ГАЗОВАЯ ОТРАСЛЬ ОРЕНБУРГСКОЙ ОБЛАСТИ, ЕЁ

ГАЗОВАЯ ОТРАСЛЬ ОРЕНБУРГСКОЙ ОБЛАСТИ,
ЕЁ ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ
Горягина А.С. Данилова А.В.
Оренбургский государственный университет, г. Оренбург
Газовая отрасль в Оренбургской области возникла не давно и за короткий
срок стала одной из ведущих в её промышленности.
Она во многом принесла массу экономических преимуществ, но вместе с
тем она привела к большому числу экологических проблем.
Наиболее крупным объектом газовой промышленности является
Оренбургское газоконденсатное месторождение (ОГКМ).
Оренбургское газоконденсатное месторождение расположено в основном в
Оренбургском районе, протянулось вдоль реки Урал на 120 км шириной более
20 км. Начальные запасы месторождения составляли 1,9 трлн. куб.м. и 120 млн.
тонн конденсата. С начала разработки добыто 1,15 трлн. куб.м. Таким образом,
ресурсообеспеченность в условиях добычи, равной 20 млрд. куб.м. в год
составляет около 45 лет.
Месторождение
отличается
многокомпонентным
составом
углеводородного сырья. Наряду с метаном (83,8 %) в нем содержится широкая
фракция легких углеводородов: этан (4,6 %), пропан (1,7 %), бутан (1 %), гексан
(1 %), пентан (0,5 %). Кроме этого, месторождение содержит азот (4,9 %),
сероводород (2,5 %), гелий (0,06 %).
Наличие крупных запасов газового сырья и его многокомпонентный
состав, выгодное географическое положение способствовали созданию в
регионе крупнейшего газоперерабатывающего комплекса, производящего в
общероссийском производстве гелия и одоранта -100 %, этана – 78 %, ШФЛУ –
28 %, серы – 19 %, сжиженного газа – 8 %.
Освоение, добычу, переработку, транспортировку и поставку газа и
газопродуктов потребителям осуществляет «Газпром Добыча Оренбург» –
структурное объединение, в состав которого входят подразделения по
освоению и добыче газового сырья и газоперерабатывающий комплекс,
расположенный в 30 км западнее г. Оренбурга.
В состав комплекса входит газоперерабатывающий завод, состоящий из
трех очередей газоперерабатывающего технологического оборудования с
годовой мощностью по 15 млрд. куб.м. Основной продукцией завода является:
сухой очищенный газ, стабильный газовый конденсат и широкая фракция
легких углеводородов (пентано-гексановая и пропано-бутановая), сжиженные
углеводородные газы, жидкая и комовая сера, одорант (смесь природных
меркаптанов).
Специализация гелиевого завода, также входящего в газохимический
комплекс – производство: этановой фракции, газообразного гелия, жидкого
гелия. [1]
Рассмотрим его основные экологические проблемы согласно материалов
В.Ф. Куксанова, А.Я. Гаева, И.В. Грошива и др. (2000-2013 гг).
ОНГКМ эксплуатируется с февраля 1974 г. и оказывает глубокое
техногенное воздействие на гидросферу и другие сферы территории.
Выполненная на исследуемой территории снеговая съемка среднего
масштаба показала, что главными загрязнителями атмосферного воздуха
являются сернистые соединения (в том числе окислы серы, серная кислота,
сероводород, меркаптаны и пр.), азотистые, углеводородные газы и др.
Определялись так же нефтепродукты в снеговой воде и запыленность снега.
Минерализация снеговых вод составила 0,02÷07 г/л, содержание хлоридов −
3,4÷5 мг/л, реже − до 10 мг/л, сульфатов − 0,8÷13,3 мг/л. Аномалии
супертехнофильных элементов обычно имеют ранг не выше среднего.
В почвах выявлены аномальные концентрации Hg, Cr, Mn, Ni и Мо.
