Индикаторы антропогенной нагрузки на природно-территориальные комплексы нефтегазоконденсатных месторождений Ямало-Ненецкого автономного округа

УДК 504.064

Вестник СПбГУ. Сер. 7,2007, вып. 1

М. Г. Опекунова, А. Ю. Опекунов, С. Ю. Кукушкин, И. Ю. Арестова

ИНДИКАТОРЫ АНТРОПОГЕННОЙ НАГРУЗКИ НА ПРИРОДНО-ТЕРРИТОРИАЛЬНЫЕ КОМПЛЕКСЫ НЕФТЕГАЗОКОНДЕНСАТНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ЯМАЛО-НЕНЕЦКОГО АВТОНОМНОГО ОКРУГА

Одной из актуальных проблем геоэкологии при оценке состояния природных комплексов является выделение антропогенной составляющей в факторах, влияющих на формирование и функционирование природно-территориальных комплексов (ПТК).

В качестве объектов исследований были выбраны следующие месторождения, расположенные на территории Ямало-Ненецкого автономного округа (ЯНАО): Западно-Ярояхинское, Северо-Пуровское, Юрхаровское газокон-денсатные и Кынско-Часельская группа нефтяных и газоконденсатных месторождений. Данные месторождения расположены в тундровой и лесотундровой зонах и по составу ПТК характерны для большей части территории ЯНАО. В комплекс геоэкологических исследований входило детальное изучение физико-географических особенностей ПТК, выявление источников и характера антропогенной нагрузки, а также отбор проб воды и донных отложений из озер, рек и ручьев. Показателем загрязнения наземных ПТК служило состояние почвенного и растительного покровов, являющихся чуткими индикаторами антропогенной нагрузки [1]. Изучен химический состав поверхностных и иллювиальных горизонтов почв и индикаторных видов растений: багульника (Ledum decumbens (Ait.) Lodd. ex Steud.), лишайника (Cladonia alpestris (L.) Rubh), лиственницы (Larix sibirica L.) и брусники (Vaccin-ium vitis-idaea L.). Определение содержания тяжелых металлов (ТМ - Си, Zn, Ni, Со, Pb, Mn, Cd, Hg, Ba, V, Cr), мышьяка, нефтяных углеводородов (НУ), полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) и полихлориро-ванных бифенилов (ПХБ) в воде, донных отложениях, почвах и растениях выполнено в Региональном центре «Мониторинг Арктики» (г. Санкт-Петербург).

Анализируя содержание загрязняющих веществ в аквальных геосистемах исследованных месторождений, в первую очередь стоит отметить относительно низкие содержания НУ в поверхностных водах (табл. 1). Высокие концентрации НУ установлены только в водных объектах, расположенных в непосредственной близости от производственных объектов (промысловые скважины, трубопроводы и т. д.). При прямом сбросе пластовых вод в процессе геолого-разведочного бурения в отдельных случаях отмечается изменение гидрохимического статуса водоема с гидрокарбонатно-натриевого на хлоридно-капьциевый.

Таблица 1. Среднее содержание загрязняющих веществ в водных объектах

Химические ингредиенты Вода, мкг/кг Донные отложения, мг/кг

Среднее Минимальное Максимальное Среднее Минимальное Максимальное

V 0,9 0,6 1,3 36,9 10,9 74,1

Мп 22,1 2,6 40,8 301 95 614

Ъп 13,5 3,4 36,8 26,4 3,8 68

Си 52,1 29,0 103,9 4,9 0,8 12,3

№ 4,9 0,8 11,4 8,5 0,9 22,2

Со 0,9 0,4 2,1 6,42 1,67 15,7

РЬ 4,6 1,3 9,1 10,5 2,9 17,3

Cd 0,25 0,1 0,48 0,16 0,03 0,48

Сг ЬЗ 0,7 1,9 33,5 9,1 65,7

Ав 0,4 0,2 0,6 3,2 0,8 6,0

н§ 0,015 0,007 0,024 0,02 0,01 0,04

Ва 4,2 0,4 11,1 483 117 671

НУ 27,7 6,3 58,5 120,7 6,65 1030

Азот нитритный 0,0023 0,0005 0,005

Азот нитратный 0,0653 0,042 0,129

Фосфор минеральный 0,0585 0,025 0,080

© М. Г. Опекунова, А. Ю. Опекунов, С. Ю. Кукушкин, И. Ю. Арестова, 2007 124

Повышенное содержание НУ в донных отложениях связано с загрязнением их в прошлом при проведении геолого-разведочных работ и накоплением НУ естественного происхождения в хорошо разложившемся торфе.

