Пислегин

Д. В. Пислегин, Н. С. Пислегина
Тюменский государственный университет, научно-исследовательский институт
экологии
и рационального использования природных ресурсов
ГЕОХИМИЧЕСКОЕ ИЗУЧЕНИЕ ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ
ШЛАМОВЫХ АМБАРОВ
ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫХ СКВАЖИН ТАЁЖНОЙ ЗОНЫ
ЗАПАДНОЙ СИБИРИ
Наибольшую экологическую опасность при проведении буровых работ
и строительстве геологоразведочных скважин представляет химическое
загрязнение геологической среды, почвенного покрова, поверхностных и
грунтовых вод буровым раствором (БР), химреагентами, буровыми
отходами (БО) и продукцией скважин. Источниками длительного
загрязнения после проведения буровых работ являются шламовые
(буровые) амбары (ША), предназначенные для сброса буровых отходов и
продукции скважин.
Объекты исследований. Геохимическое изучение донных отложений
ША геологоразведочных скважин проводились с 2004―2011 гг. в
Тюменской, Томской и Омской обл. (рисунок).
Рисунок ― Схема расположения районов исследований
В ходе работ было обследовано 84 разведочные скважины и отобрано
более 100 проб донных отложений из 81 амбара. Кроме этого были
отобраны 14 проб в различных подтипах подзолистых почв за пределами
площадок разведочного бурения для определения фоновых концентраций
органических веществ (ОВ).
Результаты и их обсуждение. Бурение скважин в Западной Сибири
осуществляется в осадочных отложениях, сложенных глинистыми
породами. Их доля составляет 65―80 %. Химический состав БШ
определяется как литологическим составом разбуриваемых пород, так и
химическими реагентами, входящими в состав БР и промывочных
жидкостей. При этом соотношение химических элементов в породе и
шламе может существенно изменяться по мере углубления скважины [1].
Органические вещества (ОВ) донных отложений ША представлены
продуктами биохимической трансформации нефти. Органолептический
анализ содержания донных отложений, подтверждённый результатами
лабораторных испытаний, показал, что в среднем по всем районам работ
каждый третий амбар содержал нефтепродукты. Водная поверхность
многих амбаров загрязнена свободной нефтью в виде слоя или плёнки.
Naphthalene
Acenaphthene
Результаты анализов ОВ нефтесодержащих донных седиментов
представлены в таблице 1.
Установлено, что среднее содержание нефтепродуктов (TPH анализ)
составляет 33 703 мг/кг, что более чем в 1,6 тыс. раз превышает
региональный норматив ПДУ для нефтепродуктов в донных отложения
водных объектов ХМАО-Югры (20,0 мг/кг в соответствии с
Постановлением Правительства ХМАО от 10.11.2004 г, №441-п). Фоновые
подзолистые почвы в районе работ содержат 21 мг/кг (min 6 мг/кг и max
37 мг/кг при 95 %-м доверительном интервале), абсолютный максимум
составил 83 мг/кг, что более чем в 400 раз ниже усредненных значений по
ША. Абсолютные максимумы фона и шлама различаются более чем 3 144
раза.
Средний уровень содержания нефтяных углеводородов в почвах и
донных отложений в подзоне северной тайги восточной части Западной
Сибири составляет менее 80 мг/кг и 17 мг/кг, соответственно, что
свидетельствует о чрезвычайно высоких концентрациях нефтепродуктов в
загрязнённых донных осадках ША геологоразведочных скважин,
бурившихся даже более 20 лет назад.
Среднее содержание 10-и основных ПАУ в донных отложениях ША
составляет 27 285 мкг/кг (таблица 1). Чистые подзолистые почвы содержат
всего от 58 до 235 мкг/кг (среднее 146 мкг/кг) указанных ПАУ, что 187 раз
меньше средней концентрации суммы ПАУ в ША, а разнице в абсолютных
максимальных значениях составляет 756 раз. Согласно российским
нормативам, уровень ПДК установлен только для содержания
бензо(a)пирена в почве 20,0 мкг/кг [2]. Российских нормативов на
содержание ПАУ в донных отложениях в настоящее время нет. По
Европейским нормам установлено предельное суммарное содержание в
почве и донных отложениях десяти ПАУ: нафталин, антрацен, фенантрен,
флюорантен, бензо(а)антрацен, хризен, бензо(а)пирен, бензо(ghi)перилен,
бензо(к)флюорантен, индено(1,2,3-cd)пирен ― оно не должно превышать
40 мг/кг [4]. Максимальная концентрация бензо(a)пирена в фоновых
почвах района исследований составляет 14 мкг/кг, что укладывается в
ПДК. В то же время, если сравнить минимальное значение концентрации
бензо(a)пирена в пределах 95 %-го доверительного интервала (confidence
interval) значений концентраций этого вещества в донных отложениях ША,
то превышение по сравнению с фоновыми почвам составляет 6 раз, а с
ПДК в почвах ― в 4,2 раза.