Hаиболее крупные аномалии разного ранга сосредоточены на отрезке между
поселками Городище — H. Павловка. У пос. Городище выявлены Hgмакс.,
Crсредн., Niсредн., Момин,Crмин.; У Дедуровки − Hgмакс., Crсредн., Niмин., Moмин.; У H.
Павловка − Hgмин., Crсредн., Niсредн. Такое распределение металлов-загрязнителей
обусловлено сосредоточением большого числа объектов нефтегаздобычи на
этом участке.
В р. Урал слева на месторождении впадают р. Донгуз и большое число
малых речек слева и справа. Имеется множество старичных озер. Малые речки
имеют пресную воду с минерализацией 0.2÷0.7 г/л. С породами неогенового
возраста связаны речные воды преимущественно HCO3-Ca состава, с
отложениями нижнего триаса — HCO3-Mg воды, с породами татарского
возраста верхней перми — HCO3-Na содового типа. Река Донгуз имеет воду
повышенной минерализации (до 1,5 г/л) содового типа. Вода реки Урал по
макрокомпонентному составу во всех опробованных пунктах удовлетворяет
существующим питьевым нормам. Она относится к сульфатно-натриевому
подтипу с минерализацией 0.62÷70 г/л и жесткостью 5.0÷8 мг-экв/л.
Воды аллювиальных отложений р. Урал эксплуатируются групповыми
водозаборами
и
одиночными
скважинами,
которые
расположены
преимущественно, на 1-ой террасе, а групповые — на пойме. По величине
минерализации воды являются, в основном, пресными —0,75—1,16 г/л, и
только в пос. Троицкое количество растворимых солей достигает 1,7 г/л. По
химическому типу они сульфатно-натриевые, содержание Cl и SO4-ионов в них
ниже ПДК, исключая скважины, пос. Троицкое, в воде которых сульфатов
присутствует 510,2÷724,0 мг/л. Воды жесткие с суммой солей кальция и магния
7,05÷10,7 мг-экв/л, лишь в пос. Никольское и Дедуровка эта сумма не
превышает 6,24 мг-экв/л. Железо слегка повышено против ПДК в
пос.Краснохолм, Никольское и Старица, составляя 0,36÷0,87 мг/л, в
остальных случаях его содержание не превышает 0,14 мг/л. Азотистые
соединения выявлены в воде скважин пос. Краснохолм —18,1—23,5 мг/о и Н.
Павловка —14,1 мг/л, но они не достигают ПДК. Самые низкие их
концентрации — в пос. Троицкое и Городище (2,0÷5,1 мг/л). Несмотря на
обедненность грунтовых вод азотистыми соединениями, микробиологическая
заселенность вод, ОМЧ в бакт/мл и коли-индекс в бакт/л оказались весьма
высокими: в пос Краснохолм 406 и 2. 103 , в пос. Троицкое – 605 и 1. 104 , в пос.
Городище − 180 и 1. 105 в пос. Никольское – 231 и 1. 105 . Очевидно, что по
микробиологическим показателям воды этих скважин непригодны для
питьевых целей, поскольку находятся в антисанитарных условиях.
На пойме расположен Дедуровский водозабор со следующими
параметрами. Грунтовые воды делятся на две группы — пресные, с
минерализацией до 1,11 г/л и солоноватые — до 2,42 г/л. Первые имеют все
показатели, удовлетворяющие ПДК, за исключением жесткости, которая
достигает 7,5 мг-экв/л. Вторые отличаются содержанием хлор-иона от 487,7 до
755,7 мг/л и сульфат-иона — от 583,6 до 607,9 мг/л, превышающих ПДК.
Жесткость их превышает допустимую (10.8 мг-экв/л). По химическому типу
воды всех скважин сульфатно-натриевые, за исключением одной скв.7, вода
которой принадлежит к хлоридно-магниевому подтипу; хотя она почти
пресная. Концентрация хлор-иона в ней почти достигает ПДК. По количеству
железа и окисляемости, воды пойменной террасы отвечают нормативным
требованиям. Микробиологический анализ вод из четырех скважин показал:
ОМЧ равное 2, а коли-индекс —3. В двух скважинах коли-индекс составил
1,2*103 —9,0*102.
