Геоэкологический мониторинг территории лицензионного участка Бованенковского НГКМ
АННОТАЦИЯ ВКР по основной образовательной программе магистратуры Гавриленко Александра Сергеевича Направление подготовки «Геоэкологический мониторинг и рациональное природопользование» Геоэкологический мониторинг Научный руководитель – профессор, д. г-м. н. Опекунов Анатолий Юрьевич Геоэкологический мониторинг территории лицензионного участка Бованенковского НГКМ В выпускной квалификационной работе проанализированы особенности территории Бованенковского НГКМ и дана оценка состояния ее природной среды. В рамках проведения локального экологического мониторинга определено содержание подвижных форм тяжёлых металлов (Ba, Co, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Sr, V, Zn) в почвах и донных отложениях методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ICP-AES). Рассчитано процентное соотношение подвижных форм к валовым содержаниям по каждому анализируемому химическому элементу. На основании анализа результатов локального экологического мониторинга и полученных данных установлено, что степень устойчивости ПТК северных территорий к техногенному воздействию определяется климатическими условиями, составом почвообразующих пород, особенностями литологического строения почвообразующих пород, гидрохимическим режимом водных объектов и широким распространением ММП. Подвижность тяжелых металлов определяется особенностями почв, слагающих северные территории: малая величина почвенных ареалов и переувлажненность создают условия для миграции тяжелых металлов в почвенный раствор. Анализ результатов ЛЭМ за 2014-2017 гг. показал, что экологическая ситуация на территории Бованенковского НГКМ оценена как «удовлетворительная». Ключевые слова: Бованенковское НГКМ, подвижные формы тяжёлых металлов, локальный экологический мониторинг, полуостров Ямал.
Введение4
Глава 1. Физико-географическая характеристика полуострова Ямал6
1.1 Геолого-географическое строение6
1.2 Климатические особенности 17
1.3 Гидрографическая сеть 19
1.4 Почвы и растительность21
1.5 Общие сведения о Бованенковском НГКМ29
Глава 2. Влияние нефте- и газодобывающей отрасли на состояние природной среды полуострова Ямал33
2.1 Геомеханическое воздействие на почвы и растительность33
2.2 Химическое загрязнение природной среды35
2.2.1 Содержание нефтепродуктов в почвах и поверхностных водах35
2.2.2 Загрязнение тяжелыми металлами37
Глава 3. Методика исследований40
3.1 Производственный экологический контроль и экологический мониторинг в системе природоохранных мероприятий 40
3.2 Программа ЛЭМ окружающей среды Бованенковского лицензионного участка43
3.3 Методика проведения производственного экологического мониторинга 45
3.4 Методы лабораторных исследований47
Глава 4. Результаты исследования и обсуждение49
4.1 Результаты ЛЭМ за 2014-2016 гг.49
4.2 Результаты ЛЭМ за 2017 год60
4.3 Содержание валовых и подвижных форм тяжелых металлов в почвах и
донных осадках61
Заключение69
Список литературы71
Добыча нефти и газа в Западной Сибири на протяжении многих лет является ведущей отраслью промышленности Российской Федерации. Благодаря развитию промышленной и транспортной инфраструктуры усиливается техногенное воздействие на тундровые геосистемы. Одним из самых перспективных регионов для нефтяной и газовой отрасли является полуостров Ямал – предварительно оцененные запасы газа превышают 16,7 трлн куб. м., нефти – 292 млн тонн. На сегодняшний день продолжается активное освоение природных ресурсов полуострова. Прогнозируемые запасы полезных ископаемых, совершенствование методов их добычи и освоение ранее недоступных территорий говорит о том, что ещё долгое время нефтегазовый комплекс будет являться залогом стабильной экономической ситуации в нашей стране, поскольку природный газ и нефть служат основными источниками энергоснабжения нашей страны и других государств.
