Опасность загрязнения водных объектов при нефтедобыче

О ЖОЛДАКОВА З.И., БЕЛЯЕВА Н.И., 2015 УДК 614.777:622.276

Жолдакова З.И., Беляева Н.И.

ОПАСНОСТЬ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ ПРИ НЕФТЕДОБЫЧЕ

ФГБУ НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина Минздрава России, 119121, г. Москва

В статье обобщены данные об опасности загрязнения водных объектов при нефтедобыче (наибольшую опасность представляют реагенты, используемые при бурении, отходы бурения, нефть и нефтепродукты, биодеструкторы нефти). Сообщается об опасности распространения загрязнения нефтью водных объектов. Выявлены новые факторы, представляющие опасность при бурении и нефтедобыче. Сформулированы задачи, направленные на совершенствование нормативов и методов контроля за загрязнением воды нефтью, а также документов, регулирующих условия охраны окружающей среды при проведении буровых работ.

Ключевые слова: буровые растворы; реагенты; нефтедобыча; опасность; охрана вод. Для цитирования: Гигиена и санитария. 2015; 94 (1): 28-31

Zholdakova Z. I., Belyaeva N. I. POLLUTION HAZARD FOR WATER BODIES AT OIL PRODUCTION

A.N. Sysin Research Institute of Human Ecology and Environmental Health, Moscow, Russian Federation, 119121

In the paper there have been summarizes the concepts of the danger of the pollution of water bodies in oil production (the most dangerous are reagents used in the drilling, drilling waste, oil and petrochemicals, oil biodestructors. There was shown the danger of the spread of oil pollution. New indices, presenting a hazard during drilling and oil production have been substantiated. The tasks aimed to the improvement of the standards and methods of the control of the water pollution by oil, as well as of the documents regulating the conditions of environmental protection during the drilling have been conceived.

Key words: drilling fluids, reagents, oil, danger, protection of water resources. Citation: Gigiena i Sanitariya. 2015; 94

Нефть и нефтепродукты являются одними из широко известных компонентов, загрязняющих окружающую среду. Нефтяные загрязнения представляют опасность для поверхностных и подземных вод при эксплуатации нефтяных месторождений и подготовке компонентов нефти к транспортировке по нефтепроводам. Наибольшие масштабы нефтяного загрязнения связаны с авариями на нефтепроводах и разливами нефти при нарушении технологии эксплуатации скважин.

В процессе бурения и эксплуатации скважин может нарушаться герметичность водоносных горизонтов, изменяться их гидродинамический и геохимический режимы, нефтяные углеводороды и буровые растворы могут попадать в подземные водоносные горизонты, либо уже используемые населением для питьевых целей, либо подлежащие использованию в перспективе. Распространяясь в подземные горизонты с током воды, они создают опасность загрязнения более широкого ареала подземных водоисточников.

В работе «Экология нефтегазодобывающего комплекса» М.Б. Полозова [1] говорится о том, что «перечисленные выше процессы привели к загрязнению питьевых вод на территории Татарстана. Его жители во многих населенных пунктах вынуждены были пользоваться привозной питьевой водой».

Нефтяные углеводороды и их продукты распада способны загрязнять все природные среды, возможна их транслокация из почвы в воду, атмосферный воздух, и, наоборот, они могут накапливаться в растениях, попадают в мясо рыбы и сельскохозяйственных животных, употребляемых человеком. Пути миграции сырой нефти в окружающей среде и почвенных экосистемах подробно отражены в работах Н.П. Солнцевой [2]. Происходит

Для корреспонденции: Жолдакова Зоя Ильинична; labtox430 @mail.ru

For correspondence: Zholdakova Zoya., labtox430@mail.ru

миграция метаболитов нефти в более глубокие слои почвы, осаждение в зоне капиллярной каймы, осаждение в зоне сезонного подъема грунтовых вод и растекание по поверхности грунтовых вод. Поэтому охрана окружающей среды от загрязнения должна касаться всех этих направлений.

При бурении и эксплуатации скважин образуются опасные отходы, такие как отработанные буровые растворы (ОБР), буровые шламы, представленные смесью выбуренных пород и буровых растворов, буровые сточные воды [3].

