Оценка состояния окружающей среды прилегающих территорий при сжигании газа на факелах

ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ НАУКИ

ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ПРИЛЕГАЮЩИХ ТЕРРИТОРИЙ ПРИ СЖИГАНИИ ГАЗА НА ФАКЕЛАХ Смородин А.В.1, Гамм Т.А.2

'Смородин Алексей Валерьевич — студент магистратуры;

2Гамм Тамара Алексеевна — доктор сельскохозяйственных наук, доцент, кафедра экологии и природопользования, Оренбургский государственный университет, г. Оренбург

Транспортировка углеводородного сырья по трубопроводам позволяет предотвратить попадание технологических продуктов в окружающую среду, однако, несмотря на преимущества трубопроводного транспорта перед другими видами транспортировок негативное воздействие на природу все же оказывается как при строительстве, так и при эксплуатации трубопроводов [1, 2, 3].

Было установлено, что воздействие на состояние окружающей среды, при эксплуатации трубопроводов, обусловлено в большей степени сжиганием продукта на факеле при проведении ремонтных работ [4].

Попадая в атмосферу, выбросы загрязняющих веществ могут подвергаться химическим превращениям с дальнейшим рассеиванием и выпадением или вымыванием осадками. Известно, что по мере удаления от факела его отрицательное влияние снижается [5, 6]. Анализ литературных источников показал, что исследования воздействия на окружающую среду при проведении ремонтных работ не проводились, поэтому они являются актуальными при использовании для оценки воздействия на окружающую среду.

Целью исследований являлась оценка воздействия при ремонте подземных участков соединительных трубопроводов в Оренбургском районе на состояние окружающей среды прилегающих населенных пунктов. На участках газопроводов разных диаметров - 219 и 720 мм, имеющих наибольшие повреждения, эксплуатирующей организацией проводились ремонтные работы. Для оценки экологического состояния территории, при сжигании неочищенного газа на факелах в период 2015 - 2017 г. г., осуществляли отбор проб воздуха и почвы в 100 метрах от ближайших к факелам (попадающих в зону влияния источника выбросов) населенных пунктов и их анализ.

Схема эксперимента и методика исследований. Схема расположения соединительных трубопроводов, факелов и населенных пунктов относительно места отбора проб представлена на рисунке 1.

100 м

Рис. 1. Схема отбора проб воздуха и почвы для исследований

Отбор проб и анализ атмосферного воздуха проводили согласно действующим методикам на поверенном фотоэлектрическом фотометре. Химический анализ почвенных вытяжек (водных и солевых) осуществляли по общепринятым методикам с применением необходимого оборудования.

Результаты исследования

Было установлено, что при проведении ремонтных работ основной вклад в выбросы в атмосферный воздух загрязняющих веществ вносят сера диоксид (Б02) и азота диоксид (Ы02) на трубопроводе 0720 мм. Так, наибольший выброс Б02 и Ы02 зафиксирован в 2016 году -0,326 и 0,223 мг/м3 соответственно. Выбросы сероводорода (Н2Б) незначительны, однако являются приоритетными по токсичности. Наибольший выброс Н2Б зафиксирован также в 2016 г. и составил в сумме за год 0,009 мг/м3 (таблица 1).

Таблица 1. Суммарная масса загрязняющих веществ в атмосферном воздухе при сжигании газа на факелах трубопроводов диаметром 720 и 219 мм за 2015-2017 г.г, мг/м3

Год 2015 2016 2017

Элемент Э02 ]Ч02 Ы2Э Э02 ]02 Ы2Э Э02 ]02 Ы2Э

0720 мм 0,138 0,100 0,003 0,326 0,223 0,009 0,042 0,121 0,003

0219 мм 0,066 0,073 0,003 0,118 0,114 0,003 0,060 0,091 0,003

Норматив выброса 0,5 0,2 до 0,008 0,5 0,2 до 0,008 0,5 0,2 до 0,008

Из данных, приведенных в таблице 1, следует, что сумма выбросов загрязняющих веществ в атмосферном воздухе прилегающих населенных пунктов по годам практически не превышает нормативы. При этом учитываем, что горение факелов происходит кратковременно в летний период, а это не позволяет веществам аккумулироваться и оказывать продолжительное воздействие на окружающую среду.

