Add to collection(s) Add to saved
  1. No category

Федеральное Государственное Бюджетное Научное Учреждение ВНИИ селекции и семеноводства овощных культур

advertisement 
Федеральное Государственное Бюджетное Научное Учреждение
ВНИИ селекции и семеноводства овощных культур
(ФГБНУ ВНИИССОК)
«УТВЕРЖДАЮ»:
Директор
ФГБНУ ВНИИССОК
________________В.Ф.Пивоваров
«12» февраля 2015 г.
ОТЧЕТ
О НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЕ
по теме: «ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИЙ УТИЛИЗАЦИИ
НЕФТЕОТХОДОВ ДЛЯ СОХРАНЕНИЯ БИОРАЗНООБРАЗИЯ НАЗЕМНЫХ
ЭКОСИСТЕМ В НАО И В РЕСПУБЛИКЕ КОМИ»
(ИТОГОВЫЙ)
(Мероприятие 2.4.1. Рабочего плана Проекта "Задачи сохранения биоразнообразия в
политике и программах развития энергетического сектора России")
Этап 3. Обработка материалов полевых исследований и обобщение результатов
работы 2014 года
Договор № 7/К/2014 от « 19 » июня 2014 года
Заказчик: Закрытое акционерное общество «Центр интеллектуальной собственности»
Исполнитель: ФГБНУ ВНИИССОК
Руководитель НИР
Д.б.н., профессор
___________________________Надежкин С.М.
Москва 2015
1
РЕФЕРАТ
Отчет, 100 с без протоколов КХА, 8 таблиц, 55рисунков, 18 источников,
Приложение
НЕФТЕШЛАМЫ,
НЕФТЕСОДЕРЖАЩИЕ
ОТХОДЫ,
БИОЛОГИЧЕСКОЕ
РАЗНООБРАЗИЕ
Итоговый отчет по договору № 7/К/2014 от 19 июня 2014 года. Третий этап работы
по договору: обработка материалов полевых исследований и обобщение результатов
работы 2014 года
Выполнен намеченный в соответствии с Техническим Заданием анализ полевых
проб, отобранных на участках переработки нефтешламов в Республике Коми и НАО в
2014 году. Подведен итог работ первой стадии, на которой в соответствии с Заданием
определяют объекты накопления и переработки нефтеотходов в Республике Коми и
Ненецком АО, проводится оценка состава и свойств отходов с точки зрения их
воздействия на биоразнообразие, описание биоразнообразия демонстрационных участков
и прилегающей к ним территории для оценки разных технологий обращения с
нефтесодержащими отходами и степени их воздействия на почвенные экосистемы.
Выполнен анализ фондовых материалов и специальной литературы по переработке
нефтесодержащих отходов с позиции воздействия на биоразнообразие. В рамках
намеченных на 2014 год работ проведена оценка зон и мест переработки, хранения и
утилизации нефтешламов в Республике Коми и в Ненецком автономном округе с
применением различных технологий по состоянию почвы, растительности, микробиоты,
составу и свойствам нефтешламов, оценены миграционно-активные свойства отходов и
продуктов их переработки с точки зрения их воздействия на биоразнообразие экосистем
тундры и лесотундры. С учетом полученных материалов исследований и общих задач в
рамках разрабатываемой темы на период до 2016 года, подготовлена предложения к
техническому заданию на работы 2015 год. Разработана краткая версия отчета для
презентаций в материалах Проекта ПРООН/ГЭФ - Минприроды России "Задачи
сохранения биоразнообразия в политике и программах развития энергетического сектора
России".
2
Рабочая группа по выполнению работ
№
п/п
Фамилия,
имя, отчество
Должность
Показатели
квалификации
Дополнительные
сведения
1
1.
2
3
Заведующий лабораторноаналитическим центром ГНУ
ВНИИССОК, Руководитель
работы
Ведущий научный сотрудник
4
Доктор
биол.наук,
профессор
5
почвовед, специалист
по химии почв
Надежкин
С.М.
2.
Голубкина
Н.А.
3.
Кекина Е.В.
Научный сотрудник
Младший научный сотрудник
4.
Анчугова
Е.М.
5.
Канев В.А.
Старший научный сотрудник
6.
Кошеваров
А.В.
Младший научный сотрудник
7.
Емельянова
Л.Г.
Младший научный сотрудник
8.
Суслова Л.В.
Старший научный сотрудник
3
Доктор с.х наук,
профессор
ведущий специалист
в области химических
методов
исследований
Кандидат
Специалист по
биол.наук
методам оценки
воздействия на
живые объекты
химических
загрязнений
аспирант
Специалист по
исследованию
нефтешламов и
методам оценки их
воздействия на
компоненты
природных сред
Кандидат
Флорист, геоботаник
биологических со специализацией по
наук, доцент
Европейскому Северу
и северо-востоку
аспирант
Химик-аналитик,
имеет опыт работы
по предпроектному
исследованию
нефтезагрязненных
земель и переработки
отходов
Ведущий
Эколог, микробиолог.
специалист
Эксперт по оценке
отходов, расчету
класса опасности,
почвенной
микрофлоре
Химик-аналитик
Проведение
химических и
биохимических
анализов почвы и
растительных
образцов
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
1 Характеристика нефтесодержащих отходов и подходы к их утилизации
2
Краткая
характеристика
нефтеотходов,
размещаемых
в
шламохранилищах в зоне деятельности ООО "ЛУКОЙЛ-Коми" в
Ненецком АО и Республике Коми
3 Методы исследований и оценки воздействия на биоразнообразие
технологий переработки нефтеотходов
3.1 Химические методы исследований
3.2. Биологические методы исследований
4. Обследования объектов накопления и переработки нефтеотходов в
2014 г
4.1 Описание полевых работ
4.2. Характеристика участков складирования и накопления нефтеотходов
в Республике Коми
4.3 Участок действующей переработки твердых и жидких нефтешламов
КЦДНГ-2, ДНС-2 (ДНС-13) Установка переработки шламов (УПНШ)
4.4 Рекультивированный нефтешламонакопитель в районе участка 5 в
зоне аварийного разлива нефти 1994 года
5 Оценка почвы фоновой территории и нефтешлама обследованных
участков
5.1 Влияние шламонакопителей на накопление тяжелых металлов и
микроэлементов в почве и растительной массе
5.2 Оценка агрохимического и нефтехимического состояния шлама и
почвы прилегающей территории
5.3 Биохимическая оценка шлама и почвы прилегающей территории
6 Предварительный перечень показателей для разработки критериев
оценки воздействия на биоразнообразие наземных экосистем технологий
переработки шламов
7 Предложения к подготовке Технического задания на 2015 год
Заключение
Список литературы
Приложение 1 Биологическая переработка твердого нефтешлама на
территории Южно-Ошского нефтяного месторождения (граница
Респ.Коми и НАО) в период с 2003 по 2006 гг.
Приложение 2 Протоколы КХА
4
С.
5
7
10
12
12
13
17
17
18
46
54
58
58
61
68
73
78
81
84
86
101-126
Введение
Научно-исследовательские работы по теме «Оценка эффективности технологий
утилизации нефтеотходов для сохранения биоразнообразия наземных экосистем в НАО и
в Республике Коми» проводятся согласно Мероприятию 2.4.1. Рабочего плана Проекта
ПРООН/ГЭФ - Минприроды России "Задачи сохранения биоразнообразия в политике и
программах развития энергетического сектора России" по договору № 7/К/2014,
заключенному на 2014 год между Закрытым акционерным обществом «Центр
интеллектуальной
собственности»
(Заказчик),
и
ФГБНУ
ВНИИССОК
Россельхозакадемии (Исполнитель).
Целями работы по оценке эффективности технологий утилизации нефтеотходов
для сохранения биоразнообразия наземных экосистем в Ненецком Автономном Округе
(НАО) и в Республике Коми (РК) являются:
- получение данных для оценки воздействия на биоразнообразие разных
технологий переработки нефтеотходов, воздействия зон накопления отходов на
почвенные экосистемы (2014-2015 годы);
- определение наиболее эффективных для сохранения биоразнообразия технологий
утилизации нефтешламов в условиях Севера (2014-2015 годы);
- выработка предложений и рекомендаций для нефтедобывающих компаний по
критериям выбора технологий утилизации нефтеотходов в условиях Севера и
мониторингу состояния окружающей среды в процессе работ по переработке отходов
(2016 год).
В 2014 году в соответствии с Техническим заданием к договору должны быть
проведены
работы по подбору объектов накопления и переработки нефтеотходов в
Республике Коми и Ненецком автономном округе, оценке состава и свойств отходов с
точки
зрения
их
воздействия
на
биоразнообразие,
описанию
биоразнообразия
демонстрационных участков и прилегающей к ним территории для оценки разных
технологий обращения с нефтесодержащими отходами и степени их воздействия на
почвенные экосистемы.
Работы третьего этапа заключались в обработке полевых материалов и подготовке
итогового отчета по работам 2014 года.
В соответствии с Техническим заданием к Договору в задачи третьего этапа
входило:
1. Провести анализ проб почвы и нефтешлама;
5
2. Результаты анализа проб по химическим, агрохимическим, нефтехимическим с
выявлением
миграционно-активных
агрессивных
веществ,
влияющих
на
живые
компоненты представить в виде протоколов КХА и в обобщенном виде в составе отчета;
3. По каждому из объектов мониторинга должен быть сделан вывод о влиянии на
биоразнообразие конкретной технологии;
4. Подготовить предварительный перечень показателей для разработки критериев
оценки воздействия на биоразнообразие наземных экосистем различных технологий
переработки нефтешламов
5. С учетом полученных данных и результатов работы в 2014 году разработать
проект Технического задания и Программу работ на 2015 год.
6. Все материалы изложить в Итоговом отчете
7. Подготовить краткую версию отчета для презентаций в материалах Проекта
Работа
выполнялась
на
базе
исследований Испытательном центре,
аккредитованных
в
необходимых
областях
лаборатории агрохимических методов и
лабораторно-аналитическом центре ФГБНУ ВНИИССОК, данные отчета подтверждены
соответствующими протоколами КХА. В работе принимали участие сотрудники
вышеперечисленных подразделений, имеющие опыт работ по разработке проектной
документации по переработке нефтешламов, а так же оценке и мониторингу объектов
накопления и переработки нефтесодержащих отходов и воздействия этого процесса на
компоненты экосистем, аккредитованные по аналитическим методам исследований.
6
1 Характеристика нефтесодержащих отходов и подходы к их утилизации
К настоящему времени накопилось значительное количество исследований,
посвященных воздействию нефти на компоненты биоценозов. Но только в последние
годы остро ставят вопрос об утилизации нефтеотходов. Нефтеотходы (нефтешламы)
являются производными вышедших из промышленного оборота нефти и нефтепродуктов
и образуются в результате сбора загрязненного грунта и подвижной нефти с
подвергавшихся аварийным разливам территорий при рекультивации, ликвидации
чрезвычайных ситуаций, а так же в результате добычи нефти и обслуживания скважин и
нефтепроводов. Их состав сильно варьирует и зависит от происхождения.
По своему составу нефтешламы - это сложные системы, состоящие из
нефтепродуктов, воды и минеральной части, соотношение которых колеблется в широких
пределах. Традиционно выделяют два типа нефтешламов – жидкие и твердые. Буровые
шламы в контексте задания в работе мы не рассматриваем.
Жидкий нефтешлам может содержать до 70-90 вес.% нефти и до 20 вес.%
механических примесей. Твердые нефтешламы подразделяются на традиционные
нефтешламы, нефтешламы с горельников и грунты подфакельных площадок.
Традиционные твердые шламы состоят из грунта, смеси углеводородов и
гетероциклических соединений разного строения и разного соотношения, содержание
углеводородов варьирует от 15 до 60 вес.%.
Нефтеотходы накапливаются в шламохранилищах десятилетиями, периодически
подвергаются отжигу, а сами амбары зачастую являются объектом несанкционированных
сливов реагентов, неконтролируемых
технологических
экспериментов.
Состав и
структура нефтеотходов отличаются от нефти как таковой и мало изучены. При этом не
учитывается
опасность
распространения
новообразованных
в
шламохранилищах
токсичных веществ. Именно этот фактор является основным риском изменения структуры
природных сообществ и воздействия на биоразнобразие. Риску подвергаются почва и
почвенная биота, растительные сообщества и животный мир, причем не только в зонах
сбора и накопления нефтеотходов, но и на прилегающих к ним территориях.
Среди предлагаемых и используемых в настоящее время технологий переработки и
обезвреживания нефтеотходов можно выделить несколько групп, принципиально
различающихся по конечному результату жизненного цикла нефтесодержащих отходов.
Наибольшее распространение получила группа механических методов. В их основе
физическое разделение фаз. Технологии разделения фаз направлены на снижение
7
концентрации нефти в твердой, как правило механической части нефтешламов (грунт,
механические примеси) за счет отмыва. Нефть при этом, как потенциальный вторичный
нефтересурс, может направляться на переработку и возвращаться в дальнейший
товарооборот. Грунт промывают до тех пор, пока не будут достигнуты определенные
нормативы и далее может быть либо захоронен, как отход 4-5 класса опасности, либо
рекультивирован с высевом травосмесей.
Одними из продуктов переработки
нефтеотходов методом отмыва являются высокотоксичные сточные воды, образующихся
при использовании горячих водных растворов, содержащих деэмульгирующие реагенты.
Эти виды отходов крайне тяжело поддаются очистке и представляют значительную угрозу
природной среде вследствие высокой мобильности.
Физико-химические методы основаны на введении деэмульгаторов и ПАВ,
снижающих адсорбционное взаимодействие ингредиентов. Этот метод существенно
дешевле механического разделения, но в результате высока вероятность образования
вторичных
отходов:
высокотоксичные
воды
с
остаточными
концентрациями
нефтепродуктов и ПАВ. Синтетические ПАВ способны эмульгировать слаборастворимые
соединения. Их свойства, влияющие на эффективность, включают заряд (неионогенные,
анионные, катионные) и критическую концентрацию мицелл (концентрация, при которой
поверхностное натяжение достигает минимума, и мономеры ПАВ агрегируются в
мицеллы). ПАВ изменяют поверхностное натяжение нефтяной пленки, что способствует
лучшему отделению нефти и нефтепродуктов от частиц почвы. Однако, ПАВ могут
ингибировать биодеградацию в результате токсичности высокой концентрации самого
ПАВ или растворимых углеводородов, преимущественного метаболизма самого ПАВ,
нарушения процесса поглощения. Применение синтетических ПАВ приводит к
накоплению в почве веществ, не свойственных для окружающей среды.
Технологии
отжига
направлены
на
снижение
массы
отхода
в
высокотемпературном режиме, когда за счет выгорания углеводородной части снижается
степень токсичности отхода в целом. Только на Варандейском месторождении в НАО
(Зона деятельности ООО "Нарьянмарнефтегаз") имеется высокотемпературная печь,
способная достичь необходимого результата, в результате которого образуется
малотоксичный остаток, подлежащий дальнейшему захоронению как малоопасный отход.
Ожидается запуск установки отжига нефтешламов и в Усинском районе Республики
Коми.
При низкой концентрации нефти в составе нефтешламов часто применяют метод
землевания, когда шлам перемешивают с почвой либо торфом и затем рекультивируют как
8
нефтезагрязненный грунт с использованием биологических и микробиологических
методов санации. Такая методика часто используется на объектах рекультивации, когда
нет возможности либо нецелесообразно из-за незначительного объема шлама вывозить
его на специально подготовленные шламонакопители.
Биологические
химическим
методы.
методам
Альтернативу
составляют
углеводородов
благодаря
эффективности.
В
биоремедиации
–
их
настоящее
очистки
физическим,
биологические
экологической
время
путем
широко
деятельности
термическим,
методы
разложения
безопасности
и
применяются
in-situ
биоты
в
физиконефтяных
экономической
почвах
технологии
и
водоемах.
Микроорганизмы, использующие углеводороды в качестве питательного субстрата, всегда
присутствуют в составе микробных почв и вод нефтеносных территорий. Наиболее
активными нефтедеструктоорами являются Acinetobacter sp., Alcaligenes sp., Bacillus sp.,
Flavobacterium sp., Mycobacterium sp., Micrococcus sp., Nocardia sp., Pseudomonas sp.,
Rhodococcus sp., Sphingomonas sp., грибы родов Trihoderma, Penicillium, Aspergillus,
Mortierella
и
дрожжи
Aureobasidium,
Candida,
Rhodotorula,
ризобактерии
рода
Azospirillum.
Биодеградация
углеводородов
зависит
от
интенсивности
биотических
и
абиотических факторов, таких как: химические свойства самих нефтеотходов и почвенной
матрицы, концентрация и структура углеводородов, биогенных элементов, температуры,
влажности и т.д. Химическая структура углеводородов влияет на их сорбцию и
биологическую доступность.
Углеводороды используются микроорганизмами в качестве источника энергии и
углерода практически до полной минерализации. Таким образом, на биоремедиацию во
многом влияют низкая биологическая доступность углеводородов вследствие их
гидрофобности. Микроорганизмы потребляют растворенные молекулы. Следовательно,
скорость растворения соединения – решающая единица измерения биологической
доступности таких соединений во всех средах. Общая последовательность нефтяных
компонентов
в
соответствии
со
снижающейся
биологической
доступностью
и
возможностью разложения микроорганизмами: н-алканы > разветвленные алканы >
низкомолекулярные алкилированные соединения ароматического ряда > циклоалканы >
полициклические ароматические углеводороды > смолы > асфальтены.
Методы биологической трансформации углеводородов в составе нефтеотходов в
последнее время набирают все больше сторонников, поскольку только при их
использовании нефтеотходы не нуждаются в захоронении, можно говорить о полной
9
нейтрализации без образования вторичных отходов. В Респ. Коми используют методы
биологической доочистки нефтешламов после извлечения потенциально-товарной нефти
на специально отведенных полигонах по принципу рекультивации загрязненных нефтью
земель, либо проводят работы по компостированию нефтеотходов с активирующими
добавками. Объекты с применением таких технологий есть и в Усиснком районе РК, и в
НАО на территории Харьягинского месторождения.
2 Краткая характеристика нефтеотходов, размещаемых в шламохранилищах
в зоне деятельности ООО "ЛУКОЙЛ-Коми" в Ненецком АО и Республике Коми
Основным источником нефтешламов в НАО и Республике Коми является
подвижная нефть и нефтезагрязненная почва, собранные участков аварийных разливов
нефти на стадии технической рекультивации земель, а так же нефтезагрязненный грунт,
образующийся при ремонте, строительстве и эксплуатации скважин и нефтепроводов,
твердые отходы переработки жидких нефтешламов, размещенные в котлованах
временного
хранения.
