Деградация и загрязнение земель в районе совместного природопользования сельского хозяйства и нефтяной промышленности

УДК 504.53.064:622.276

Деградация и загрязнение земель в районе совместного природопользования сельского хозяйства и нефтяной промышленности С.А.Бузмаков, С.А. Овеснов, Л.В. Кувшинская, С.А.Кулакова Пермский государственный университет

Введение. В настоящее время достаточно подробно изучено влияние хозяйственной деятельности на земельные ресурсы, возникающие природно-антропогенные процессы и явления. В качестве отрицательных последствий выделяются деградация и загрязнение, приводящие к изменению функций почвы как элемента природной среды, дегумификации, эрозии, изменению химического состава, количественному и качественному ухудшению ее свойств и режимов, снижению природно-хозяйственной значимости земель.

Представляется актуальным определение пространственных масштабов деградации и загрязнения земель в районах совместного использования земельных ресурсов сельским хозяйством и нефтяной промышленностью [1].

Методика. Объектом исследования являлись сельскохозяйственные угодья, лесные и промышленные земли южного района Пермской области. Территория представляет собой повышенную увалистую равнину, сильно рассеченную овражно-балочной эрозионной сетью, сложенную в основании пермскими породами, которые обогащены карбонатами и перекрыты с поверхности покровными суглинками или элювиально-делювиальными отложениями. Абсолютные отметки колеблются в пределах 160 - 220 м над у.м. По обеспеченности теплом район исследований относится к полосе средне-ранних культур, но обеспеченности влагой -к влажной зоне.

Район представляет собой территорию длительного сельскохозяйственного использования. В последние 60 лет здесь ведется добыча нефти. Всего обследовано 4026га, которые относятся к землям сельхозпредприятий, государственного лесного фонда, сельской администрации, нефтедобывающей промышленности. Обследованная территория имеет следующую структуру использования земель: пашня, сенокосы (сеяные ]гу1а) - 67%, естественные пастбища и гослесфонд - 11%, низины, лога, не используемые в сельском хозяйстве - 4%, жилой сектор и земли промышленности - 10% (рисунок).

По почвенно-географическому районированию территория обследования относится к Вятско-Камской провинции высокогумусированных дерново-подзолистых почв. Обследование и оценка состояния почвенного покрова выполнены на основе методических рекомендаций по выявлению деградированных и загрязненных земель [2]. Почвенные пробы отобраны из поверхностных горизонтов по равномерно-случайно-упорядоченной сетке на ключевых участках в количестве 160 шт. (по 4 смешанные пробы на 1км2). Глубина отбора проб: пашня, сенокос - 0 - 20 см; лес (без лесной подстилки) - 0 - 10 см; территории площадок нефтяной промышленности, жилой сектор - 0-10 см. В полевых условиях определялся объемный вес (плотность). Физико-химические и агрохимические анализы проводили по общепринятым методикам [3,4].

Основные ожидаемые экологические эффекты, которые могут возникнуть под влиянием эксплуатации нефтяного месторождения - это закисление, загрязнение нефтепродуктами, бенз(а)пиреном, засоление почв [5,6]. Деградация и загрязнение почв под влиянием сельскохозяйственной деятельности выражаются в ухудшении комплекса физических свойств, водно-воздушного режима, обеднении почв органическим веществом и элементами питания.

Результаты. Сельскохозяйственные земли на территории обследования представлены в основном дерново-средне- и дерново-слабоподзолистыми почвами, коричнево-бурыми, дерчово-луговыми. Дерново-среднеподзолистые почвы приурочены к самым верхним выровненным участкам склонов и положительным формам рельефа. По склонам почвы часто эродированы (от 25 до 50% площади сельскохозяйственных угодий). На участках с сильно

© С.А.Бузмаков, С.А. Овеснов, Л.В. Кувшинская, С.А.Кулакова, 2007

выраженным микрорельефом формируются контрастные по увлажнению почвы. По механическому составу преобладают глинистые и тяжелосуглинистые почвы.

Ус «овныс ойо'мачснкі ЄИ& * срс/ІНс дсі радировала к СЦ) - слабо де і радированные - срслнс гагршнснныс і - »«же ягртсюак Щ - ксмыс кррнторнн пастбища, луга СГЗ. ебюпы жфіжой іифркірухіурьі [і насс лсннмс пункты шт - нсжнльк стросмил І і * район оЬсдслованма

• учвспиі іагргяювіл (дорадиш оО

Деградация и загрязнение земель обследованной территории

Полевая влажность в исследуемых почвах колеблется в широких пределах - от 6,5 до 30,4%. Средняя полевая влажность равна 15,9%. Крайние высокие значения характерны для лесных почв, оврагов, заболоченных низин. Очень низкие значения влажности характерны для проб с нарушенных антропогенных участков, где отсутствует верхний гумусовый слой или часть его.

