Фронт геология
Компания
Виды работ
Публикации Лицензия
Контакты

Понедельник, Май, 21, 2018  
  Работа с картой Google Maps

  

  

  Расписание, наличие мест, стоимость билетов | ОАО Российские железные дороги

  

  

Министерство
природных ресурсов Российской Федерации


Федеральное агенство
по строительству и жилищно
коммунальному хозяйству


ГИС-ассоциация


НАШИ ПУБЛИКАЦИИ
  

Геохимические особенности техногенных аномалий в почвогрунтах на нефтяных месторождениях Удмуртии.

O.А. Коновалова, 2005 г.

В настоящее время нефтедобывающая промышленность занимает одно из ведущих мест в экономики России. С этой точки зрения Волго-Уральский регион, в пределах которого находится республика Удмуртия, - второй по значимости после Западной Сибири. Добыча нефти в пределах Волго-Уральского региона ведется с 1948г, когда было открыто Ромашкинское месторождение в Татарии.

В Удмуртии первая нефтедобывающая скважина была введена в эксплуатацию в 1969г на Архангельском месторождении. В настоящее время на территории Удмуртской республики разведано около 60 нефтяных месторождений. Более половины из них разрабатываются, еще около трети от общего количества подготавливаются к эксплуатации.

На левобережье р. Камы в пределах Камбарского района Удмуртской Республики в конце 70-х - 80-х гг открыты нефтяные месторождения Камбарской группы (Алексеевское, Ершовское, Камбарское, Никольское, Северо-Никольское и Хмелевское). Первые структурно-поисковые скважины были пробурены здесь в 1953-1956гг. Таким образом, на протяжении сорока с лишним лет на изученной площади периодически проводились буровые работы, что привело к формированию особого типа ландшафта, так называемого ландшафта нефтепромыслов /1/.

В результате работ по обустройству месторождения и добычи нефти в окружающие ландшафты поступает значительное количество углеводородов, основная их часть концентрируется в почвенном слое. Особенностью ландшафтов нефтепромыслов является то, что здесь остается много металлов от изнашивания инструментов и механизмов, а также от обилия обычно оставляемых на этих территориях различных поломанных механизмов, труб и другого металлолома /1/.

Кроме того, стволы скважин нарушают водоупорные горизонты между зоной пресных и соленых вод. При вскрытии скважинами высоконапорных минерализованных пластовых вод мог произойти их неконтролируемый длительный самоизлив на земную поверхность и загрязнение почвогрунтов.

При бурении шлам складируют в земляных шламовых амбарах, сооруженных непосредственно на территории буровой площадки. Загрязняющие свойства бурового шлама обусловлены минеральным составом выбуренной породы и остающимися в ней остатками бурового раствора. Анализ фазового, фракционного и компонентного состава шлама, а также его физико-химических свойств показывает, что за счет адсорбции на поверхности частиц шлама химреагентов, используемых для обработки буровых растворов, он проявляет ярко выраженные загрязняющие свойства. Так, в его составе отмечается значительное содержание нефти и нефтепродуктов, опасной для объектов природной среды органики, растворимых минеральных солей, токсичных для почвенно-растительного покрова /2/.

Экологическое состояние почвогрунтов в пределах нефтяных месторождений отражает комплексное воздействие природных биогеохимических и физико-химических, а также техногенных факторов.

Для геоэкологической оценки состояния почвогрунтов в пределах Камбарской группы месторождений и восточной части Ельниковского нефтяного месторождения, общей площадью 300 км2, геологами Центральной геолого-геофизической экспедиции в 2000-2001гг. проведено опробование почвенного и подпочвенного горизонтов и пород зоны аэрации. Полуколичественному спектральному анализу на 40 элементов подвергнуто 312 проб.

Выявление химического загрязнения почв и подпочвенного слоя проводилось путем сравнения валового содержания элементов в почвах и подпочвенном слое с ПДК. Для ряда элементов условно относимых к 3-му классу опасности ПДК в настоящее время не определены. В качестве критерия сравнения использовались значения ОДК, принимаемые как удвоенное региональное фоновое содержание элементов в незагрязненной почве и грунтах /4/. При отсутствии данных о фоновом содержании элементов в почвах для определения ОДК использовались значения среднего содержания элементов в осадочных породах и кларки /1/.

