Гузева Яна Александровна, ФГУП “ВСЕГЕИ”, Санкт-Петербург, e-mail: Guzeva@yandex.ru
В настоящее время для многих нефтегазоносных бассейнов характерно увеличение скоростей и объемов добычи нефти и газа. Это достигается либо за счет введения в разработку новых месторождений, либо, особенно для старых выработанных бассейнов, таких как Волго-Уральский, за счет доразведки старых месторождений или применения технологий повышения нефтеотдачи пластов. Результатом этого является значительное, часто неконтролируемое возрастание антропогенной нагрузки в пределах всего бассейна или отдельных его частей с необратимыми экологическими последствиями. Поэтому правильная оценка текущего уровня загрязнения окружающей среды, своевременное выявление потенциальных источников загрязнения и прогноз последствий такого загрязнения представляется очень актуальным направлением исследований. В данной статье дана предварительная оценка загрязнения нефтепродуктами, хлоридами и тяжелыми металлами поверхностных вод, донных отложений и почв в районе нефтяных месторождений. Использование ГИС технологии позволило визуализировать накопленный материал, а анализ полученных карт значительно облегчил оценку загрязнения окружающей среды.
Загрязнение почв
При изучении окружающей среды месторождения одним из этапов является оценка состояния почв. Для оперативной работы с данными по загрязнению почв важную роль играют базы данных и геоинформационные системы.
Данные, подготовленные и отображаемые в ГИС, предоставляют широкие возможности для анализа загрязнения почв. ГИС технологии позволяют использовать различные критерии и подходы к оценке загрязнения, расчету суммарного загрязнения, интерполяции и экстраполяции данных о загрязнении на необследованную территорию. Примеры построенных с помощью ГИС карт содержания нефтепродуктов в почвах различного состава и в различных типах грунта приведены на рис. 1.
Рис. 1. Содержание нефтепродуктов в почвах и грунтах.
Работа включала сбор данных о загрязнении района и его гидрогеологическом строении, отбор и геохимическое опробование образцов почв. Результаты исследований были преобразованы в электронный вид для дальнейшего изучения средствами ArcView с дополнительным модулем Spatial Analyst. Основное внимание уделено анализу взаимного влияния трех типов данных: геологической среды, географических характеристик (гидросеть, расстояние до населенных кварталов, рельеф и др.), результатов определения содержания загрязнителей в почвах.
Основу базы данных составляют следующие тематические слои в масштабе 1:100 000:
- карта гидросети и озер, кварталов населенных пунктов и техногенных объектов (нефтедобывающих скважин)
- карта ландшафтов, содержащая информацию о типах почв
- карта гранулометрического состава грунтов
- карта точек геохимического опробования почв, донных отложений и поверхностных вод (рис. 2).
Рис. 2. Карты геохимического опробования территорий.
С помощью модуля Spatial Analyst на основе этих слоёв были построены карты загрязнения почв пятью приоритетными поллютантами (нефтепродуктами, хлоридами, Cr, Hg, Ni). Далее были построены карты загрязнения почв указанными элементами в относительных долях ПДК (Предельно допустимые концентрации). Суммарное загрязнение почв показано на рис. 3. С использованием ГИС прослеживалось изменение степени загрязнения почв на разных сроках эксплуатации месторождений нефти.
Рис. 3. Суммарное загрязнение почв на месторождениях с разным сроком эксплуатации.
ГИС-технологии предоставляют мощные и эффективные инструменты для пространственного моделирования, многофакторного анализа и прогнозирования устойчивости территорий к негативному экологическому воздействию. В ходе нашего исследования были проделаны следующие этапы оценки территории:
- Выявление зависимости деградации нефти от типа почв
- Выявление зависимости деградации нефти от гранулометрического состава грунтов
- Оценка территории для выделения наиболее загрязненных участков и наиболее опасных направлений распространения нефтепродуктов и тяжелых металлов.
Использование разных критериев (ПДК, фоновые концентрации, индексы загрязнения) для оценки загрязнения почв нефтепродуктами позволило уточнить территории, которые могут представлять потенциальную опасность. Анализ баз данных содержания загрязняющих веществ в почвах посредством ГИС позволил оперативно и наглядно интерпретировать необходимую информацию и, как следствие, получить реальную картину загрязнения.
В изучаемом районе наиболее загрязненной является территория водораздела притоков р. Большой Юган в местах расположения промышленных площадок. Пик загрязнения находится в западной части месторождения, что вероятно, связано с мощным источником загрязнения. Поскольку на данной территории техногенные источники отсутствуют, можно сделать выводы о том, что данное загрязнение имеет природное происхождение и, скорее всего, связано с аккумуляцией углеводородов в благоприятных для накопления условиях. Важным является и то, что источник загрязнения находится в глинистых грунтах, деструкция нефти в которых происходит крайне медленно.
При анализе карт, построенных в ArcView, было установлено, что наибольшее содержание нефтепродуктов наблюдается в глинистых грунтах и в почве. Относительно невысокие значения были получены в песчаном грунте, а самые низкие содержания – в торфяниках (рис. 4).
Рис. 4. Средние содержания загрязнителей в разных типах грунта.
Загрязнение поверхностных вод и донных отложений
В ходе исследования дана оценка загрязнения поверхностных вод и донных отложений нефтепродуктами и хлоридами. Приведены результаты прогнозирования наиболее вероятных направлений их переноса подземными и поверхностными водотоками. Результатом работ стали 12 слоев карты оценки территории по каждому из анализируемых факторов. Для общей оценки района эти слои были суммированы и получена окончательная карта суммарного загрязнения поверхностных вод и донных отложений (рис. 5). Наивысший индекс загрязнения вод наблюдается в районах, где сосредоточено наибольшее количество промышленных объектов.
Рис. 5. Суммарное загрязнение поверхностных вод и донных отложений.
Было выделено 3 района, подверженных наибольшему загрязнению и наиболее близко расположенных к объектам, ускоряющим процесс переноса поллютантов в окружающую среду (реки, озера). На эти участки необходимо обратить особое внимание при рекультивации территории месторождений.
Заключение
Таким образом, технология ГИС с содержащей достаточно полную информацию базой данных очень полезна в практике изучения экологического состояния районов добычи нефти и газа. Получаемая с помощью средств пространственного анализа информация о загрязнении территории позволяет заранее оценить примерную стоимость и масштаб мероприятий по ее рекультивации.