В современных условиях эксплуатации северных территорий важно контролировать влияние нефте- и газодобывающей отрасли на состояние природной среды. Промышленное освоение региона требует учитывать его геоэкологические особенности: они определяют возрастающую нагрузку на природно-территориальные комплексы (ПТК) севера и характеризуют сложность этого освоения. В то же время, увеличение присутствия антропогенного воздействия является причиной снижения устойчивости среды к техногенезу. Специфику взаимоотношений человека и окружающей среды определяют природные зоны, в которых расположена территория полуострова, а также распространение многолетнемерзлых пород. Воздействуя на один из компонентов экосистемы, возможно нарушение взаимодействия между другими её функционирующими элементами, что может привести к деградации земельных ресурсов, загрязнению поверхностных и подземных вод, сокращению биоразнообразия экосистем, внесению в окружающую среду искусственно созданных человеком химических соединений.
Для обеспечения добычи на Ямальском полуострове формируется сеть комплексов –месторождений с необходимой для существования промышленной и жизнеобеспечивающей структурами. Одним из самых крупных месторождений является Бованенковское нефтегазоконденсатное месторождение (НГКМ) – его начальные запасы природного газа составляют 4,9 трлн куб. м. Хорошо развитая инфраструктура, объемы работ по добыче полезных ископаемых, количество эксплуатируемых дожимных компрессорных станций, пробуренных скважин и других стратегически и экономически важных объектов месторождения говорит о масштабах оказываемого воздействия на ПТК, в котором расположено Бованенковское НГКМ. На сегодняшний день сформировалась тенденция к повышению температуры на месторождении в летний период, что приводит к ограничению добычных возможностей и риску изменения геокриологических условий.
Необходимо учитывать особенности экосистемы северных территорий: низкий биопродукционный потенциал, малая скорость обменных процессов, низкий показатель устойчивости к вредоносным воздействиям, значительная заболоченность территории – это требует наличия системы наблюдений за состоянием эксплуатируемой территории, оценки и прогноза изменения её состояния под воздействием не только антропогенных, но и природных факторов. Данная система функционирует на территории объектов добычи полезных ископаемых и осуществляется в виде локального экологического мониторинга (ЛЭМ). Она позволяет получить необходимые сведения о состоянии компонентов природной среды, оценить степень техногенного воздействия и прогнозировать дальнейшие изменения в экосистеме. Таким образом, актуальность исследования заключается в необходимости наличия эффективной системы охраны окружающей среды территорий крайнего севера, уязвимых к техногенному воздействию.
Объектом исследования являются компоненты природной среды территории лицензионного участка (далее – ЛУ) Бованенковского месторождения
Предмет исследования – содержание валовых и подвижных форм тяжёлых металлов в воде, почвах и донных осадках, определяющие степень антропогенного воздействия на эксплуатируемую территорию.
В связи с возрастающей техногенной нагрузкой на территории месторождения осуществление ЛЭМ позволит проанализировать интегральные показатели состояния и изменения компонентов окружающей среды для предотвращения её загрязнения. Оценка состояния природной среды Бованенковского НГКМ явилась целью данной работы.
Для достижения цели были определены и выполнены следующие задачи:
Проработать источники литературы по данной проблеме.
Изучить программу локального экологического мониторинга окружающей среды Бованенковского лицензионного участка.
Проанализировать результаты ЛЭМ окружающей среды Бованенковского НГКМ за 2014-2017 гг.
Отобрать пробы почв и донных отложений для проведения химического анализа на содержание подвижных форм тяжелых металлов.
Провести химический анализ отобранных проб на содержание подвижных форм тяжелых металлов.
Сопоставить результаты ЛЭМ за 2017 год с результатами исследования.
Сформулировать выводы.
Научная новизна работы. Впервые в пределах Бованенковского НГКМ выполняется анализ на содержание подвижных форм тяжелых металлов в донных осадках и почвах. Кроме того, работа выполнена в рамках ЛЭМ окружающей среды Бованенковского НГКМ за 2017 год с целью сравнения результатов.