Из 40 определяемых полуколичественным спектральным анализом элементов в химическом составе почв присутствуют Pb, Zn, As, Ni, Co, Cr, Mo, Cu, Mn, V, Sr, Ba, Ti, Zr, Nb, Ag, Sn, Ga, Be, Sc, Y, Yb и Li. В подпочвенном слое отмечены те же элементы за исключением мышьяка. В химическом составе горных пород зафиксировано наличие Pb, Zn, Ni, Co, Cr, Mo, Cu, Mn, V, Sr, Ba, Ti, Zr, Nb, Sn, Ga, Be, Sc, Y, Yb и Li. В табл. 1, 2 и 3 приводятся данные по содержанию различных элементов в почве, подпочвенном слое и горных породах.

Таблица 1

Содержание химических элементов в почвенном и подпочвенном горизонтах

Элемент

ПДК, ОДК, мг/кг

Минимальное

значение

Максимальное

значение

Среднее

значение

1

2

3

4

5

Свинец (почва)

32

3

100

17.8

Свинец (подпочва)

3

60

13.7

Цинк (почва)

91

30

200

50.3

Цинк (подпочва)

30

80

45.8

Мышьяк (почва)

2

50

50

 50

Мышьяк (подпочва)

 -

-

Никель (почва)

45

8

50

22.8

Никель (подпочва)

10

40

22.7

Кобальт (почва)

50

1

30

12.1

Кобальт (подпочва)

1

20

11.2

Хром (почва)

90

80

300

209

Хром (подпочва)

100

400

207

Молибден (почва)

40

0.6

10

03.5

Молибден (подпочва)

0.6

10

03.7

Медь (почва)

52

6

50

15.8

Медь (подпочва)

6

50

14.5

Марганец (почва)

1500

150

10000

1030

Марганец (подпочва)

100

6000

594

Ванадий (почва)

150

60

500

144

Ванадий (подпочва)

60

300

134

Стронций (почва)

20, 40 1, 2)

80

800

308

Стронций (подпочва)

80

1000

309

Барий (почва)

200

100

30000

3493

Барий (подпочва)

100

>> 30000

3346

Титан (почва)

4780, 5840, 6080, 6920 1)

100

8000

3726

Титан (подпочва)

4780, 6080,  6288, 6920 2)

300

8000

3360

Цирконий (почва)

264, 326, 330, 452 1)

10

800

252

Цирконий (подпочва)

264, 292, 330, 452 2)

10

800

231

Ниобий (почва)

19.2, 19.4, 19.8, 22 1)

5

8

5.6

Ниобий (подпочва)

19.2, 19.6, 19.8, 22 2)

5

10

7.2

Серебро (почва)

0.13, 0.2 1)

0.1

0.1

 

Серебро (подпочва)

0.13

0.1

1

 

 

 

 

 

 

1

2

3

4

5

Олово (почва)

4.5

0.8

1

0.9

Олово (подпочва)

0.8

2

1.1

Галлий (почва)

24

3

30

16.6

Галлий (подпочва)

3

30

15.6

Бериллий (почва)

4

0.5

1

0.5

Бериллий (подпочва)

0.5

2

0.6

Скандий (почва)

42

3

50

20

Скандий (подпочва)

3

50

17.9

Иттрий (почва)

18, 20, 22, 24 1, 2)

3

50

24

Иттрий (подпочва)

3

60

22

Иттербий (почва)

8

0.3

5

2

Иттербий (подпочва)

0.3

5

2

Литий (почва)

28, 44, 46 1)

50

80

 

Литий (подпочва)

26, 28, 44, 46 2)

30

80

44

Примечание: 1) – в зависимости от типа почв;