Краткая
характеристика
шламов
в
зависимости
от
их
происхождения представлена в таблице 1.
Таблица 1 - Характеристика твердых нефтешламов на месторождениях нефти в Ненецком
АО и Республике Коми
Источник шлама
Характеристика субстрата
1.Аварийные разливы
нефти - загрязненный
слой почвы и жидкая
нефть (жидкий
нефтешлам)
1.1. Органический субстрат (верхний
плодородный слой почвы с остатками
растений, торфяной (торфянистый субстрат с
остатками болотной растительности)
1.2. Минеральный субстрат (песок, глина,
суглинок)
1.3. Смешанный грунт (верхний
органогенный горизонт почвы с остатками
растительности и подстилающим
минеральный горизонт (песчаный или
суглинистый)
2.1. Минеральный грунт (песок, глина,
суглинок)
2.2 АСПО, образующийся на внутренней
поверхности труб, шлам зачистки
резервуаров
3.1. Камни, песок, глинистые частицы,
органический субстрат, остатки растений
2. Ремонт и
эксплуатация скважин
3. Шлам отходы
переработки жидких
нефтешламов
10
Уровень загрязнения
нефтью и
нефтепродуктами, г/кг
воздушно-сухой массы
250-650
100-250
150-450
100-250
350-950
20-150
Как правило, нефтешламы относятся к отходам 3 класса опасности. В ряде
случаев, когда очевидно превышение особо токсичных элементов и веществ в составе
шламов (мышьяка, ртути, бензо(а)пирена) шлам может быть оценен и как отход 2 или 1
классов опасности для окружающей природной среды. Задачи, решаемые переработкой и
утилизацией шламов, это соответственно снижение класса опасности отхода до 4 или 5
(малоопасные или практически безопасные).
В зависимости от
загрязненного
характеристики нефтешлама (уровня загрязнения, состава
субстрата,
характера
размещения,
эколого-экономической
целесообразности) технология по очистке должна подбираться индивидуально, методика
утилизации обосновывается в материалах предпроектного обследования в соответствие с
проектом на переработку и утилизацию шлама и рекультивацию шламового амбара.
Очистка шлама от нефти осуществляется до значений, не превышающих
нормативы приемки земель после рекультивации согласно региональных нормативов. Так
в Респ.Коми применяют Регламент приемки нефтезагрязненных и рекультивированных
земель по показателям для объектов сельскохозяйственного, лесохозяйственного и
промышленного назначения в зависимости от дальнейшего использования грунта или зон
размещения очищенного грунта. В Ненецком округе в настоящее время для оценки
качества очистки шлама используют нормативы допустимого остаточного содержания
нефти в почвах (ДОСНП). Очищенный до нормативных значений шлам может быть:
1. Рекультивирован на месте с восстановлением растительного покрова (высевом
многолетних трав). Приемка качества выполненных работ осуществляется в соответствии
с Регламентом приемки рекультивированных земель по нормам, соответствующим
приемке в зависимости от хозяйственной принадлежности земель;
2. Возвращен непосредственно к местам его первоначального размещения и в этом
случае подлежит дальнейшей рекультивации с посевом многолетних трав. Приемка
качества
выполненных
работ
осуществляется
в
соответствии
с
приемки
рекультивированных земель по нормам, соответствующим приемке в зависимости от
хозяйственной принадлежности земель;
3. Использован для рекультивации буровых площадок или выработанных карьеров
песка, гравия, торфа, где должен подвергнуться последующей рекультивации с посевом
трав. Приемка качества выполненных работ осуществляется в соответствии с Регламентом
приемки
рекультивированных
земель
по нормам,
зависимости от хозяйственной принадлежности земель;
11
соответствующим
приемке
в
4. Использован для рекультивации нарушенных, но не загрязненных земель в зоне
магистральных нефтепроводов, где должен подвергнуться последующей рекультивации с
посевом трав. Приемка качества выполненных работ осуществляется в соответствии с
Республиканским Регламентом приемки рекультивированных земель по нормам,
соответствующим приемке в зависимости от хозяйственной принадлежности земель;
5. Использован для отсыпки дорог. Приемка качества выполненных работ
осуществляется
в
соответствии
с
Республиканским
Регламентом
приемки
рекультивированных земель по нормам, соответствующим приемке в зависимости от
хозяйственной принадлежности земель;
6. Использован для обустройства полигонов очистки и доочистки твердых
нефтешламов. Приемка качества выполненных работ осуществляется в соответствии с
Республиканским Регламентом приемки рекультивированных земель по нормам,
соответствующим приемке в зависимости от хозяйственной принадлежности земель.
3 Методы исследований и оценки воздействия на биоразнообразие технологий
переработки нефтеотходов
Методы исследований, которые мы использовали на первом этапе работы можно
разделить на две большие группы - химические и биологические.
При оценке эффективности технологий утилизации нефтеотходов для сохранения
биоразнообразия наземных экосистем, с учетом экосистемного подхода, а так же в связи с
длительностью процессов восстановления экосистем после нефтяных загрязнений
необходимо отслеживать целый ряд химических и биологических параметров, которые
характеризуют воздействие на биоразнообразие на генетическом и видовом уровнях. Это
воздействие может проявляться как в зонах прямого влияния нефтешламонакопителей,
так и на прилегающей к амбарам территории. Только сравнительные характеристики
позволят выявить базовые критерии воздействия на биоразнообразие таких объектов. Для
полноты
этой
картины
важно
рассматривать
и
объекты
текущих
работ,
и
шламонакопители, только подготовленные к работам по ликвидации, и участки ранее
выполненных работ по переработке нефтеотходов.
3.1 Химические методы исследований
Химические методы в контексте задач работы направлены на изучение свойств,
состава и миграционной активности нефтеуглеводородов в почвенных средах. К ним
относятся методы анализа нефти, а именно ее валового содержания, структуры алкановой
12
фракции, количественных характеристик основных ПАУ. Так же в ряде случаев уместно
оценивать концентрацию растворимых в воде углеводородных соединений, поскольку
именно они способны в наибольшей мере мигрировать за пределы шламонакопителей и
подвергать опасности компоненты природной среды прилегающей к амбарам территории
(почву, растительность, микробиоту и микрофауну).
Нефтепродукты в почве определяли
по ПНД Ф 16.1:2.21-98., аттестованной в
соответствии с ГОСТ Р 8.563 – «Методика выполнения измерений массовой доли
нефтепродуктов в пробах почв и грунтов флуориметрическим методом с использованием
анализатора жидкости «Флюорат – 02». Погрешность измерения НП в почвах для
доверительной вероятности P = 0.95 составляет 36 % для диапазона измерений от 0.005 до
0.25 мг/г включительно и 25 % для диапазона от 0,25 до 20,0 мг/г включительно.
Качественное и количественное определение содержания н-алканов в почвах
проводили на хромато-масс-спектрометре «"Trace DSQ" (Thermo) в режиме селективной
регистрации ионов (SIM) при энергии электронов 70 эВ. Сканирование в режиме SIM
проводят по трем, характерным для предельных углеводородов, ионам с массами 57, 71 и
85. Идентификацию н-алканов на хроматограмме проводили предварительно, в режиме
полного ионного тока, по их стандартным растворам. Количественное определение налканов проводили методом внутреннего стандарта (внутренний стандарт - н-декан, 0.05
мг/см3).
ПАУ в почвах определяли по методике ПНД Ф 16.1:2:2. 2:3. 39-03, аттестованной в
соответствии с ГОСТ Р 8.563, – «Методика выполнения измерения массовой доли
бенз(а)пирена в пробах почв, грунтов, донных отложений и твердых отходов методом
ВЭЖХ,
с
использованием
флуориметрического
анализатора
детектора».
жидкости
Погрешность
«Флюорат
измерения
ПАУ
02»
в
в
качестве
почвах
для
доверительной вероятности P = 0.95 составляет 35 % для диапазона измерений от 5 до
40 нг/г включительно и 25 % для диапазона от 40 до 2000 нг/г включительно.
Оценка почвы прилегающей территории, ее характеристик важна с точки зрения
определения степени устойчивости или уязвимости ландшафта к нефтяному загрязнению,
а так же степени и характеристик непосредственного воздействия негативного фактора.
Для оценки почв помимо нефтяного проводят агрохимический анализ по общепринятым в
почвоведении методам из средней почвенной пробы. Для определения почвы в зонах
воздействия нефтешламонакопителей необходимо определять основные агрохимические
показатели, как минимум такие, как рН, азот, гумус, влажность.
13
На практике очень часто требуют проведение оценки концентрации тяжелых
металлов исходя из требований СанПИНов. Наши наблюдения не были исключением, но
здесь мы ставили целью рассмотреть несколько другой ракурс вопроса - добиться
объективной оценки целесообразности использования показателей концентрации тяжелых
металлов в почвах и шламах на разных стадиях переработки нефтешламов и мониторинга
ОПС. Тяжелые металлов в пробах анализировали по РД 52.18.191-89 ПНД Ф
16.1:2.2:2.3.36-02 (валовые формы), микроэлементы по ГОСТ Р 50682-94.
3.2. Биологические методы исследований
Методы количественного учета отдельных групп почвенной микрофлоры
Почвенные микроорганизмы являются индикаторами экологического состояния
почв. При нефтяных загрязнениях показатели численности отдельных трофических групп
используются как индикаторные степени сукцессионной продвинутости процессов
нефтеокисления и очищения почв от нефти. При исследованиях нефтешламов по
численности микробиоты можно судить и о степени токсичности шламов. На разных
стадиях переработки нефтешламов микробиологическая активность является важным
показателем потенциала последующего биологического самоочищения шлама
и
экологического благополучия или неблагополучия процесса утилизации этого отхода.
Определение
численности отдельных физиологических групп микроорганизмов
проводили методом высева на соответствующие среды десятичных разведений почвенной
пробы. Десятичные разведения проб готовят из почвенной навески с естественным
уровнем влажности растворенной в стерильной дистиллированной воде. Навеску
помещают в колбу со стерильной водой (100 мл), выдерживают 20 минут на качалке при
220 об/мин и отбирают стерильной пипеткой 10 мл суспензии, помещали в следующую
колбу с 90 мл стерильной воды. Затем процедуру приготовления разведений продолжают
в пробирках с 9 мл стерильной воды
при добавлении 1 мл предыдущей суспензии.
Разведения высевают на агаризованные среды в чашки Петри пипеткой по 1 мл. Учет
численности ведут из чашек с тем разведением, где было фиксируемое количество
колоний.
В
качестве
нитрификаторов,
индикаторных
аммонификаторов,
трофических
групп
олигонитрофиллов
рассматривали
и
группы
нефтеокисляющих
микроорганизмов. Нефтеокисляющие микроорганизмы, о чем и говорит их название,
проявляют активность при попадании нефти в среду и в сравнению с незагрязненными
средами их численность возрастает в сотни и тысячи раз на разных этапах развития
14
сукцессий
в
нефтезагрязненных
почвах.
Аммонификаторы,
которые
довольно
распространены в почвах, в нормальных условиях не являются, так же, как и
нефтеокисляющие организмы, доминирующей трофической группой. При нефтяном
загрязнении эта группа выходит на первый план. В составе аммонифицирующей группы
довольно много и нефтеокисляющих микроорганизмов. С развитием сукцессии и
процессов очищения почвы численность обоих групп постепенно возвращается к норме,
т.е.
к
тем
показателям
численности,
которые
свойственны
фоновым
почвам.
Олигонитрофиллы, микроорганизмы, способные жить в присутствие следовых количеств
азота в почве за счет способности к фиксации атмосферного азота, в почвах севера очень
выражены по своей активности. Однако нефтяное загрязнение практически полностью
подавляет
ее
подавляет.
Соответственно,
усиление
активности
этой
группы
свидетельствует об улучшении экологического состояния почв. Группа нитрификаторов
выходит по численности на первый план среди остальных групп почвенной микробиоты
на той стадии очищения почв от нефти, когда процессы нефтеокисления идут полным
ходом
и
почвы
способна
ужа
сама,
без
дополнительного
рекультивационными примами, очиститься от нефти
стимулирования
и возвратиться к нормальному
состоянию. Высокая активность этой группы говорит о достаточности работ по
рекультивации земель и, наверное, может рассматриваться в подобном контексте при
утилизации нефтешламов.
Определение численности аммонифицирующих бактерий, трансформирующих
органические соединения
с высвобождением аммиачных форм азота, проводят на
мясопептонном агаре (МПА): на 1 л воды добавляли 30 г пептона, 20 г агара, 3 г NaCl, 1,5
г – MgSO4. Олигонитрофиллы, растущие
в присутствии следовых количеств азота
учитывают на безазотистой среде Эшби: на 1 л воды - Глюкоза – 20 г, СаСО3 – 5 г,
K2HPO4 – 0,2 г; MgSO4 – 0,2 г; NaCl-0,2 г; K2SO4 – 0,1 г; агар-агар – 20 г. Численность
нефтеокисляющих (углеводородокисляющих) микроорганизмов учитывают на следующих
средах: 1). Мюнца: KNO3 - 1,0 г; КН2РО4 - 0,14 г; Na2HP04 - 0,6 г; NaCl - 1,0 г; MgSO4 - 0,1
г; вода дистиллированная - 500 мл; вода водопроводная - 500 мл. Засеянные пробирки
культивируют в эксикаторе в парах нефти. 2). Раймонда: NH4NO3 – 2 г; MgSO4·7H2O – 0,2
г; КН2РО4 - 2 г; Na2HP04 - 3 г; CaCl2·6H2O – 0,01 г; Na2CO3 – 0,1 г; MnSO4·5H2O, 1%
раствор – 2 мл; FeSO4·7H2O, 1% раствор в 1% HCl – 1 мл; вода дистиллированная – 1000
мл. Растворы FeSO4 и MnSO4 готовят отдельно и добавляют в среду перед посевом. 10 %
нефти эмульгируют в дистиллированной воде с добавлением 0,05 % Твина 80 на аппарате
15
УЗДН-1 при силе тока 0,2 А и частоте 44 кГц в течение 5 минут, эмульсию стерилизуют в
герметично закрытом флаконе при 0,5 атм.
Биотестирование
проб
нефтешлама
и
загрязненных
почв
вблизи
шламонакопителей в ряде случаев будет необходимо для получения данных по опасности
отходов и токсичности почвенных и водных сред, находящихся в зоне их воздействия. В
сущности опираясь на методы биотестирования косвенно возможно оценить поведение
продуктов переработки нефтешлама и самого шлама в сопредельных средах, а так же
понять, насколько снижается эффект отрицательного воздействия на биоразнообразие
различных технологий переработки. Работы по биотестированию проводятся в
соответствии с НД «Методика определения токсичности проб поверхностных пресных,
грунтовых, питьевых, сточных вод, водных вытяжек из почвы, осадков сточных вод и
отходов по изменению оптической плотности культуры водоросли хлорелла (Chlorella
vulgaris Beijer)» ПНД Ф 14.1:2:3:4.10-04; ПНД Ф 16.1:2.3:3.7-04; «Методика определения
токсичности водных вытяжек из почв, осадков сточных вод и отходов, питьевой, сточной
и природной воды по смертности тест-объекта Daphnia magna Straus», ПНД Ф 14.1:2:4.1206; ПНД Ф 16.1:2.3.3.9-06.
Биохимические методы - активность ферментов определяли по методам,
описанным Ф.Х.Хазиевым (1990,2005):
1. Окисидоредуктаз- каталазы: субстрат – 0,3% раствор перекиси водорода, время
икубации 20 минут, температура 30°С; активность выражали в мл КМпО 4 на 1 г почвы за
20 минут;
- дегидрогеназ: субстрат – 0,5% раствор тритетразолия хлорида, время инкубации 24
часа, температура 30°С; активность выражали в миллиграммах формазана на 1 г почвы;
2. Гидролазы эфиров карбоновых кислот:- триацилглицерол-липазы: субстрат
подсолнечное масло, время инкубации 72 часа, температура 30°С; активность выражали в
миллилитрах 0,1н КОН на 1 г почвы.
3. Целлюлазная активность -1 ед. активности = количеству восстанавливающих
сахаров в мкг, образующихся при действии навески почвы на
1% раствор КМЦ при
30°С и рН 5.9 в течении 1 часа.
Геоботанические исследования проводили на территориях, прилагающих к
шламонакопителям и расположенных в зоне их непосредственного воздействия.
Описывали видовой состав растительности на фоновой территории и для каждой
конкретной зоны воздействия нефтешламонакопителя.
16
4 Обследование объектов накопления и переработки нефтеотходов в 2014 году
4.1 Описание полевых работ
Полевые работы были проведены в августе 2014 года в зоне размещения
действующих шламонакопителей в Усинском районе Республике Коми, где проводится
накопление и последующая переработка нефтесодержащих шламов, собранных с участков
аварийных разливов нефти во время проведения работ по технической рекультивации
земель. Так же рассматривали участки складирования нефтешлама, где переработка
только намечена и технологии ее переработки недропользователем еще не определены,
здесь отбирали пробы и проводили описание сопредельных территорий с целью оценки
свойств исходного нефтешлама и воздействия шламохранилищ на окружающую среду. На
территории Ненецкого Округа и прилегающей к нему северной границы Усинского
района рассмотрены объекты, где переработка шламов уже завершена и проходит
восстановление и реабилитация территории. Исследовали и один из бывших участков
хранения и переработки нефтешлама в зоне аварийного разлива нефти 1994 года,
рекультивация которого завершена больше 10 лет назад. Таким образом, в область
внимания исследовательской группы попали участки переработки нефтешламов разного
возраста реабилитации, что дает возможность пролонгировано во времени рассматривать
тенденции к восстановлению биоразнообразия на объектах хранения и переработки
нефтеотходов с точки зрения их воздействия на биоразнобразие северной тайги и тундры.
Программа полевого выезда сотрудников была согласована с отделом экологии
ТПП
"ЛУКОЙЛ-Усинск-Нефтегаз",
в
зоне
деятельности
которого
находились
запланированные к обследованию полевые объекты.