Таким образом, грунтовые воды пойменных отложений и надпойменной
террасы р. Урал в южной части города и его окрестностях весьма различны.
Первые имеют более высокую минерализацию и обогащены хлоридами и
сульфатами, содержащимися в количествах, превышающих ПДК. Однако они
значительно чище вод первой террасы по содержанию железа, величине
окисляемости и общему содержанию микробов. В целом следует отметить, что
экологическая напряженность по таким средам, как снеговые воды, почвы и
грунты, средние и малые речки в районе Оренбурга и его окрестностей ниже,
чем в других урбанизированных районах, например в Орске. Основная
причина, по-видимому, в том, что в Оренбургском нефтегазовом комплексе
реализованы технологии подземного складирования жидких и твердых
токсичных промышленных отходов в недрах. [2]
Проведение геохимических исследований в зоне влияния Оренбургского
газоперерабатывающего завода и изучение геохимического состояния города
Оренбурга, несмотря на значительную вариабельность данных, позволило
установить ряд особенностей: во-первых, отмечается большая вариабельность
содержания тяжелых металлов, возрастающая с увеличением уровня
загрязнения; во-вторых, в почвах Оренбургского газоперерабатывающего
завода и г.Оренбурга наблюдается превышение концентраций валовых форм
относительно ПДК – никеля и хрома, относительно кларка – никеля, хрома,
цинка, меди; в-третьих, ПДК подвижных форм ТМ в районе ОГПЗ превышает
только никель, фон – никель, цинк, медь, свинец и в почвах г.Оренбурга – цинк,
медь, свинец и кадмий по величине ПДК – цинк, свинец, никель, хром, медь,
кадмий по фону; в-четвертых, загрязнение почв тяжелыми металлами носит
ярко выраженный мозаичный полиметальный характер.
Эта проблема изучена и для близрасположенного Оренбургского газохимического комплекса Среднее содержание валовых форм химических
элементов в почвах и почвообразующих породах варьирует здесь в пределах
10,6-30,4 мг/кг. Районами аномальных концентраций тяжелых металлов
являются вершины увалов, крутые и покатые склоны водораздельных сыртов,
части поймы р.Урал, а также территория санитарно-защитной зоны
газоперерабатывающего завода. Накоплению химических элементов
способствуют
абиотические
ландшафтообразующие
факторы:
метеорологический (роза ветров) и геоморфологический (субмеридиональная
ориентация увалов), что способствовало накоплению никеля и хрома,
содержание которых превышает величины ПДК. В целом территория ОГХК по
коэффициенту суммарного загрязнения (колебания Zc составляют - 0,7-7,8)
относится к I категории (слабая степень накопления). Максимальные значения
этого коэффициента (10,4) приходятся на холмисто-увалистую часть района
исследования (северо-западнее населенных пунктов Сырт-Бродецкое-Репино).
Основные ассоциации элементов, превышающие кларк (при Zc более 3) – NiCr-Cu, Ni-Cr-Mn, Ni-Zn-Cr.