               2) – в зависимости от генетического типа отложений

Таблица 2

Содержание химических элементов I, II классов опасности в горных породах

Элементы

Возраст

Содержание, мг/кг

Минимальное

Максимальное

Среднее

Свинец

P2bl2 / P2bl1 / P2šš

5 / 5 / 8

80 / 80 / 80

39 / 32 / 50

Цинк

P2bl2 / P2bl1 / P2šš

30 / 30 / 30

80 / 100 / 80

47 / 61 / 48

Никель

P2bl2 / P2bl1 / P2šš

20 / 20 / 20

100 / 100 / 80

61 / 54 / 58

Кобальт

P2bl2 / P2bl1 / P2šš

10 / 10 / 10

30 / 50 / 30

25 / 23 / 23

Хром

P2bl2 / P2bl1 / P2šš

100 / 100 / 100

300 / 300 / 300

209 / 186 / 183

Медь

P2bl2 / P2bl1 / P2šš

10 / 10 / 10

30 / 30 / 30

20 / 22 / 21

Молибден

P2bl2 / P2bl1 / P2šš

0,6 / 0,6 / 0,6

1,0 / 2,0 / 0,8

0,7 / 0,8 / 0,6

Таблица 3

Содержание химических элементов III класса опасности в горных породах

Элементы

Возраст

Содержание, мг/кг

Минимальное

Максимальное

Среднее

Марганец

P2bl2 / P2bl1 / P2šš

300 / 300 / 800

3000 / 3000 / 3000

1713 / 1697 / 1700

Титан

P2bl2 / P2bl1 / P2šš

3000 / 3000 / 2000

10000 / 10000 / 10000

6188 / 6000 / 4667

Ванадий

P2bl2 / P2bl1 / P2šš

100 / 80 / 80

300 / 600 / 500

219 / 241 / 171

Цирконий

P2bl2 / P2bl1 / P2šš

100 / 150 / 100

600 / 500 / 400

341 / 274 / 211

Ниобий

P2bl2 / P2bl1 / P2šš

5 / 5 / 5

5 / 5 / 5

5 / 5 / 5

Олово

P2bl2 / P2bl1 / P2šš

0,8 / 0,8 / 0,8

0,8 / 0,8 / 0,8

0,8 / 0,8 / 0,8

Галлий

P2bl2 / P2bl1 / P2šš

10 / 10 / 10

50 / 50 / 50

29 / 30 / 31

Бериллий

P2bl2 / P2bl1 / P2šš

0,5 / 0,5 / 0,5

3 / 2 / 3

1 / 1 / 2,2

Скандий

P2bl2 / P2bl1 / P2šš

10 / 3 / 10

30 / 30 / 20

23 / 20 / 17

Иттрий

P2bl2 / P2bl1 / P2šš

5 / 3 / 5

40 / 50 / 50

27 / 24 / 22

Иттербий

P2bl2 / P2bl1 / P2šš

1,5 / 1 / 0,3

2,4 / 3 / 3

1,5 / 2 / 2,1

Литий

P2bl2 / P2bl1 / P2šš

30 / 30 / 30

100 / 30 / 30

47 / 30 / 30

Стронций

P2bl2 / P2bl1 / P2šš

80 / 100 / 500

800 / 800 / 3000

361 / 367 / 950

Барий

P2bl2 / P2bl1 / P2šš

100 / 100 / 100

6000 / 6000 / 5000

2000 / 2211 / 2085

 

Для установления характера почвенных и подпочвенных аномалий проанализирована информация о валовом содержании элементов в горных породах. На основной части территории отложения верхней подсвиты белебеевской свиты (P2bl2) являются субстратом для почвообразующих элювиально-делювиальных и эоловых пород четвертичного возраста. На остальной части субстратом для почвообразующих четвертичных пород являются отложения нижней подсвиты белебеевской свиты (P2bl1).

Из элементов I, II классов опасности только повышенное в сравнении с ПДК содержание хрома связано с природными факторами. Среднее количество хрома в коренных отложениях составляет 186 - 209мг/кг, при максимальном – 300мг/кг; в подпочвенном слое – 207 и 400мг/кг, соответственно, в почве – 209 и 300.  Высокое содержание  хрома в большинстве проб обусловлено геохимическими особенностями региона, сформировавшегося в пермском периоде на одном из этапов разрушения горных сооружений Урала /3/.

Аномальная концентрация большинства элементов III класса опасности обусловлена естественными причинами. Содержание ванадия, галлия, бериллия, иттрия и стронция в горных породах, в среднем, в полтора-два раза выше, чем в почве и подпочвенном горизонте. Максимальное количество циркония и скандия  с глубиной уменьшается. Тем не менее, среднее содержание Zr и Sc в горных породах выше, чем в почвенном и подпочвенном горизонтах.