Увеличение подвижности Мп, Ъл, Си, Н§ и V за счет кислой среды приводит к повышенным их количествам в водных объектах и донных отложениях исследованных месторождений [2]. Высокие средние концентрации Ва связаны с антропогенным загрязнением при проведении буровых работ. В донных отложениях рассматриваемой территории важно отметить преобладание в структуре веществ группы ПАУ - нафталина (до 50%), что вызвано загрязнением их пластовыми водами:

ПАУ.......... Нафталин Бифенил Флуорен Аценафтен Фенантрен Хризен Пирен Прочие

Содержание, % 48 10 12 11 10 3 3 3

Таким образом, в поверхностных водах индикаторами современной антропогенной нагрузки являются значительные концентрации НУ и Ва. Однако повышенное содержание НУ в донных отложениях водных объектов не всегда достоверно отражает характер загрязнения поверхностных вод. Часто это связано с сильной оторфован-ностью донных осадков и в связи с этим с наличием в них НУ естественного происхождения [3]. Хорошим индикатором загрязнения поверхностных вод служит оценка процентного содержания нафталина в донных отложениях. Преобладание нафталина в структуре веществ группы ПАУ четко указывает на загрязнения водных объектов пластовыми водами [4],

В почвах исследованных месторождений отмечен значительный разброс концентрации НУ от 1 мг/кг в минеральных горизонтах до 5000 мг/кг в торфянистых (табл. 2). Содержание ТМ в почвах отличается относительной однородностью и низкими концентрациями. Важно отметить, что при антропогенном загрязнении высокое содержание определяемых элементов отмечено как в торфянистых, так и в минеральных горизонтах почв. Как и в донных отложениях, повышенные концентрации НУ в торфянистых горизонтах почв не являются достоверными показателями антропогенного загрязнения, так как на них может оказывать значительное влияние присутствие в структуре растительного сообщества багульника, полуразложившиеся растительные остатки которого содержат высокомолекулярные органические соединения, вследствие чего могут служить причиной повышенных концентраций НУ в почвах.

Таблица 2. Содержание загрязняющих веществ в почвах исследованных месторождений

Загрязняющее вещество Западно-Ярояхинское месторождение Юрхаровское месторождение

Торфянистый горизонт Минеральный горизонт Торфянистый горизонт Минеральный горизонт

НУ 1560 83,3 544 186

6-5415 3-1136 13-2408 7-2330

Ва 28,0 5,5 76,9 23,7

1,8-198,0 1,0-28,2 1,3-2303,0 0,8-224,0

Мп 62,0 13,7 169,0 64,0

2,8-692,9 0,7-52,8 9,1-865,6 1,0-168,0

гп 29,5 8,5 29,0 25,7

1,8-123,2 0,3-26,9 10,9-58,7 1,0-85,7

Си 21,4 4,3 24,0 21,6

1,7-305,0 0,9-34,6 16,8-39,9 7,3-39,9

N1 9,9 3,5 14,4 14,9

1,0-63,9 0,6-17,1 4,8-27,5 1,8-32,6

Со 1,8 1,2 5,6 5,17

0,241,2 0,6-3,3 1,3-21,5 0,96-21,54

РЬ 6,3 2,0 4,8 4,99

0,7-20,6 0,4-6,1 1,0-13,6 0,96-19,61

Сс5 0,14 0,12 0,2 0,18

0,02-0,50 0,02-0,61 0,1-0,5 0,04-0,47

Окончание табл. 2

Загрязняющее вещество Западно-Ярояхинское месторождение Юрхаровское месторождение

Торфянистый горизонт Минеральный горизонт Торфянистый горизонт Минеральный горизонт

Cr 1,7 0,9 5,8 5,77

0,4-14,9 0,2-4,5 0,7-20,9 0,70-20,93

Hg 0,11 0,03 0,14 0,08

0,01-0,59 0,01-0,09 0,04-0,28 0,0 Ю,28

As 0,48 0,4 1,28 1,44

0,10-1,50 0,1-0,9 0,8 Н,81 0,43-3,12

V 2,7 2,0 3,5 5,2

0,3-6,9 0,3-6,8 0,3-17,2 0,3-23,8

Примечая и е. В числителе - среднее значение, в знаменателе - минимальное-максимальное.

