Биосфера и человек: структуры, экосистемы, взаимоотношения организма и среды; экология и здоровье человека

        Нарушение природного равновесия на почву и растительный мир в процессе разработки нефтегазоносных месторождений – нефтепродуктами, различными химическими веществами и высокоминерализованными сточными и пластовыми водами при бурении, хранении буровых растворов, при перемещении буровых вышек тракторами на новое место, строительство дорог, трубопроводов, линий электропередач и т.д.

      Интенсивное освоение нефтегазоносных месторождений породило колоссальные по своим масштабам экологические проблемы. В результате многочисленных аварий трубопроводов, утечек нефти и вредоносных выбросов в атмосферу была нарушена или уничтожена жизнь флоры и фауны на обширных по своей территории районах. Десятки рек и озер стали "мертвыми" благодаря необдуманной деятельности нефтегазодобывающих ведомств. Тысячи километров восстанавливаемых долгие годы почвенных покровов тундры были нарушены гусеницами вездеходов.

В процессе разведки, обустройства и эксплуатации нефтяных месторождений растительный покров испытывает различные антропогенные воздействия. К наиболее широкомасштабным следует отнести механические нарушения, неизбежные на всех этапах добычи нефти – от разведки до транспортировки добытого сырья. В эту группу нарушений растительного покрова входят:

   - полное уничтожение и  частичное нарушение растительности  при площадных и линейных (ЛЭП,  газо-, водо- и нефтепроводы) сооружениях;

   - все транспортные нарушения,  от единичных проездов до строительства дорог с твердым покрытием;

   - карьеры и свалки.

       Очаговый ущерб природной среде наносят отходы бурения, содержащиеся в шламовых амбарах кустовых оснований. Амбары, заполненные шламовыми водами, нефтью, буровыми растворами, глиной, цементом, горной породой, являются опасными для природной среды. Содержащиеся в шламовых амбарах растворы относятся к II-IV классу токсичности. Воздействие буровых растворов на природную среду осуществляется в результате фильтрации и их распространения с грунтовыми водами или в результате разрушения обвалования и утечки содержимого амбаров с поверхностным стоком. Воз­действие на природную среду шламовых растворов сходно с воздействием разливов нефти и минерализованных вод. Для снижения опасности шламового амбара для окружающей среды и устранения его как источника загрязнения шламовые амбары рекультивируются путем засыпки их грунтом.

       В целом, отмирание растительности в местах аварийных разливов из амбаров связывают с отрицательным воздействием отходов бурения на агрофизические свойства почв: увеличение плотности, водоудерживающей способности, потерю структуры и водопроницаемости. Наиболее неблагоприятный эффект влияния буровых растворов на растительность наблюдается при суммарном действии химического загрязнения и физических нарушений и проявляется в уменьшении проективного покрытия и видового разнообразия.

      Общая особенность всех нефтезагрязненных почв  -  изменение  численности  и ограничение видового разнообразия педобионтов (почвенной мезо- и  микрофауны и  микрофлоры). Происходит массовая гибель почвенной мезофауны: через три дня после  аварии большинство видов почвенных животных полностью исчезает  или  составляет  не более 1% контроля. Наиболее токсичными для них  оказываются  легкие  фракции нефти.

       Одним из наиболее перспективных путей ограждения среды  от  загрязнения является создание комплексной автоматизации процессов добычи,  транспорта  и хранения нефти. В нашей стране такая система впервые  была  создана  в  70-х гг. и применена в  районах  Западной  Сибири.

         Техногенные изменения гидрогеологических систем при разведке и добыче нефти и газа происходят под воздействием как «сверху» с земной поверхности, так и «снизу» – из самого массива горных пород. При строительстве скважин основными источниками загрязнения «сверху» являются буровые и тампонажные растворы, буровые сточные воды, шлам выбуренных пород, продукты испытания скважин. Для приготовления буровых растворов используется большое количество химических реагентов, многие из которых относятся к особо вредным. Эти отработанные буровые растворы исключаются     из   технологического     процесса    бурения, накапливаются на территории площадки и подлежат утилизации или захоронению. Буровые сточные воды, использованные на производственные нужды, обычно содержат такие загрязнители, как нефтепродукты и минеральные соли. При испытании скважин на поверхность выносятся нефть и пластовая вода, обычно высокоминерализованная,       которые     являются      сильно загрязняющими агентами. Отработанные буровые растворы, сточные буровые воды и шлам, а в некоторых случаях и продукты испытания скважины, поступают в шламовый амбар. При недостаточной гидроизоляции дна и стенок, при разрушении обваловки амбаров или при их переполнении, происходит растекание жидкостей, загрязнение природных объектов, прежде всего поверхностных водоемов и водотоков, инфильтрация загрязнителей     в     верхние     водоносные      горизонты. Неликвидированные после окончания бурения амбары с оставшимся в них раствором также служат потенциальными загрязнителями    водной     среды.  Основным      механизмом проникновения загрязнителей в подземные водоносные горизонты является инфильтрация.