Для изученной территории характерно высокое содержание бария в горных породах – до 6000мг/кг, что в 30 раз выше ПДК. В почве и подпочвенном слое наибольшее из установленных значений по барию достигает 30 000мг/кг. Вероятно, при концентрации бария до 5000-6000мг/кг допустимо говорить о природном происхождении аномалий, при более высоком количестве – о техногенном происхождении.

Химические элементы в составе почв и подпочвенных отложений образуют ассоциации. Наибольшую опасность в экологическом отношении представляют группы, состоящие из элементов первого и второго классов опасности, обладающих свойством биогенного накопления – цинк, кобальт, молибден и медь. Свинец, хром и никель практически не захватываются растениями, биогенное накопление их отсутствует или несущественно /1/.

Выделение ассоциаций для различных генетических типов почв и подпочвенных отложений осуществлялось при помощи кластерного анализа. В математической статистике кластерным называется анализ множества объектов, классовая принадлежность которых неизвестна /5/. В качестве объектов в данном случае использовалось валовое содержание химических элементов. В качестве меры сходства групп или тесноты связи различных признаков применялся дистанционный показатель dт, который вычислялся по формуле:

dт (x, y) = arccos r (x, y),

где r (x, y) - коэффициент корреляции между признаками x и y.

Выделение групп осуществлялось путем последовательного объединения элементов по мере уменьшения тесноты связи входящих в группы элементов. В группы включались элементы, характеризующиеся минимальными значениями dт. При присоединении к ранее выделенной группе одного элемента или совокупности элементов мерой сходства (различия) между признаками служил показатель hт. Показатель hт вычислялся как среднее значение всех дистанционных показателей связи элементов одной группы с каждым элементом другой группы.

В результате кластерного анализа строятся  дендрограммы, наглядно отображающие группирование элементов. Пунктирная линия на дендрограммах является границей между значимыми и незначимыми взаимосвязями. Все ветви дендрограммы, лежащие ниже пунктирной линии соответствуют наиболее достоверным, а значит определяющим общую ситуацию, группам элементов.

Непосредственно на изученной площади развиты дерново-среднеподзолистые, дерново-сильноподзолистые почвы; смытые и намытые почвы оврагов, балок и прилегающих склонов, а также аллювиальные дерновые кислые и аллювиальные болотные иловато-торфяные почвы (рис. 1).

Для смытых и намытых почв оврагов, балок и прилегающих склонов характерны две ассоциации элементов, имеющих техногенное происхождение (рис. 2):

1.      Pb – Cu – Ga.. Слабоподвижные элементы I, II классов опасности. Ga является малоподвижным. Медь подвергается биогенному накоплению.

2.      Zn – Mn. Слабоподвижные элементы, захватывающиеся растениями.

               Pb           Cu  Ga   Yb Ba Sr    Zn            Mn     Ti

Рис. 2 Дендрограмма взаимосвязи концентрации элементов в смытых и намытых почвах оврагов, балок и прилегающих склонов

В аллювиальных дерновых кислых почвах  загрязнители, имеющие явно техногенное происхождение, образуют одну группу, состоящую из Zn, Pb, Cu и Ga (рис. 3). Все элементы мигрируют в кислых водах окислительной и глеевой обстановок и осаждаются на щелочном барьере. Галлий частично мигрирует; цинк, свинец и медь хорошо мигрируют.

                Zn       Pb   Cu   Ga  Ba    Sr             Yb Ti             Mn

Рис 3 Дендрограмма взаимосвязи содержания элементов в аллювиальных дерновых кислых почвах

В дерново-среднеподзолистых почвах 6 элементов, имеющих техногенное происхождение образуют геохимическую ассоциацию (рис. 4). Это цинк, медь, галлий, иттербий, свинец и марганец.

