к / 3.1

3.1.2 Особенности загрязнения почв в районах нефтедобычи

Изменения природной среды связаны с работой тяжелой техники, вызывающей нарушение рельефа и растительности, разрушение и погребение почв.

Главным фактором трансформации почв является бурение скважин, при котором на поверхность сбрасываются буровые растворы и буровые шламы – смеси выбуренных пород и буровых растворов. Буровые растворы содержат глины, нефтепродукты, соли, кислоты, щелочи, фенол, тяжелые металлы и многое другое (Герасимова М. И., Строганова М. Н., Можарова Н. В., Прокофьева Т. В. Антропогенные почвы: генезис, география, рекультивация. 2003).

Таким образом, специфика воздействия на почвы на нефтепромыслах заключается в привносе геохимически активных веществ, таких как хлориды, карбонаты и сульфаты щелочных и щелочноземельных катионов, а также углеводородов.

В ходе эксплуатации нефтяных месторождений в почвы поступает определенное количество нефти и нефтепродуктов. Но наибольшие масштабы нефтяного загрязнения связаны с авариями на нефтепроводах и разливами нефти при нарушении технологии эксплуатации скважин; при старении нефтяного оборудования.

Попадая на земную поверхность, нефть оказывается в новых условиях. Из анаэробной обстановки с замедленными темпами геохимических процессов нефть попадает в кислородную среду, в которой большую роль играют биохимические факторы. Главным окислителем является молекулярный кислород. Под действием солнечной радиации нефть частично разрушается, со временем битуминизируется, покрываю почву плотной коркой.

Средняя концентрация нефти и нефтепродуктов в почвах в различных нефтегазоносных бассейнах России колеблется в широких пределах в зависимости от времени и объемов поступления нефти, типа нефти, биоклиматических условий территорий, строения профиля, химических и физических свойств почв. В большинстве случаев загрязнение превышает фоновые уровни на 2-5 порядков, в отдельных случаях оно достигает 400-500 г/кг.

Наиболее глубоко нефть и нефтепродукты продвигаются в почвах и грунтах легкого гранулометрического состава, где фиксированная глубина проникновения нефти составляет 8,5 м. Накопление нефти в почвах происходит на геохимических барьерах. Внутрипочвенная радиальная миграция нефти тесно связана с характером геохимических барьеров. Нефть, как и легкорастворимые соли, аккумулируется при разливах в верхних гумусовых, торфяных горизонтах почв. Наиболее емкими биогеохимическими барьерами являются торфяные горизонты, где содержание битуминозных веществ составляет 500-600 мг/кг сухой массы. В качестве внутрипрофильных геохимических и механических барьеров выступают глеевые, мерзлотные и глинисто-иллювиальные горизонты почв. В мелких торфяниках нефть сконцентрирована в торфяном горизонте. В меньшей степени она накапливается на глеевых барьерах. В иллювиально-железистых подзолах нефть накапливается на биогеохимическом барьере – в гумусовом горизонте: под ним в подзолистом горизонте прослеживается снижение по профилю содержание нефти, а затем накопление в иллювиальных горизонтах.

В почвах таежно-лесной зоны миграция нефти связана с сочетанием геохимических барьеров. В иллювиально-гумусовох подзолах отмечается два максимума накопления нефти: в органогенном и иллювиальной горизонтах. В трансаккумулятивных ландшафтах наблюдается вторичное накопление нефти, её содержание на пять – шесть порядков превышает таковое а элювиальных ландшафтах.

В лесостепных районах вертикальная миграция нефти проходит в толще мощного 120 см слоя аккумулятивно-гумусового горизонта чернозема, в котором ассимилируется техногенный поток. Такое распределение нефти оказывает негативное влияние на данные почвы, однако сохраняет незагрязненными другие компоненты ландшафта.

Нефть и нефтепродукты, поступающие в почву, оказывают многостороннее воздействие на их свойства. Ученые отмечают изменения воздушного и водного режима почв, загрязненных нефтью и нефтепродуктами:

• Потеря способности почв впитываться и удерживать влагу вследствие образования на поверхности почвенных частиц нефтяной пленки и уменьшение водопроницаемости, влагоемкости по сравнению с фоновыми почвами, а также уменьшение влажности верхнего горизонта нефтезагрязненных почв и увеличение влажености подповерхностных горизонтов почв;

• Изменение воздушного режима почв вследствие вытеснения воздуха нефтью и уменьшения пор аэрации;

• Ухудшение структуры почв в результате склеивания механических частиц и образование крупных агрегатов.

Отмечаются также изменения морфологических свойств почв:

• Резкая фрагментарность изменений морфологических признаков почв из-за неравномерности распределения нефти и нефтепродуктов в профиле почвы;

• Высокая ожелезненность почвенного профиля, выражающаяся в увеличении содержания железистых новообразований по сравнению с фоновыми территориями;

• Заметное увеличение числа плотных новообразований органо-минеральной природы. Количество их в элювиальных горизонтахзагрязненных почв составляет 14-20 на 1 см, при 4-6 незагрязненных аналогах;

• Характерный рисунок натечных образований, связанный с усилением суспензионного переноса и микротурбациями почвенного материала.

Отмечаются изменения физико-химических и химических свойст нефтезагрязненных почв:

• Изменение окислительно-восстановительных условий, связанное с нарушением аэрации и возникновением анаэробных условий;

• Подщелачивание почвенного раствора и увеличение pH среды. Наблюдается уменьшение емкости поглощения;

• Значительное увеличение содержания органического углерода в почвах, что связано с поступлением углерода нефти. Изменяются показатели гумусного состояния почв. В нефтезагрязненных почвах происходит некоторое уменьшение содержания гуминовых кислот, увеличение негидролизуемого вещества. В составе органического вещества уменьшается доля растворимых фракций.

Активно функционирующие в почве сапротрофные микроорганизмы отвечают на действие возрастающих доз нефти четырехступенчатой адаптационной реакцией.

• На начальных этапах загрязнения, в интервале концентрации нефти, соответствующих зоне гомеостаза (до 1мл/кг), наблюдается увеличение численности микроорганизмов. Нефть выступает как биологический стимулятор.

• В зоне стресса, при более высоких дозах нефти (1-50мл/кг) наблюдается перераспределение доминантного состава активно функционирующего микробного сообщества. Происходит стимуляция активности и увеличение численности углеводородокисляющих организмов.

• В зоне резистентности, при содержании нефти в почве активными остаются лишь высокоустойчивые организмы.

Эти сведения о распределении нефтяных тел в почвенном профиле позволяют оценить почвенный покров нефтезагрязненных территорий с точки зрении принадлежности почв к разным классификационным группам. В почвах и грунтах с маломощным профилем нефтяные битуминозные тела «заполняют» почти весь почвенный профиль и нарушают свойства исходных горизонтов. Аналогичная ситуация возможна в почвах с более сложным и развитым профилем в условиях сильного загрязнения (повторные разливы нефти при авариях). Такие почвы относятся к битуминозным хемоземам. Насыщение или пропитка почвенной толщи легкими фракциями нефти определяет отнесение почвы к хемоземам, являющимся аналогами городских интруземов.

Нахождение нефтяных тел в отдельных горизонтах – на геохимических барьерах – служит основанием для определения почв как хемо - почв. В почвах гумидных районов нефтяные тела стимулируют развитие глеевых процессов.

39