1295

Общий контроль состояния почвы в полевых условиях может быть осуществлен с помощью потенциометрического метода. Кислотность и Eh (окислительно-восстановительный потенциал) почвы – ключевые почвенные характеристики, определяющие протекание различных процессов, а также доступность для растений различных питательных элементов.

К экспресс-методам, применимым для анализа почвы в районе нефтедобычи, согласно РД 39-0147098-015–90 относится диагностика нефтяных загрязнений с помощью фильтровальной бумаги. При низкой степени загрязнения нефтепродуктами этот анализ практически неприменим. В полевых условиях выполняют морфологическое описание и измерение горизонтов техногенно-измененной почвы, а также определяют уровень стояния грунтовых вод. Все другие методы, применяющиеся для контроля экологического состояния почвы, требуют лабораторного оборудования.

Самые простые из них – весовые методы, которые исходя из требований РД 39-0147098-015–90 используют при определении плотности почвы и фитомассы растений (как показателя биопродуктивности). Они предполагают высушивание почвенного или растительного материала в сушильном шкафу и, следовательно, не могут быть реализованы вне лаборатории. Эти методы вполне доступны отраслевым лабораториям на объектах добычи нефти.

Методика определения фитотоксичности имеет различные модификации, и, как правило, определение уровня химического загрязнения почвы проводится на основании различий состояния растений в контрольной (рост в отсутствие токсикантов) и в испытуемой почвах. Реальный показатель фитотоксичности определяется по сравнению с опытом на тестируемой среде с контрольного (незагрязненного) участка.

Особо следует акцентировать внимание на приготовлении вытяжек для определения содержания в почве нефтепродуктов, поскольку при оценке загрязнения именно характер пробоподготовки дает весьма существенные различия. Нефть и нефтепродукты могут быть извлечены из почвы различными растворителями: петролейным эфиром, гексаном, бензолом, спиртобензолом, хлороформом, хлористым метиленом, четыреххлористым углеродом и др. Практически все используемые реактивы частично растворяют природные органические вещества почвы и могут извлекать некоторые неорганические соединения. В то же вре-

201

мя не всегда происходит полная экстракция всех компонентов нефти. Предпочтительным является гексан, который растворяет углеводородную часть нефтепродуктов и низкомолекулярные смолистые соединения. Использование кипящего гексана позволяет достичь наиболее полного извлечения нефтепродуктов.

К обязательным пунктам наблюдения следует отнести площадки буровых скважин, емкости для хранения ГСМ, площадки дизельной установки, амбары буровых скважин, места приготовления реагентных растворов, блочные насосные станции, нагнетательно-эксплуатацион- ные и поглощающие скважины, ДНС, выкидные и транспортные линии, нефте- и продуктопроводы.

Схемы отбора проб вблизи большинства названных источников загрязнения устанавливают в зависимости от их расположения в рельефе, геохимической, гидрологической обстановки, поскольку загрязнители поступают в почву в жидком виде. Точки отбора проб объединяют в систему профилей, располагающихся в направлении движения поверхностного стока от места разлива до места промежуточной или окончательной аккумуляции.

При отсутствии ярко выраженных точечных источников загрязнения и при площадном источнике лучше использовать отбор проб по сетке. При контроле физических свойств почвы или их биологической активности, а также биопродуктивности почв отбор проб проводится на ключевых участках (размер их различается в зависимости от контролируемого параметра).

Наблюдения за нефтепромысловым загрязнением почв в началь-

ный период мониторинга производят в основном на территориях, прилегающих к факельным площадкам. Отбор проб почвы производится по 5 лучам, расположение которых учитывает направление и вероятность преобладающих ветров.

Так, например, с учетом розы ветров для одного из месторождений расстояния между факелом и точками опробования были следующими: северо-восточный луч (азимут 45°) – 25, 250 м; юго-западный луч (азимут

225°) – 25, 100, 250, 500 м; восточный луч (азимут 90°) – 25, 100 м; северный луч (азимут 0°) – 25, 100 м; южный луч (азимут 180°) – 25, 100, 250, 500, 1000 м. Такое распределение 15 мест опробования почв даст возможность оценить площадь рассеяния и концентрацию твердых продуктов сгорания попутных газов вокруг факелов. На удалении 100 м обычно фиксируют максимальную концентрацию вредных компонентов.

