Оценка состояния почвенно-земельных ресурсов, загрязненных буровыми сточными водами и выбросами газовых конденсатов, и восстановление их продуктивности в Западном Предкавказье тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.32, кандидат биологических наук Сидорова, Ирина Ивановна

• Сидорова, Ирина Ивановна
• кандидат биологических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Сидорова, Ирина Ивановна

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Оценка состояния почвенно-земельных ресурсов, загрязненных отходами бурения нефтяных и газовых скважин, и возможные пути восстановления их продуктивности

1.2. Состояние и роль растительности и почвенной микробиоты в рекультивации почв, загрязненных нефтепродуктами

1.3. Характеристика состава и загрязняющих свойств буровых сточных вод и основные направления их утилизации

2. УСЛОВИЯ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ РЕГИОНА ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Географическое положение и геоморфология

2.2. Климат

2.3. Почвообразующие породы

3. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

4. ПОЧВЕННО-РАСТИТЕЛЬНЫЕ РЕСУРСЫ ТЕРРИТОРИИ

ИССЛЕДОВАНИЙ

4.1. Серые лесные и лесостепные почвы Кубанской наклонной равнины

4.2. Черноземы Азово-Кубанской низменности

4.3. Аллювиальные луговые почвы Кубанской пойменной дельты

4.4. Растительность, мезофауна и микробиоценозы почв района исследований

5. ХАРАКТЕРИСТИКА ИСТОЧНИКОВ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПРИ

БУРЕНИИ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН В ЗАПАДНОМ

ПРЕДКАВКАЗЬЕ

5.1. Почвенно-экологические требования к составу буровых сточных вод и пригодность их для сброса или орошения

5.2. Выбросы газовых конденсатов в результате аварийных ситуаций

6. ВЛИЯНИЕ БУРОВЫХ СТОЧНЫХ ВОД И ВЫБРОСОВ ГАЗОВЫХ КОНДЕНСАТОВ НА СОСТОЯНИЕ ПОЧВЕННО-ЗЕМЕЛЬНЫХ РЕСУРСОВ РЕГИОНА

6.1. Экологическая оценка почв Кубанской наклонной равнины и Азово-Кубанской низменности, загрязненных буровыми сточными водами, и урожайность сельскохозяйственных культур

6.2. Экологическая оценка состояния почв, растительности и мезофауны, загрязненных выбросами газовых конденсатов в Кубанской пойменной дельте

7. ВОССТАНОВЛЕНИЕ ПРОДУКТИВНОСТИ ПОЧВЕННО-ЗЕМЕЛЬНЫХ РЕСУРСОВ, ЗАГРЯЗНЕННЫХ БУРОВЫМИ СТОЧНЫМИ ВОДАМИ И ВЫБРОСАМИ ГАЗОВЫХ КОНДЕНСАТОВ, В УСЛОВИЯХ ЗАПАДНОГО ПРЕДКАВКАЗЬЯ

7.1. Технологические рекомендации по утилизации буровых сточных вод в предгорной и степной зоне

7.2. Мелиоративные мероприятия по устранению негативного воздействия выбросов газовых конденсатов и рекомендации по восстановлению почв, растительности и мезофауны

ВЫВОДЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Оценка состояния почвенно-земельных ресурсов, загрязненных буровыми сточными водами и выбросами газовых конденсатов, и восстановление их продуктивности в Западном Предкавказье»

Актуальность работы. Западное Предкавказье является одним из регионов Российской Федерации, в котором производится разведка нефтяных и газовых месторождений.

Производственная деятельность предприятий нефтяной и газовой промышленности неизбежно связана с техногенным воздействием технологических процессов добычи на объекты природной среды, поэтому вопросы охраны биологических ресурсов и их воспроизводства имеют важное значение. Отличительной особенностью воздействия процессов бурения являются высокая интенсивность и кратковременность формирования значительных техногенных нагрузок на объекты гидро-, лито- и биосферы, которые нередко превышают пороговые нагрузки, вызывая нарушение экологического равновесия в районах бурения, а в ряде случаев деградацию отдельных компонентов природной среды и, в первую очередь, почвенно-земельных ресурсов.