Выделяется три основных метода переработки шламов, которые показали хороший
результат и могут быть как перспективными для условий НАО и РК, так и служить
демонстрационными площадками для решения задач Проекта в последующие годы (для
выполнения этапов 2 и 3 в 2015 и 2016 гг):
1. Метод отмыва шлама с последующей рекультивацией грунта на месте (установка
переработки шлама СПАСФ "Природа" (УПНШ) в районе ДНС 2А и шламонакопитель в
районе участка 5 в зоне аварийного разлива нефти 1994 года);
2. Метод пассивного разделения фаз в шламонакопителе с последующим
отделением нефти для возврата ее в товарооборот и биовосстановлением грунта (участок
карьера 21 Б Южно-Ошского месторождения и зоны бывших шламонакопителей №№ 5 и
6) - технология Института биологии реализованная ООО "Астарта";
17
3. Метод очистки вод и донных отложений шламонакопителей с применением
биопрепаратов и аэрирования с возвратом нефти в товарооборот.
При проведении исследований на всех объектах переработки нефтесодержащих
отходов были выполнены следующие работы:
Описание почвенно-растительного покрова фоновых территорий и зон
1.
переработки и накопления нефтесодержащих отходов для оценки воздействия на
биоразнообразие разных технологий обращения с нефтесодержащими отходами,
воздействия зон накопления отходов на почву и растительность;
2. Отбор проб шлама, а так же почвы по генетическим горизонтам, образцов
растительной массы фоновой и прилегающей к шламонакопителям территории для
последующей экологической оценки, в том числе состояния свежих и переработанных
шламов
и
почв
по
агрохимическим,
нефтехимическим,
токсикологическим
и
микробиологическим характеристикам.
По результатам полевых исследований дана подробная характеристика точек
исследования, почв сопредельных сред, сравнительная характеристика флористического
состояния фоновых и прилегающих к шламонакопителям территорий, а так же описание
технологий и стадий переработки на каждом из объектов.
Отобранные пробы были доставлены в лабораторию ФГБНУ ВНИИССОК для
проведения аналитических работ по оценке и испытанию проб почвы и нефтешлама по
химическим, агрохимическим, нефтехимическим с выявлением миграционно-активных
агрессивных веществ, влияющих на живые компоненты. По каждому из объектов
мониторинга будет сделан вывод о влиянии на биоразнообразие конкретной технологии и
подготовлен предварительный перечень показателей для разработки критериев оценки
воздействия на биоразнообразие наземных экосистем различных технологий переработки
нефтешламов.
4.2 Характеристика участков складирования и накопления нефтеотходов в
республике Коми
БКНС-21 - участок размещения нефтешлама на территории Возейского нефтяного
месторождения Усинского района Республики Коми, координаты участка 66036/12,1// с.ш.,
57007/44,9// в.д., 110 м над ур.м.* (*здесь и далее по участкам указаны координаты
центральной точки участка).
18
Рис. 1, 2 - Внешний вид шламонакопителя БКНС-21 с северной и южной стороны
Площадь шламонакопителя около трех га. Глубина ниже уровня отсыпки 3-4 метра.
Отсыпка песчаная высотой от 1,5 до 2,5 метров. Приблизительный объем нефтешлама 90120 тыс. м3. Возраст шламонакопителя около 15 лет, основным источником твердого и
жидкого шлама были нефтезагрязненные участки Возейского и Верхневозейского
месторождений, попавшие под инвентаризацию 1999 года, и подлежащие в период с 1999
по 2004 гг. рекультивации. Шлам представляет собой нефть и нефтезагрязненый грунт, не
подвергавшиеся ранее отжигу. Механическая часть шлама представлена загрязненным
торфом и смесью песка и глины.
Отсыпка шламонакопителя не нарушенная, однако, местами наблюдается
высачивание нефти из-под отсыпки на заболоченную почву прилегающей территории
(рис.3-5).
19
Рис. 3 - Фрагмент зоны высачивания нефти на сопредельную территории из-под
отсыпки северной части шламонакопителя
Рис. 4, 5 - Загрязненный фрагмент сопредельной территории, почва пропитана
нефтью на 8-20 см (проба № 31)
20
На насыпи и по дороге вокруг шламонакопителя (рис. 6, 7) растительность
травянистая, не образует сплошного покрова (растения произрастают отдельными
экземплярами и куртинами), и представлена следующими видами: хвощ полевой
(Equisetum
arvense),
мать-и-мачеха
обыкновенная
(Tussilago
farfara),
иван-чай
узколистный (Chamaenerion angustifolium), овсяница овечья (Festuca ovina), пушица
влагалищная (Eriophorum vaginatum), горошек мышиный (Vicia cracca), осока шаровидная
(Carex globularis), трехреберник непахучий (Tripleurospermum perforatum), бескильница
расставленная (Puccinellia distans), вейник пурпурный (Calamagrostis purpurea), ситник
лягушачий (Juncus bufonius), крестовник болотный (Tephroseris palustris), хвощ топяной
(Equisetum fluviatle), ястребинка зонтичная (Hieracium umbellatum), клевер луговой
(Trifolium pratense), лисохвост равный (Alopecurus aegualis), вейник пурпурный
(Calamagrostis purpurea) ситник узловатый (Juncus nodulosus), щучка извилистая
(Deschampsia caespitosa), ястребинка лесная (Hieracium altipes), клевер ползучий (Amoria
repens). Из древесных растений отмечены следующие: ива лапландская (Salix lapponum),
ива филиколистная (Salix phylicifolia), карликовая береза (Betula nana), береза пушистая
(Betula pubescens) высотой 1-2 м.
Рис. 6. Отсыпка шламонакопилеля в восточной части
21
Рис.7. Фрагмент отсыпки в западной части шламонакопителя
В самом резервуаре шламонакопителя (рис.8) произрастают следующие виды
растений: пушица влагалищная (Eriophorum vaginatum), вейник пурпурный (Calamagrostis
purpurea), трехреберник непахучий (Tripleurospermum perforatum), осока водная (Carex
aquatilis), двукисточник тростниковидный (Phalaroides arundinacea), скорее всего
являющиеся остатками естественной растительности.
Рис. 8 - Куртины растительности внутри шламонакопителя
22
В северной внешней части площадки шламонакопителя вдоль водоотводной
канавы (рис. 9) произрастают следующие виды травянистых растений: хвощ полевой
(Equisetum arvense) с ОПП (общее проективное покрытие) – 30-35%, трехреберник
непахучий (Tripleurospermum perforatum), пушица влагалищная (Eriophorum vaginatum),
пушица влагалищная (Eriophorum vaginatum), щучка дернистая (Deschampsia caespitosa),
иван-чай узколистный (Chamaenerion angustifolium), мятлик луговой (Poa pratensis),
мелколепестник едкий (Erigeron acris), мать-и-мачеха обыкновенная (Tussilago farfara),
щавель конский (Rumex confertus), полевица тонкая (Agrostis tenuis), сушеница лесная
(Omalotheca sylvatica), рдест альпийский (Potamogeton alpinus), осока водная (Carex
aquatilis), ситник узловатый (Juncus nodulosus), кипрей болотный (Epilobium palustre),
хвощ топяной (Equisetum fluviatle), вейник пурпурный (Calamagrostis purpurea), осока
дернистая (Carex cespitosa), осока пепельно-серая (Carex cinerea), мятлик болотный (Poa
palustris), ситник лягушачий (Juncus bufonius), вейник незамеченный (Calamagrostis
neglecta). Из древесных растений отмечены: ива филиколистная (Salix phylicifolia), ива
лапландская (Salix lapponum), береза пушистая (Betula pubescens) высотой 1-3 м.
Рис. 8. Северная внешняя часть площадки шламонакопителя
23
Около канавы в сырых местах, с избыточным увлажнением (рис.9-11) отмечены
осоково-хвощевые сообщества (ОПП – 80-90%), где преобладают три вида осок – о.
водная (Carex aquatilis) с ПП (проективное покрытие) 30-35%, о. бутыльчатая (Carex
rostrata) с ПП 30-35% и осока пепельно-серая (Carex cinerea). Из других травянистых
растений тут произрастают - мятлик луговой (Poa pratensis), полевица тонкая (Agrostis
tenuis), хвощ полевой (Equisetum arvense), ситник нитевидный (Juncus filiformis). Из
кустарников произрастает ива филиколистная (Salix phylicifolia).
Рис.9 - Осоково-хвощевые сообщества на прилегающей к шламонакопителю территории
24
Рис.10-11 - Растительные сообщества в северной части прилегающей к шламонакопителю
территории
25
К
северу
от
шламонакопителя
находится
фоновый
участок
пушициево-
кустарничково-сфагнового болота (рис. 12-13). Микрорельеф кочковатый, кочки
высотой 20-30 см, диаметром до 1 м.
Рис. 12-13 - Точка отбора №7 проб №№ 37-39 с фонового участка пушицевокустарничково-сфагнового болота
26
Из древесных растений отмечена ива филиколистная (Salix phylicifolia), высотой до
1,5 м. ОПП травяно-кустарничкового яруса – составляет 55-60%. Из кустарничков
отмечены: кассандра или болотный мирт (Chamaedaphne calyculata), багульник болотный
(Ledum palustre), ерник или карликовая береза (Betula nana), водяника гермафродитная
(Empetrum hermaphroditum) (рис. 14). Из трав встречаются пушица влагалищная
(Eriophorum vaginatum) с ПП - 30-35%, морошка (Rubus chamaemorus) с ПП 5-7%, осока
шаровидная (Carex globularis) с ПП – 10-12%, осока бутыльчатая (Carex rostrata), осока
пепельно-серая (Carex cinerea). Мохово-лишайниковый покров (ОПП 80-85%) состоит из
сфагновых мхов -
сфагнум магелланский (Sphagnum magellanicum) (в мочажинах) и
сфагнум бурый (Sphagnum fuscum) (на кочках), и небольших куртин кукушкина льна
(Polytrichum commune) на кочках (рис. 15, 16).
Рис. 14 - Пушицево-сфагново-кустарничковое болото - фоновая территория участка
накопления отходов ниже по ландшафту от северной части шламонакопителя
27
Рис. 15-16 - Мохово-лишайниковый покров фоновой территории пушицево-сфагновокустарничкового болота
К
востоку
от
шламонакопителя
располагается
березово-еловый
кустарничково-зеленомошный лес. Пробные площади заложены в след. координатах
28
66036/10,2// с.ш., 57007/49,4// в.д.; 66036/06,8// с.ш., 57007/51,2// в.д., 110 м над ур.м. Формула
древостоя Б3Е7. Древостой представлен (рис.18) елью сибирской (Picea obovata) высотой
10-12 м, диаметром 15-20 см; березой пушистой (Betula pubescens) высотой 5-7 м,
диаметром 10-15 см. Подрост состоит из березы и ели высотой до 2-3 м. Подлесок
представлен можжевельником обыкновенным (Juniperus communis) и карликовой березой
(Betula nana) высотой 1-1,5 м. ОПП травяно-кустарничкового яруса составляет 70-75%. Из
кустарничков отмечены: водяника гермафродитная (Empetrum hermaphroditum) с ПП 3035%, брусника (Vaccinium vitis-idaea) с ПП 10-15%, черника (Vaccinium myrtillus) с ПП 57%, голубика (Vaccinium uliginosum), дерен шведский (Chamaepericlymenum suecicum).
Травянистые растения представлены видами: осока шаровидная (Carex globularis), хвощ
лесной (Equisetum sylvaticum), щучка извилистая (Avenella flexuosa), рамишия тупая
(Ortilia obtusata). Мохово-лишайниковый покров (ОПП 60-65%) представлен мхами
Pleurozium schreberi (до 50%), Polytrichum commune (10-15%), и лишайником Cladina
stellaris (рис. 19-20).
Рис. 18 - Березово-еловый кустарничково-зеленомошный лес - фоновая территория
к востоку от шламонакопителя БКНС-21
29
Рис. 19, 20 - Мохово-лишайниковый покров березово-елового кустарничковозеленомошного леса. Фоновая территория к востоку от шламонакопителя БКНС-21
30
К
югу
от
шламонакопителя
располагается
ерниковое
лишайниково-
зеленомошное еловое редколесье. Координаты 66036/02,3// с.ш., 57007/40,8// в.д., 110 м
над ур.м. Древостой представлен елью сибирской высотой 7-9 м, диаметром 10-15 см (рис.
21). Подрост представлен единичной елью и березой высотой 1-1.2 м. Подлесок
представлен следующими кустарниками: ерник или карликовая береза (Betula nana), ива
филиколистная (Salix phylicifolia), ива лапландская (Salix lapponum) высотой 1-1,2 м. ОПП
травяно-кустарничкового яруса составляет 30-35%. Из кустарничков отмечены: водяника
гермафродитная (Empetrum hermaphroditum) с ПП 10-15%, брусника (Vaccinium vitis-idaea)
с ПП 5-7%, черника (Vaccinium myrtillus) с ПП 10-12%, голубика (Vaccinium uliginosum). Из
трав отмечена осока шаровидная (Carex globularis). Мохово-лишайниковый покров (ОПП
90-95%) представлен мхами Pleurozium schreberi (50-60%), Polytrichum commune и
лишайником Cladina stellaris (25-30%) (рис. 22, 23).
Рис. 21 - Ерниковое лишайниково-зеленомошное еловое редколесье, примыкает с
южной стороны к шламонакопителю на БКНС-21
31
Рис. 22, 23 - Мохово-лишайниковый и травянистый покров ерникового
лишайниково-зеленомошного елового редколесья к югу от шламонакопителя БКНС-21
На участке был проведен отбор проб шлама и почвы сопредельной территории для
проведения последующих аналитических испытаний. Выходные данные точек отбора
проб приведены в таблице 2.
32
Таблица 2 - Список отобранных на анализ проб с участка накопления отходов БКНС-21
№
п/п
29
30
31
32
Наименование
площадки
В 5 м от
отсыпки
котлована в
нижнем
рельефе, зона
потенциальног
о воздействия
Точка
отбора
1
№
пробы
1
Глубина
отбора, см
0-10
1
2
10-20
Глеевый горизонт, почва с
железистыми прожилками
Зона
высачивания
нефти на
сопредельную
территорию изпод отсыпки
шламонакопит
еля
Фон - ерник
брусничник
еловый лес
2
3
0-20
Загрязненный нефтью слой почвы
66 36 11,7
57 07 46,4
Общий углерод, азот, ферментативная
активность, микробиологические
характеристики, элементный состав,
нефтепродукты
3
4
0-10
Еловый березовый кустарничковозеленомошный лес. Фон 2 для
БКНС-21
Дернина моховая
66 36 06,8
57 07 50,4
Общий углерод, азот, ферментативная
активность, микробиологические
характеристики, элементный состав,
нефтепродукты
3
5
10-50
песок
4
6
0-8
Пушицево-кустарничково-сфагновое
болото. Фон 1 для БКНС-21.
Торфяно-глеевая почва, под
моховым очесом.
Ниже - глеевый горизонт с
железистыми конкрециями
33
34
Фон
переходное
болото в 50 м
от отсыпки
амбара в 100 м
выше по
Описание пробы
Болотно-глеевая почва.
Торфяно-перегнойный горизонт под
пушицей и проба р-ти на
элементный состав
Координаты
С.Ш
66 36 12,4
Координаты
В.Д
57 07 45,5
Виды запланированных аналитических
испытаний
Общий углерод, азот, ферментативная
активность, микробиологические
характеристики, элементный состав,
нефтепродукты
Общий углерод, азот,
микробиологические характеристики,
нефтепродукты
Общий углерод, азот,
микробиологические характеристики, ,
нефтепродукты
33
66 36 070
57 07 669
Общий углерод, азот, ферментативная
активность, микробиологические
характеристики, элементный состав,
нефтепродукты
35
ландшафту
Шламонакопит
ель БКНС-21
36
37
38
39
Фон в 100 м
ниже по
ландш. от
отсыпки
амбара
5
7
До 30 см
Твердый нефтешлам с жидкой
нефтью, высота 118 м над у.м.
66 36 159
57 07 689
6
8
До 50 см
Твердый нефтешлам, 117,5 м над
у.м.
66 36 202
57 07 729
7
9
До 12 см
66 36 246
57 07 800
7
10
0-30
Моховый очес, в т.ч на эл.анализ.
Высота точки 114 м над у.м.
Неразложенный торф
7
11
30-80
Глеевый горизонт
34
Общий углерод, азот,
микробиологические характеристики,
элементный состав, нефтепродукты,
состав нефти, биотестирование
Общий углерод, азот,
микробиологические характеристики,
элементный состав, нефтепродукты,
состав нефти, биотестирование
Общий углерод, азот, нефтепродукты
Общий углерод, азот,
микробиологические характеристики,
нефтепродукты, биотестирование
Общий углерод, азот,
микробиологические характеристики,
нефтепродукты
Почвы фоновой территории в пределах зоны размещения шламонакопителя БКНС21 и его потенциального воздействия представлены двумя основными типами.
Торфяно-подзолисто-глеевые с южной и северной части шламонакопителя под
пушицево-сфагново-кустарничковыми
ассоциациями
болота
переходного
типа
и
подзолистыми под березово-еловым кустарничково-зеленомошным лесом.
Торфяно-подзолисто-глеевая
почва
характеризуется
следующим
строением
профиля:
О1 0-8 см– желтый неразложившийся сфагновый торф, сырой.
О2 8-21 см– слаборазложившаяся груботорфянистая масса остатков сфагнового
мха , сырая.
О3 21-32 см – среднеразложившийся торфянистый слой, коричневый, сырой.
A2hg 32-48 см – пылеватый темно-серый суглинок с коричневатым оттенком,
бесструктурный, обилие сизых и ржавых пятен, уплотнен, мокрый.
A2Bg – 48-60 см
- пылеватый светло-бурый суглинок с изо-серыми пятнами,
наличие ортштейновых зерен, бесструктурный, плотный, сырой.
Типичная
подзолистая
почва
на
суглинистой
почвообразующей
породе
характеризуется следующим строением профиля.
Ао 0-3 см – коричневая слаборазложившаяся подстилка из растительных остатков,
переплетена корнями, влажная.
А2 3-10 см – супесчаный, серовато-белесый, структура тонколистовая, влажный,
уплотнен, корни растений, переход постепенный.
А2 10-24 см – супесчаный, неоднородно окрашен, серовато-белесый с белесыми и
желтоватыми пятнами, структура мелкоплитчатая, уплотнен, влажноватый, переход
постепенный.
A2Bf 24-32 см – супесчаный, палевый с желтовато-коричневыми пятнами,
структура плитчато-комковатая, неясно выражена, распадается на мелкокомковатые и
плитчатые агрегаты, переход постепенный.