202

К определяемым в почвах компонентам относятся нефтепродукты, бенз(а)пирен, полициклическая ароматика (ПАУ), а также тяжелые ме-

таллы Hg, V, Mo, W, Ni, Zn, Pb, Sn, Cd, Сr и др.

При оценке деградации земель в качестве инструмента мониторинга предусматривается на подготовительном этапе работ составлять карты техногенных нагрузок с нанесением источников техногенного воздействия, границ земельных угодий, лесополос, гидрографической сети, почвенных контуров, границ водосборных бассейнов в масштабе 1:10000 –1:100000. На этих картах дается примерная оценка интенсивности загрязнения почв, определяются участки территории с повышенными требованиями и стратегия пробоотбора.

Рекомендуется картографическое обеспечение на уровне землепользования в масштабе 1:2000 – 1:10000. В первую очередь это почвенные карты с нанесением всех границ поверхностных водных объектов, дорожной сети и источников воздействия нарушенных и ненарушенных почв. К нарушениям относят все земли со снятым или перекрытым гумусовым горизонтом и не пригодные к использованию без предварительного восстановления плодородия. Степень деградации почв определяется по специальной методике.

Пробоотбор и картографирование загрязнения и деградации почв проводят в зависимости от источника воздействия. Для точечных источников фиксация деградации и пробоотбор при воздушном поступлении рекомендуются по 4–8 направлениям (румбам) через 0,5; 1; 2; 4; 8; 16 км. Для линейных источников точки размещаются вдоль источника по линиям на расстоянии от него 0,1; 0,2; 0,5 км.

При нефтяном загрязнении организация наблюдений производится

взависимости от сложности рельефа, геохимической и гидрологической обстановки. Точки пробоотбора объединяют в систему профилей,

внаправлении движения поверхностного стока от мест разлива до мест промежуточной или конечной аккумуляции. Минимальное количество профилей – 3. Одновременно закладывается серия разведочных скважин, которые также располагаются на профилях по потоку подземных вод и должны пересекать интенсивный участок загрязнения.

Глубина отбора индивидуальных и смешанных (не менее чем из 15 индивидуальных образцов) проб рекомендуется для пашни 0–20 см, для сенокоса –0–15, для леса (без подстилки) – 0–10 см; при аварийном загрязнении нефтепродуктами – до глубины нижнего фронта движения нефтяного потока в почве.

203

В соответствии с приведенными выше рекомендациями предлагается в границах отвода ежегодно отбирать пробы на буровых площадках в количестве 20 шт. по 4 основным румбам через 0,5; 1; 2; 4; 8 км, на линейных сооружениях и внутрипромысловых продуктопроводах – на расстоянии 0,1; 0,2 и 0,5 км по профилям.

Для детальной характеристики загрязненных почв территория разделяется на элементарные участки, каждый из которых характеризуется объединенной почвенной пробой. Такой подход принят в соответствии с ГОСТ 28168–89, где после рекогносцировочного обследования территории регламентируется ее разбивка на элементарные участки, по возможности прямоугольной формы, размер которых изменяется в зависимости от экономического района, эрозионных процессов и характера землепользования. Затем отбирают 20–40 точечных проб через равные интервалы для составления объединенной пробы. Площади таких участков устанавливаются от 0,5 до 5 га в зависимости от категории сложности территории. В целом способы отбора почвенных проб должны отвечать существующим стандартам. В экстремальном случае (например, при аварийных разливах нефти) степень и размеры загрязнения почв предлагается оценивать визуально по состоянию угнетенной растительности.

Ряд методических документов конкретизирует особенности отбора точечных проб в случае контроля загрязнения нефтью, нефтепродуктами, тяжелыми металлами, легкомигрирующими веществами. Объединенная проба составляется не менее чем из 5 точечных проб, отобранных на площадке не менее 10×10 м на каждые 0,5–20 га территории с учетом однородности почвенного и растительного покрова, характера использования территории. Отбор ведется методом конверта, по диагонали или другим способом, обеспечивающим отбор типичной для генетических горизонтов либо слоев пробы почвы.