Достаточным запасом влаги для развития сельскохозяйственных культур обладают пологие склоны, занятые зерновыми и пропашными культурами, и нижние части этих склонов. Дая вершин пологих склонов, особенно занятых многолетними травами и луговой растительностью, характерны понижение запасов продуктивной влаги и уплотнение верхней части почвы. На полях под зерновыми запас влаги вполне достаточен для развития сельхозкультур.

Плотность изменяется в широких пределах - от 0,82 до 1,60 г/см3. Низкие значения характерны для лесных почв и для свежевсмахаппых участков. Под луговой растительностью и многолетними травами плотность находится в пределах 1,24 - 1,38 г/см3. Почти половина земель сельскохозяйственною назначения (52%) имеет повышенную плотность сложения (1,40-1,50 г/см3) и низкую скважность.

Для почвенного покрова исследуемой территории в целом свойственны оптимальные агрохимические показатели, характерные для районов длительного сельскохозяйственного использования земель. Среднее содержание гумуса в верхних горизонтах почв, эксплуатируемых в сельском хозяйстве, составляет 3,01, азота - 0,146, фосфора - 0,178 %. Подвижный фосфор и калий соответственно - 7,3 и 9,4 г/100 г, среднее значение рНка - 5,7, степень насыщенности основаниями составляет 87 %, емкость катионного обмена 34 мг-экв/100 г почвы. Особенно хорошие показатели агрохимического состояния характерны для сельскохозяйственных полей, расположенных в непосредственной близости от населенных пунктов. Отдаленные поля имеют повышенную кислотность (рН 4,5 - 4,7), потребность в подвижных элементах питания, что может объясняться современными трудностями в сельском

хозяйстве (нехватка извести, минеральных удобрений, финансирования).

Земли, постоянно обрабатываемые (зерновые и пропашные культуры), особенно расположенные на покатых склонах, имеют пониженное содержание органического вещества (2,93 % гумуса; п=63) по сравнению с залежами и сеяными лугами. Для последних характерно повышенное количество органического вещества - 3,14% (п = 50).

Хороший уровень запасов гумуса, характеризующийся оптимальным отношением С;К, отмечается для земель, занятых полями и сеяными лугами, расположенных на очень пологих склонах, ровных участках в непосредственной близости от хозяйств, скотных дворов и ферм.

Емкость катионного обмена (ККО) изменяется в широких пределах. Она зависит от механического состава, содержания гумуса, состава материнских пород. Колеблется в пределах от 7 - 15 для сильноподзолистых почв до 40 - 45 мг-экв/100 г для дерновых высокогумусированных почв. ЕКО самого низкого значения характерна для дерновосреднеподзолистых почв сред несуглинистого механического состава (9,0 мг-экв/100 г).

Обсуждение. На обследованной территории выявлены участки с повышенным содержанием бенз(а)пирена, характерным для низкого и среднего уровня загрязнения, засоленные почвы слабой и средней степени деградации (табл.1, рисунок).

Таблица 1

Деградированные и загрязненные земли района обследования, га_______

№ п.п. Участки земли Уровень загрязнения бенч

низкий средний слабая средняя

1 Пашня 24.85 - 9.05 -

2 Сенокос 27.71 - - -

3 Пастбища 47.18 6.6 3.96 -

Всего сельхозугодий 99.74 6.6 13.01

4 Занятые лесом 56.02 - - -

5 населенными пунктами - - 31.88 7.26

6 нефтяной промышленностью 52.26 7.18 - -

Всего земель 208.02 13.78 44.89 7.26

Участок 1, подвергавшийся влиянию разливов минерализованных вод, имеет в центральной части изреженный растительный покров, который состоит из представителей семейства маревых: марь белая, марь красная, лебеда татарская и раскидистая. После проведения рекультивационных работ концентрация солей уменьшилась, но в центре разлива содержание водорастворимых солей превышает средние показатели, характерные для дерново-подзолистых почв.

Почвы первого участка можно отнести к сред незасоле иным по сумме солей или слабозасоленным но сумме токсичных солей. Почвенный участок обладает средними показателями содержания гумуса (2,84 %), элементов питания, обменных оснований (26,5 мг-экв/100 г). Существенных отклонений в физических и агрохимических показателях по сравнению с прилегающими почвами не наблюдается. Площадь первого участка определена в 13.01га (пашня 9,05га, пастбище 3,96га).