A2B 32-48 см – легкосуглинистый, на
сероватом фоне желтовато-коричневые
пятна, структура мелкокомковатая, книзу мелкоореховатая, редкие корни, переход
постепенный.
Основное воздействие шламонакопителя в процессе хранения шлама наблюдается
на заболоченные участки с северной части амбара в виде загрязнения нефтью,
высачивающейся из-под отсыпки на расстоянии до 5-10 м от локализующей дамбы. После
начала работ по утилизации нефтешлама воздействие может усилиться именно в этой
35
части
шламонакопителя,
что
предполагает
рекомендовать
недропользователю
предусмотреть дополнительные меры по защите сопредельной среды на этом участке
амбара.
Воздействие на прилегающую территорию лесного массива будут минимальным,
поскольку характер увлажнения здесь незначительный, глубина залегания грунтовых вод
в силу более высокого расположения на ландшафте значительна, до 1-1,5 м.
Шламонакопитель в районе скв. 1211
Шламонакопитель в районе скв. 1211, ДНС-7 Возейское месторождение Усинского
района Республики Коми (66024/37,6// с.ш., 57019/26,2// в.д., 65 м над ур.м.) - это участок
накопления и переработки нефтешлама и отмытого грунта.
В эксплуатацию объект был введен более 10 лет назад. В прошлом году начаты
работы по отмыву загрязненного грунта. Размещенного внутри накопителя.
Площадь участка складирования шлама составляет около 4-х га, шламонакопитель
разделен на несколько секций.
Секция 1 - зона складированного отмытого грунта, вероятнее всего после
проведения работ по отмыву шлама (рис.24). Грунт песчано-глинистый с выраженным
нефтяным запахом, высота слоя более 3-х м. Не текучий, что предполагает слабое
воздействие на сопредельную территорию.
Остальные секции - это зоны размещения нефтесодержащей жидкости, твердого и
смешанного шлама (рис. 25-27), на поверхности нефтяной слой до 10-15 см. Секции
разделены грунтовыми дамбами. Объем шлама на этом этапе можно рассчитать очень
приблизительно, поскольку не вполне понятно, считается ли нефтеотходом отмытый
грунт, размещенный на секции 1. Если без учета этого грунта, то объем шлама составит
около 120 тыс. м3.
Со всего участка были отобраны пробы разных типов нефтеотходов для
проведения дальнейших испытаний. На этой стадии работы основное усилие было
направлено на исследование прилегающей к шламонакопителю территории.
36
Рис.24 - зона складирования отмытого грунта, секция 1 шламонакопителя 1211
Рис. 25 - Зона хранения жидкого шлама шламонакопителя 1211
37
Рис. 26 - Зона хранения твердого шлама шламонакопителя 1211
Рис. 27 - Зона хранения смешанного шлама шламонакопителя 1211
По краю насыпи и на самой площадке щламонакопителя произратают в
основном одиночные травянистые растения: пушица влагалищная (Eriophorum vaginatum),
хвощ полевой (Equisetum arvense), ситник лягушачий (Juncus bufonius), крестовник
болотный (Tephroseris palustris), ситник узловатый (Juncus nodulosus), иван-чай
узколистный (Chamaenerion angustifolium), золотая розга обыкновенная (Solidago
38
virgaurea), ястребинка лесная (Hieracium altipes). Древесные растения представлены
осиной (Populus tremula) высотой 3-5 м и лиственницей сибирской (Larix sibirica) высотой
7-9 м (рис. 28, 29).
Рис. 27, 28 - Край насыпи и часть площадки шламонакопителя с произрастающими на них
растениями
39
К западу от площадки находится болотный комплекс, на котором выделяются
несколько типов растительных сообществ: олиготрофное верховое кустарничковосфагновое болото, переходное осоково-сфагновое болото.
Олиготрофное верховое кустарничково-сфагновое болото.
Микрорельеф кочковатый, кочки высотой 20-30 см, диаметром до 0,7-0,9 м (рис.
29-39). Древостой отсутствует.
Рис. 29-30 - Олиготрофоное верховое кустарничково-сфагновое болото - прилегает
к площадке шламонакопителя. Располагается ниже по рельефу, непосредственно под
зоной расположения шламонакопителя, что определяет его как зону повышенного риска в
случае возникновения аварийной ситуации
40
Рис. 31-32 - Подрост деревьев и кустарничковая растительность на олиготрофном
болоте близ шламонакопителя 1211
Подрост представлен лиственницей сибирской (Larix sibirica), елью сибирской
(Picea obovata), березой пушистой (Betula pubescens) высотой 1-3 м. ОПП травянокустарничкового яруса составляет 70-75%. Из кустарничков отмечены: ерник или
карликовая береза (Betula nana) высотой 20-40 см, водяника гермафродитная (Empetrum
41
hermaphroditum) с ПП 40%, голубика (Vaccinium uliginosum) с ПП 15-20%, брусника
(Vaccinium vitis-idaea), багульник болотный (Ledum palustre) с ПП 5-7%, клюква болотная
(Oxycoccus palustris), подбел узколистный (Andromeda polifolia). Травянистые растения
представлены следующими видами: морошка (Rubus chamaemorus), пушица влагалищная
(Eriophorum vaginatum) с ПП 5-7% , осока шаровидная (Carex globularis), марьянник
луговой (Melampyrum pratense). Мохово-лишайниковый покров (ОПП 70-75%) состоит из
сфагновых мхов - сфагнум магелланский (Sphagnum magellanicum) и сфагнум бурый
(Sphagnum fuscum), и небольших куртин кукушкина льна (Polytrichum commune) и
лишайником Cladina stellaris на кочках.
Переходное осоково-сфагновое болото.
Микрорельеф плоский. Из древесных растений отмечена береза пушистая (Betula
pubescens) высотой 1-2 м (рис. 33-34), ива филиколистная (Salix phylicifolia) высотой до
1,5 м. ОПП травяно-кустарничкового яруса – составляет 45-50%.
Рис. 33 - Переходное осоково-сфагновое болото на прилегающем к шламонакопителю
участке
42
Рис. 34 - Древесная растительность на участке осоково-сфагнового болота
Из кустарничков отмечены подбел узколистный (Andromeda polifolia), ерник или
карликовая береза (Betula nana), клюква болотная (Oxycoccus palustris). Из трав отмечены:
осока водная (Carex aquatilis) с ПП 25-30%, осока топяная (Carex limosa) с ПП 5-7%,
пушица влагалищная (Eriophorum vaginatum) с ПП - 10-15%, осока бутыльчатая (Carex
rostrata), иван-чай узколистный (Chamaenerion angustifolium), пушица рыжеватая
(Eriophorum russeolum), кипрей болотный (Epilobium palustre), вахта трехлистная
(Menyanthes trifoliata). Мохово-лишайниковый покров (ОПП 80-85%) состоит из
сфагновых мхов -
сфагнум магелланский (Sphagnum magellanicum) (в мочажинах) и
сфагнум бурый (Sphagnum fuscum) (на кочках), и небольших куртин кукушкина льна
(Polytrichum commune) на кочках (рис. 35). Мохово-лишайниковый покров (ОПП 90-95%)
состоит из сфагновых мхов - сфагнум магелланский (Sphagnum magellanicum) и сфагнум
бурый (Sphagnum fuscum).
На одном из прилегающих к этому болоту фрагментов было обнаружено старое
нефтяное загрязнение (рис. 36), скорее всего нефть поступила из шламонакопителя. Были
отобраны пробы почвы и растительности для проведения элементного анализа и оценки
токсичности остаточной нефти.
43
Иного
вида
техногенного
воздействия
на
участках,
прилегающих
шламонакопителю не обнаружили.
Рис. 35 - Мохово-лишайниковый покров на участке осоково-сфагнового болота возле
щламонакопителя 1211
Рис. 36 - Зона выноса загрязняющих веществ на участок осоково-сфагнового
болота. Здесь отобрали пробы осоки бутыльчатой (Carex rostrata) на микроэлементный
анализ растительности, для сравнения этот же вид взяли на фоновой незагрязненной
территории
44
к
На участке 1211 были отобраны пробы шлама и на прилегающей к нему
территории пробы почвы и растительности для последующего анализа характера
воздействия на прилегающую территорию. Аналитические исследования запланированы
по следующим параметрам: общий углерод, азот, микробиологические характеристики,
элементный состав, нефтепродукты, состав нефти, биотестирование.
Почва фоновой территории характеризуется как болотная верховая торфяноглеевая.
О- 0-12(15) - моховый сфагновый очес, неразложенный, корни кустарников
Т-1 12(15)-25(45) - торф светло-коричневый, слаборазложившийся с остатками
корней древесных пород (кустарников)
Т2 25(45) - 50(65) - темно-коричневый среднеразложившийся торф
Ниже слой G - иловатый суглинок с песчаными прослойками
Нефтешлам брали в разных точках шламонакопителя из усредненный пробы по
видам шлама (табл. 3):
Таблица 3 - Пробы шлама из шламонакопителя 1211
Пробы шлама
Коорд.
сев.широты
Коорд. вост. долг.
аналитика
Твердый нефтешлам сухой
сыпучий с запахом нефти
(возможно после отмыва)
66 26 542
57 10 916
Общий углерод, азот,
микробиологические
характеристики,
элементный состав,
нефтепродукты,
состав нефти,
биотестирование
Твердый шлам исходный,
вязкая масса смешанного с
нефтью песка и торфа,
66 26 556
57 10 818
Общий углерод, азот,
микробиологические
характеристики,
элементный состав,
нефтепродукты,
состав нефти,
биотестирование
Жидкий нефтешлам, текучий 66 26 582
57 10 716
нефтепродукты,
состав нефти
45
4.3 Участок действующей переработки твердых и жидких нефтешламов
КЦДНГ-2, ДНС-2 А (ДНС-13) Установка переработки шламов (УПНШ).
Подрядная организация - СПАСФ Природа
На территории Усинского района действующие технологии по переработке
твердых и жидких нефтешламов представлены на сегодняшний день только одной
технологией - это метод очистки твердых нефтешламов на специальных установках путем
отмыва шлама с использованием горячей воды и диспергентов. Установка работает в
постоянном режиме, введена в работу более 20 лет назад (рис. 37). Шлам завозят с
участков рекультивации после образования нефтешламов на стадии работ по техничексой
рекультивации земель.
Рис. 37 - Указательный щит перед КПП на комплекс по переработке шламов
УПНШ ДНС-2А.
Площадь шламонакопителя около 3 га, объем шлама ориентировочно 85000 м3
(объем шлама постоянно колеблется, поскольку наряду с переработкой проводят и завоз
свежего шлама). В шламонакопителе, состоящем из 4-х гидроизолированных карт,
размещают жидкий и твердый нефтешлам. Жидкий шлам образуется в результате
разделения твердого шлама на нефть и частично отмытый грунт, а так же поступает в
накопители после работ по откачке подвижной нефти из дренажных каналов (их
используют для отведения подвижной нефти и избыточной воды с заболоченных участков
перед началом работ по рекультивации земель). Установка предназначена для подготовки
46
нефти перед ее закачкой в накопительные емкости и последующего доведения до
товарного вида, и для очистки твердого нефтешлама до стадии, когда отмытый грунт
может быть размещен на площадках рекультивации.
Общая схема работы установки приведена на рис. 38. Принцип работы состоит в
следующем.
Переработка
твердого
нефтешлама
осуществляется
путем
подачи
загрязненного нефтью грунта (твердого нефтешлама) в приемную емкость, где проводят
его обработку (размыв) разогретой до 60-80 0С водой с введенными в нее ПАВами.
Рис. 38 - Технологическая схема линии по промывке нефтезагрязненного грунта.
Нефть при этом поднимается на поверхность, грунт опускается на дно. Нефтяная
фаза и вода далее поступают на установку переработки жидкого нефтешлама. Туда же
направляют и жидкий нефтешлам. После откачки воды с поверхности отмытого грунта, ее
излишки пассивно стекают в приемную емкость и далее поступают в работу (замкнутый
цикл дальнейшего использования воды в качестве растворителя), а грунт в приемник
высушивания (рис. 39, 40). Грунт высушивают и складируют в накопители для
47
выветривания, просушки и дальнейшей рекультивации на площадках рекультивации (рис.
40, 41).
Рис. 39 - Площадка перед блоком отмыва загрязненного грунта
Рис. 40 - Пульпообразная масса отмытого грунта из блока отмыва
48
Рис. 41 - Блок приема высушенного грунта после его отмыва
При подготовке вторичной нефти из шлама в блоке очистки жидких нефтешламов
используют горячую воду, ПАВы, растеплительные емкости (рис. 43), систему грубой
очистки (рис. 42), систему тонкой очистки нефти с применением центрифуг и
илоотделителей мощностью от 2,5 до 5 тыс. оборотов в минуту.
Рис. 42 - Блок грубой очистки жидких нефтешламов - вибросито
49
Рис. 43, 44 - Блок растеплительных емкостей для разделения фаз жидкого
нефтешлама перед центрифугированием
Территория шламонакопителя является закрытой, сам объект производственноопасный, движение по территории строго ограничено, вход, кроме рабочего персонала
50
участка, запрещен. Общий вид участка сходен с вышеописанной территорией участка
1211.
Рис. 45 - Установка по переработке шламов размещается возле участка накопления
нефтешламов
Рис. 46 - Фрагмент зоны размещения твердого нефтешлама
Участок размещения шламов располагается на высокой отсыпке, мощность дамб по
периметру участка достигает 3-6 метров.
51
Характер воздействия на природную среду здесь обусловлен целым радом
факторов, наиболее значимым из которых является фактор загрязнения воздушной среды.
Характер воздействия на почву прилегающей территории связан с возможным
поступлением растворов токсичных вод из зоны шламонакопителя при возникновении
аварийных ситуаций. На момент обследования такого воздействия выявлено не было.
Имели место локальные эрозии почвы.
К северу от площадки по переработки шламов (66011/07,4// с.ш., 57022/08,2// в.д.,
116 м над ур.м.) располагается березово-еловый кустарничково-зеленомошный лес
(рис. 47).
Рис. 47 - прилегающий к УПНШ фрагмент березово-елового кустарничковозеленомошного леса
Формула древостоя Б3Е7. Древостой представлен елью сибирской (Picea obovata)
высотой 8-10 м, диаметром 20-25 см; березой пушистой (Betula pubescens) высотой 5-7 м,
диаметром 10 см. Подрост состоит из березы и ели высотой до 2-3 м. Подлесок
представлен можжевельником обыкновенным (Juniperus communis) высотой до 1 м;
рябиной обыкновенной (Sorbus aucuparia) высотой 3-4 м; ивой козьей (Salix caprea)
высотой 2-3 м; ива филиколистной (Salix phylicifolia) и карликовой березой (Betula nana)
высотой 1 м. ОПП травяно-кустарничкового яруса составляет 60-70%. Из кустарничков
52
отмечены: водяника гермафродитная (Empetrum hermaphroditum) с ПП 10-15%, брусника
(Vaccinium vitis-idaea), черника (Vaccinium myrtillus) с ПП 10-15%, голубика (Vaccinium
uliginosum) с 15-20%, багульник болотный (Ledum palustre) с ПП 5-7%. Травянистые
растения представлены следующими видами: щучка извилистая (Avenella flexuosa) с ПП
10-12%, осока шаровидная (Carex globularis), ожика волосистая (Luzula pilosa), марьянник
луговой (Melampyrum pratense), иван-чай узколистный (Chamaenerion angustifolium),
ястребинка лесная (Hieracium altipes), мятлик луговой (Poa pratensis), сушеница лесная
(Omalotheca
sylvatica),
мать-и-мачеха
обыкновенная
(Tussilago
farfara).
Мохово-
лишайниковый покров (ОПП 60-70%) представлен мхами Pleurozium schreberi (50-55%),
Polytrichum commune (5-10%) и лишайником Cladina stellaris.
Южнее от площадки по переработки шламов (66011/01,4// с.ш., 57022/14,3// в.д.,
110м над ур.м.) располагается ерниковое водяниково-сфагновое болото. Из деревьев
отмечены одиночные ель сибирская (Picea obovata) и береза пушистая (Betula pubescens)
высотой 1-2 м. ОПП травяно-кустарничкового яруса составляет 80-85%. Из кустарничков
отмечены: водяника гермафродитная (Empetrum hermaphroditum) с ПП 60-65%, багульник
болотный (Ledum palustre) с ПП 5-7%, клюква болотная (Oxycoccus palustris), подбел
узколистный (Andromeda polifolia). Травянистые растения представлены следующими
видами: морошка (Rubus chamaemorus) с ПП 10%, пушица влагалищная (Eriophorum
vaginatum), щучка извилистая (Avenella flexuosa), осока шаровидная (Carex globularis),
марьянник луговой (Melampyrum pratense), бескильница расставленная (Puccinellia
distans), вейник пурпурный (Calamagrostis purpurea), щавель конский (Rumex confertus),
ястребинка лесная (Hieracium altipes), сушеница лесная (Omalotheca sylvatica). Моховолишайниковый покров (ОПП 80-90%) состоит из сфагновых мхов -
сфагнум
магелланский (Sphagnum magellanicum) и сфагнум бурый (Sphagnum fuscum), и небольших
куртин кукушкина льна (Polytrichum commune) и лишайником Cladina stellaris на кочках.
Заметного воздействия на прилегающую территорию участка переработки шламов
выявлено не было. Для более глубокой оценки были отобраны пробы почвы и
растительности по периметру прилегающей к участку территории, а так же пробы шлама с
разных стадий его переработки.
53
4.4 Рекультивированный нефтешламонакопитель в районе участка 5 в зоне
аварийного разлива нефти 1994 года
Бывший шламонакопитель участок 5 аварийного разлива нефти 1994 г (с 1995 по
2002 функционировал в режиме
участка
размещения и переработки
твердого
нефтешлама), с 2002-2004 гг. - рекультивирован. 66024/28,7// с.ш., 57020/00,3// в.д., 65 м над
ур.м.
По той же технологии, что и для описанного в предыдущем разделе УПНШ
проводились работы в зоне аварийного разлива нефти 1994 года в районе участка 5. После
переработки шламов очищенный отмывом грунт разместили в шламонакопителях,
выровняли поверхность, провели высев многолетних трав и внесли минеральные
удобрения. К настоящему времени вся территория разлива рекультивирована, работы в
этом районе не ведутся.