В нефте- и газодобыче применяют буровые растворы, содержащие реагенты отечественного и зарубежного производства. Они различаются в зависимости от основы и однородности, по химическому составу реагентов. Буровые растворы могут содержать цементы, нефтепродукты, соли, кислоты, щелочи, диспергированную глину, полимеры, полиакриламиды, ПАВ, метанол, фенолы, ацетон, графит, тяжелые металлы и многое другое. Дополнительная опасность буровых растворов сложного состава определяется тем, что их компоненты при комбинированном действии на организм могут приводить к усилению токсического эффекта по сравнению с таковым при действии отдельных веществ [4].

Наиболее опасно влияние тяжелых металлов и других неорганических компонентов, входящих в состав буровых растворов, на окружающую среду. Данные о содержании химических элементов в образце ОБР представлены в табл. 1, из которой видно, что большинство выявленных химических элементов находится в концентрации, во много раз превышающей их предельно допустимую концентрацию (ПДК) в воде. Это представляет опасность при попадании таких ОБР в почвы и водоемы.

Установлено, что под влиянием микрофлоры донных отложений в водных объектах могут образовываться ме-таллоорганические соединения, которые значительно токсичнее и опаснее для человека, чем исходные эле-

менты. Например, ртуть при попадании в донные отложения и организм образует метилртуть, которая более токсична, что учтено при установлении ПДК ртути на уровне 0,0005 мг/л [5]. ПДК нефти и многосернистой нефти установлена соответственно на уровне 0,3 или 0,1 мг/л по способности создавать пленку на поверхности воды. Кроме того, в состав нефти входят полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), основным вредным эффектом которых является способность вызывать канцерогенный эффект.

В России лишь для одного из канцерогенных компонентов ароматической фракции нефти бенз(а)пирена ПДК составляет 0,000001 мг/л, в то время как в США установлен норматив на суммарное содержание ПАУ 0,0002 мг/л и бенз(а)пирена на уровне, установленном в настоящее время и в России.

Результаты наших исследований показали, что при очистке сточных вод автозаправочной станции, направленной на удаление пленки, растворенные фракции нефти остаются в воде, а содержание некоторых из них может повышаться (табл. 2). Как видно из табл. 2, часть этих веществ может быть идентифицирована как канцерогены.

При авариях в борьбе с разливами нефти и нефтепродуктов применяют разные методы и реагенты для очистки водных объектов.

Широкое применение в борьбе с загрязнением нефтью и нефтепродуктами получили биодеструкторы. Результаты исследований показали ограниченную эффективность биодеструкторов [6]. Например, после применения биопрепаратов в почве остаются полулетучие компоненты углеводородов и продукты биодеструкции нефти (флуорен, фенантрен, пирен, бенз(а) пирен). Методами прогноза в рамках зависимости структура-биотрансформация-токсичность в работах Н.И. Харчевниковой и соавт. доказано, что компоненты нефти могут трансформироваться в канцерогенные вещества в результате биохимических превращений в организме [4]. Есть основание полагать, что и в результате воздействия биодеструкторов также возможно образование более опасных продуктов биотрансформации.

В связи с этим только определения острой токсичности нефтяных углеводородов на таких гидробионтах, как дафнии, инфузории и др., явно недостаточно, оно не может отразить опасность длительного влияния нефтепродуктов, связанную с проявлением мутагенного и канцерогенного эффекта.

При проведенных в лаборатории исследованиях установлено, что микроорганизмы, применяемые в биотехнологиях, в эффективной концентрации представляют опасность для здоровья, вызывая дисбактериоз и другие нарушения [7] (табл. 3). Превышение норматива их содержания на два порядка в открытых водных объектах уже приводит к возникновению первой фазы дисбактериоза у белых крыс, которым растворы вводили в течение 1 мес. Дальнейшее повышение концентрации биопрепарата вызывает подавление гуморального и напряжение клеточного иммунитета вплоть до развития сальмо-неллеза.

Таблица 1

Содержание (в мг/л) некоторых химических элементов в одном из образцов ОБР

Элемент Концентрация Гигиенический норматив Элемент Концентрация Гигиенический норматив

Литий 0,074 0,03 Мышьяк 1,3 0,05

Бериллий 0,017 0,0002 Селен < ПО 0,01

Бор 0,436 0,5 Бром 0,762 0,2

Натрий 1366,82 200,0 Рубидий 0,105 0,1

Алюминий 63,33 0,5 Стронций 2,5 7,0

Кремний 114,44 10,0 Ниобий < ПО 0,01

Фосфор 21,27 0,0001 Молибден 1,55 0,25

Титан 0,292 0,1 Серебро 0,026 0,05

Ванадий 0,292 0,1 Кадмий 0,019 0,001

Хром 15,44 0,05 Сурьма 0,037 0,05

Марганец 5,82 0,1 Теллур < ПО 0,01

Железо 160,65 0,3 Барий 45,76 0,1

Кобальт 0,155 0,1 Ртуть 0,014 0,0005

Никель 0,474 0,1 Таллий 0,0021 0,0001

Медь 2,01 1,0 Свинец 149,48 0,03

Цинк 7,62 1,0 Висмут 0,0028 0,1

Примечание. ПО - предел обнаружения.