Содержание подвижных форм варьирует в достаточно широких пределах
(0,16-1,02 мг/кг). Превышение ПДК почв отмечено только по никелю на
сыртовой части района исследований. Повышенные концентрации в почвах
меди, марганца, свинца, цинка, никеля и хрома (в 60,3% точек наблюдается
превышение над фоном) обусловлены аэротехногенными выпадениями. В
почвах пашни отмечается стабильное превышение содержания цинка, свинца и
меди над фоновыми показателями. По величине коэффициента суммарного
полиэлементарного загрязнения почвы подвижными формами тяжелых
металлов оценивается по I категории (допустимый уровень загрязнения). На
водораздельно-увалистых частях Zс равен 5,9, в геохимически подчиненных –
терраса и пойма Zс – 4,0. Санитарно-защитная зона газоперерабатывающего
завода характеризуется умеренно-опасной степенью загрязнения (Zc – 13,517,6). Максимальные значения этого коэффициента наблюдаются северовосточнее Оренбургского газоперерабатывающего завода, в районе среднего
течения р.Каргалка (Zc-36,7 - опасная степень загрязнения).[3]
Значительное влияние на экологическую обстановку в области оказывает и
Карачаганакское газоконденсатное месторождение, расположенное на
территории Казахстана, но в непосредственной близости к Оренбургской
области. Здесь наиболее детальное исследование провели Т.Ф. Тарасова, В.П.
Петрищев (2000-2012 гг).
Комплексную оценку почвенного покрова и поверхностных вод под
воздействием, в основном, Карачаганакского НГКМ дала Т.Ф. Тарасова.
Согласно ее отчету (2007) при оценке экологического состояния к числу
основных показателей степени экологического неблагополучия относят pH
среды, показатель химического загрязнения водных объектов по веществам
первого и второго (ПХЗI-II), третьего и четвертого (ПХЗIII-IV) классов опасности,
а также кратность превышения ПДК отдельных примесей.
Анализ степени химического загрязнения поверхностных вод на
территории Илекского района в летний период времени показал, что исходя из
значений pH, поверхностные воды на исследуемой территории характеризуется
значениями pH от 8,8 до 10,4, что позволяет оценить их как сильнощелочные.
Это не соответствует нормативному показателю pН, установленному для
водных объектов и равному 6,5-8,5.
По полученным значениям минерализации на объектах №1, 2 и 8
складывается критическая экологическая ситуация, так как кратность
превышения этого показателя составляет 1,1; 1,6 и 1,2 соответственно.
Оценку степени экологического неблагополучия водных объектов
Илекского района также проводили по ПХЗI-II и ПХЗIII-IV. По веществам I и II
классов опасности на всех исследуемых водных объектах наблюдается
критическая экологическая ситуация (ПХЗ меняется от 9,8 до 27,6). По
веществам III и IV классов опасности на объектах №1,2,3,5,6 и 8 также
складывается критическая экологическая ситуация (ПХЗIII-IV>10), а на объектах
№4 и 7 – относительно удовлетворительная ситуация (ПХЗIII-IV<10).
Неблагоприятная экологическая ситуация на исследуемых водных
объектах складывается и по содержанию тяжелых металлов. Так по меди
практически на всех исследуемых объектах наблюдается ситуация
экологического бедствия (кратность превышения ПДК>10), а на объекте №4 –
чрезвычайная экологическая ситуация (кратность превышения ПДК равна 6).
Реки Илек (с.Озерки) и Урал (с.Илек) характеризуются также значительным
превышением предельно-допустимых концентраций: по цинку – в 4,0 и 2,4
раза, свинцу – 2,2 и 1,5 раза и по нефтепродуктам – в 2,0 и 1,2 раза
соответственно.
Таким образом, состояние водных объектов территории Илекского района
нельзя считать экологически благополучными. К числу приоритетных веществзагрязнителей можно отнести свинец, цинк, медь, марганец, никель и
нефтепродукты.