     Воздействие объектов  нефтяной и газовой промышленности на гидрогеологические системы «снизу» может быть связано со следующими технологическими процессами. При бурении часть промывочной жидкости поступает из ствола скважины в водоносные горизонты, загрязняя их. Иногда поглощение буровых растворов носит катастрофический характер. Особенно опасно поступление раствора в горизонты пресных вод, содержащихся обычно в верхней части геологического разреза, и поэтому подверженных наиболее длительному воздействию буровых растворов в процессе проводки скважин на значительную глубину.

     При разработке нефтяных  и газовых месторождений основные  изменения происходят в самих  нефтегазосодержащих пластах. Часть  ранее нефтенасыщенного порового  пространства замещается водой  или газом, изменяется пластовое  давление или температура флюида, преобразуется химический состав пластовой воды и нефти.

     Наиболее сильное  воздействие на подземные воды  может быть оказано при проходке  горизонтов пресных подземных  вод. При возникновении внештатной  ситуации возможно загрязнение  подземных вод буровыми растворами, нефтепродуктами и рассолами. Достаточно вероятны, также, межпластовые затрубные перетоки. Загрязнение подземных вод может произойти в результате утечек высокоминерализованных рассолов при аварийной ситуации. Они фильтруются через зону аэрации и достигают горизонта грунтовых вод. За счет затрубных перетоков могут загрязняться также и нижележащие водоносные горизонты.

Загрязнение окружающей природной  среды нефтью, нефтепродуктами, химическими  реагентами включает в себя все: от катастрофических прорывов трубопроводов, высвобождения химикатов из автоцистерн до небольших капель, падающих на площадку из протекающих шлангов клапанов и соединений. Загрязнение чаще случаются в течение обработки, транспортировки и передачи жидкостей. Источниками загрязнения чаще становятся испорченные или сломанные шланги, протекающие фланцы и другие соединения, испорченные или открытые клапана. Все загрязнения должны ликвидироваться либо прямым путём удаления материала, либо через использование средств для удаления по месту загрязнения. Поскольку рабочие площадки рассматриваются как часть окружающей природной среды, то площадки должны очищаться от загрязнения, что в последствии ведёт к предотвращению загрязнения талых и дождевых вод.

Так же почва разрушается при  строительстве дорог в ходе земляных работ. Часть почвы заваливается строительным мусором и другими отходами: цементом, бетоном, краской и т.д., т.е. почва оказывается поврежденной практически на всей территории строительства. При строительстве и эксплуатации любых объектов, при добыче строительного сырья открытым способом выделяются следующие виды техногенного нарушения земель:

1) изменение рельефа за счет  вертикальной планировки, срезки  холмов и возвышенностей, строительства  карьеров, устройства новых возвышенностей - отвалов. Так, отвалы         вдоль автодорог создают бугристо-грядовую или плоскоувалистую форму рельефа. Карьеры имеют различную глубину - от 10-12 до 400 м. Только для обеспечения щебнем в нашей стране сооружено несколько тысяч мелких и до 80 крупных карьеров мощностью от 600 тыс. до 2 млн. м3 щебня в год;

2) уничтожение и разрушение почвы  и растительности. Складирование  снятой со стройплощадки почвы  стало применяться недавно.              До этого почва смешивалась  с породами вскрыши и заваливалась в отвалы.          Плодородный слой почвы безвозвратно терялся. Но и при хранении почва частично разрушается, выводится из биологического круговорота и снижает свое плодородие;

3) загрязнение почвы мусором,  нефтепродуктами, цементом, сточными  водами, токсичными веществами.

        Безвозвратное  изъятие земли происходит за  счет промышленного и гражданского  строительства, прокладки дорог,  трубопроводов и линий электропередач, создания водохранилищ, открытой  разработки полезных ископаемых. Изъятие земли из природного комплекса или ухудшение ее плодородия приводит к уменьшению растительности, загрязнению и ухудшению состава атмосферы.