Среди комплекса природоохранных мер важная роль отводится мероприятиям по очистке, обезвреживанию и утилизации производственно-технологических отходов бурения - буровых сточных вод, отработанных буровых растворов, буровых шламов, а также аварийных выбросов нефтепродуктов газовых конденсатов, так как они содержат в своем составе широкую гамму загрязнителей, представленных применяемыми в бурении материалами и химическими реагентами.

Следовательно, восстановление продуктивности почвенно-земельных ресурсов, загрязненных буровыми сточными водами и выбросами газовых конденсатов, и вовлечение их в хозяйственный оборот - важная и актуальная проблема для Западного Предкавказья.

В условиях уникального природного региона данная проблема изучена недостаточно, в связи с чем и возникла необходимость в выполнении настоящей работы.

Комплекс научных и практических исследований по восстановлению продуктивности загрязненных земель были выполнены автором в Кубанском государственном аграрном университете, в НПО «Бурение» (ВНИИКР-нефть), Азово-Черноморской бассейновой инспекции и в НТЦ ООО «Кубаньгазпром» в период с 1983 по 2004 гг. (№ ГР 01910049869, 01960009000).

Цель и задачи исследований. Цель исследований - оценка состояния почвенно-земельных ресурсов, загрязненных буровыми сточными водами и нефтепродуктами аварийных выбросов газовых конденсатов при бурении скважин, и разработка мероприятий по восстановлению их продуктивности в условиях Западного Предкавказья.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Изучить условия почвообразования и состояние почвенно-земельных ресурсов района исследований.

2. Исследовать качественно-количественный состав и загрязняющие свойства буровых сточных вод и выбросов газовых конденсатов буровых скважин.

3. Дать экологическую оценку почв, загрязненных буровыми сточными водами, и изучить их влияние на развитие культурных растений.

4. Оценить экологическое состояние почвенно-растительных ресурсов, загрязненных выбросами газовых конденсатов.

5. Разработать технологические рекомендации по утилизации буровых сточных вод и мелиоративные мероприятия по устранению негативного воздействия выбросов нефтепродуктов газовых конденсатов.

Научная новизна работы. Впервые в условиях Западного Предкавказья дана экологическая оценка состояния почвенно-земельных ресурсов, загрязненных буровыми сточными водами и аварийными выбросами газовых конденсатов буровых скважин, и предложены способы по восстановлению их продуктивности. Изучены качественно-количественный состав и свойства источников загрязнения. Установлено, что сточные воды из шламонакопите-лей буровых скважин на Кубанской наклонной равнине и Азово-Кубанской низменности по составу не содержат химических показателей выше предельно допустимых, предъявляемых к сбросным сточным водам исследуемых почвенно-климатических зон. Выбросы газовых конденсатов в Кубанской пойменной дельте в основном представлены малотоксичными химически инертными парафиносодержащими нефтепродуктами.

Практическая значимость работы. Разработаны технологические рекомендации по утилизации буровых сточных вод и предложены мелиоративные мероприятия по устранению негативного воздействия аварийных выбросов газовых конденсатов и восстановлению продуктивности почвенно-земельных ресурсов в регионе.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Дать экологическую оценку почвенно-растительных ресурсов и источников их загрязнения.

2. При орошении буровыми сточными водами и выбросах газовых конденсатов не происходит ухудшение почвенно-растительных ресурсов.

3. Дать экологическую оценку почв, загрязненных буровыми сточными водами и выбросами газовых конденсатов, и изучить их влияние на растительные ресурсы и почвенную биоту.

4. Оценить восстановление продуктивности почвенно-растительных ресурсов, загрязненных буровыми сточными водами и выбросами газовых конденсатов.

Апробация работы. Основные результаты работы были использованы при составлении соответствующих разделов в отчетах по научно-исследовательской работе (1983-1987 гг., 1995 г., 1998 г., 2004 г.), включены в стандарт предприятия «Технологические мероприятия по очистке буровых сточных вод и обезвреживанию отработанных буровых растворов с целью снижения загрязнения окружающей среды при строительстве скважин в НПО

Бурение» и в НТЦ ООО «Кубаньгазпром», вошли в монографию (в соавторстве) «Техногенные нагрузки на биосферу при разведке и освоении недр» (Минск, 1998 г.).