Обеспечение безопасности при химическом загрязнении окружающей среды в процессе нефте- и газодобычи должно опираться на систему межведомственных и санитарно-гигиенических норм и правил. Вместе с тем не существует ни одного закона, межведомственного подзаконного акта, санитарных правил, направленных на охрану здоровья человека и природной среды от загрязнения при бурении.

Так, «Инструкция по охране окружающей среды при строительстве скважин на нефть и газ на суше» РД 39-

Таблица 2

Эффективность установки для очистки сточных вод АЗС в отношении содержания (в мкг/л) некоторых нефтяных углеводородов

Группа МАИР Станция А Станция В

Соединение до очистки после очистки % от исходного до очистки после очистки % от исходного

Нафталин 2,27 0,97 43,0 5,0 4,54 90,8

Аценафтен 0,98 0,85 86,7 1,4 1,2 85,8

Флуорен 3 0,27 0,19 70,4 0,54 0,58 107,5

Фенантрен 3 0,21 0,26 123,8 1,75 1,54 88,0

Антрацен 3 0,12 0,1 83,4 0,96 1,16 120,8

Флуорантен 3 0,3 0,34 106,3 0,11 0,13 118,2

Пирен 3 0,78 0,73 93,6 0,73 0,92 126,0

Хризен 3 0,10 0,12 120 1,56 1,25 80,1

Бенз[Ь]- и [к]-флуорантены 2В 0,046 0,052 113,1 0,084 0,091 108,3

Бенз[а]пирен 2А 0,052 0,043 82,8 0,054 0,057 105,5

Есоединений нефти с алкиль- 4571 2939 64,3 15 452 19 467 125,9

ными радикалами

Примечание. МАИР - Международное агентство по изучению рака.

Таблица 3

Влияние биопрепаратов на кишечный микробоценоз экспериментальных животных

Биопрепарат Степень дисбактериоза ПДК в водных объектах

№ 1:

109-10 КОЕ/100 мл III фаза

105-6 КОЕ/100 мл № 2: I фаза (пороговая концентрация) 103 К0Е/100 мл

108-9 К0Е/100 мл IV фаза

107-8 К0Е/100 мл III фаза

133-94 предусматривает контроль над концентрацией вредных веществ, содержащихся в отходах бурения (буровые шламы, ОБР), которая не должна превышать их ПДК в объектах окружающей среды. Однако перечень гигиенических ПДК весьма ограничен и не отражает состав химических веществ, которые могут реально содержаться в буровых растворах.

В более позднюю редакцию «Инструкции по охране окружающей среды при строительстве скважин на суше на месторождениях углеводородов поликомпонентного состава, в том числе сероводородсодержащих» РД 51-16 дополнительно введено понятие «токсичность» отходов бурения, определяемое методом биотестирования, который не дает никакого представления об опасности для человека.

Предпринята попытка обобщить относительно новые данные по охране окружающей среды при строительстве скважин во внутриведомственном документе «Регламент организации работ по охране окружающей среды при строительстве скважин» ВРД 39-1.13-0572002 [7]. Результат анализа отечественных буровых реагентов, которые приведены в документе, показали, что гигиеническая ПДК в воде для большей части компонентов буровых растворов не установлена или устарела. Данные о составе зарубежных буровых реагентов отсутствуют. Более того, можно ожидать, что за последние 12 лет появились новые компоненты, которые никак не изучены с гигиенических позиций.

Также в этом документе частично отражена опасность для здоровья рабочих, однако приведены нечеткие, а порой устаревшие требования к охране здоровья человека, документ не относится к законодательным общегосударственным актам.

Кроме того, ни в одном из этих документов не содержатся четкие рекомендации, как использовать рыбо-хозяйственные и гигиенические критерии для оценки опасности отходов бурения и не сформулирован алгоритм исследований. В связи с этим опасность реагентов и буровых растворов в разных регионах оценивают на основании различных программ исследований - в соответствии с компетенцией специалистов в местных природоохранных организациях.