       В ходе процесса  строительства и эксплуатации  радиорелейных линий и линий  электропередач (ЛЭП) происходит  нарушение почвенно-растительного покрова на отдельных участках. Перестраивается микрорельеф (насыпи у подножия опор). На насыпях изменяется температурный и водный режим, что приводит к локальной ксерофитизации растительности. Данный вид воздействия распространяется на небольшие площади и обычно приурочен к дорожной сети.

     Подобные явления  наблюдаются и при строительстве  и эксплуатации нефте- и газопроводов. На этапе строительства происходит  механическое нарушение почвенно-растительного  покрова вплоть до полного его уничтожения в полосе отвода. В процессе эксплуатации изменяется гидротермический режим около опор, где развивается процесс ксерофитизации растительности, либо вдоль всей трассы (в случае подземной прокладки), а также ветровой режим, что влияет на характер снегонакопления.

       Меры, направленные на предотвращение загрязнения почвы и растительного покрова при разработке и эксплуатации нефтегазовых месторождений.

       В целях предотвращения  ущерба окружающей природной  среде, связанного с ее загрязнением, предусматриваются специальные мероприятия, направленные на предотвращение или уменьшение негативных последствий механического воздействия на почвенно-растительный покров или его химическое загрязнение. Основные приемы в решении данной проблемы сводятся к снижению до минимума числа и размеров промышленных площадок, дорожных путей, сокращению, локализация и утилизация отходов производства.

     Применение кустового  бурения, наклонно-направленных  скважин и безамбарной технологии  позволяет сократить общее число дорог, трубопроводов и размеры буровой площадки, отказаться от строительства амбаров-отстойников.

        Для восстановления  продуктивности нефтепромысловых  земель рекомендуется провести  их глубокую вспашку и оставить  для перегара (гелиотермическая мелиорация). Под влиянием гелиотермической обработки усиливаются процессы деградации нефтепродуктов, улучшается водовоздушный режим и повышается биохимическая активность почв.

С целью создания оптимальных условий  для жизнедеятельности бактериальных  организмов, способных ассимилировать углеводороды, кислые почвы подвергаются известкованию. Для восстановления дерново-подзолистых почв, которые в результате нефтяного загрязнения трансформировались в техногенные солончаки, применяется гипсование совместно с искусственным увлажнением.

        Нарушение экологического равновесия недр в связи с закачкой пресных или маломинерализованных вод в пласт. Целесообразность закачки сточных вод в пласт с целью предотвращения загрязнения недр и подземных вод. Стоки нефтяных промыслов – нефть, нефтепродукты, конденсат, растворимые соли и др. Трудности, связанные с полной утилизацией сточных вод на нефтепромыслах

         При оценке влияния химического состава подземных вод на окружающую среду требуют серьезного внимания процессы распространения загрязняющих компонентов из подземных вод по пищевым цепям. В этом случае токсические элементы попадают в организм человека не только с питьевой водой, но и через растительную и животную пищу. Даже если население не пьет загрязненную воду, а только использует ее для приготовления пищи, водопоя скота и полива растений, это может отразиться на здоровье не только нынешнего, но и последующих поколений. Своевременный, оперативный и качественный контроль за химическим составом воды, используемой для хозяйственно-бытовых целей, является одним из условий улучшения состояния окружающей среды.

        Под антропогенным загрязнением подземных вод понимают ухудшение качества воды (химических, физических, биологических свойств), вызванное хозяйственной деятельностью человека. Понятие "загрязнение" относится прежде всего к подземным водам питьевого назначения. Загрязнение подземных вод может выразиться в повышении содержания природных компонентов, а также в появлении специфических веществ искусственного происхождения - неорганических (цианиды, роданиды), органических (нефтепродукты, пестициды, фенолы, синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ) и др.). Обычно выделяют две стадии загрязнения: начальную стадию, когда содержания компонентов выше фонового, но ниже ПДК, и собственно загрязнение, когда концентрации отдельных компонентов превышают ПДК. По видам загрязнителей выделяют химическое, биологическое, радиоактивное и тепловое загрязнения, по масштабу - локальное и региональное.  Поступать загрязнение в водоносный горизонт может практически со всех сторон: сверху, сбоку, снизу и непосредственно в пласт в результате закачки.