На данном участке после рекультивации располагаются луговые (травянистые)
сообщества: злаковые, злаково-разнотравные, разнотравные. Для участка характерна
мозаичность в растительности, в зависимости от степени разложения нефти и увлажнения,
ОПП травянистого яруса варьирует от 20-25% до 80-85%. Высота травостоя изменяется от
30-40 см до 1,2 м, средняя высота 60-70 см. Из древесных растений отмечены единичные
деревья в виде подроста сосны обыкновенной, высотой 1-1,5 м (рис. 48).
Рис. 48 - Злаково-разнотравное сообщество на участке рекультивированного
нефтешламонакопителя
54
В злаковых сообществах доминируют следующие виды злаков: тимофеевка луговая
(Phleum pratense), ежа сборная (Dactylis glomerata), костер безостый (Bromopsis inermis),
вейник пурпурный (Calamagrostis purpurea) (рис. 49).
Рис. 49 - Доминируют на участке виды высеянных многолетних злаков
Из других трав отмечены виды, которые не являются доминирующими: иван-чай
узколистный (Chamaenerion angustifolium), пушица влагалищная (Eriophorum vaginatum),
мятлик луговой (Poa pratensis), щавель конский (Rumex confertus), клевер луговой
(Trifolium pratense), клевер ползучий (Amoria repens), пырей ползучий (Elytrigia repens),
подмаренник мягкий (Galium mollugo), полынь обыкновенная (Artemisia vulgaris), белоус
торчащий (Nardus stricta), щавель кисловатый (Rumex acetosella), лядвенец рогатый (Lotus
corniculatus), лисохвост равный (Alopecurus aegualis), ситник узловатый (Juncus
nodulosus), пушица рыжеватая (Eriophorum russeolum), полевица тонкая (Agrostis tenuis),
звездчатка злаковидная (Stellaria graminea), нивянник иди поповник обыкновенный
(Leucanthemum vulgare), щучка дернистая (Deschampsia caespitosa), горец птичий
(Polygonum aviculare), мятлик обычный (Poa trivialis) (рис. 50).
55
Рис. 50 - Разнотравное сообщество характеризуется сорно-пионерными
группировками на фоне высеянных злаков
Моховой покров (ОПП 70-80%) состоит из различных зеленых мхов (рис. 51).
Рис. 51 - Моховый покров территории рекультивированного шламонакопителя
56
Фрагментами
участок
подвергается
ветровой
эрозии,
где
растительность
отсутствует (рис. 52).
Рис. 52 - фрагмент участка после ветровой эрозии - растительный покров
отсутствует
Несмотря почти на 10-ти летний период прошедший после рекультивации, на почве
фиксируются нефтяные пятна, куски битума. В зарастании участка травами основная роль
в создании дернового слоя принадлежит высеянным злакам. Внедрение естественной
растительности, присущей фоновой территории, происходит вяло. Это связано в первую
очередь с характером субстрата - почвы представлены привнесенным песчаным грунтом,
отличающимся вероятно и низкой биологической активностью, что можно предположить
в связи особенностями его очистки - при термической обработке твердого нефтешлама
микробиота, которая могла содержаться в почве скорее всего полностью погибла.
Мы отобрали пробы с рекультивированного шламонакопителя для оценки
биологических свойств восстанавливаемого субстрата и характера его возможного
воздействия на растительность территории.
57
5 Оценка почвы фоновой территории и нефтешлама обследованных участков
Предварительный вывод, который был сделан по результатам работ 2 этапа о
воздействии на биоразнообразие разных технологий - накопление нефтеотходов приводит
к кардинальному нарушению условий для сохранения биоразнообразия на самих участках
складирования и переработки нефтешламов, в процессе переработки основными
факторами отрицательного воздействия на сопредельные среды является попадание как
сырой нефти, так и высокотоксичных сточных вод на сопредельные территории, что
выражается в резком снижении разнообразия растительных сообществ. Это определяет и
направления дальнейшей переработки шламов, где в приоритете должно быть
использование методов, способных снизить риск поступления высокотоксичных
растворов и веществ в окружающую среду
Нарушение и загрязнение почвенного покрова, как среды обитания живых
организмов, определяет глобальный риск изменения биоразнообразия живых систем, как
на видовом, так и на генетическом уровнях. На третьем этапе работы выполнили
исследования шламов, оценили состояние почв прилегающей территории для определения
интенсивности этого воздействия.
5.1 Влияние шламонакопителей на накопление тяжелых металлов и
микроэлементов почве и растительной массе
Описание характеристик шлама и характера химического воздействия уместно
начать с такого параметра, как концентрация тяжелых металлов. В таблице 4 приведены
данные по концентрации цинка, меди, марганца, кадмия и свинца а отобранных пробах
шлама и почвы прилегающей и фоновой территории. Содержание цинка не зависит от
того, шлам это или почва, чистая или загрязненная. Этот параметр зависит только от типа
почвы/грунта. Так, самое низкое его содержание отмечаем для подзолов и песчаного
грунта, максимальное для глинистых субстратов (глеевый горизонт почв и глина
с
территории шламонакопителей). Единственный из обследованных шламонакопителей, где
фактически велись работы по очистке шлама, ДНС-2 установка переработки шлама
(УПНШ), фактически демонстрирует, что снизить массу цинка в пробах шлама можно
путем физического отмыва. При этом в сравнении с фоном концентрация т.м. снижается
почти в 10 раз. Эта же картина наблюдается и по остальным т.м. В целом концентрация
т.м в пробах шлама не отличается от таковой для фоновых территорий, в связи с чем
наверное следует просто констатировать, что эти данные не показательны для
58
определения степени воздействия на сопредельные среды объектов накопления и
хранения нефтешламов.
Таблица 4 - Данные анализа содержания тяжелых металлов в пробах шлама и почвы
прилегающих и фоновых территорий на обследованных объектах
№ обр.
Площадка
29
В 5 м от
отсыпки
котлована
32
Зона
высачивания
нефти на
сопредельну
ю
территорию
Фон - ерник
брусничник
еловый лес
33
34
35
38
39
51
52
Фон
переходное
болото в 50
м от
отсыпки
амбара
Шламонако
питель
БКНС-21
Фон в 100 м
ниже по
ландшафту
Шлам ДНС2 - песок,
глина
55
56
Цинк,
мг/кг
Марганец,
мг/кг
Медь,
мг/кг
Свинец,
мг/кг
БКНС-21 13.08.2014 Участок накопления отходов
0-10 торфяно22,13
312,0
6,29
8,9
30
31
Глубина
отбора, см,
характеристика
пробы
Шламонако
питель на
уч. 5 после
рекультивац
ии
перегнойный
слой
10-20
Глеевый
горизонт
0-20
загрязненный
слой почвы
Кадмий.
мг/кг
0,13
17,83
119,5
4,19
7,0
Меньше
0,01
24,06
271,5
7,18
9,5
0,14
0-10
(органогенный
горизонт)
10-50 (песок)
31,58
250,0
5,33
9,8
0,03
9,0
40,0
1,33
7,8
0-8 торфяноглеевая почва
17,99
257,8
4,72
7,6
Меньше
0,01
0,02
До 30 см
(глина, песок)
15,7
200,2
3,47
2,4
0,09
0-30 неразл.
торф
30-80
среднеразл.
торф
11,97
105,0
2,37
4,1
0,10
9,89
47,5
2,58
5,3
Меньше
0,01
ЦДНГ-2, ДНС-2 (ДНС-13) УПНШ
42,96
174,0
6,85
21,64
106,5
2,34
11,2
10,1
0,16
0,02
Меньше
0,01
0,08
исходный
Отмытый до
сушки
Высушенный
0-80 песок,
глина
1,05
8,8
0,42
1,9
36,66
152,8
5,34
9,3
59
В таблице 5 приведены материалы исследования микроэлементного состава в
пробах растительности на участках потенциального воздействия объектов хранения
нефтеотходов. Здесь важно понимать, что микроэлементы поступают в растительную
массу из почвы. Накоплению ряда микроэлементов в растительности может происходить
не только за счет загрязнения. Как видно из результатов
отдельных
микроэлементов
оказывает
наибольшее
анализа на накопление
влияние
тип
растительности.
Накопление алюминия в растениях не зависит от загрязнения. Мышьяк наибольшей
степени накапливается в моховой растительности, как на загрязненной, так и на чистой
территории и так же не может рассматриваться, как фактор привнесения загрязнения со
шламом. Накопления кальция наоборот может быть отнесено к присутствующему
загрязнению почвы, причем это отражается как в моховом покрове, так и в злаках.
Кобальт не является показателем воздействия загрязнения нефтью, так же, как и
хром. Накопление меди присуще моховой растительности не зависимо от загрязнения, в
то же время железо способно накапливаться в злаках на загрязненных участках в
наибольшей степени, нежели на чистых. Загрязнения ртутью и иридием растительной
массы так же не выявлено. Говоря о содержании калия в пробах растительности с чистых
и загрязненных участков можно заметить, что скорее есть тенденция его снижения в
растениях, выросших на загрязненной почве (правильное говорит даже об обеднении
растений калием). Концентрация лития, как и марганца
возрастает на хронически
загрязненных почвах в злаках. Для свинца не отмечено какой-то определенной
закономерности накопления в растениях в зависимости от их вида или от характера
загрязненности почвы. В отношении цинка селена, стронция таких закономерностей не
выявлено так же. Общий вывод по микроэлементному составу на этой стадии
исследования может быть очень приблизительным, но можно отметить, что заметного
влияния нефтяное загрязнение шламонакопителей на накопление микроэлементов в
растительности прилегающей территории не оказывает.
60
Таблица 5 - Данные микроэлементного анализа проб растительности участков размещения
нефтешламонакопителей
Элемент
Al
As
B
Ca
Cd
Co
Cr
Cu
Fe
Hg
I
K
Li
Mg
Mn
Na
Ni
P
Pb
Se
Si
Sn
Sr
V
Zn
Шламонакопи
тель уч. 5
аварии 1994
года через 10
лет после
рекультивации
мох
Шламонако
питель уч. 5
аварии 1994
года через
10 лет после
рекультивац
ии, злаки
Шламонако
питель 1211,
прилег.
территория
злаки на
чистом
участке
Шламонакоп
итель 1211,
прилегающая
территория
злаки на
хронически
загрязненном
участке
фон
моховый
очес
БКНС-21
зона
высачивани
я нефти изпод
отсыпки,
БКНС-1,
моховый
очес
339
0,01
10,73
1657
0,14
0,05
0,11
4,09
35,56
<0,0036
0,27
2610
0,02
1527
12,78
529
0,36
3207
0,31
<0,0039
22,13
0,01
6,86
0,04
17,57
142
0,27
0,6
638
0,01
0,23
0,38
1,25
290
0,005
2,51
2850
0,04
140
36,02
2,63
0,95
302
0,41
<0,0039
7,16
0,008
21,83
1,01
4,35
101
0,13
15,06
1458
0,01
0,18
0,43
1,42
550
<0,0036
14,9
9584
0,1
711
98,04
157
1,51
786
0,35
0,0039
24,56
0,01
14,78
0,47
24,09
398
2,7
8,37
4231
0,01
1,36
3,23
0,79
3116
<0,0036
3,89
6462
0,35
1190
676
122
2,41
1116
0,33
<0,0039
7,91
0,007
28,03
1,8
12,83
304
0,41
4,22
1509
0,12
0,86
1,55
3,08
729
0,04
1,9
2064
0,17
677
336
89,07
2,46
766
1,53
<0,0039
32,42
0,02
11,55
1
26,1
268
0,37
5,25
2445
0,05
0,89
0,84
3,29
633
<0,0036
5,06
6963
0,25
783
609
282
1,85
910
0,49
<0,0039
16,02
0,05
38,74
1,39
15,87
5.2 Оценка агрохимического и нефтехимического состояния шлама и почвы
прилегающей территории
Оценка агрохимических характеристик проб почвы сопредельных территорий и
самого шлама (табл.6) показала следующее. Почвы фоновых территорий отличаются
низким содержанием азота и низким содержанием гумуса, что в сущности свойственно
почвам северных территорий. При этом фоновые концентрации нефтепродуктов в
торфяных почвах достигают 1500 и более г/кг нефтепродуктов, в глеевых горизонтах
концентрация нефтепродуктов достигает 500-600 г/кг. Наиболее низкими значениями
61
концентрации нефтепродуктов отличаются подзолистые горизонты фоновых почв.
Песчаные грунты являются основой и того шлама, который отмывают на установках
УПНШ, там исходные концентрации нефти в пробах шлама в разы меньше, чем в пробах
шлама с БКНС-21 и скв. 1211.
Таблица 6 - Агрохимические характеристики проб почвы и шлама
№ обр.
Площадка
Глубина
отбора, см,
характеристика
пробы
29
В 5 м от
отсыпки
котлована
0-10 торфяноперегнойный
слой
10-20
Глеевый
горизонт
0-20
загрязненный
слой
торфяной
почвы
Углерод
общий,
%
Азот
общий,
%
Концентрация
нефтепродуктов,
мг/кг
рН
Влажность,
%
4,65
85
6,52
45
5,98
81
7,12
32
7,35
15
4,12
74
5,23
39
5,30
41
3,95
83
3,65
81
БКНС-21 Участок накопления отходов
30
31
32
33
34
35
Зона
высачиван
ия нефти
на
сопредельн
ую
территори
ю
Фон ерник
бруснични
к еловый
лес
Фон
переходное
болото в 50
м от
отсыпки
амбара
Шламонак
опитель
БКНС-21
36
38
39
Фон в 100
м ниже по
ландшафту
24,8
0,39
1624
1,9
0,03
654
0,06
0,38
450600
0-10
(органогенны
й горизонт)
10-50 (песок)
0,018
0,068
1012
0,27
1,49
556
0-8 торфяноглеевая почва
0,06
0,36
1556
Твердый
шлам с
жидкой
нефтью, до 30
см (глина,
песок)
Твердый
шлам 30-50
см
0-30 неразл.
торф
30-80
среднеразл.
торф
0,05
0,30
597800
0,07
0,45
738600
0,25
1,37
932
0,018
0,104
583
62
Шлам
ДНС-2 песок,
глина
51
52
53
Фон ДНС-2
54
55
Шламонак
опитель на
уч. 5 после
рекультива
ции
56
ЦДНГ-2, ДНС-2 (ДНС-13) УПНШ
исходный
5,9
0,093
Отмытый до
сушки
Высушенный
шлам
0-7
органогенный
7-40
Подзолистый
горизонт
0-80 песок,
глина
34222
6,96
25
2,1
0,03
25640
7,80
41
1,7
0,03
15838
7,70
15
46,4
1,33
365
6,74
31
0,78
0,042
6,96
10
7,14
19
43
5,4
0,165
21377
Торфяные и торфяно-глеевые почвы характеризуются так же низкими значениями
рН и высоким уровнем влажности, в сравнении с ними почвы подзолистые и песчаные
грунты шламонакопителей отличаются сухостью и нейтральными значениями рН. Исходя
из сорбционных свойств трех основных видов почвенного субстрата (торф, глина, песок),
представленных на обследованных территориях наибольшим уровнем загрязнения будут
характеризоваться торфяные почвы, но они же могут рассматриваться, как наиболее
устойчивые к загрязнению. Наименее загрязненными будут песчаные субстраты, но они и
менее устойчивы к загрязнении. Это было видно по участку рекультивированного с
использованием песка шламонакопителя в районе уч.5 аварийного разлива нефти 1994
года, когда даже через 10 лет после рекультивации остаточное загрязнение превышало
нормативные значения более, чем в 4 раза (норматив приемки земель для минеральных
грунтов на объектах лесохозяйственного значения 5000 мг/кг). Но справедливости ради
следует
сказать,
что и
структура
нефти
через
10
лет
после
рекультивации
шламонакопителя сильно изменилась в сравнении с изначальной. Так, если структура
алканов в составе свежего загрязнения возле участка БКНС-21 (рис.53) наиболее близка к
сырой нефти и характеризуется доминированием легких алканов (С15-С25), то в
остаточной нефти на рекультивированном шламонакопителе доминируют тяжелые
немобильные парафины с длиной цепи более 29 атомов углерода (рис. 55). Обращает на
себя внимание то, что структура алканов непосредственно в шламе шламонакопителя
БКНС-21 так же далека от сырой нефти. Песчано-глинистая основа шлама по видимому за
годы хранения шлама (а это более 10 лет) удерживает в своей массе в основном тяжелые
63
парафины (рис. 53). В то же время анализ алканов шлама на установке отмыва УПНШ
(рис. 54) до очистки близка сырой нефти, после отмыва и сушки концентрация фракций
С15-С34 пропорционально снижается и приближается к фоновым концентрациям.
Рис. 53 - Структура алкановой фракии проб шлама и почвы сопредельной в зоне
воздействия и фоновой территории на участке БКНС-21, мкг/кг почвы
Рис. 54 - Структура алкановой фракии проб шлама до и после отмыва ДНС-2 (ДНС-13)
УПНШ, мкг/кг почвы
64
Рис. 55 - Структура алкановой фракции на участке рекультивированного шламонакопителя через
10 лет после завершения работ, мкг/кг почвы
Это говорит о том, что в самоочищении подзолистых почв и песчаных грунтов
доминируют процессы физического очищения. При очищении органо-минеральных и
особенно органических почв доминирующими будут процессии биологической очистки.
Подзолистым почвам фоновой территории характерно присутствие легких
природных алканов (рис. 55), а торфяным почвам - наоборот, тяжелых с длиной цепи
более 30 атомов.
Оценка полиароматических соединений (ПАУ) в испытанных пробах показывает
(табл. 7), что в подзолистых горизонтах фоновых почв (проба 33) доминируют и
превышают таковые в загрязненных почвах флюорен и фенантрен, в торфяных (проба 42)
тяжелая полиароматика Дибенз[a,h]антрацен, Бенз[ghi]перилен, Индено[1,2,3-cd]пирен.
В свежезагрязненных почвах прилегающей к шламонакопителям территории и в
шламе присутствуют все основные ксенобиотики, включая приоритетные, такие, как
пирен, бензоантрацен, бензо(а)пирен (пробы 29, 35), при этом при длительном
нахождении их на ландшафте (проба 56 - грунт рекультивированного шламонакопителя)
их
концентрация
снижается,
и
за
65
10
лет
только
в
2
раза.