Таким образом, существует ряд принципиальных противоречий в методических подходах к оценке опасности загрязнения вод и влияния на здоровье человека при освоении и эксплуатации месторождений углеводородного сырья.

В связи с этим необходимо:

• детально изучить опасность буровых реагентов и буровых растворов для водных объектов;

• обосновать ПДК буровых реагентов, буровых рас-

творов и нефти в объектах окружающей среды с учетом наиболее опасных компонентов;

• создать классификацию эколого-гигиенической опасности буровых реагентов для принятия технологических решений;

• создать систему контроля за загрязнением окружающей среды буровыми растворами и реагентами по оптимальному перечню показателей;

• разработать единые межотраслевые подзаконные акты, в том числе санитарные правила, по охране окружающей среды при проведении буровых работ в процессе освоения месторождений углеводородного сырья на суше.

Литер ату р а

1. Полозов М.Б. Экология нефтегазодобывающего комлекса. Учебно-методическое пособие. Ижевск; 2012.

2. Солнцева Н.П. Добыча нефти и геохимия природных ландшафтов. М.: Издательство МГУ; 1998.

3. Герасимова М.И., Строганова М.Н., Можарова Н.И., Прокофьева Т.В. Антропогенные почвы: генезис, география, рекультивация. Учебное пособие. Добровольский Г.В., ред. Смоленск: Ойкумена; 2003.

4. Жолдакова З.И., Харчевникова Н.В. Использование кван-тово-химических методов в прогнозе канцерогенности веществ. Вестник Российской академии медицинских наук. 2006; 4: 46-51.

5. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования. ГН 2.1.5.1315-03. М.: Российский регистр потенциально опасных химических и биологических веществ Министерства здравоохранения Российской Федерации, 2003. - 154 с.

6. Водянова М.А., Ушакова О.В., Ингель Ф.И. Влияние нефтяных углеводородов на взаимодействие микроорганизмов почвы с окружающей средой. В кн.: Материалы VIВсероссийской конференции молодых ученых «Стратегия взаимодействия микроорганизмов и растений с окружающей средой» 24-28 сентября 2012 г., г. Саратов. Саратов; 2012: 94.

7. Шеина Н.И., Иванов Н.Г., Жолдакова З.И. Гигиеническое нормирование биотехнологических штаммов в воде водоемов: современное состояние и перспективы. Гигиена и санитария. 2013; 2: 74-8.

8. Регламент организации работ по охране окружающей среды при строительстве скважин. ВРД 39-1.13-057-2002. М.; 2002.

9. Жолдакова З.И., Беляева Н.И. Опасность загрязнения водных объектов нефтяными углеводородами и методы их удаления. В кн.: Материалы Пленума Научного совета по экологии человека и гигиене окружающей среды Российской Федерации «Приоритеты профилактического здравоохранения в устойчивом развитии общества: состояние и пути решения проблем». Москва, 12-13 декабря 2013 г. М.; 2012: 133-4.

References

1. Polozov M.B. Ecology of complex oil and gas producing. [Ekologiya neftegazodobyvayushchego kompleksa]. Izhevsk; 2012.

2. Solntseva N.P. Extraction of petroleum and geochemistry of natural landscapes. [Dobycha nefti i geokhimiya prigorodnych landshaftov]. Moscow; 1998.

3. Gerasimova M.I.., Stroganova M.N., Mozharova N.I., Prokof'eva T.V. Anthropogenic soil: genesis, geography, recultivation. [Antropogennye pochvy: genesis, geograhiya, rekul'tivatsiya. Uhebnoe posoboe]. Smolensk; 2003.

4. Zholdakova Z.I, Kharchevnikova N.V. The prediction of chemical carcinogenicity substances using quantum chemical methods. Vestnik Rossiyskoy akademii meditsinskich nauk. 2006; 4: 46-51.

5. Maximum allowable concentrations

6. Vodyanova M.A., Ushakova O.V., Ingel' F.I. Petroleum hydrocarbon influence on interaction of soil microorganisms with environmental. In: Proc 6th All-Russian conference of young scientists. [Materialy VI Vsesoyuznogy konferentsii molodykh uchenykh «Strategiya vzaimodeystviya mikroorganizmov I ras-teniy s okruzhayushchey sredoy. 23-28 September 2012, Saratov]. Saratov; 2012: 94.

