Изменение физико-химического состава почв и грунтовых вод вблизи шламовых амбаров

Козицкая Ю. Н., Москвина И. Л., Лопатин К. И., Юсупов И. А., Кислицын С. В.

На территории месторождений нефти одним из основных источников загрязнения окружающей среды являются отходы, образующиеся при выполнении бурения амбарным и безамбарным способами. Как правило, и в том и в другом случаях они размещаются на территории кустовых площадок (к.) в шламовых амбарах. Однако, состав отходов варьируется в значительной степени. Амбарная технология бурения предполагает временное накопление в шламовых амбарах буровых сточных вод, бурового раствора, бурового шлама (выбуренной породы) и других технологических жидкостей, а безамбарная - исключительно выбуренную породу (в соответствие с технологическими особенностями). Наиболее токсичными являются буровые сточные воды, которые представляет собой устойчивые многокомпонентные суспензии, содержащие нефть и нефтепродукты, минеральные и органические примеси. Для сохранения окружающей среды и предотвращения ее загрязнения формируются противофильтрационные экраны из глинистых грунтов в комбинации с применением синтетических нетканых материалов (СНиП 2.01.28-85). При недостаточной гидроизоляции дна и стенок шламовых амбаров происходит вынос загрязняющих веществ на прилегающую территорию.

Целью работы являлось изучение влияния отходов бурения, хранящихся в шламонакопителях различных месторождений Нижневартовского района на состояние почвы и грунтовых вод на прилегающей территории.

Объектами исследования являлись почвы и грунтовые воды в районе 4 шламовых амбаров на кк. №№ 23, 17, 14 и 83 (шламовые амбары первой группы), содержащих отходы бурения по амбарной технологии, и 2 на к. № 11 (шламовые амбары второй группы) - по безамбарной. Пробы отбирались на расстоянии 100 м выше (квазифон), а также 50 и 100 м ниже амбара по направлению поверхностного стока. Результаты химического анализа отходов бурения представлены в табл. 1. Исследованные образцы по результатам биотестирования относятся к веществам IV класса опасности.

Таблица 1

Физико-химические показатели бурового шлама в амбарах кустовых оснований. мг/кг

Коэффициенты фильтрации грунта стенок шламовых амбаров составляют для к. № 14 - 0,9 м/сут.; № 17 - 3,9; № 23 - 2,1; № 83 - 0,5; № 11 ША-1 - 10,38; ША-2 - 7,74 м/сут. Согласно требованиям СНиП 2.01.28-85, этот показатель не должен превышать 0,01 м/сут.

Анализ грунтовых вод на тест-объектах Ceriodaphnia affinis показал, что проба, отобранная в 100 м ниже ША-1 к. № 11, относится к малотоксичной категории, другие образцы токсического действия на гидробионты не оказывают. Значения рН грунтовой воды в районе шламовых амбаров первой и второй групп по направлению стока увеличиваются. Загрязнение грунтовой воды ионами аммония, концентрация которых увеличивается в 3-8 раз в районе шламовых амбаров первой группы и в 4-20 раз - второй группы, приводит к смещению значения водородного показателя в щелочную сторону. Общий уровень минерализации грунтовых вод на пробных площадках ниже шламовых амбаров кк. №№ 17 и 11 на порядок превышает значения для квазифоновых проб, что свидетельствует о поступлении из шламовых амбаров растворов сильных электролитов. Наблюдается положительная корреляция между уровнем минерализации и концентрацией хлоридов. Содержание нефтепродуктов и тяжелых металлов (медь, хром, марганец, цинк, никель, свинец, хром, железо) во всех исследованных пробах грунтовой воды превышают квазифоновые концентрации незначительно.

Кислотность почв ниже шламовых амбаров и квазифоновых образцов отличается незначительно, но смещается в щелочную сторону. Концентрация хлоридов в почвах на расстоянии 50 и 100 м от амбаров первой группы и ША-1 к. № 11 находится на уровне квазифоновых значений. Исключение составляет образец почвы в районе ША-2, где их уровень выше в 5 раз. Следует отметить, что в выбуренной породе этого амбара содержание хлоридов на порядок больше, чем в других (табл. 1). Содержание нефтепродуктов в почве районе шламовых амбаров первой группы и ША-2 к. № 11 достоверно не превышает квазифоновые величины. На расстоянии 50 м ниже ША-1 к. № 11 и амбара к. № 17 содержание нефтепродуктов в этих пробах в 1,5 раза выше. В районе шламовых амбаров второй группы и к. № 23 загрязнение почвы тяжелыми металлами (цинк, марганец, хром, никель, свинец и медь), содержащимися в буровых отходах, не наблюдается.

На удалении 50 и 100 м от к. №17 концентрация цинка в 15 раз превышает фоновые и в 2 раза установленную ПДКп. Аналогичная ситуация наблюдается при определении никеля и меди. Концентрация марганца и свинца на удалении 50 м выше фоновой в 6 и 2 раза, соответственно, но значения не превышают установленные нормативы. В районе к. № 83 высокие концентрации (в 3-15 раз выше квазифоновых) хрома, никеля, свинца и меди отмечаются на удалении 50 и 100 м. На расстоянии 50 м от к. № 14 концентрация всех тяжелых металлов находятся в пределах квазифона. Однако, в 100 м от амбара значения увеличиваются в 3-10 раз, ПДКп не превышается только для марганца и свинца.

Таким образом, состав отходов, хранящихся в шламовых амбарах зависит от технологических особенностей бурения и состава подстилающих пород. По результатам биотестирования отходы относятся к веществам IV класса опасности. Вынос загрязняющих веществ за пределы шламовых амбаров происходит из-за недостаточной гидроизоляция дна и стенок. Повышение концентрации аммония и хлоридов приводит к изменению физико-химических свойств грунтовой воды - кислотности и минерализации. В районе шламовых амбаров первой группы отмечается высокие концентрации тяжелых металлов (в несколько раз превышающие квазифон), а второй группы - хлоридов и нефтепродуктов. Незначительное отличие результатов обследования грунтовой воды и почвы в близи амбаров с отходами бурения амбарным и безамбарным способами обусловлено, вероятно, тем, что первая группа амбаров эксплуатируется более длительное время (5-8 лет) и загрязняющие вещества вымылись талыми и дождевыми водами. Возраст амбаров второй группы - 2 года, поэтому в отходах сохранилось большое количество водорастворимых соединений. Безамбарный способ бурения обеспечивает образование меньшего количества буровых отходов, оказывающих слабое токсическое действие на живые организмы (малоопасные). Однако, размещение таких отходов в накопителях, несоответсвующих требованиям нормативных документов, является причиной загрязнения окружающей среды.