Таблица 7 - Содержание полиароматических углеводородов в пробах шлама и почвы обследованных участков, мкг/кг
Шифр
Нафта
Ацен
Флуо
Фенан
Антра
Флуо
лин
афтен,
рен,
трен
цен
рантен
Пирен
пробы
Бенз[а
Хризен
Бенз[b]
Бенз[к]
Дибенз[
]антра
флуора
флуора
Бенз[а]
a,h]
цен
нтен
нтен
пирен
антраце
н
Бенз[gh
Индено[1
i]перил
,2,3-cd]
ен
пирен
29
<20
<6
750
180
<1
130
1220
320
>2000
780
87
340
770
<6
0
33
<20
<6
630
360
8
<20
<20
6,4
41
6,8
5,2
14
<6
<6
30
35
<20
<6
<6
<6
<1
<20
1080
130
>2000
1700
64
380
620
730
0
42
<20
<6
83
18
<1
<20
<20
<6
24
<6
5,1
7
310
>2000
352
51
<20
<6
80
19
<1
<20
54
17
120
<6
10
43
40
<6
0
52
<20
<6
107
41
3,8
<20
170
11
140
<6
<1
<1
<6
<6
0
53
<20
<6
<6
6,6
<1
<20
56
<6
65
<6
3,6
29
<6
133
0
55
<20
<6
37
8
<1
<20
<20
<6
9
<6
1,2
3,0
<6
<6
0
56
<20
<6
200
25
<1
<20
360
90
1030
<6
83
400
1140
570
0
66
Исходя из данных химических анализов можно заключить следующее. При
возникновении нарушений в изоляции шламонакопителей, которая возможна на стадиях
хранения и переработки нефтешламов загрязнение сопредельных сред происходит по
следующим сценариям:
1. При разрушении отсыпки будет происходить загрязнение почвы сырой нефтью,
соответственно в среде будет превышено как валовое содержание углеводородов, так и
концентрация алканов с длиной цепи от С14 до С28, а так же ксенобиотиков
полиароматичского ряда, включая приоритетные загрязнители, такие, как пирен,
банзо(а)пирен, бензоантрацен. При этом будет иметь значение тип почвенного субстрата,
на который попадет загрязнение. На дренируемых почвах, таких, как подзолы масса
загрязняющих веществ будет проникать вглубь почвы, при этом на поверхности со
временем останутся только инертные тяжелые фракции парафиновой фракции. Наиболее
токсичные компоненты могут уйти в систему грунтовых вод и значительно усугубить
эффект воздействия на биотические компоненты окружающей среды на значительном
расстоянии от очага загрязнения, хотя внешне непосредственно в зоне загрязнения этого
можно и не увидеть. На торфяниках и торфяно-глеевых почвах загрязняющие вещества
сконцентрируются
близко к
поверхностному слою,
где
и
будут
подвергаться
постепенному разрушению за счет естественных факторов (работы микрофлоры и роста
растений). Дальность воздействия в этом случае будет локализована зоной видимого
загрязнения, воздействие за пределами очага заражения будет незначительным.
2.
При
просачивании
нефтесодержащей
жидкости
из-под
отсыпки
шламонакопителя сквозь слой песка и глины в сопредельные среды попадают легкие
алканы и ПАУ. При попадании на песчаные почвы сопредельной территории внешнего
эффекта наблюдаться не будет, но будет значительным урон, наносимый токсичными
растворами через систему грунтовых вод. Для торфяных и торфяно-глеевых почв такой
эффект будет не так выражен и основная масса алканов и ПАУ сконцентрируется в очаге
заражения, что дает возможность ликвидировать последствия попадания нефтешламов на
сопредельную территорию методами рекультивации.
3. При отмыве шлама водой в составе самого шлама величины содержания
углеводородов, парафинов, ПАУ способны снижаться пропорционально интенсивности
отмыва и после высушивания такого шлама опасность загрязнения сопредельных сред
сводится к нулю.
Остается невыясненным вопрос о промывных водах и их дальнейшей переработке
в случае, когда используется метод отмыва. В 2014 году возможность выяснить судьбу
67
сточных вод и оценить степень их токсичности и определить их химические свойства
технически не предоставилась. Но это один из важнейших аспектов оценки технологии
переработки нефтешламов методом отмыва, который необходимо будет определить на
следующем этапе.
Использование такого критерия оценки, как концентрация тяжелых металлов в
пробах шлама и почвы не показала своей перспективности.
5.3 Биохимическая оценка шлама и почвы прилегающих территорий
Потенциал самоочищения почвенных сред определяется в первую очередь
комплексом микробиологических и биохимических показателей. Активность субстратной
микрофлоры выражается как в численности отдельных трофических групп, так и в
проявлении
активности
микробиологической
и
разных
групп
биохимической
ферментов.
активности
Использование
позволяет
параметров
прогнозировать
и
интенсивность процессов очищения субстратов от нефти. С учетом сложности,
многоплановости и порой противоречивости рассматриваемых показателей применение
методов микробиологического контроля часто существенно и аргументировано влияет на
выводы обследований загрязненных нефтью почв. Данные анализа представлены в
таблице 8. Судя по результатам фоновые почвы отличаются друг от друга по степени
функциональной активнсоти почвеннгой микрофлоры, причем самымы малоактивными
являются подзолистые, самыми активными по численности микроорганизмов верхние
горизонты органогенных почв и торфяные слои под моховым очесом болотных почв.
После попадания на них нефти уровень активности резко возрастает, что можно видеть на
примере участка в зоне воздействия нефтешламонакопителя БКНС-21 (проба 31). Здесь
возрастает аммнонифицирующая и нитрифицирующая активности почвы, относительно
высока
и
активность
группы
олигонитрофиллов,
что
говорит
об
отсутствии
резкотоксического эффекта от попавшей в почву нефти шламонакопителя. Эта группа
испытывает мощное угнетение на участках свежих нефтеразливов, из чего можно
заключить, что либо попадание нефти в почву было давно, либо оно носит хронический
характер, а микробиота почвы успела адаптироваться к загрязнению, запустились
процессы естественного самоочищения.
68
Таблица 8 - Данные микробиологического и биохимического анализов проб почвы и шлама
БКНС-21 Участок накопления отходов
№
п/п
участок
Описание пробы
Аммонифи
каторы,
млн/1 г
в.с.п
Нитрифика
торы млн/1
г в.с.п
Олигонитр
офиллы
млн/1 г
в.с.п
Нефтеокис
ляющие
млн/1 г
в.с.п
Каталазная
активность,
мл КМпО4/1
г а.с.п.
Дегидроген.
активность,
мг формазана
/1 г а.с.п.
Липазная
активность
мл КОН /1 г
а.с.п.
Целлюлазная
активность
31
Зона
высачи
вания
нефти
Загрязненный
нефтью слой
почвы
650
230
0,56
120
1.6
7.5
0.18
0,0
32
Фон ерник
бруснич
ник
еловый
лес
. Фон 2 для
БКНС-21
Дернина
моховая
90
150
12
0,05
0,8
0,25
0,30
0,2
песок
10
50
0,25
0,03
0,2
0,15
0,0
0,0
Шламо
накопит
ель
БКНС21
Твердый
нефтешлам с
жидкой нефтью,
высота 118 м над
у.м.
0,2
0,03
0,00
0,15
0,31
0,92
0,00
0,0
Твердый
нефтешлам,
120
35
0,05
1,78
1.52
0.58
0.16
0
33
35
36
69
117,5 м над у.м.
37
38
39
Фон в
100 м
ниже по
ландш.
от
отсыпк
и
амбара
Моховый очес
12,5
2,56
0,19
0,01
1,2
0,05
0,21
1,25
Неразложенный
торф
230
180
18,2
0,08
1.3
0.08
0.18
33.0
Глеевый
горизонт
120
16
0,15
0,16
0.54
1.01
0.001
3.0
14.08.14. ЦДНГ-2, ДНС-2 (ДНС-13) Установка переработки шламов УПНШ СПАСФ Природа
Исходный шлам
26
16,5
1,25
0,12
2,26
9,54
5,23
12,5
52
Отмытый шлам
до сушки
0,15
0,05
0,00
0,08
0.24
2.9
0.25
0,0
53
Отмытый шлам
после сушки
0,11
0,03
0,00
0,09
0.34
2.1
0.11
0,0
Проба почвы за
отсыпкой
шламонакопител
я (за обваловкой)
на сопредельной
территории в 50
м от котлована.
Дернина
120
310
50,5
0,8
2,5
6,5
1,5
1,0
51
54
Шлам
ДНС-2
Фон
ДНС-2
70
55
7-40.
Подзолистый
горизонт
15
20
2
0,4
1,2
2,5
3,1
0,5
26.4
0.58
1.0
1.4
0.35
0
15.08.14. Участок 5 в зоне аварийного разлива нефти 1994 года
56
Шламо
накопит
ель
Песчаный грунт
с прослойками
нефти
150
530
50
21
1.06
15.08.14. Шламонакопитель в районе скв. 1211, ДНС 7
59
Твердый
нефтешлам
150
26,0
0,0
95
71
0.4
Сам по себе твердый нефтешлам (Участки БКНС-21, скв. 1211, участок отмыва
шлама УПНШ) в исходном виде обладают микробной активностью, но она ниже, чем в
загрязненной нефтью почве. На рекультивированном шламонакопителе активность
субстратной микрофлоры в достаточной мере высока, если исходить из того, что это
песчаный участок и сравнивать с его с активностью подзолистых почв района
исследований. Но в целом она ниже, чем на торфянисто-глеевой почве участка, который
загрязнен сырой нефтью (в р-не БКНС-21).
После отмыва шлама на установке УПНШ активность микробиоты заметно и даже
сильно падает, до 10 - 100 раз снижается ферментативная активность и численность
основных трофических групп микробиоты. Если прогнозировать дальнейшую судьбу
отмытого шлама, то для его доочистки потребуется внесение активной микрофлоры. Это
достигается путем внесения биопрепаратов нефтеокисляющего действия, либо за счет
смешивания с нестерильной почвой. В сущности, грунт промыли горячим раствором и
простерилизовали, что привело и неизбежно к убиванию в ней всей естественной
микрофлоры и существенно замедлит в последующем процесс возврата почвы к
нормальном функционированию.
Проведенные исследования показали, что сами по себе шламохранилища, если они
герметичны, отсыпка не нарушена, их не переполняют, на сопредельный среды не
оказывают заметного негативного воздействии и представляю опасность для ОПС только
сами по себе, как источники потенциально негативного воздействия. Это мы наблюдали и
по растительности, и по состоянию микробиоты, и по характеристикам загрязненности.
Однако, вопрос их разрушения - это вопрос времени и проблема утилизации шлама и
ликвидации шламонакопителей все равно встанет.
Среди обследованных, только на УПНШ велись работы по нейтрализации шлама.
Мы оценивали их и с точки зрения токсичности расчетным методом и методом
биотестирования. Исходный шлам характеризовался пограничным между 3 и 4 классом
опасности для ОПС и 3 классом токсичности по тест-объектам, отмытый был
пограничным между 4 и 5 классами, т.е. может быть и захоронен без последствий для
ОПС на специально отведенных полигонах. Однако такую методологию вряд ли можно
предлагать для более северных территорий, поскольку отводить площадки для полигонов
захоронения шламов пусть даже и 5 класса опасности просто негде. Поэтому для Севера,
для условий НАО в частности, имеет смысл тиражировать методологию биопереработки
шламов, которую мы подробно описали в отчете 2 этапа и приводим в приложении к
этому отчету.
72
6 Предварительный перечень показателей для разработки критериев оценки
воздействия на биоразнообразие наземных экосистем технологий переработки
шламов
Параметры
отслеживаться
состояния шламонакопителей и прилегающей территории должны
в
процессе
проведения
работ, по
завершению
каждого
из
технологических этапов и в конце технологического цикла.
Перед началом работ оценивают прилегающую территорию и анализируют пробы
шлама, оценивают объемные характеристики шламонакопителей
Пробы почвы и шлама анализируют по показателям:
- концентрация углеводородов;
- Концентрация ПАУ
- структура алкановой фракции
-влажность
- уровень биологической активности субстрата;
- агрохимические характеристики субстрата (уровень влажности, рН, содержание
основных биогенных элементов);
Геоботаническое описание
прилегающей территории
с
указанием
видов
травянистой и древесной растительности
Первичные
исследования
определяются
необходимостью
подготовки
индивидуальных схем переработки и очистки нефтеотходов, которые затем проходят
стадию согласования и местном отделе охраны окружающей природной среды.
Для каждого из объектов разрабатывается план мониторинговых исследований на
весь период проведения работ, являющийся неотъемлемой частью раздела ОВОС для
каждого из объектов намечаемых работ.
В
процессе
работ
(по
завершению
отдельных
этапов)
контроль
технологического процесса проводят по следующим показателям:
- Концентрация углеводородов
- влажность;
- уровень биологической активности субстрата;
- характер нарушения растительности и почвенного покрова прилегающей
территории и корректировка технологических схем для снижения возникающего
негативного воздействия.
73
Этот этап необходим для определения целесообразности продолжения или
необходимости завершения отдельных технологических этапов, предусмотренных
выбранной технологией производства работ.
По окончании работ:
Пробы почвы и шлама анализируют по показателям:
- концентрация углеводородов;
- Концентрация ПАУ
- структура алкановой фракции
-влажность
- уровень биологической активности субстрата;
- агрохимические характеристики субстрата (уровень влажности, рН, содержание
основных биогенных элементов);
Геоботаническое
описание
прилегающей
территории
с
указанием
видов
травянистой и древесной растительности, в сравнении с исходными данными первого
этапа (на стадии начала работ)
На основании результатов мониторинга хода работ готовят данные для архива и
корректировки схем проведения работ в дальнейшем, а по результатам оценки состояния
очищаемых субстратов и рекультивированных земель готовят заключение к приемке
земель после проведения рекультивационных работ. Заключение готовится в соответствие
с требованиями Регламентов приемки загрязненных нефтью рекультивированных земель,
принятого для конкретных природно-климатических условий.
Химические анализы в рамках мониторинговых исследований проводят
по
ГОСТированным методикам в лабораториях, аккредитованных в соответствующих
областях.
Уровень
гетеротрофной
биологической
и
активности почвы
углеводородокисляющей
определяют
микрофлоры
по
по
численности
общепринятым в
микробиологии методам в любой микробиологической лаборатории. Грунт, очищенный
до значений, превышающих установленные установленные в регионах нормы, может
быть использован по назначению без жесткой привязки к степени остаточного
загрязнения лишь в том случае, когда численность гетеротрофной микрофлоры в нем
составляет не менее 10-100 млн.
клеток
на 1 г воздушно-сухого
субстрата, а
углеводородокисляющей - не менее 1 млн. клеток на 1 г воздушно-сухого субстрата. При
указанных показателях активность грунта достаточна для дальнейшего самоочищения
без дополнительного вмешательства.
74
Степень фитотоксичности очищенного шлама определяется на последнем этапе и
на стадии приемки земель, оценивают по характеру роста однолетних и многолетних трав.
После завершения работ травянистая растительность должна развиваться, не испытывая
токсического воздействия. Визуально это определяется по виду растущих трав (рост не
угнетен, трава зеленая, признаки пожухлости отсутствуют), а на этапе мониторинговых
исследований – на 2-3 годы после завершения работ – наблюдается устойчивое развитие
высеянных трав со степенью проективного покрытия не менее 75%. Именно на этой
стадии можно говорить о том, как именно работы повлияли на биоразнообразие
сопредельных сред и как оно возобновляется на участках работ, однако эти критерии до
настоящего времени не установлены.
Основным видом воздействия на почвы при проведении работ будут нарушения
естественного состояния земной поверхности и почвы, приводящие к изменениям
литогенной
основы ландшафтов и
возможной
активизации геоморфологических
процессов.
При проведении работ будут наблюдаться следующие воздействия на почвенный
покров:
- уничтожение плодородного верхнего слоя почвы, его перемешивание на
большую глубину;
- уплотнение почвы и нарушение напочвенного покрова при перемещении
автоспецтехники;
- загрязнение почвы в результате образования производственных отходов и
аварийного разлива ГСМ от автоспецтехники;
- ускорение водной и ветровой эрозии;
При
проведении
работ
будут
наблюдаться
следующие
воздействия
на
растительный покров:
-
уничтожение растительности;
-
формирование новых местообитаний для растений;
-
привнос новых видов флоры при биологической рекультивации.
Переработка нефтеотходов может оказать влияние на животных как на территориях
загрязненных земель, так и в зонах потенциального влияния. Следует отметить, что
воздействия практически идентичны на всех этапах работ. Отрицательное воздействие
оказывают следующие факторы:
75
- изменение среды обитания из-за отчуждения земель под площадки очистки
нефтеотходов, движения техники, загрязнение земель;
- высокая вероятность гибели мелких животных при полном изменении условий
обитания на площадках;
- ограничение перемещения животных;
- гибель и заболевания животных при загрязнении территорий местообитания
ГСМ (почв, водных объектов, атмосферы);
- присутствие фактора беспокойства (шум и вибрация от техники, присутствие
человека), приводящее к вспугиванию птиц и животных с мест выведения
потомства, увеличению вероятности гибели детенышей, смене традиционных
мест обитания;
- непосредственная
гибель
животных
при
движении
техники
и
прочих
технических процессах;
- браконьерская охота (из всех видов антропогенных воздействий браконьерство
наносит фауне наземных позвоночных животных наибольший урон).
Наиболее интенсивное воздействие на фауну будет оказываться во время
проведения работ по экскавации нефтезагрязненной почвы, завозом сырья и материалов.
Это будет связано с концентрацией на ограниченной площади большого числа людей,
различных машин и механизмов, активным воздействием на почвенно-растительный
покров. Особенно сильно в этот период проявляется фактор беспокойства.
Кроме млекопитающих и птиц, работы влияют и на состояние почвенных
беспозвоночных. Техногенные воздействия на почвенную биоту тесно связаны с
воздействием на почвенно-растительный покров в районе предполагаемых работ.
Конечной целью работ по переработке шламов является:
Полная ликвидация нефтяного загрязнения на объекте в том числе:
- очистка шламонакопителей от загрязненного грунта и нефтесодержащей
жидкости;
- рекультивация шламонакопителя
-
очистка
объекта
от
технологического
металлоконструкций
76
мусора
и
нефункционирующих
- Рекультивация основной и вспомогательных территорий объекта для обеспечения
восстановления
почвенно-растительного
покрова,
начала
устойчивого
развития
высеянных трав.