В результате проведенных исследований почвенных вытяжек были получены следующие концентрации загрязняющих веществ в почве в районе факела газопровода диаметром 219 мм (таблица 2).

Таблица 2. Концентрация загрязняющих веществ в почве в районе факела газопровода диаметром 219 мм

Год Концентрации - О, мг/кг г а

С1- ЫЭ- ЫС03- Э042-

2015 85,65 8,2 471,02 21,84 586,7

2016 77,15 9,5 478,15 28,75 593,6

2017 81,16 7,9 463,14 23,12 575,3

фон 19,9 11,4 503,2 10,7 545,2

Анализ химического состава почвы на территории прилегающих населенных пунктов показал, что за три года исследуемые показатели изменялись незначительно. Так, приоритетной примесью, загрязняющей почвенный покров, по полученным значениям концентраций за 20152017г. г. являются гидрокарбонат - ионы (471,02; 478,15 и 463,14 мг/кг соответственно), на втором месте находятся хлорид - ионы (85,65; 77,15 и 81,16 мг/кг соответственно), на третьем -сульфат - ионы (21,84; 28,75 и 23,12 мг/кг соответственно) и на последнем месте гидросульфат ионы (8,2; 9,5 и 7,9 мг/кг соответственно). Наибольшие значения суммарных концентраций загрязняющих веществ наблюдались в 2016 году (593,6 мг/кг).

В результате проведенных исследований почвенных вытяжек были получены следующие концентрации загрязняющих веществ в почве в районе факела газопровода диаметром 720 мм (таблица 3).

Таблица 3. Концентрация загрязняющих веществ в почве в районе факела газопровода диаметром 720 мм

Год Концентрации - О, мг/кг г а

С1- ЫЭ- ЫС03- Э042-

2015 79,5 8,8 571,2 28,93 688,4

2016 78,2 9,5 586,1 23,95 697,8

2017 80,9 8,2 579,9 31,11 700,1

фон 19,9 11,4 503,2 10,7 545,2

Анализ почвы показал, что за три года исследуемые показатели также изменялись незначительно. Приоритетной примесью, загрязняющей почвенный покров, по полученным значениям концентраций за 2015-2017г. г, являются гидрокарбонат - ионы (571,2; 586,1 и 579,9 мг/кг соответственно), на втором месте находятся хлорид - ионы (79,5; 78,2 и 80,9 мг/кг соответственно), на третьем - сульфат - ионы (28,93; 23,95 и 31,11 мг/кг соответственно) и на последнем месте - гидросульфат ионы (8,8; 9,5 и 8,2 мг/кг соответственно). Наибольшие значения суммарных концентраций загрязняющих веществ наблюдались в 2017 году (700,1 мг/кг).

Одним из критериев экологического состояния почв является коэффициент концентрации по примеси, представляющий собой отношение концентрации загрязняющего компонента в почве по сравнению с фоном. Полученные значения коэффициентов концентрации загрязняющих веществ в почве приведены в таблице 4.

Таблица 4. Коэффициенты концентрации загрязняющих веществ в почве в районе факелов газопровода

диаметром 219 и 720 мм, %

Год Диаметр С1- Ш- НСО3- 8О42-

2015 219 3,9 0,8 1,1 2,7

720 4,3 0,7 0,9 2,0

2016 219 3,9 0,8 1,2 2,2

720 3,8 0,8 0,9 2,6

2017 219 4,1 0,7 1,1 2,9

720 4,0 0,6 0,9 2,1

Согласно значениям коэффициентов концентрации, в почве происходит аккумуляция хлоридов и сульфатов, что может соответствовать сезонной миграции легкорастворимых солей в почве.