Анализ степени химического загрязнения природных водных объектов
Илекского района в осенний период времени показал, что исходя из значений
рН, равных 8,7-9,4, поверхностные воды можно отнести к щелочным
(р.Мазанка) и сильнощелочным (р.Илек и р.Урал). по минерализации
практически на всех исследуемых объектах складывается критическая
экологическая ситуация, так как кратность превышения этого показателя
качества составляет 1,1-1,6. Исключением является р.Урал (п.Илек), на которой
по
содержанию
растворимых
солей
наблюдается
относительно
удовлетворительная ситуация. По веществам первого и второго классов
опасности на р.Мазанка (п.Приволный) складывается ЧЭС (ПХЗI-II=35), на
остальных водных объектах за исключением р.Урал, ПХЗI-II изменяется от 1,5
до 10, следовательно, экологическую ситуацию можно считать критической
(35> ПХЗI-II>1). По веществам третьего и четвертого классов опасности на
объектах №3 и 8 также наблюдается критическая экологическая ситуация, а на
всех остальных водных объектах – относительно удовлетворительная (ПХЗIIIIV<10). Неблагоприятная экологическая ситуация на исследуемых водных
объектах складывается и по содержанию тяжелых металлов. Так, по меди на
р.Мазанка (п.Привольный) наблюдается ситуация экологического бедствия
(кратность превышения ПДК больше 10), на объекте №8 – ЧЭС и на объектах
№3, №5,№6 – критическая экологическая ситуация.
Река Илек (с.Озерки и с.Затонное) и ее приток р.Мазанка(с.Сухоречка)
характеризуются значительным превышением ПДК по никелю в 5-9 раз, то есть
экологическую ситуацию можно оценить как чрезвычайную. Кроме этого,
установлено превышение концентрации свинца в 1,5 раза в р.Илек.
протекающей по территории с.Озерки. И практически на всех водных объектах
складывается критическая экологическая ситуация по марганцу (кратность
превышения концентрации которого составляет 4-22).
Таким образом, состояние водных объектов территории Илекского района
нельзя считать экологически благополучным. К числу приоритетных веществзагрязнителей, по результатам проведенных исследований в осенний период
времени, можно отнести свинец, медь, никель и марганец.
Сравнительный анализ интегральных показателей качества поверхностных
вод Илекского района в летний и осенний периоды года показал:
- по значению рН экологическая ситуация не изменилась;
- произошло увеличение содержания растворимых солей в 1,1-1,6 раза во
всех исследованных объектах
- в осенний период времени наблюдается улучшение экологической
ситуации по ПХЗI-II, значение которого снизилось в р.Илек в 18 раз (с.Озерки) и
в 2,5 раза (с.Затонное, п.Илек), в р.Урал – в 27,6 раз. В р.Мазанка, наоборот,
произошло увеличение степени химического загрязнения воды веществами
первого и второго классов опасности в 3,5 раза;
- в осенний период года по ПХЗIII-IV наблюдается критическая
экологическая ситуация в водных объектах с.Сухоречка и с.Красный Яр;
- в исследуемых водных объектах в осенний период года не зафиксировано
превышения ПДК нефтепродуктов и цинка. До установленного норматива
снизилась концентрация свинца практически во всех объектах исследования, за
исключением р. Илек (с.Озерки), где кратность превышения ПДК свинца
составляет 1,5;
Если в летний период года по меди наблюдалась ситуация экологического
бедствия в р. Урал и Илек, то в осенний период во всех исследованных пунктах
наблюдения за качеством воды складывается критическая экологическая
ситуация за счет снижения концентрации меди в 3-6 раз. Исключение
составляют природные воды р. Мазанка (с. Привольный), где чрезвычайная
экологическая ситуация сменяется ситуацией экологического бедствия;
- в осенний период ухудшилась экологическая ситуация по никелю.
Кратность превышения ПДК никеля выросла с 1,4 до 9 раз в р.Илек (с.Озерки и
с.Илек).
Таким образом, по результатам выполненных работ можно сделать
следующими выводы:
Предприятия нефтегазодобывающего комплекса являются существенными
источниками загрязнения природных сред (воздуха, природных вод и почв).
Основными
загрязняющими
веществами,
выбрасываемыми
нефтегазодобывающими предприятиями, являются диоксид азота, диоксид
серы, сероводород, оксид углерода, углеводороды, нефтепродукты, тяжелые
металлы и другие соединения, которые приводят к значительному изменению
качества среды обитания человека и причиняют ущерб окружающей среде,
вызываемый массовыми выбросами в атмосферу и сбросами в водные объекты.