Биологический мониторинг окружающей природной среды. Мо-

ниторинг растительного покрова и животного мира включает в себя наблюдения за структурными признаками на тест-полигонах и ключевых участках. Количество участков, их расположение и размеры зависят от степени и вида техногенных нарушений, ландшафтно-видового разнообразия, а также от непосредственных задач мониторинга.

Биологический мониторинг экологических систем и объектов получил особое распространение в последние годы. Сущность биомониторинга заключается в оценке наличия или отсутствия биологической активности вещества (тест-реакция) проверяемого объекта по сравнению с действием контрольной среды на специальные тест-организмы.

204

Вкачестве биотестов используются различные виды животных

ирастений или микроорганизмы. Биологический мониторинг проводится на популяционном и индивидуальном уровне. В качестве основных индикаторов могут использоваться морфологические показатели:

•этологические – характер поведения организмов в зависимости от условий среды;

•биохимические – состав биологических сред, активность ферментов и т.д.;

•физиологические – потребление пищи, выделение продуктов метаболизма, выделение кислорода растениями и др.;

•генетические – скорость мутаций и т.д.

На популяционном уровне определяют численность биомассы, число и состав видов и т.д.

Преимущества биомониторинга заключаются в следующем:

•выявлении более широкого круга веществ-загрязнителей;

•возможности определения совместного действия на живые организмы различных загрязнителей;

•оценке мутагенности и биологической активности веществ;

•контроле интегрального воздействия всей среды на тесторганизмы;

•определении скорости и направления неблагоприятных изменений в окружающей среде.

Биомониторинг водного бассейна, атмосферы и почвы выявляет опасные по загрязненности территории, а также позволяет определить, какие первоочередные меры по оздоровлению экосистемы необходимо принять.

На рис. 8.8 приведена схема комплексного мониторинга территории, прилегающей к предприятию по добыче и первичной переработке углеводородного сырья. Учитывается загрязнение вод промышленными стоками, газовые выбросы в атмосферу. Исследование содержания свинца позволяет оценить роль автотранспорта в загрязнении воды, воздуха и почвы.

При создании независимой автоматизированной сети мониторинга опасных объектов следует учитывать данные биомониторинга и использовать опыт, накопленный в этой области международными организациями по созданию баз данных.

205

Общие недостатки биомониторинга экологических систем:

•каждая из них предназначена для оценки веществ только по ка- кой-либо одной биологической характеристике (например, токсичности или бактерицидной, фунгицидной, стимулирующей активности);

•для биомониторинга требуется длительное время (от нескольких часов до нескольких суток); в качестве тест-организмов для каждой операции используются отдельные культуры специальных микроорганизмов.

•низкая селективность и чувствительность биотестов по сравнению с физико-химическими методами анализа.

Безусловно, создание системы биомониторинга не заменяет традиционные физико-химические методы контроля, но позволяет обеспечить единую комплексную методическую основу информационного обслуживания всех ведомств, участвующих в решении задач сохранения и рационального использования биоресурсов.

8.4. Мониторинг аварийных ситуаций

Оценки возможного влияния нефтепромыслов на окружающую среду показывают, что осложнения при бурении скважин и аварии на трубопроводах являются основным антропогенным фактором, влияющим на природную среду. Поэтому особое место в системе экологического мониторинга занимает мониторинг возможных аварийных ситуаций. Этот мониторинг включает в себя:

1)проведение детального анализа аварийных ситуаций и осложнений при бурении для оценки вероятности их возникновения и масштабов воздействия, что позволит определить подходы к оценке экологического риска, оценить реальный экономический ущерб и, наконец, оптимизировать поиск технологических решений, обеспечивающих экологическую безопасность нефтедобычи и сокращение капитальных вложений при эксплуатации месторождения;

2)создание системы мониторинга состояния ОПС, в первую очередь мониторинга химического состава подземных вод, а также гидрологических характеристик и загрязнения водных объектов в основные гидрологические периоды: зимнюю и летнюю межень, в период весенних и осенних паводков;

3)осуществление контроля герметичности шламовых амбаров. При этом должны выполняться следующие мероприятия:

207

•тщательный контроль сплошности противофильтрационного экрана и устранения нарушения изоляции;

•организация горных выработок (не менее трех скважин) по периметру амбара: две – на 1 м глубже дна и одна – на ближайший водоносный горизонт;