В результате проведённого исследования были проанализированы особенности территории Бованенковского НГКМ и дана оценка состояния его природной среды. Анализ теоретических источников показал, что ПТК исследуемых территорий уязвимы к воздействию нефте- и газодобывающей отрасли. Степень устойчивости к техногенному воздействию определяется климатическими условиями (температурный режим, циркуляция воздушных масс, колебания температуры и др.), составом почвообразующих пород, особенностями литологического строения почвообразующих пород, гидрохимическим режимом водных объектов, широким распространением ММП.
Одним из основных видов негативного воздействия на ПТК полуострова Ямал является геомеханическое воздействие на почвы и растительность. В опубликованных работах ряда исследователей (Опекунова и др., 2012;2015;2016;2018) отмечается, что нарушению ландшафтов способствует активизация криогенных процессов, вызывающих оттаивание многолетнемерзлых пород. Особенно актуальна данная проблема сейчас, когда идёт интенсивное освоение нефтяных и газовых месторождений на полуострове Ямал. При строительстве, бурении или перевозке грузов нарушается растительный покров – в результате чего возможно частичное или полное изменение видового состава.
Увеличение концентрации НУ в почвах обусловлено нефте- и газодобывающей деятельностью. При поверхностном загрязнении возникают условия, препятствующие восстановлению растительного покрова. Почвы способны к самоочищению от НУ, но в условиях крайнего севера их деградация протекает очень длительно и в процессе разложения часть веществ способны трансформироваться в токсичные соединения, ещё больше замедляя процесс. При попадании в водные объекты, НУ способны аккумулироваться в донных отложениях, становясь потенциальным источником вторичного загрязнения.
Тяжелые металлы способны переходить в подвижные формы и мигрировать по экосистеме. Почвы Ямала характеризуются переувлажненностью и малой величиной элементарных почвенных ареалов, что создает условия для перехода ТМ в почвенный раствор.
Анализ результатов ЛЭМ за 2014-2017 гг. показал, что экологическая ситуация на территории Бованенковского НГКМ оценена как «удовлетворительная». Оценка состояния производилась путём подсчёта среднего балла с привлечением набора показателей, установленных Программой ЛЭМ БНГКМ. Концентрация всех контролируемых химических веществ в атмосферном воздухе находилась ниже предела обнаружений. Техногенное влияние на состояние снежного покрова инфраструктуры БНГКМ не было выявлено. В поверхностных водах значительные превышения (10-50 ПДК) фиксировались, в основном, по марганцу. Они обнаружены в пробах вод, протекающих выше расположения объектов месторождения, что говорит о природном происхождении зафиксированного уровня марганца. В почвенном покрове и донных отложениях не было выявлено тенденций к увеличению содержания ЗВ выше фоновых значений.
Были проанализированы отобранные пробы на содержание подвижных форм ТМ. Превышения фоновых значений были зафиксированы по марганцу – 7 проб из 7 в донных осадках (от 1,7 до 3,5 ПДК; в почвах – 2 пробы из 7, 1,4 и 2,1 ПДК) и никелю – 2 из 7 в почвах (1,3 и 1,4 ПДК). Марганец является наиболее активно мигрирующим элементом в почвах кислого глеевого класса. На окислительном барьере в реках марганец в форме оксигидроксидов осаждается, что обусловливает его высокие концентрации в донных осадках. Московченко (2010) в своём исследовании отмечал, что на территории Бованенковского НГКМ повышенные концентрации большой группы элементов, в том числе и никеля, обусловлены составом пород, слагающих исследуемую территорию. Следовательно, зафиксированные концентрации Ni обусловлены природными особенностями месторождения.
Рассчитаны суммарные показатели загрязнения для почв и донных осадков Zc. Все исследованные образцы относятся к категории загрязнения «допустимая» (значения суммарного индекса загрязнения в диапазоне от 0 до 16). Максимальные значения для почв – 8,0 в точке К-6, для донных осадков – 5,4 в точке УК-4. Значение Zc почв в условно-фоновой точке УФ-5 составило 6,4, это выше показателя контрольной точки К-5. Таким образом, показатели Zc для донных осадков отражают систему распределения точек пробоотбора на контрольные, условно-контрольные и условно-фоновые. По шкале Янина было оценено состояние донных отложений. По диапазону полученных значений уровень загрязнения оценивается как «низкий».