             Zn    Cu     Ga     Yb Pb Mn Sr Ti Ba

Рис. 4  Дендрограмма взаимосвязи содержания элементов в дерново-среднеподзолистых почвах

Элементы, концентрирующиеся в дерново-сильноподзолистых почвах в количествах, превышающих ПДК и ОДК, под влиянием антропогенной деятельности по степени тесноты взаимосвязи группируются следующим образом (рис. 5):

1.      Sr - Yb – Ba.

2.      Pb - Mn - Ga – Cu.

             Sr     Yb     Ba         Ti    Pb    Mn     Ga  Cu

Рис. 5 Дендрограмма взаимосвязи содержания элементов в дерново-сильноподзолистых почвах

Несмотря на существующие различия в составе техногенных аномалий в различных типах почв, повсеместно на всей изученной площади в почвенном слое свинец, медь и галлий образуют группу элементов, тесно связанных между собой. Это элементы, которые мигрируют в кислой среде и осаждаются на щелочном барьере. Группа опасна в экологическом отношении из-за высокой токсичности элементов.

Среди техногенных аномалий в подпочвенном слое (рис. 6) отмечаются следующие ассоциации, взаимосвязанных между собой элементов:

1.      в аллювиальных отложениях голоценового возраста (рис. 7) Cu – Mn;

2.      в аллювиальных отложениях верхненеоплейстоценового возраста (рис. 8) Cu – Mn – Ti и Sr – Yb;

3.      в отложениях эолово-эллювиального генезиса (рис. 9) Ba – Pb, Cu –  Mn – Zn – Ga – Ti, Sr – Yb;

4.      в отложениях элювиально-делювиального генезиса (рис. 10) Pb – Mn – Ga – Cu.

 


Рис. 7  Дендрограмма взаимосвязи содержания элементов в подпочвенных отложениях аллювиального генезиса голоценового возраста

 

 

               Cu        Mn   Ti  Ga   Pb   Sr             Yb  Ba

Рис. 8 Дендрограмма взаимосвязи содержания элементов в подпочвенных отложениях аллювиального генезиса верхненеоплейстоценового возраста

 

                Ba       Pb   Cu       Mn    Zn  Ga Ti    Sr           Yb

Рис. 9 Дендрограмма содержания элементов в подпочвенных отложениях эолово-элювиального генезиса

 

               Pb        Mn  Ga            Cu Sr     Ba  Yb               Ti

Рис. 10  Дендрограмма взаимосвязи содержания элементов в подпочвенных отложениях элювиально-делювиального генезиса

На всей площади в подпочвенном слое, независимо от возраста и генезиса отложений, отмечается тесная статистическая зависимость между содержанием меди и марганца, то есть иных элементов, чем в почве. Это объясняется тем, что загрязняющие элементы слабоподвижные с незначительным коэффициентом водной миграции, поэтому их проникновение на глубину незначительно. Концентрация Cu и Mn может быть объяснена спецификой района, как нефтяного участка, где проводились поисково-разведочные работы и осуществляется в настоящее время добыча нефти. Оба эти элемента подвержены биогенному накоплению.

Таким образом, проведенные исследования показали, что почвенные, подпочвенные отложения и породы зоны аэрации загрязнены металлами на локальных участках в зоне влияния техногенных объектов. Ореолы загрязнения приурочены в основном к старым поисково-разведочным скважинам.

 

Список литературы

 

1.      Алексеенко В.А. Экологическая геохимия – М., Логос, 2000.  627с.

2.      Булатов А.И., Макаренко П.П., Шеметов В.Ю. Охрана окружающей среды в нефтегазовой промышленности. – М.: Недра, 1997. – 483с.

3.      Геоэкологические проблемы Удмуртии. – Ижевск, Изд-во Удм. ун-та, 1997.

4.      Государственный контроль за использованием и охраной земель. (Нормативные материалы). Вып. 3. – М., РУССЛИТ, 1996. – 416с.

5.      Кноринг Л.Д., Деч В.Н. Геологу о математике. Советы по практическому применению. - Л.: Недра, 1989. - 208с.





Назад
Контактная информация

Адрес компании
603076, Россия, г. Нижний Новгород, ул. Чугунова, д. 13
Тел/факс
+7 831 258 52 10
Электронные контакты
E-mail: mail@frontgeo.ru
Skype: frontgeo
Sip: frontgeo@internetcalls.com

 

 
•    О компании    •    Виды работ    •    Публикации    •    Контакты
© 2007 ООО "Фронт Геология"    статистика сайта
dating sites adultfriendfinders
статистика посещений