•расположение выработок по направлению грунтового потока;

•оборудование скважин обсадкой и фильтром, цементирование или изоляция устьев;

•замеры уровней и отбор проб воды на химический анализ для получения фоновых данных перед эксплуатацией амбара;

•анализ состава воды в выработках и сопоставление с фоновыми данными после заполнения амбаров периодически 1 раз в декаду, а по истечении 3 месяцев эксплуатации – 1 раз в месяц;

•ремонт или сооружение нового амбара в случае разгерметизации противофильтрационного экрана;

4) количественную и качественную оценку последствий аварий, включая расчеты объемов разлившейся нефти, вод, газов в месте разрыва трубы, в том числе сведения об изменении давления, температуры, расхода при различных режимах истечения, а также данные о распространении выбросов и возможных последствиях для населения и компонентов ОПС; оценка степени поражения персонала, населения, а также мониторинг последствий аварий.

Практика наблюдений за аварийными разливами нефти и нефтепродуктов свидетельствует о том, что данные мониторинга должны включать в себя следующие сведения:

•место и время разлива нефти и нефтепродуктов;

•время прекращения аварийного разлива;

•источник разлива;

•масштаб разлива (объем разлитого нефтепродукта или его оценка по площади нефтяного пятна и толщине пленки);

•температура воздуха или воды (если разлив произошел на воде);

•направление, сила ветра, скорость течения, высота волн, ледовая обстановка (если разлив произошел на воде);

•направление утечки по рельефу местности, характеристика поверхностного слоя, растительного и снежного покрова, сведения о потенциальной возможности попадания нефтепродуктов в водоемы, водозаборы, канализацию (если разлив произошел на земной поверхности).

208

В данной системе наиболее сложно оценить масштабы разлива в случае аварии. В то же время в зависимости от масштабов определяются аварийно-технические мероприятия по ликвидации последствий. Например, части МЧС могут привлекать к ликвидации разливов более 10 м3 нефтепродуктов. По-видимому, при меньших разливах ликвидационные работы возможно осуществлять собственными силами.

Измерение площади разлива проводится визуально или с помощью аэрофотосъемки, толщина слоя нефтепродуктов определяется мерными рейками, она обычно быстро уменьшается до долей миллиметров.

При невозможности визуализации применяют специальные приборы (лазерные, акустические, кондуктометрические) либо химический анализ отобранных в разных точках проб воды или почвы.

На проведение таких оценок требуется время и специальное оборудование, поэтому в практике оперативных оценок используют балльные шкалы, позволяющие в первом приближении провести оценки масштабов разлива.

Шкала визуальной оценки степени загрязненности воды нефтью и нефтепродуктами представлена в табл. 8.7.

209

После визуального обнаружения на втором этапе проводят групповой химический анализ содержания нефтепродуктов в пробах. Наиболее часто для проведения таких работ используют анализаторы нефтепродуктов АН-1 и АН-2 для определения суммарного содержания нефтепродуктов. На третьем этапе используют более чувствительные методы газовой и жидкостной хроматографии и масс-спектрометрии. Проведение таких анализов необходимо для оценки полиароматических соединений, которые токсичны даже приконцентрациях 10–7–10–9 по массе.

В соответствии с действующими нормативными документами за счет средств виновника аварии после завершения ликвидации разлива нефти должен быть обеспечен экологический мониторинг водных объектов, почвы, атмосферного воздуха.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Дайте характеристику нефти. Приведите основные свойства нефти и нефтепродуктов.

2.Охарактеризуйте воздействие углеводородного сырья на компоненты окружающей среды.

3.Допустимый уровень содержания нефтепродуктов в почве, который не представляет экологической опасности.

4.Перечислите факторы, имеющие значение для оценки экологической опасности в воде и почве.

5.Каковы общие рекомендации по организации экологического мониторинга на месторождении?

6.Как осуществляется контроль за составом загрязняющих веществ в воздушной среде?

7. Как организуется мониторинг за качеством поверхностных

иподземных вод?

8.Как осуществляется экологический контроль за состоянием почв в районах нефтедобычи?

9.Дайте определение биологическому мониторингу. Назовите преимущества и недостатки биомониторинга.

10.Как осуществляется наблюдение за аварийными ситуациями в местах разлива нефтепродуктов?

210