ферментов, что влияет на обмен азота, фос-

фора, углерода и серы (Киреева, Новоселова и др., 2001). Устойчивые изме-

нения в активности некоторых почвенных ферментов могут использоваться в