У всех отобранных проб почвы рН соответствует близкой к нейтральной и слабощелочной среде

Таблица 5. Значение рН прилегающей территории

Год РН

720 мм 219 мм

2015 7,1 7,5

2016 7,8 7,1

2017 7,3 7,4

По результатам анализа значений рН почвенных вытяжек изучаемая территория оценивалась по показателям экологического неблагополучия. Анализ полученных значений рН почвенных вытяжек показал, что исследуемая территория относится к относительно удовлетворительной ситуации и ее рН соответствует региональным показателям.

Обсуждение результатов.

Оценка воздействия на атмосферный воздух прилегающих населенных пунктов при ремонтных работах с сжиганием углеводородов на факеле трубопровода показала, что основной вклад в выбросы в атмосферу вносят диоксиды серы и азота. Выбросы специфического загрязняющего вещества - сероводорода незначительны, но это вещество является наиболее токсичным для человека и окружающей среды. Результаты исследований, проведенных в 2015-2017г.г показали, что горение факелов происходит кратковременно в летний период. Сумма выбросов загрязняющих веществ в течение последних трех лет практически не превышает установленные нормативы, поэтому в атмосферном воздухе не создаются концентрации загрязняющих веществ, опасные для человека и окружающей среды.

Выбрасываемые в атмосферный воздух загрязняющие вещества могут подвергаться химическим превращениям. В климатических условиях Оренбургской области хорошо рассеиваются в атмосфере, но при этом осаждаются на поверхность земли или вымываются выпадающими осадками. При проведении ремонтных работ создаются локальные концентрации вредных веществ в атмосфере от факелов для сжигания углеводородов, что может оказывать непосредственное воздействие на почву.

Анализ химического состава почвы показал, что за три года исследуемые показатели незначительно превышали фоновые значения. Аккумуляция гидросульфид - иона в почве не наблюдалась. Наибольшие значения суммарных концентраций загрязняющих веществ наблюдались в 2017 году. У всех отобранных проб почвы pH соответствует близкой к нейтральной и слабощелочной реакции среды, характерной для данного региона. Вывод.

Таким образом, результаты исследований показали, что проведение ремонтов трубопровдов не оказывает значильного негативного влияния на состояние окружающей среды прилегающих населенных пунктов. При этом своевременно и качественно проведенные ремонты дефектных участков труб повышают в целом промышленную и экологическую безопасность трубопроводных систем.

Список литературы

1. Бузмаков С.А. Оценка состояния почвенного покрова на территории нефтяных месторождений / С.А.Бузмаков, С.А.Кулаков // Экология и природопользование, 2010.

2. Говорушко С.М. Сооружение и эксплуатация трубопроводов: воздействие на окружающую среду / С.М.Говорушко // Экология промышленного производства, 2011. № 5. С. 23 - 26.

3. Добрыкина Т.В. Экологическая безопасность добычи нефти и газа / Т.В. Добрыкина, В.Л. Севостьянов // ЭКОСинформ. 2006. - № 4. - С. 30 - 36.

4. Тарасова Т.Ф. Мониторинг атмосферного воздуха и почвенного покрова: методические указания к лабораторному практикуму / Т.Ф. Тарасова, Л.Г. Гончар, Л.Б. Зинюхин. Оренбург: ГОУ ОГУ, 2003. 59 с.

5. Ишанова О.С. Оценка экологического состояния почвы в зоне влияния добывающей промышленности / О.С. Ишанова, О.В. Чекмарева. // Вестник ОГУ, 2013. № 10. С. 261 - 263.

6. Тарасова Т.Ф. Исследование антропогенного воздействия на качество почв Салмыш-Юшатырского района Южно-Приуральского округа / Т.Ф.Тарасова, А.И.Байтелова, О.В.Чекмарева, М.Ю.Гарицкая // Маетриалы VII Симпозиума, 2015.

7. Смородин А.В. Оценка воздействия ремонтов подземных участков соединительных трубопроводов в оренбургской области на состояние окружающей среды прилегающих населенных пунктов / А.В.Смородин, Т.А.Гамм // Материалы всероссийской научно-методической конференции «Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры», Оренбург, ОГУ, 2017. С.1376-1381.