Таблица 1 ― Содержание полиароматических углеводородов (ПАУ) и суммы
углеводородов (TPH анализ), мкг/кг
Вещество
n
46
46
Mean (95 % confidence interval)
Mean
Min
Max
8 825,0
3 935,1
13 714,9
1 517,7
749,9
2 285,5
Acenaphthylene
Fluorene
Phenathrene
Anthracene
Fluoranthene
Pyrene
Benzo[a]anthracene
Chrysene
Benzo[b+j]fluoranthene
Benzo[k]fluoranthene
Benzo[e]pyrene
Benzo[a]pyrene
Perylene
Indeno[1,2,3-cd]pyrene
Dibenzo[a,h]anthracene
Benzo[ghi]perylene
∑ПАУ*
TPH суммы C11―C40, мг/кг
46
46
46
46
46
46
46
46
46
46
46
46
46
46
46
46
46
77
540,4
3 626,9
7 792,3
517,4
445,9
988,9
179,9
1 436,3
210,3
57,9
562,5
127,2
197,1
80,9
55,1
133,4
13 862,9
37 379,6
254,4
1 588,4
3 351,3
228,4
232,5
538,7
109,2
602,2
129,7
28,5
319,6
84,2
149,9
55,8
23,3
92,8
13 862,9
18 561,9
826,3
5 665,4
12 233,3
806,4
659,4
1 439,0
250,6
2 270,4
290,9
87,2
805,4
170,1
244,2
106,0
86,9
173,9
40 707,6
48 843,5
* ― сумма Naphthalene, Phenathrene, Anthracene, Fluoranthene, Benzo[a]anthracene,
Chrysene, Benzo[k]fluoranthene, Benzo[a]pyrene, Indeno[1,2,3-cd]pyrene, Benzo[g,h,i]perylene
Концентрации ЛАБ в донных отложениях ША приведены в таблице 2.
Как следует из представленных данных, донные отложения содержат
значительных концентраций алкилбензолов ― в среднем около 100 мг/кг.
ПДУ содержания летучих алкилбензолов почве, принятые в разных
странах, могут различаться на порядок. В России отсутствует
нормирование ПДУ ЛАБ в донных отложениях, в то время как в некоторых
странах Европы такое нормирование одинаково как для почвы, так и
донных отложений. Среднее содержание в донных седиментах ША
бензола, толуола, ксилолов, изопропилбензола и стирола более чем в 3,4,
3,6, 15,9, 3,1 и 18,7 раз превышают значения ПДУ РФ для почв
соответственно. Из всех анализируемых ЛАБ, максимальное среднее
содержание в ША зафиксировано для
1,2,4-Триметилбензола
(9 705 мкг/кг). Однако, содержание этого вещества в РФ не нормируется, а
по сравнению с западноевропейским нормативом его средняя
концентрация более чем в 2,6 раз ниже значений ПДК [3]. Необходимо
отметить, что значения предельно допустимые уровней нормируемых в
Российской Федерации ЛАБ значительно ниже европейских.
Таблица 2 ― Содержание алкилбензолов в донных отложениях ША разведочных
скважин, мкг/кг
Вещество
Бензол
Толуол
Этилбензол
м,п-ксилолы, сумма
n
59
59
59
59
Mean
1 005,9
1 063,5
2 621,0
8 604,1
Mean (95 % confidence interval)
Min
0,0
0,0
383,6
0,0
Max
2 709,8
2 160,3
4 858,4
17 607,1
Стирол
о-ксилол
Изопропилбензол
н-пропилбензол
1,3,5-триметилбензол
1,2,4-триметилбензол
Трет-бутилбензол
Втор-бутилбензол
4-изопропилтолуол
н-бутилбензол
∑ алкилбензолы
59
59
59
59
59
59
59
59
59
59
59
1 867,2
4 765,6
1 544,3
1 877,2
6 069,1
9 705,2
324,5
1 159,9
3 685,1
1 695,3
99 879,2
126,4
426,7
302,9
425,0
401,0
0,0
14,2
313,1
1 251,7
336,4
17 282,9
3 608,0
9 104,6
2 785,7
3 330,5
11 737,2
19 845,3
63,8
2 006,6
6 118,5
3054,1
182 480,0
Выводы. Наиболее опасными объектами, оставшимися после поисковоразведочных работ, являются геологоразведочные скважины. Долгие годы
вопросу
состояния
донных
отложений
на
нефтегазоносных
месторождениях не уделялось практически никакого внимания. В
настоящее время известно, что донные отложения шламовых амбаров
являются хорошим сорбентом загрязняющих веществ и служат
источником вторичного загрязнения природных компонентов.
1.
2.
3.
4.
Балаба В. И. Обеспечение экологической безопасности строительства скважин на
море // Бурение и нефть. 2004. № 1. С. 18―21.
ГН 2.1.7.020-94 Ориентировочно допустимые концентрации (ОДК) тяжёлых металлов
и мышьяка в почвах (дополнение № 1 к перечню ПДК и ОДК 6229-91). Утв. Пост.
Госкомсанэпиднадз. РФ от 27 дек. 1994 г. № 13.
Тяжёлые металлы в окружающей среде. M.: МГУ, 1980. 130 с.
Criteria for Managing Contaminated Sites in British Columbia. B. C. Environment. Canada,
1995. 38 p.