Мониторинг состояния участков, на которых предстоит проводить работы по
очистке нефтешлама и последующей доочистке и рекультивации, определяется
необходимостью оценки ущерба, объема работ, вида работ, корректировками схем
производства работ в зависимости от характера нарушения территории и оценку качества
выполненных работ. Впоследствии мониторинг предполагает оценку объектов на
протяжение 2-3 лет по окончание природовосстановительных работ.
77
7 Предложение к подготовке технического задания на работы 2015 года
В основе предложения по разработке технического задания -общее задание на
работы по теме «Оценка эффективности технологий утилизации нефтеотходов для
сохранения биоразнообразия наземных экосистем в НАО и в Республике Коми».
Согласно базового задания целями работы по оценке эффективности технологий
утилизации нефтеотходов для сохранения биоразнообразия наземных экосистем в НАО и
в Республике Коми являются:
- получение данных для оценки воздействия на биоразнообразие разных
технологий переработки нефтеотходов, воздействия зон накопления отходов на
почвенные экосистемы (2014-2015 годы);
- определение наиболее эффективных для сохранения биоразнообразия технологий
утилизации нефтешламов в условиях Севера (2014-2015 годы);
- выработка предложений и рекомендаций для нефтедобывающих компаний по
критериям выбора технологий утилизации нефтеотходов в условиях Севера и
мониторингу состояния окружающей среды в процессе работ по переработке отходов
(2016 год).
Стадия 1 (2014 год) подбираются объекты накопления и переработки нефтеотходов
в Республике Коми и Ненецком автономном Округе, проводится оценка состава и свойств
отходов с точки зрения их воздействия на биоразнообразие, описание биоразнообразия
демонстрационных участков и прилегающей к ним территории для оценки разных
технологий обращения с нефтесодержащими отходами и степени их воздействия на
почвенные экосистемы;
Стадия 2 - В 2015 году продолжаются полевые исследования с целью
сравнительной характеристики сукцессий растительности и фауны, выявления потенциала
восстановления и возобновления биоразнообразия за 2 года работ по утилизации отходов
на объектах действующей переработки отходов для определения наиболее эффективных
для сохранения биоразнообразия технологий хранения и утилизации нефтешламов.
Стадия 3 - В 2016 году разрабатывают предложений и рекомендации для
нефтедобывающих компаний по критериям выбора технологий утилизации нефтеотходов
в условиях Севера и мониторингу состояния окружающей среды в процессе работ по
переработке отходов
78
Стадия 1 завершена работами 2014 года, выполнена экологическая оценка мест
складирования и переработки шламов в Республике Коми, рассмотрены технологические
решения, применяемые в НАО. Предлагается:
1. Продолжить работы на выбранных в 2014 году участках БКНС-21, скв. 1211,
ДНС-2 УПНШ, где на 2015 год намечено начало работ по ликвидации шламонакопителей
и их последующей рекультивации с целью определения параметров мониторинга на
стадиях переработки и рекультивации шламонакопителей, отработки предложенных
параметров мониторинга и выявления цифровых значений конкретного воздействия,
которые впоследствие будет использованы в предложениях и рекомендациях для
нефтедобывающих компаний по критериям выбора технологий утилизации нефтеотходов
в условиях Севера (на стадии выбора подрядчиков) и мониторингу состояния
окружающей среды в процессе работ по переработке отходов.
2. Провести работы по оценке технологий переработки нефтеотходов на
действующих нефтяных месторождениях в НАО: на Варандейском (оценка технологии
сжигания нефтешлама и последующего его захоронения) и Леккерском м/р (отработки
методики биоразрушения нефтеуглеводородов в составе шлама в тундровой зоне), а так
же на Южно-Хыльчуюсском - исследование последствий переработки нефтешламов в
водоохраной зоне .
Работу предлагается провести в 2 этапа:
Этап
1.
Подготовка
и
проведение
полевых
исследований
на
демонстрационных площадках НАО, Республики Коми
Задачи:
1. Сформировать группу высококвалифицированных специалистов необходимого
профиля, обладающих соответствующим опытом и квалификацией для выполнения работ
в рамках технического задания на всех этапах и объектах выполнения работ 2014 года.
2. Разработать и согласовать с ООО "Лукойл-Коми" программу полевых
исследований, получить допуск к работам на м/р Варандей, Ю.Хыльчую, Леккерка на
территории НАО, на месторождениях Ю.Ошское, Возейское, Верхневозейское на
территории Усинского р-на респ. Коми.
3. Выполнить описание почвенно-растительного покрова новых (не обследованных
в 2014 году) фоновых территорий и зон демонстрационных площадок, на текущих стадиях
переработки шламов
4. Провести отбор проб шлама и почвы новых площадок фоновой территории для
последующего анализа.
79
Результаты работ по 1 этапу представить в отчете 1-го этапа в виде описания
каждого
из
демонстрационных
объектов,
применяемой
технологии,
ее
стадии,
характеристикой растительных сообществ прилегающей фоновой и прилегающей
территорий, находящихся в зоне воздействия участков переработки шламов
Этап 2. Обработка материалов полевых исследований и подготовка итогового
отчета
Задачи:
1. Провести анализ проб почвы и нефтешлама;
2. Результаты анализа проб по химическим, агрохимическим, нефтехимическим с
выявлением
миграционно-активных
агрессивных
веществ,
влияющих
на
живые
компоненты представить в обобщенном виде в составе отчета;
3. По каждому из объектов мониторинга должен быть сделан вывод о влиянии на
биоразнообразие конкретной технологии или этапа ее реализации;
4. Подготовить итоговый перечень показателей для разработки критериев оценки
воздействия на биоразнообразие наземных экосистем различных технологий переработки
нефтешламов
Результаты работ по 2 этапу представить в Итоговом в виде описания каждого из
демонстрационных объектов, применяемой технологии, характеристикой естественных и
нарушенных экосистем, состава и характеристики шламов на разных стадиях их
переработки, типовой принадлежности почвы обследованных объектов и программы
мониторинга на каждом из объектов. Главными выводами по работе должны стать
предложения по принципам выбора наилучших для сохранения биоразнообразия
технологий переработки нефтеотходов в условиях НАО и респ.Коми .
80
Заключение
При подготовке к проведению работ по оценке эффективности технологий
утилизации нефтеотходов для сохранения биоразнобразия наземных экосистем в НАО и
Республике Коми был проведен анализ материалов по составу и свойствам нефтеотходов,
воздействию их жизненного цикла (процесса накопления, хранения, переработки) на
почву и растительный мир, методам оценки воздействия нефтешламов на природные
объекты. Анализ показал, что несмотря на существование значительной информации об
отходах нефтяных производств, степень изученности воздействия самих отходов и
нюансы технологических решений в контексте воздействия на биоразнообразие
разрознены, либо отсутствуют вовсе.
Очевидно, что углеводородсодержащие шламы представляют собой опасность для
живых систем в большей степени, чем участки аварийных разливов нефти на ландшафт,
поскольку в их составе сконцентрированы наиболее токсичные углеводороды, чем в
сырой нефти. Основным при воздействии на биоразнообразие будет воздействие на
генетическом и видовом уровнях. В этой связи при разработке плана исследований этого
года были учтены первоочередные задачи мониторинга в рамках работ по тематике
договора.
Были
исследовать
объекты
накопления
и
хранения
нефтешламов
в
сравнительной характеристике по таким критериям, как химические и миграционные
характеристики
шламов
и
продуктов
их
переработки,
проведены
эколого-
токсикологические исследования и оценка состояния почвы и флоры как зон размещения
шламонакопителей, так и прилегающей к ним и фоновой территории. Проведенные
исследования показали, что сами по себе шламохранилища, если они герметичны,
отсыпка не нарушена, их не переполняют, на сопредельный среды не оказывают
заметного негативного воздействии и представляю опасность для ОПС только сами по
себе, как источники потенциально негативного воздействия. Это мы наблюдали и по
растительности, и по состоянию микробиоты, и по характеристикам загрязненности.
Однако, вопрос их разрушения - это вопрос времени и проблема утилизации шлама и
ликвидации шламонакопителей все равно встанет.
При возникновении нарушений в изоляции шламонакопителей, которая возможна
на стадиях хранения и переработки нефтешламов загрязнение сопредельных сред
происходит по следующим сценариям:
1. При разрушении отсыпки будет происходить загрязнение почвы сырой нефтью,
соответственно в среде будет превышено как валовое содержание углеводородов, так и
концентрация алканов с длиной цепи от С14 до С28, а так же ксенобиотиков
81
полиароматичского ряда, включая приоритетные загрязнители, такие, как пирен,
банзо(а)пирен, бензоантрацен. При этом будет иметь значение тип почвенного субстрата,
на который попадет загрязнение. На дренируемых почвах, таких, как подзолы масса
загрязняющих веществ будет проникать вглубь почвы, при этом на поверхности со
временем останутся только инертные тяжелые фракции парафиновой фракции. Наиболее
токсичные компоненты могут уйти в систему грунтовых вод и значительно усугубить
эффект воздействия на биотические компоненты окружающей среды на значительном
расстоянии от очага загрязнения, хотя внешне непосредственно в зоне загрязнения этого
можно и не увидеть. На торфяниках и торфяно-глеевых почвах загрязняющие вещества
сконцентрируются
близко к
поверхностному слою,
где
и
будут
подвергаться
постепенному разрушению за счет естественных факторов (работы микрофлоры и роста
растений). Дальность воздействия в этом случае будет локализована зоной видимого
загрязнения, воздействие за пределами очага заражения будет незначительным.
2.
При
просачивании
нефтесодержащей
жидкости
из-под
отсыпки
шламонакопителя сквозь слой песка и глины в сопредельные среды попадают легкие
алканы и ПАУ. При попадании на песчаные почвы сопредельной территории внешнего
эффекта наблюдаться не будет, но будет значительным урон, наносимый токсичными
растворами через систему грунтовых вод. Для торфяных и торфяно-глеевых почв такой
эффект будет не так выражен и основная масса алканов и ПАУ сконцентрируется в очаге
заражения, что дает возможность ликвидировать последствия попадания нефтешламов на
сопредельную территорию методами рекультивации.
3. При отмыве шлама водой в составе самого шлама величины содержания
углеводородов, парафинов, ПАУ способны снижаться пропорционально интенсивности
отмыва и после высушивания такого шлама опасность загрязнения сопредельных сред
сводится к нулю.
Остается невыясненным вопрос о промывных водах и их дальнейшей переработке
в случае, когда используется метод отмыва. В 2014 году возможность выяснить судьбу
сточных вод и оценить степень их токсичности и определить их химические свойства
технически не предоставилась. Но это один из важнейших аспектов оценки технологии
переработки нефтешламов методом отмыва, который необходимо будет определить на
следующем этапе.
Использование такого критерия оценки, как концентрация тяжелых металлов в
пробах шлама и почвы не показала своей перспективности.
82
Полученные результаты позволили получить исходные данные по изменению
микробиологического состояния почв и грунтов, оценить характеристики самих шламов и
дать оценку их потенциального воздействия на почвы в зависимости от их типовой
принадлежности.
83
Список литературы
1.
Bray, E.E. Hydrocarbons in nonreservoir rock source beds: Part 1 / E.E.
Bray, E.D. Evans // AAPG Buletin. – 1965, No. 49. – P. 248 – 257.
2.
Gao, Y.C. Assessing the quality of oil-contaminated saline soil using two
composite indices / Y.C. Gao, J. Wang, J. Xu, X. Kong, L. Zhao, D.H. Zeng // Ecological
Indicators. – 2013. – Vol. 24. – P. 105 – 112.
3.
Вехов В.Н. и др. Культурные растения СССР. М.: «Мысль», 1978,
4.
Гержберг Ю.М., Цхадйя Н.Д., Овчар З.Н. и др. Реагентное
336 с.
обезвреживание
отходов
нефтегазовой
промышленности
//
Строительные
материалы, оборудование технологии XXI века. М., №3, 2003. – С.30-31.
5.
Капустин М.А., Григорьянц Р.Р., «Переработка нефтяных остатков,
отходов резины и ряда полимеров в жидкие углеводородные топлива на основе
новой термокаталитической технологии». // Международная конференция «Новые
Технологии для очистки нефтезагрязненных вод, грунтов, переработки и
утилизации нефтешламов»; Москва, 2001г.– С.141-142.
6.
Куюкина
М.С.,
Ившина
И.Б.,
«Биотехнология
очистки
нефтезагрязненных грунтов из шламохранилищ в холодных климатических
условиях». Тезисы докладов. Международная конференция «Новые Технологии
для очистки нефтезагрязненных вод, грунтов, переработки и утилизации
нефтешламов»; Москва, 2001г. – С.154-155.
7.
Маркарова М.Ю. Нурдинов А.Г.
Переработка нефтяных и
газоконденсатных шламов. Методология и результаты. // Материалы 3-й научнопрактической конференции «Экологические работы на месторождениях ТиманоПечорской нефтегазоносной провинции. Состояние и перспективы», Ухта, 2004. –
С. 76-87.
8.
утилизация
Мезенцева Л.В., «Рекультивация нефтезагрязненных земель и
нефтесодержащих отходов». // Международная конференция
«Новые Технологии для очистки нефтезагрязненных вод, грунтов, переработки и
утилизации нефтешламов»; Москва, 2001г. – С. 90-92.
9.
Методика выполнения измерений массовой доли нефтепродуктов в
пробах почв на анализаторе жидкости «ФЛЮОРАТ-02». ПНДФ 16.1.21-98, Москва,
1998.
84
10.
Мотейл П. Очистка от нефтяных загрязнений. // Материалы 3-й
научно-практической конференции
«Экологические работы на месторождениях
Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции. Состояние и перспективы», Ухта,
2004. – С. 56-60.
11.
Ровинский,
М.Я.
Фоновый
мониторинг
полициклических
ароматических углеводородов / М.Я. Ровинский, Т.А. Теплицкая, Т.А. Алексеева. –
Л.: Гидрометеоиздат, 1988. – 224 с.
12.
Современные
Российские
Экологические
Технологии,
том
2
«Технологии и оборудование для переработки и утилизации нефтесодержащих
отходов и нефтешламов». Справочник. Ред. коллегия. Жаров О.А., Кривошеин
А.К., Смирнов С.В.; Ярославль, ЗАО «Эколлайн», 2003г. –189с.
13.
Технология переработки нефтезагрязненных отходов и почвогрунтов,
образующихся
в
результате
производственной
деятельности
предприятий
магистральных нефтепроводов. Ухта, 2004. – С. 18-22, 38-41.
14.
Требин Г.Ф., Чарыгин Н.В., Обухова Т.М. Нефти месторождений
Советского Союза. Справочник. М.: Недра. - 1980. - 583 с.
15.
Турковская
О.В.,
Дубровская
Е.В.,
Муратова
А.Ю.
и
др.,
«Возможности современных приемов биоремедиации окружающей среды». //
Материалы конгресса «Биотехнология – состояние и перспективы развития»;
Москва, 2002 г. – С. 290.
16.
Устинова
Н.Н.,
Суржко
Л.Ф.,
Янкевич
М.И.,
Утилизация
резервуарных нефтешламов. // Международная конференция «Новые технологии
для очистки нефтезагрязненных вод, грунтов, переработки и утилизации
нефтешламов, Москва, 2001г. – С.147-148.
17.
Хазиев Ф.Х. Методы почвенной энзимологии. М.: Наука, 1990. 189с.
18.
Хазиев Ф.Х. Методы почвенной энзимологии. М.: Наука, 2005. 252с.
85
Приложение 1
Биологическая переработка твердого нефтешлама на территории ЮжноОшского нефтяного месторождения (граница РК и НАО) в период с 2003 по 2006 гг.
Работы по ликвидации амбаров складирования нефтесодержащих отходов и их
утилизации проводились согласно разработанной в Институте биологии схемы
производства работ, в основу которой положен принцип экотехнологии, т.е. технология
построена по принципу природных процессов. Данные материалы мы выбирали из
архивных
документов
ООО
"Лукойл-Усинск-нефтегаз",
предоставленных
нам
недропользователем в рамках выполняемых по контракту работ для анализа отработанных
в регионе технологий.
В 2003 году опытно-промышленные работы были начаты с объектов «Амбар №5 и
№6», 145 и 140 км трассы Усинск-Харьяга. Объем нефтесодержащих отходов – в блокбоксе 5 - около 2700 м3, в блок-боксе 6 – 3000 м3. Основной вид отходов – твердые
нефтешламы (грунт, загрязненный нефтью до 500 г/кг). В блок-боке №5 объем жидких
нефтешламов (нефть, содержащая мехпримеси до 50% по весу) – около 200 м3, твердых,
около 2500 м3. Основной, загрязненный нефтью субстрат – песок.
Работы по очистке блок-бокса №5 были начаты в середине сентября 2003 года.
Тогда же отведен 1 га земель на карьере № 21 «Б» для проведения биологической (с
использованием биопрепаратов нефтеокисляющего действия и минеральных удобрений)
доочистки грунта от нефти.
Предварительное обследование
участков Блок-бокс-5 и Блок-бокс-6 было
проведено 4 июня 2003 года. В этот период были отобраны образцы нефтезагряненного
грунта
и
проведена
фотосъемка
объектов.
Проведен
анализ
субстратов
и
рекогносцировочный эксперимент по оптимизации процесса очищения субстрата от
нефти.
На
участке
Блок–бокс
№5
отобраны
пробы
в
трех
точках
котлована
последовательно от ближней к дороге части к дальней точке котлована. Отбор проб
произведен на глубину до 90 см.
На участке Блок–бокс №6 так же отобраны пробы последовательно (если смотреть
от дороги к котловану) из ближней, средней и дальней точек. Пробы взяты на глубину 080 см.
86
Таблица 1 - Результаты анализа проб с участков Блок-бокс № 5 и № 6
Наименование
пробы
Блокбокс5,
проба 1
Блокбокс 5,
проба 2
Блокбокс 5
проба 3
Блокбокс 6,
проба 1
Блокбокс 6,
проба 2
Блокбокс 6,
проба 3
Влажно
сть
Общее
содержание
нефти
Содержание
н-алканов,
Содержание
гетероциклич
еских
соединений
(смолистоасфальтовых
веществ
Уровень
биологической
активности, млн. кл/г в.с.п.