Превышения фоновых значений по марганцу и никелю обусловлены, в основном, природными факторами. По другим ТМ (Ba, Co, Cr, Cu, Fe, Pb, Sr, V, Zn) превышения не установлены, что говорит об отсутствии сверхнормативного техногенного влияния на состояние природной среды месторождения.
Алексеев И.И., Абакумов Е.В., Шамилишвили Г.А., Лодыгин Е.Д. Содержание тяжелых металлов, мышьяка и углеводородов в почвах населённых пунктов Ямало-Ненецкого автономного округа // Гигиена и санитария, 2016. №95(9). С. 818–821.
Арестова И.Ю. Оценка устойчивости тундровых экосистем с использованием геохимических и фитоиндикационных показателей // Диссертация, Санкт-Петербург,2003.
Инструкции по отбору и транспортировке проб природной воды, донных отложений, почвы и снежного покрова, отбираемых на территории лицензионных участков ООО «Газпром добыча Надыма»
Ипполитов А.А., Хайруллин А.А. Особенности геологического строения Бованенковского нефтегазоконденсатного месторождения // Научный форум. Сибирь,2015. №1. С. 43–45.
Козлова А.Е. Антропогенное преобразование рельефа в условиях хозяйственного освоения территории полуострова Ямал // Известия РАН. Серия географическая, 2013. №4. С. 87–94.
Кукушкин, С.Ю. Индикаторы антропогенной нагрузки на природно-территориальные комплексы при освоении нефтегазоконденсатных месторождений севера Западной Сибири // Диссертация, Санкт-Петербург, 2016.
Мельников И.В. Доклад «Об оценке последствий изменений климата для производственных объектов ПАО «Газпром», расположенных в климатически уязвимых районах, и мероприятия по их адаптации» // Материалы заседания координационного комитета ПАО «Газпром» по вопросам охраны окружающей среды и энергоэффективности, 2017.
Методическое пособие по аналитическому контролю выбросов загрязняющих веществ в атмосферу
Мокеев М.Ю., Жмулин В.В., Жир Г.П. Обустройство сеноман-аптских залежей Бованенковского НГКМ и строительство системы МГ «Бованенково-Ухта». Инженерно-экологические изыскания // Общая пояснительная записка, Саратов, 2005.
Мокеев М.Ю., Жмулин В.В., Жир Г.П. Обустройство сеноман-аптских залежей Бованенковского НГКМ т.1 изм.2 // Общая пояснительная записка, 2008
Московченко Д.В. Геохимия ландшафтов севера Западно-Сибирской равнины: структурно-функциональная организация вещества геосистем и проблемы экодиагностики // Диссертация, Санкт-Петербург, 2010.
Московченко Д.В. Особенности многолетней динамики растительности Бованенковского месторождения (полуостров Ямал) / Вестник ТюмГУ. Экология и природопользование,2013. №12. С.57– 66.
Овчинникова Т.В., Косенкова Н.А. Техногенное загрязнение почв // Современные технологии обеспечения гражданской обороны и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций, 2011. №1. С. 72 – 73.
Отчёт «Результаты производственного экологического мониторинга территории Бованенковского лицензионного участка ООО «Газпром добыча Надым» за 2014 год» // ООО «Газпром Добыча Надым», 2015.
Отчёт «Результаты локального экологического мониторинга территории Бованенковского лицензионного участка ООО «Газпром добыча Надым» за 2015 год» // ООО «Газпром Добыча Надым», 2016.
Отчёт «Результаты локального экологического мониторинга территории Бованенковского лицензионного участка ООО «Газпром добыча Надым» за 2016 год» // ООО «Газпром Добыча Надым», 2017.