Второй участок засоления приурочен к пойменным почвам и образовался из-за поступления техногенных загрязнений из водотока от нефтепромысловых объектов. Пойменные почвы засолены на площади 39.14га. Они имеют уровень низкого и среднего засоления.

Среди загрязняющих веществ, поступающих в наземные биоценозы на территории деятельности нефтяных месторождений, приоритетным загрязнителем считается бенз(а)пирен. В силу своей высокой биологической активности, канцерогенного и мутагенного действия это соединение относится к веществам первого класса опасности -

супертоксикантам [7].

Результаты исследования распределения бенз(а)пирена в поверхностном слое почв различного использования представлены на рисунке (участки 3-5). Среднее содержание поллю-танта в почвах по всей территории обследования невысокое - 4,54 нг/г. Превышение ПДК содержания токсиканта характерно для техногенных земель и примыкающих к нефтяным скважинам и факельным площадкам. Здесь наблюдается широкий диапазон содержания бенз(а)пирена. Так, по берегам техногенного водоема содержание токсиканта достигало 116,5 нг/г (5,8 ПДК), вокруг скважин - 58,1 - 138,3 нг/г (2,9 - 6,9 ПДК). Наименьшее содержание канцерогена характерно для мест, удаленных от технологических объектов (земли лесного фонда). Сельскохозяйственные земли имеют средний уровень содержания бенз(а)пирена - 2,2 нг/г, из них самое низкое содержание - удаленные от объектов нефтедобычи.

Площади загрязнения бенз(а)пиреном, как правило, приурочены к концентрации нефтепромысловых объектов и коммуникаций (участки 4-5 на рисунке). Образование участка

3, загрязненного бенз(а)пиреном, связано, вероятнее всего, с давним аварийным разливом нефти.

Заключение. Рассмотренные показатели состояния почвенного покрова свидетельствуют о том, что под воздействием сельского хозяйства существенных пространственных нарушений и снижения природно-хозяйственной значимости земель не произошло. Агрохимические показатели почв соответствуют землям районов длительного сельскохозяйственного освоения.

Нефтепродукты, поступающие в качестве атмосферных поллютантов на земли, успешно нейтрализуются почвенными биогеохимическими процессами и их опасной аккумуляции и закисления не наблюдается.

Наиболее существенными последствиями эксплуатации нефтяных месторождений являются деградация, прежде всего, пойменных, а также плакорных почв в результате засоления и загрязнение бенз(а)пиреном. Поступление последнего поллютанта связано, на наш взгляд, с технологическими выбросами углеводородов в атмосферу и аварийными разливами добываемой нефти.

По пространственному развитию в районах совместного природопользования сельского хозяйства и нефтяной промышленности наиболее крупным и важным процессом является загрязнение бенз(а)ниреном, вторым по значению - деградация в результате засоления (табл.2).

Таблица 2

________________________Деградированные и загрязненные земли, %____________________

№ п.п. Земли Загрязнение бенз

от общей площади обследованных земель от площади деградированных и загрязненных земель от общей площади обследованных земель от площади деградированных и загрязненных земель

1 Всего сельхозугодий 2.6 38.8 0.3 4.7

2 Занятые лесом 1.4 20.4 - -

3 населенными пунктами - - 0.9 14.4

4 нефтяной промышленность ю 1.5 21.7

Всего 5.5 80.9 1.2 19.1

Библиографический список

1. Соколов М.С. Актуальность и экологические предпосылки реализации в растениеводстве России программы «устойчивого развития» / М.С. Соколов //Агрохимия. 1999. № 3. С.79-87.

2. Методические рекомендации по выявлению деградированных и загрязненных земель // Охрана почв: сб. нормативных актов. М: РЭФИА,1996. С. 174 - 196.

3. Агрохимические методы исследования почв / под ред. А.В.Соколова. М: Наука,

1975.

4. Алексеева Т.А. Спектрофлуометрические методы анализа ароматических углеводородов в природных и техногенных средах / Т.А. Алексеева, Т.А. Теплицкая. Л.: Гидрометеоиздат, 1981.

5. Панов Г.Е. Охрана окружающей среды на предприятиях нефтяной и газовой промышленности / Г.Е. Панов, Л.Ф. Петряшин, Г.Н. Лысяный. М: Недра, 1986.

6. Солнцева Н.П. Добыча нефти и геохимия природных ландшафтов / Н.П. Солнцева. М.:Изд-во МГУ. 1998.

7. Ровинский Ф.Я. Фоновбш мониторинг полициклических ароматических углеводородов / Ф.Я. Ровинский, Т.А. Теплицкая, Т.А. Алексеева. Л.: Гидрометеоиздат. 1988.