Основные положения и результаты работы были доложены на краевых научно-практических конференциях (Краснодар, 1983-1990 гг.), третьей Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности» (Санкт-Петербург, 16-18 июня 1998 г.), 53-й Международной научно-технической конференции Белорусской государственной политехнической академии (Минск, 1999 г.), ежегодных научных конференциях Кубанского государственного аграрного университета (1983-1990 гг., 1995 г., 1998 г., 2003-2004 гг.).

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 7 глав, выводов, списка литературы. Работа изложена на 148 страницах печатного текста, включает 37 таблиц, 7 рисунков. Список литературы состоит из 207 наименований, в том числе 17 иностранных авторов.

Заключение диссертации по теме «Биологические ресурсы», Сидорова, Ирина Ивановна

127 ВЫВОДЫ

1. Характер рельефа, глубокое залегание грунтовых вод, состав и свойства почв на Кубанской наклонной равнине и Азово-Кубанской низменности создают благоприятные условия для кратковременного орошения сельскохозяйственных культур буровыми сточными водами или их сброса в местах расположения буровых скважин на окружающие зональные почвы, исключая возможность засоления и осолонцевания.

2. Неочищенные буровые сточные воды из буровых скважин содержат повышенное количество взвешенных веществ (более 3000 мг/л), токсичных солевых компонентов (более 4000 мг/л), вредных органических веществ, нефти и нефтепродуктов (более 400-700 мг/л), имеют сильнощелочную реакцию среды (рН 8,7-9,1) и не соответствуют требованиям, предъявляемым к ирригационным водам. Следовательно, их необходимо очищать методом реагентной коагуляции.

3. Очищенные буровые сточные воды, а также неочищенные, частично и полностью очищенные сточные воды из шламонакопителей буровых скважин по количественному и качественному составу практически не содержат химических показателей выше предельно допустимых, предъявляемых к ирригационным водам почвенно-климатической зоны региона и пригодны для орошения сельскохозяйственных культур или периодического их сброса на зональные почвы.

4. Использование буровых сточных вод из шламонакопителей для орошения сельскохозяйственных культур на серых лесных и серых лесостепных почвах Кубанской наклонной равнины и черноземах Азово-Кубанской низменности привело к некоторому снижению в них содержания гумуса, слабому подщелачиванию почвенного раствора, незначительному увеличению общего содержания солей и отсутствию возможности осолонцевания исследуемых почв. На развитие культурных растений буровые сточные воды из шламонакопителей влияния не оказали.

5. Аварийные выбросы газовых конденсатов буровых скважин в Кубанской пойменной дельте по химическому составу представлены низшими и высшими предельными углеводородами - парафинами (89 %), ароматическими углеводородами (не более 1 %), механическими примесями (0,3 %), водой (9,7 %) и являются химически инертными, малотоксичными, не представляющими экологической угрозы, как источник загрязнения окружающих почв, растительности и мезофауны.

6. Важным условием восстановления продуктивности почв, загрязненных выбросами газовых конденсатов буровых скважин, является использование органо-минеральных удобрений. Добавки органических веществ биологического происхождения существенно повышают толерантность червей к нефтяному загрязнению. Наиболее перспективна добавка листового опада в количестве до 35 %. В дальнейшем необходим провести рыхление почв для улучшения самоочищающей способности и увеличения биологической активности.

7. Биоразложение углеводородов нефти и газовых конденсатов преимущественно протекает под действием углеводородокисляющей микрофлоры, которая является аэробной, ее жизнедеятельность зависит от насыщенности кислородом, то есть от активности дождевых червей. Мелиорированные почвы по содержанию в них нефтепродуктов и тяжелых металлов относятся к первому допустимому уровню загрязненных земель и являются практически не загрязненными.

8. Культурные растения, выращенные на этих почвах, по содержанию в них бенз(а)пирена, тяжелых металлов и радионуклидов соответствуют требованиям СанПиН 2.3.2.1078-01 и пригодны для употребления в пищу.