Месторождения Карачаганак является одним
из крупнейших
нефтегазоконденсатных месторождений, оказывающих влияние в результате
трансграничного переноса загрязняющих веществ, на экологическую ситуацию
приграничных с Казахстаном территорий Оренбургской области.
Была рассчитана категория опасности (КОП) Карачаганакского
нефтегазоконденсатного комплекса через массовые характеристики выбросов в
атмосферу, в результате чего установлено, что 2006 году по коэффициенту
опасности вещества (КОВ) приоритетной примесью являются диоксид азота, на
долю которого приходится 69,35%, на втором месте находится бенз(а)пирен
(9,98%) и на третьем – углеводороды (9,62%). Несмотря на то, что масса
выбросов в 2006 году снизилась, категория опасности комплекса, наоборот,
увеличилась (с 1,416*108 до 1,67*108 м/с). Согласно полученному значению
КОП, Карачаганакский нефтегазоконденсатный комплекс относится к 1
категории опасности.[4]
Все загрязняющие вещества, содержащиеся в выбросах, в результате
сухого осаждения или вымывания примесями из атмосферы осадками,
попадают в почву, вызывая ее загрязнение и изменение структуры, поэтому
была проведена оценка качества почв территории Илекского района.
Почвенные
вытяжки
анализировались
на
содержание
в
них
кислотообразующих ионов, нефтепродуктов и тяжелых металлов.
Результаты химического анализа почв показывают, что в летний период
года, согласно полученным значениям коэффициентов концентрации,
приоритетным загрязняющим веществом из числа кислотообразующих
является сульфат-ион. Наибольшее превышение фоновых значений
концентраций сульфат-ионов, находящееся в интервале от 1,2 до 2,5 раз,
наблюдается на объектах исследования, расположенных на расстоянии 10 и 5
км от границы с Казахстаном, а также поселках Озерки и Илек.
Ранжирование, проведенное по показателю химического загрязнения почв,
показало, что в летний период года всю исследуемую территорию можно
отнести к зоне с относительно удовлетворительной экологической ситуацией
(ПХЗ<16).
Таким образом, несмотря на загрязнение тяжелыми металлами, почвы
исследуемой территории пока сохраняют способность к нейтрализации
загрязняющих веществ, но в целом ситуацию по степени химического
загрязнения почвенного покрова можно считать критической.
Изложенные
выше
материалы
демонстрируют
существенное
антропогенное воздействие нефтегазодобычи на гидросферу и почвенный
покров, как в зоне влияния Оренбургского, так и Карачаганакского ГКМ.
Список литературы
1. Семенов Е. А. Экономическая и социальная география Оренбургской
области : учеб. пособие для вузов / Е. А. Семенов, Т. И. Герасименко, Р. Ш.
Ахметов; М-во образования и науки Рос. Федерации, Гос. образоват.
учреждение высш. проф. образования "Оренбург. гос. ун-т". - Оренбург : ИПК
ГОУ ОГУ, 2011. - 137 с. - ISBN 978-5-7410-1167-6.
2. Проблемы гидросферы города Оренбурга и его окрестностей / А. Я.
Гаев, И. В. Куделина, Т. В. Леонтьева // Экология урбанизированных
территорий, 2013. - № 3. - С. 28-36.
3. Грошев, И. В. Оценка эколого-геохимического состояния почвенного
покрова степной зоны Южного Урала (на примере Оренбургской области):
автореф. дис.. канд. биол. наук: - Оренбург, 2004. - 23 с.
4. Тарасова, Т.Ф. Интегральная оценка экологического состояния
поверхностных вод Илекского района / Т.Ф. Тарасова // Вестник ОГУ, 2007.№75. – С. 342-344.
5. Тарасова, Т.Ф. Оценка экологического состояния почв территорий
Илецкого района / Т.Ф. Тарасова // Вестник ОГУ – 2007 - №75.- С. 344-346.