7. Sheina N.I., Ivanov N.G., Zholdakova Z.I Hygienic regulation of biotechnological strains in water reservoirs: the current state and prospects. Gigiena i sanitariya. 2013; 2: 74-8.

8. Regulation Works Environmental Protection Agency in the con-

struction of wells. TM. Moscow; 2002.

9. Zholdakova Z.I., Belyaeva N.I.Contamination hazard of water

bodies by petroleum hydrocarbons and methods of their removal In: Materialy Plenuma Nauchnogo soveta po ekologii cheloveka i gigiene okruzhayushchey sredy Rossiyskoy Federatsii: «Prior-itety profilakticheskogo zdravookhraneniya v ustoychivom raz-vitii obshchestva: sostoyanie i puti resheniya problem». 12-13 December 2013. Moscow; 2013: 133-4.

Поступила 20.02.14 Received 20.02.11

О КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2015 УДК 614.777-092.9

Беляева Н.Н.1, Рахманин Ю.А.1, Михайлова Р.И.1, Савостикова О.Н.1, Гасимова З.М.1, Каменецкая Д.Б.1, Алексеева А.В.1, Васина Д.А.2, Рыжова И.Н.1

МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНАЯ КЛЕТОЧНАЯ ОЦЕНКА ПЕЧЕНИ И ПОЧКИ КРЫС В ДИНАМИКЕ 6- МЕСЯЧНОГО ПОТРЕБЛЕНИЯ ВОД, ПОЛУЧЕННЫХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НЕКОНТАКТНОЙ АКТИВАЦИИ ПОСЛЕ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

1ФГБУ «НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина» Минздрава России, 119121, Москва; 2ГБОУ ВПО «Российский университет дружбы народов», 117198, Москва

Исследована динамика влияния 6-месячного потребления воды после ее неконтактной активации на мор-фофункциональные клеточные показатели печени и почки самцов беспородных крыс. Изучены 4 подопытных группы животных, потреблявших воды, получившие название «Анолит» и в зависимости от времени активации - «Католит-5», «Католит-25», «Католит-40». Контролем служила отстоянная в течение 1 нед московская водопроводная вода. Вода «Анолит» только через 6 мес достоверно повышала в почке число гипертрофированных клубочков, тогда как водопотребление «Католита-25» и особенно «Католита-40» через 1 и 6 мес вызывало повреждения печени и почек, при этом для индекса альтерации (ИА) почечных клубочков через 6 мес водопотребления выявлена зависимость от времени активации «Католитов».

Ключевые слова: морфофункциональные клеточные показатели; неконтактно активированные воды; печень; почка.

Для цитирования: Гигиена и санитария. 2015; 94 (1): 31-36.

Belyaeva N. N.1, Rakhmanin Yu. A.1, Mikhaylova R. I.1, Savostikova O. N.1, Gasimova Z. M.1, Kamenetskaya D. B.1, Alekseeva A. V.1, Vasina D. A.2, Ryzhova I. N.1 THE MORPHOFUNCTIONAL CELLULAR EVALUATION OF LIVER AND KIDNEY IN RATS IN DYNAMICS OF 6-MONTH CONSUMPTION OF WATER PRODUCED WITH THE USE OF NONCONTACT ACTIVATION AFTER ELECTROCHEMICAL TREATMENT

'A.N. Sysin Research Institute of Human Ecology and Environmental Health, 119121; 2People's Friendship University of Russia", 6, Miklykho-Maklaya street, Moscow, Russian Federation, 117198

There were investigated morphofunctional indices of liver and kidney in male outbred rats in the dynamics of the 6-months consumption of water after its noncontact activation. There were studied 4 experimental groups of animals consumed waters named as " Anolyte" and in dependence on the activation time, 3 types of catholyte water ("Catholyte - 5", "Catholyte - 25", "Catholyte - 40"). Moscow tap water settled for a week served as control. "Anolyte" water was found to increase in the kidney the number ofhypertrophied gromeruli only in 6 months, while the consumption of "Catholyte - 25" water and especially, "Catholyte - 40" in 1 and 6 months caused the damage of liver and kidney, and for the index of alteration of renal glomeruli after 6 months of water consumption there was revealed the dependence on the activation time of "Catalytes".

Key words: morphological and functional cellular parameters, non-contact activated water, liver, kidney. Citation: Gigiena i sanitariya. 2015; 94

Для корреспонденции: Беляева Наталья Николаевна, e-mail: belnatnik@mail.ru For correspondence: Belyaeva N.N., е-mail: belnatnik@mail.ru.