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Сидорова, Ирина Ивановна, 2005 год

1. Агроклиматические ресурсы Краснодарского края: справочник. - Л.: Гид-рометеоиздат, 1975. - 276 с.

2. Алекин, O.A. Основы гидрохимии / O.A. Алекин. Л.: Гидрометеоиздат, 1970.-204 с.

3. Александрова, Э.А. Влияние буровых растворов на содержание тяжелых металлов в почвах / Э.А. Александрова, И.И. Сидорова, В.И. Терпелец // тез. докл. IV Всероссийской конф. «Экоаналитика-2000 г.» с междунар. участием. Краснодар: КГАУ, 2000.

4. Андерсон, Д.М. Экология и науки об окружающей среде: биосфера, экосистемы, человек / Д.М. Андерсон. Л.: Гидрометеоиздат, 1985. - 164 с.

5. Андресон, Р.К. К вопросу охраны окружающей среды от загрязнения нефтью / Р.К. Андресон, Т.Ф. Вьюниченко // РНТС. Сер. Коррозия и защита в нефтегазовой пром-ти. -М.: ВНИИОЭНГ, 1977.-41 с.

6. Андресон, Р.К. Охрана окружающей среды от загрязнения нефтью и нефтепромысловыми сточными водами / Р.К. Андресон, Ф.Х. Хазиев // Обзор, информ. ВНИИОЭНГ. Сер. Коррозия и защита в нефтегазовой промышленности. М., 1978. - 39 с.

7. Андресон, Р.К. Борьба с загрязнением почвогрунтов. Нефть / Р.К. Андресон, Ф.Х. Хазиев //Обзор, информ. М.: ВНИИОЭНГ, 1981. - 45 с.

8. Аринушкина, Е.В. Руководство по химическому анализу почв / Е.В. Ари-нушкина. М.: Изд-во МГУ, 1970. - 487 с.

9. Артемьева, Т.И. Экологические последствия загрязнения почв нефтью / Т.И. Артемьева, Э.А. Штина // Бактериальный фильтр Земли: тез. докл. семинара, 30-31 мая 1985 г.-Пермь, 1985. Т.1. - С.28-29.

10. Бабенков, Е.Д. Очистка воды коагулянтами / Е.Д. Бабенко. М.: Наука, 1977.-356 с.

11. Багаева, Т.И. Охрана окружающей среды от загрязнения нефтепродуктами / Т.И. Багаева, Т.П. Кобенко, A.M. Шехель // Химия и технология топi»'лив и масел. 1984. - №7. - С.2-4.

12. Бакач, Т. Охрана окружающей среды / Т. Бакач. М.: Медицина, 1980. -216 с.

13. Беспамятнов, Г.П. Предельно допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде / Г.П. Беспамятнов, Ю.А. Кротов. JX, 1985. -528 с.

14. Блажний, Е.С. Почвы равнинной и предгорно-степной части Краснодарского края / Е.С. Блажний // тр. / Краснодар, КСХИ. 1958. - Вып.4(32). -С.7-84.

15. Буданов, М.Ф. Система и состав контроля за качеством природных и сточных вод при использовании их для орошения / М.В. Буданов. Киев: Урожай, 1970.-358 с.

16. Булатов, А.И. Методы и техника очистки и утилизации отходов бурения / А.И. Булатов, В.А. Левшин, В.Ю. Шеметов // Обзор, информ. Сер. Борьба с коррозией и защита окружающей среды. М.: ВНИИОЭНГ, 1989. - 56 с.

17. Булатов, А.И. Охрана окружающей среды в нефтегазовой промышленности / А.И. Булатов, П.П. Макаренко, В.Ю. Шеметов. М.: Недра, 1997. -481 с.

18. Булатов, А.И. Справочник инженера-эколога нефтегазодобывающей промышленности по методам анализа окружающей среды: в 3-х ч. / А.И. Булатов, П.П. Макаренко, В.Ю. Шеметов. М.: Недра, 1999. - 4.2. Почва. -1999.-634 с.

