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-, литои 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 1 910 049 869, 1 960 009 000).

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.

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.