В качестве индикатора современной антропогенной нагрузки может использоваться оценка процентного содержания нафталина в обоих генетических горизонтах почв. Как и в донных отложениях, преобладание в структуре веществ группы ПАУ нафталина четко указывает на загрязнение почв пластовыми водами. Повышенные концентрации НУ, Ва, Hg, Zn, Си, Pb в обоих генетических горизонтах также являются хорошими индикаторами антропогенной нагрузки на ПТК нефтегазоконденсатных месторождений. Важно отметить, что повышенное содержание РЬ в почвах связано с аварийными разливами горюче-смазочных материалов при проведении геологоразведочных работ в прошлом, а высокие концентрации НУ, Ва, Hg, Zn, Си свидетельствуют о современной антропогенной нагрузке при разработке месторождений. Увеличение количества остальных ТМ в почвах не позволяет достоверно оценить степень антропогенной нагрузки на ПТК месторождений. Метод главных компонент факторного анализа позволил выделить несколько ведущих факторов в формировании химического состава почв. Наряду с влиянием подстилающих горных пород и процессов торфонакопления ведущим при этом выступает антропогенное загрязнение, обусловленное разработкой и эксплуатацией месторождений. Оно прослеживается как в торфянистых, так и в минеральных горизонтах почв и представлено парагенезисами: в торфянистых горизонтах на него приходится до 18% всех корреляционных связей -

Hi8% Hg68Zn62Cu59Hy4o,

в минеральных - до 21,5%

п Hg73 Cu67 НуS8 Ni42 Zn40 Со24

21'5% V54 Сг52 Ва52

Содержание ТМ в индикаторных видах растений ПТК исследованных месторождений не имеет четкой привязки к степени антропогенной нагрузки на ПТК. Достоверно можно отметить, что индикаторами антропогенной нагрузки на ПТК могут служить высокие концентрации Ва и Zn в багульнике, бруснике и лишайнике. Отдельно можно выделить в качестве индикатора загрязнения почв значительное содержание РЬ и Cd в лишайнике и Ni в багульнике.

Таким образом, при разработке месторождений к основным индикаторам антропогенной нагрузки на компоненты ПТК относятся повышенные концентрации: в почвах - бария, ртути, цинка, меди, свинца, нафталина и НУ одновременно в торфянистых и минеральных горизонтах; в водных объектах - бария и НУ; в донных отложениях -бария и нафталина; в индикаторных видах растений - бария и цинка в бруснике; бария, цинка и никеля в багульнике; бария, цинка, кадмия и свинца - в лишайнике.

Summary

Opekunova М. G., Opekunov A. Yu., Kukushkin S. Yu., Arestova I. Yu. Indicators of antropogenic pressure at natural complex of oil-gas condensed deposits of the Ymalo-Nenetsk region.

The condition of natural complex of oil-gas condensed deposits of the Ymalo-Nenetsk region is investigate. The content of heavy metals (Cu, Cu, Zn, Ni, Co, Pb, Mn, Cd, Hg, Ba, V, Cr), arsenic, oil-hydrocarbons (OHC), polycyclic aromatic hydrocarbons in natural water, bottom sediments, soils and indicator plant lichen (Cladonia alpestris (L.) Rubh), ledum (Ledum decumbens (Ait.), cowberry (Vaccinium vitis-idaea L.) is determined. The basic indicator of antropogenic pressure on the landscape component is established. The indices of pollution are higher concentration: Ba, Hg, Zn, Cu, Pb in soil naphthalene and OHC in peat and mineral layers of soil simultaneously; Ba and OHC in natural water; Ba and naphthalene in bottom sediments; Ba, Zn in indicator plants in cowberry (Vaccinium vitis-idaea L.), Ba, Zn, Ni in ledum (Ledum decumbens Ait.), Ba, Pb in lichen (Cladonia alpestris (L,).

Литература

1. Опекунова М. Г. Биоиндикация загрязнений. СПб., 2004. 2. Сает Ю. Е„ Ревич Б. А., Янин Е. П. и др. Геохимия окружающей среды. М., 1990. 3. Добровольский В. В. Основы биогеохимии. М., 1998. 4. Патин С. А. Нефть и экология континентального шельфа. М., 1997.

Статья принята к печати 28 сентября 2006 г.