19. Булатов, А.И. Актуальные проблемы охраны окружающей среды при бурении скважин / А.И. Булатов, В.И. Рябченко, В.Ю. Шеметов // Нефтяное

20. Булатов, А.И. Проблемы охраны окружающей среды при строительстве скважин / А.И. Булатов, В.А. Шишов // Нефтяное хозяйство. 1980. -№11. - С.49-52.

21. Быков, И.Ю. Охрана окружающей среды при строительстве скважин / И.Ю. Быков, A.C. Гуменюк, В.И. Литвиненко // Обзор, информ. ВНИИОЭНГ. Сер. Коррозия и защита в нефтегазовой промышленности. -М., 1985. -37 с.

22. Быстрицкая, Т.Л. Почвенные растворы черноземов и серых лесных почв / Т.Л. Быстрицкая, В.В. Волкова В.В., В.В. Снакин. -М.: Наука, 1981. 148 с.

23. Вальков, В.Ф. Генезис почв Северного Кавказа / В.Ф. Вальков; 2-е изд., перераб. Ростов-н/Д.: Изд-во Ростовск. ун-та, 1977. - 160 с.

24. Вальков, В.Ф. Почвенная экология сельскохозяйственных растений / В.Ф. Вальков. М., 1986. - 206 с.

25. Вальков, В.Ф. Почвы и сельскохозяйственные растения / В.Ф. Вальков. -Ростов н/Д, 1992.-214 с.

26. Варданянц, Л.А. Постплиоценовая история Кавказско-Черноморско-Каспийской области / Л.А. Варданянц. Ереван, 1948. - 184 с.

27. Васюк, Л.Ф. О численности микроорганизмов и интенсивности биохимических процессов в почве / Л.Ф. Васюк // Микробиол. процессы, их роль в повышении плодородия почв и эффективности удобрений. Л., 1967. -С.62-68.

28. Вейцер, Ю.И. Высокомолекулярные флокулянты в процессе очистки природных и сточных вод / Ю.И. Вейцер, Д.М. Минц. М.: Стройиздат, 1984. -200 с.

29. Вергунова, Е.А. Полевые исследования влияния загрязнения территории Ф нефтью на флору высших растений / Е.А. Вергунова // ЭИ Нефтепромысловое строительство. 1985. -№8. - С. 17-18.

30. Влияние нефтяного загрязнения на биологическую активность почвы /

31. Влияние отработанных буровых растворов на загрязнение почв / М.Ю. Ежов, В.И. Терпелец, В.Ю. Шеметов и др.; ВНИИКРнефть. М., 1986. -10 с. - Деп. в ВНИИТЭИагропром, 1987, №175 ВС-86.

32. Влияние отходов бурения на свойства почв и урожай люцерны / М.Ю. ^ Ежов, В.И. Терпелец, В.Ю. Шеметов и др.; ВНИИКРнефть. М., 1988. - 9 ф с. - Деп. в ВНИИТЭИагропром, 1988, №111-ВС-86.

33. Влияние химических реагентов и бурового шлама на гидробионты и пути снижения их токсичности / Т.И. Гусейнов, Р.Ю. Касимов, З.А. Литвин и др. // Обзор, информ. ВНИИЭНГазпром. Сер. Бурение морских нефтяных и газовых скважин. М., 1986. - Вып.4. - 48 с.

34. Гаврилюк, Ф.Я. Мощность гумусового горизонта и запасы гумуса в почвах показатель плодородия черноземов и каштановых почв Нижнего Дона и Северного Кавказа / Ф.Я. Гаврилюк // Биол. науки. - 1972. - №11. - С.123-125.

35. Гаврилюк, Ф.Я. Черноземы Западного Предкавказья / Ф.Я. Гаврилюк.л

36. Харьков: Изд-во Харьковск. ун-та, 1955. 147 с.

37. Гаев, А.Я. Подземное захоронение сточных вод на предприятиях газовой промышленности / А.Я. Гаев. М.: Недра, 1981. - 165 с.

38. Галазий, Г.И. Об охране водоемов от загрязнений / Г.И. Галазий // Гео-^ графия и природные ресурсы. 1980. - №3. - С.92-95.

39. Галиев, М.А. Экологическая оценка загрязнителей окружающей среды при добыче нефти / М.А. Галиев // Обзор, информ. Сер. Борьба с коррозит