Отчёт «Результаты локального экологического мониторинга территории Бованенковского лицензионного участка ООО «Газпром добыча Надым» за 2017 год» // ООО «Газпром Добыча Надым», 2018.
Опекунов А.Ю., Опекунова М.Г., Кукушкин С.Ю., Ганул А.Г. Оценка экологического состояния природной среды районов добычи нефти и газа ЯНАО / Вестник Санкт-Петербургского Университета. Серия 7. Геология. География, 2012. №4. С. 87–101.
Опекунов А. Ю., Опекунова М. Г., Кукушкин С.Ю., Широков М.Ю. Оценка загрязнения почв отходами буровых работ на территории ЯНАО // Сборник публикации конференции «Проблемы рекультивации отходов быта, промышленного и сельскохозяйственного производства» Краснодар, Кубанский госагроуниверситет, 2015.
Опекунова М.Г., Опекунов А.Ю., Кукушкин С.Ю. Антропогенная динамика тундровых экосистем Западной Сибири под влиянием нефтегазодобычи // изд-во ИПОС СО РАН,2012. С. 403-406
Опекунова М. Г., Опекунов А. Ю., Кукушкин С. Ю., Арестова И.Ю. Оценка трансформации природной среды в районах разработки углеводородного сырья на севере Западной Сибири //Сибирский экологический журнал, 2018. №1. С. 122–138.
Подурушин В.Ф. Тектоника фундамента и её влияние на формирование газового потенциала полуострова Ямал // Научно-технический сборник «Вести газовой науки»,2011. №3. С. 65–72.
Постановление правительства Ямало-Ненецкого автономного округа от 14.02.2013 №56-П «О территориальной системе наблюдения за состоянием окружающей среды в границах лицензионных участков на право пользования недрами с целью добычи нефти и газа на территориях Ямало-Ненецкого автономного округа» (с изменениями от 14.07.2016)
Программа локального экологического мониторинга окружающей среды Бованенковского лицензионного участка // ООО «Газпром добыча Надым», 2015
Пыстина Н.Б., Баранов А.В. Исследования гидрохимических характеристик водных объектов в районе Бованенковского НГКМ // Научно-технический сборник «Вести газовой науки»,2013. №2. С. 107–112.
СТО Газпром 2-1.19-275-2008 Охрана окружающей среды на предприятиях ОАО «Газпром». Производственный экологический контроль. Общие требования // Стандарт отрасли, Москва, 2008.
СТО Газпром 2-1.19-415-2010 Охрана окружающей среды на предприятиях ОАО «Газпром». Экологический мониторинг. Общие требования // Стандарт отрасли, Москва, 20010.
Томашунас В.М., Абакумов Е.В. Содержание тяжелых металлов в почвах полуострова Ямал и острова Белый // Гигиена и санитария,2014. №6. С. 26–31.
http://www.np-ciz.ru/userfiles/2_1_7_2041-06.pdf – Гигиенические нормативы ГН 2.1.7.2041-06 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве», 28 марта 2018
http://files.stroyinf.ru/Index2/1/4293783/4293783539.htm – РД 52.18.289-90 «Методические указания. Методика выполнения измерений массовой доли подвижных форм металлов (меди, свинца, цинка, никеля, кадмия, кобальта, хрома, марганца) в пробах почвы атомно-абсорбционным анализом», 3 апреля 2018
http://files.stroyinf.ru/Data1/11/11782/ – Санитарные правила и нормы СанПиН 2.1.7.1287-03 «Санитарно-эпидемиологические требования к качеству почвы», 1 апреля 2018
http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_34823/ – Федеральный закон “Об охране окружающей среды” от 10.01.2002 N 7-ФЗ (ред. От 31.12.2017), 10 марта 2018
Последние выполненные заказы
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
4.8 (105 отзывов)
4.4 (59 отзывов)
4.4 (93 отзыва)
5 (154 отзыва)
4.7 (46 отзывов)
4.8 (30 отзывов)
4.9 (522 отзыва)
4.2 (25 отзывов)
4.2 (13 отзывов)