%
Мг/кг
масс. %
масс. %
Общая
численност
ь
Нефтеокисл
яющая
микрофлора
12,4
450000
48,18
45,19
0,2400
0,0052
25,8
769200
67,90
27,69
0,0150
0,0018
24,3
842500
54,24
41,15
0,0087
0,0005
14,15
219000
87,23
9,13
0,9800
0,0042
31.6
547800
76,90
19,15
0,1290
0,0035
12,17
863400
67,80
26,19
0,0340
0,0009
Полученные анализы позволяли заключить следующее:
Шламонакопитель №5 содержит твердые нефтешламы, разнородный по степени
загрязнения и составу нефтезагрязненный грунт. Уровень загрязнения сильно варьирует
(от 50 до 250 г/кг) и условная разбивка участка на подзоны для производства работ
целесообразна. Степень естественной нефтеокисляющей активности грунта слабая, и
рассчитывать
на
самоочищающуюся
способность
этого
субстрата
не
следует.
Биологическая активность грунта настолько мала, что на первых этапах очистки грунта
ею можно пренебречь при проведении первичной технической подготовки субстрата
(термообработки и разделении фаз грунт-нефть-вода).
Основная масса нефти в составе нефтешлама, на объекте представлена тяжелыми
парафинистыми
соединениями
и
смолисто-асфальтовыми
веществами.
Средняя
температура плавления нефтяного субстрата варьирует от 35 до 55 градусов. Местами
грунт загрязнен нефтью с температурой плавления до 30 градусов. Сам грунт смешанный,
по краям котлована с преобладанием минерального субстрата, в толще с преобладающими
органическими (торфяными и растительными) остатками.
Шламонакопитель №6. Содержит твердые нефтешламы со средним уровнем
нефтяного загрязнения 550-650 г/кг. Наиболее загрязнены нефтью средняя и дальняя
87
части
котлована. В основной массе загрязнения представлены АСПО (асфальтово-
парафинистые фракции) с температурой плавления от 40 до 55 градусов.
В отличие от этого объекта Блок-бокс №5 более сырой, местами заполнен водой.
Расположенный рядом со шламонакопителем №5 водоем (озеро вдоль дороги) по краям
слабо загрязнен нефтью (фрагментарная корка нефтезагрязненного грунта толщиной до 2
см), на поверхности водного зеркала имеются радужные разводы. При проведении работ
по ликвидации шламонакопителя необходимо было предусмотреть очистку этого водоема
до норм приемки водоемов рыбохозяйственного назначения.
С отобранными пробами в период с 5 по 10 июня проведены рекогносцировочные
опыты по подбору оптимальных компонентов процесса очистки субстратов от нефти. На
основе полученных предварительных данных составлена схема производства работ,
уточнение которой предполагается сразу после получения заключительных данных
повторного отбора проб и детальных аналитических результатов по необходимым
параметрам, в том числе и по показателям общем минерализации водной фазы.
Отработка методологии процесса очистки загрязненного грунта с обоих объектов
была проведена в предварительном модельном лабораторном эксперименте.
При постановке основных задач выполняемой работы по очистке грунта от нефти
исходили из следующего:
1. Грунт подлежит поэтапной очистке от нефти, с предварительной откачкой
поверхностного нефтяного слоя, отмывом нефтезагрязненного грунта до освобождения
его от мобильных и водорастворимых нефтяных фракций и доочисткой от остаточных
углеводородов на площадках биовосстановления методом биоразложения.
2. Биологическая переработка нефтезарязненных грунтов ограничена факторами
температуры, влажности и концентрации загрязнения. Оптимум температур для
проведения биоразложения нефти находится в интервале от 10 до 45 градусов. Оптимум
концентрации загрязнения в интервале от 75000 до 350000 мг нефти на 1 кг почвы.
Следовательно, предварительно необходимо провести очистку грунтов от избытка нефти.
3. Хозяйственная принадлежность земель – лесохозяйственная. Объекты удалены
от водотоков на расстояние более 1 км и не попадают под категорию расположенных в
водоохранной зоне.
4. Нефть, входящая в состав шламов по обоим объектам качественно различается,
традиционная откачка ее с поверхности не осуществима вследствие высокой вязкости и
степени адсорбированности в субстрате.
Основные результаты опыта состояли в следующем:
88
1. В условиях интенсивной аэрации в лабораторных условиях слабозагрязненные
(до 75-100 мг/г) пробы с обоих участков очищались от нефтяных углеводородов при
использовании биопрепарата «Универсал» и минеральных удобрений (диаммофосфат +
аммиачная селитра + микроэлементы) до значений 2800 мг/кг. Если это переложить на
полевые условия, то для достижения приемлемых остаточных концентраций нефти в
грунте потребуется 6-8 недель.
2. Субстраты со средним и высоким уровнем загрязнения (смешанный органноминеральный субстрат при уровне загрязнения от 150 до 250 мг/г, минеральный (глина) до
120 мг/г, торфяно-растительный с уровнем загрязнения от 250 до 450 мг/г)) деструкции
подвергался слабо, снижение за сутки происходило только на 15-25% (экстраполяция на
полевые условия – это разложение в течение 2-х плевых сезонов). Это значит, что для
очистки их необходимо провести очистку грунта от избыточной нефти. Применение
биоПАВ в этом случае дало положительный результат. При замачивание на 10 минут
грунта 0,03% раствором неионогенного ПАВ (изготовитель ЗАО БЕП «Тибет») при
температуре 50 градусов привело к извлечению из субстрата до 75% нефти. При этом
нефть, всплывшая на поверхность содержала не более 1,3 вес. % мехпримесей. В таком
виде ее можно вывозить на переработку до товарной нефти на соответствующие
установки.
3. После удаления поверхностной нефти биоразложение идет в субстратах в том же
режиме, что и в пробах №1 с обоих шламонакопителей.
Первичная (физико-химическая и механическая) очистка нефтезагрязненного
грунта, размещенного на площадках Блок-бокс 5 и 6,
осуществляется путем
последовательной обработки раствором ПАВ поверхности нефтезагрязненного грунта,
последующего стекания отделенной нефтяной и водной фаз в заранее подготовленные по
периметру котлованов дренажные траншеи или приямки. Затем проводится откачка
нефтесодержащей жидкости, накопление которой в дренажных каналах происходит в
результате гравитационного (стекание нефти из загрязненного грунта под уклон в
результате физико-химического отделения фаз грунт-нефть-вода при взаимодействие
ПАВ и шлама. Далее грунт последовательно послойно очищенный снимается и вывозится
для агробиологической очистки на специально отведенную площадку для биологической
очистки, расположенную в районе карьера №21В.
Жидкая фаза вывозится на пункт сбора и дальнейшей очистки жидких
нефтешламов. Частично очищенный от жидкой фазы грунт вывозится
на площадку
биовосстановления и подвергается вторичной очистке (агробиологической). Под
89
агробиологической очисткой пронимают ликвидацию нефтяного загрязнения грунта,
происходящую под воздействием нефтеокисляющих микроорганизмов. Для оптимизации
процессов микробиологического разложения остаточной нефти проводится комплексная
обработка грунта минеральными удобрениями, микроэлементами, раскислителями и
микробиологическими препаратами, а так же создаются субстратные условия для
оптимальной работы микрофлоры периодическим дискованием почвенного слоя на всю
глубину выложенного на площадку грунта.
Для биологической доочистки грунта был выбран участок, расположенный в зоне
бывшего, отработанного нерекультивированного песчаного карьера 21 Б, расположенного
в районе Южно-Ошского месторождения. Территория месторождения представлена
песчаным карьером и примыкающим к нему участками ельника. Карьер песка 21Б
характеризуется
низким
показателем
общего
проективного
покрытия
(ОПП)
растительностью. Среднее значение ОПП составляет 36+18%, однако, на отдельных
участках карьера этот показатель не превышает 1-5% (таблица). Растительность на
территории карьера встречается небольшими участками, неравномерно. Коэффициент
вариации для показателя ОПП составляет 53%. Проективное покрытие травянистыми
растениями в среднем составляет 23%, варьируя от 0 до 60%. Коэффициент вариации –
73%. Моховой покров встречается лишь на некоторых участках и представлен одним
видом – Politrichum sp., его проективное покрытие в среднем составляет 12%, варьируя от
0 до 50%. Коэффициент вариации – 100%. Кустарниковые формы растительности
представлены 2 видами ив: Salix riminalis и S. dargelados. Кустарники занимают в
основном центральную часть карьера – приблизительно 2.3% от общей территории.
Участки карьера, находящиеся рядом с дорогой наполнены водой.
Доминирующее положение в растительном покрове песчаного карьера занимает
Tussilago farfara (мать-и-мачеха обыкновенная) (пп – 13%). Довольно обильны
Deschampsia caespitosa (щучка дернистая) (пп-6%) и Equisetum pratense (хвощ полевой)
(пп-4%). Встречаются также пионерные виды Chamerion angustifolium (L.) Scop (иван-чай)
и
Calamagrostis
sp.
(вейник).
Единично
встречаются
Cerastium
holosteorales,
Tripleurospermum (трехреберник), Eriophorum vaginatum (пушица), Juncus alpinoarticulatus
(ситник альпийский). Практически для всех видов растений, за исключением Tussilago
farfara (мать-и-мачеха обыкновенная), коэффициент вариации превышает 100%, что
свидетельствует о неустойчивости отдельных видов в структуре растительности (табл.2).
90
Таблица 2 - Проективное покрытие (ПП) видов и варьирование по показателю ПП
песчаного карьера № 21Б Южноошского месторождения
Вид
Equisetum pratense (хвощ полевой)
Deschampsia caespitosa
(щучка дернистая)
Eriophorum vaginatum (пушица),
Juncus alpinoarticulatus
(ситник альпийский)
Calamagrostis sp. (вейник)
Cerastium holosteorales
Tussilago farfara
(мать-и-мачеха обыкновенная)
Tripleurospermum (трехреберник)
Chamerion angustifolium (L.) Scop
(иван-чай)
Politrichum sp. (кукушкин лен)
Общее проективное покрытие, %
ОПП ТКЯ, %
ОПП мхов, %
Проективное
покрытие, %
4
6
Коэффициент
вариации (V), %
123
105
<1
<1
170
190
<1
<1
13
140
180
73
<1
<1
170
180
2
36
23
12
180
53
73
100
На переходе от песчанного карьера к ельнику, на склоне проективное покрытие
растительности увеличивается до 80%. Доминирующее положение на этих участках
занимает Equisetum pratense (хвощ полевой).
Коренная
растительность
(табл.3)
представлена
ельником
кустарничкого-
сфагнового типа. Сомкнутость древостоя 0.5, второй ярус не сомкнут. Состав древостоя 1
яруса 9Е1Б, 2 яруса – 6Б4Е, подроста – 8Е2Б. Средний диаметр деревьев 1 и 2 ярусов – 10
см, средняя высота – 6 м (табл.). Высота ели в первом ярусе достигает 7.5 м. Второй ярус
сформирован в основном березой. Древостой представлен в основном здоровыми
деревьями. Береза в основном во втором ярусе. Подрост формирует благонадежная ель в
среднем высотой 1.3 м.
Подлесок представлен Ledum palustre L. (багульник болотный), Vaccinium
uliginosum L. (голубика) и Betula nana L., (береза карликовая) – видами, приуроченными к
переувлажненным и заболоченным местообитаниям.
Общее
проективное
покрытие
напочвенного
покрова
практически
100%,
напочвенный покров сплошной, мощный. Покрытие растениями травяно-кустарничкого
яруса – 60%, мохового – 40%. В ТКЯ доминируют Rubus chamaemorus L. (морошка),
злаки. Менее обильны - V. vitis-idaea (брусника), Equisetum sylvaticum (хвощ лесной).
91
Моховой покров сложен в основном Sphagnum sp. (сфагнум). На небольших
микропонижениях - вода.
Таблица 3 - Лесоводственно-таксационная характеристика ельника кустарничкогосфагнового, Южно-Ошского месторождения
Порода
Береза
Ель
Всего/среднее
Подрост
Береза
Ель
Всего/среднее
Количество Объем, Пол- %
от Состояние
Диа3
деревьев,
м /га нота общего Здо- Усыхаметр,
шт/га
коли- ровые ющие и см
чества
сухие
280
15.6
0.42 41
71
29
6
400
2.9
0.06 59
70
30
13
680
18.4
6.1
100
71
29
10
Высота, м
80
280
1720
1.9
1.3
1.6
22
78
100
100
100
100
0
0
0
6.5
5
6
Таким образом, состояние растительного покрова песчаного карьера ЮжноОшского месторождения оценивается как неудовлетворительное. На отдельных участках
растительность отсутствует, либо не превышает 1-5%. Проективное покрытие отдельных
видов
растений
неустойчивое.
По
сравнению
с
ненарушенными
участками,
прилегающими к лесу, средний показатель проективного покрытия растительностью
песчаного карьера в 4 раза ниже. То есть карьер и прилегающая к нему территория
должны рассматриваться, как объект для проведения рекультивации с восстановлением
почвы и растительного покрова. Одним из направлений восстановления почвенного
плодородия может стать использование уже очищенного грунта, приобредшего в процессе
очистки шлама новые свойства, в качестве потенциапльного удобрения на этапе
восстановления первичной растительности.
В 2003 году грунт, загрязненный нефтью вывозили на отведенную площадку №1
карьера 21 Б и складировали на предварительно подготовленное ложе (глинистое
основание и торфяная подложка) без планировки и фрезевки, но обрабатывали
минеральным
удобрением и вносили раскислители (доломитовую муку).
Последний
вывоз пришелся на середину октября, когда температура окружающей среды была ниже 10ОС (рис. 1).
После схода снега и оттаивания грунта вывезенный субстрат спланировали и
внесли биопрепарат. На момент обследования перед первой биообработкой в 2004 году
92
на площадки биовосстановления не было зафиксировано следов поверхностной
(высачивающейся из субстрата или свободной) нефти.
Рис. 1. Вид площадки биовосстановления в начале июня 2004 г. На воде и на
поверхности почвы свободной нефти нет.
В подготовленную весной 2004 года для осушения площадки биовосстановления,
исходно переувлажненной, дренажную траншею высачивания нефти так же не
происходило (рис. 2).
93
Рис. 2 - Дренажная траншея для осушки карьера 21 Б в начале июня 2004 г.
На воде нет нефти и радужных пленок.
В конце июня 2004 г. Были начаты работы по очистки амбара блок-бокс №6. В
отличие от амбара № 5 этот объект отличался очень высоким содержанием поверхностной
нефти (жидкого нефтешлама), до 40% от общего объема амбара. Твердый нефтешлам был
представлен загрязненными нефтью до 35% тяжелыми суглинками, жидкий – тяжелой
высоковязкой нефтью с содержанием мехпримесей до 25% ( Рис. 3-5).
94
Рис. 3. Фрагмент амбара №6 в зоне складирования твердого шлама.
Рис. 4. Общий вид амбара №6 перед началом работ. На поверхности нефть
Рис. 5. Нефтяной слой в дальней от заезда части амбара. Толщина – около 50 см.
Нефть густая, не разложенная.
Согласно рабочего проекта на производство работ сначала откачивали жидкий
нефтешлам (вывозили на установку ООО «Природа). Затем, поверхность загрязненного
95
грунта послойно, с последующим его снятием и вывозом на площадку биовосстановления,
обрабатывали, неионогенным ПАВом, горячим раствором, с температурой не менее +70
0С. Отделяющуюся при этом нефтесодержащую жидкость (НСЖ) так же откачивали
вакуумбочками и вывозили на установку ООО «Природа».
После отделения основной массы нефти от грунта приступили к вывозу его
(грунта) на площадку биовосстановления. Первый вывоз был произведен в конце июля
2004 г. В начале августа отобрали пробы грунта из амбара, одновременно с площадки
биовосстановления. Тогда же были отобраны контрольные пробы
с площадки
складирования и биологической очистки грунта, вывезенного с амбара №5.
После первичной отмывки шлама на амбаре №6 уровень загрязнения составил от
100 до 150 г/кг (рис. 8).
Грунт, вывезенный с блок-бокса № 5 к началу августа имел степень загрязнения от
40 до 50 г/кг (снижение уровня загрязнения за 1 месяц составило 50%) - рис. 7.
Рис. 7 - Площадка складирования и биовосстановления грунта с блок-бокса № 5.
Загрязнения снизилось на 50% за счет биоразложения. Уровень – около 50 г/кг
96
Рис. 8 - Площадка биовосстановления. Свежевывезенный грунта с амбара №6
перед началом биообработок. Загрязнение от 120 до 150 г/кг.
Рис.
9 - Комиссионное обследование площадки биовосстановления 9.08.04.
Дренажный канал. Поверхностная нефть и радужные пленки отсутствуют. Содержание
растворенных углеводородов до 0,03 мг/л (ниже ПДК).
дренаж не зафиксирован. Обваловка не повреждена.
97
Сброс грунта с площадки в
Рис. 10- Площадка биовосстановления грунта с блок-бокса №6 через 3 недели
после первой выгрузки грунта на площадку. Уровень загрязнения от 60 до 70 г/кг.
Снижение загрязнения за 3 недели составило 45%.
Рис. 11 - Фрагмент площадки биовосстановления. Справа – чистая часть карьера,
по центру – глинистая обваловка, слева – грунт с амбара № 6.
98
Рис. 12 - Грунт с амбара № 5. На поверхности воды (воды дождевые), радужные
пленки отсутствуют. На почве началось развитие водорослей
Рис. 13 - Площадка биовосстановления грунта №2. Отведена в середине августа
2004 года. Карьер 21 Б. Площадка перед выгрузкой загрязненного грунта спланирована.
Дно сложено тяжелыми суглинками. На спланированную глинистое основание нанесен
99
слой (до 20 см) торфа и начата выгрузка оставшегося нефтезагрязненного грунта с амбара
№6.
Рис. 14 - Блок-бокс №6 после полного удаления нефтешламов -готов к ремонту
или ликвидации с последующей рекультивацией
Этот объект будет представлять несомненный интерес в рамках работ по оценке
эффективности технологий утилизации нефтешламов для природно-климатических
условий НАО и Респ.Коми, поскольку технология и экономически эффективна, и имеет
перспективы как экологически эффективная. В 2014 году при планировании полевых
работ участок было предусмотрено обследовать, однако в настоящее время дороги к нему
нет (разрушен и пришел в негодность фрагмент почти на 60-ти километровом
промежутке). По согласованию с представителями недропользователя на этот участок
можно будет попасть только в 2015 году - сейчас проходит восстановление трассы.
100
Приложение 2
Протоколы КХА (прилагаются к печатной версии отчета), всего 25 листов
101
Download
advertisement