Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Исторические и методологические аспекты состояния проблемы и степень ее изученности 10
1.1. Изученность компонентов природной среды исследуемого объекта, научно--теоретические и методологические аспекты состояния проблемы 10
1.2. Методы исследований и методика геоэкологического анализа нефтегазоносной территории 14
ГЛАВА 2. Природные условия и ресурсы юга приволжской возвышенности и их геоэкологическая оценка 39
2.1. Геологическое строение: стратиграфия, литология, тектоника 41
2.2. Полезные ископаемые 47
2.3. Геоморфологические условия 52
2.4. Климат и микроклиматические различия 58
2.5. Поверхностные и подземные воды 62
2.6. Почвенно-растительный покров 67
ГЛАВА 3 Геоэкологический анализ нефтегазоносных территорий юга приволжской возвышенности 76
3.1. Характеристика особенностей техногенных систем и объектов как источников и видов техногенеза 76
3.2. Геосреда, ее состояние и природно-техногенная трансформация 93
3.3. Антропогенно-техногенный геоморфогенез 108
3.4. Почвенный покров в условиях техногенеза 129
3.5. Геоэкологическое состояние подземных вод и поверхностных вод 140
3.6. Качество воздушного бассейна 162
3.7. Геоэкологическое картографирование исследуемой территории 173
ГЛАВА 4. Экологические проблемы оптимизации природопользования нефтегазопромысловой территории 193
4.1. Систематизация геоэкологических проблем и зонирование исследуемой территории по степени остроты геоэкологической ситуации 193
4.2. Экологические аспекты оптимизации природопользования нефтегазопромысловой территории 200
4.3. Система особо охраняемых природных территорий и формирование экологического каркаса исследуемого региона 204
Заключение 211
Литература 216
Приложения 229
- Изученность компонентов природной среды исследуемого объекта, научно--теоретические и методологические аспекты состояния проблемы
- Геологическое строение: стратиграфия, литология, тектоника
- Характеристика особенностей техногенных систем и объектов как источников и видов техногенеза
- Систематизация геоэкологических проблем и зонирование исследуемой территории по степени остроты геоэкологической ситуации
Введение к работе
Актуальность темы исследования обусловлена тем, что южная часть Приволжской возвышенности является одним из крупнейших нефтегазодобывающих районов Волгоградской области - как существенно измененной и антропогенно преобразованной в техногеосистему. Здесь размещено 11 нефтегазопромыслов, где ежегодно добывается 60-70% нефти и 53-57% природного газа Волгоградского области. Техногенный блок геосистемы представлен предприятиями стройиндустрии, разрабатывающими 13 крупных месторождений карбонатного, керамзитового и кирпичного сырья, более 300 гидротехническими объектами, 66 селитебными зонами, 8 магистральными продуктопроводами. Кроме того, здесь функционируют предприятия пищевой промышленности, АПК и транспорта. Формируются своеобразные, еще не достаточно изученные природно-технические геосистемы, техногенные объекты, которых расположены в долинах малых рек, рекреационных зонах, селитебных территориях и сельскохозяйственных землях. В местах прокладки магистральных нефтепроводов происходят аварийные разливы нефти. Отчуждаемые земли под нефтегазопромыслы и карьеры в лучшем случае рекультивируются на 50% площади загрязнения. Это привело к серьезной модификации геосистем и неизбежному возникновению конфликтных геоэкологических ситуаций.Регион типичен для нефтегазоносных районов Европейской России, что позволяет на его примере вполне репрезентативно оценить их геоэкологическое состояние. На данной территории такого рода исследования ранее не проводились. Поэтому весьма актуальным является проведение геоэкологического анализа существующих природно-технических геосистем с использованием ГИС-технологий.
Цель исследования - геоэкологический анализ состояния нефтегазоносной территории. В качестве модельного нефтегазодобывающего региона выбран юг Приволжской возвышенности в пределах Волгоградской области.
В соответствии с поставленной целью решены следующие задачи.
1. Проведена оценка природных условий и природно-ресурсного потенциала
исследуемой территории с геоэкологической точки зрения.
Осуществлен анализ техногенных систем и объектов как источников техногенеза и сформирован кадастр источников техногенного загрязнения.
Разработаны и практически реализованы методические подходы в проведении геоэкологического анализа нефтегазоносной территории для комплексной оценки признаков ее современного состояния.
Проведено геоэкологическое картографирование исследуемого объекта на основе ГИС-технологий и создана оригинальная электронная картографическая модель региона для задач его геоэкологического анализа.
5. Проведен геоэкологический анализ состояния природных геокомпонентов,
в ходе которого исследовано содержание в почвах, водной и воздушной средах
региона приоритетных загрязнителей-индикаторов экологического состояния
нефтегазоносной территории (углеводородов, тяжелых металлов и др.).
Выявлены комбинации геоэкологических проблем и наиболее острых экологических ситуаций по степени их остроты (критической, напряженной, конфликтной) с целью геоэкологического районирования территории.
Разработаны основные принципы оптимизации природопользования на нефтегазоносной территории с целью оздоровления экологической обстановки и снижения техногенной нагрузки на геосистемы.
Объект исследования - окружающая среда юга Приволжской возвышенности - открытая природно-техногеосистема. Предмет исследования - геоэкологические особенности основных геокомпонентов - геосреда, рельеф, поверхностные и подземные воды, почвы, воздушный бассейн.
Методологическая и теоретическая база исследования. В работе были использованы труды ученых, разработавших проблемы геоэкологического подхода к оценке состояния ОС - А.Г. Исаченко, Ф.Н. Милькова, Г.И. Швебса, Б.И. Кочурова, В.И. Федотова, В.П. Осипова и др. Методологической основой геоэкологического мониторинга послужили труды В.И. Федотова, С.А. Куролапа, А.И. Жирова, А.Н. Ласточкина и др. Вопросы изучения и определения антропогенной нагрузки на экосистемы рассматривались на основе трудов Б.И. Кочурова, К.Н. Кулика, И.Ю. Сливицкой и др. Научно-теоретической основой ГЭА геосистем послужили труды Б.В. Сочавы, Ф.Н. Милькова, В.Б. Михно, Ю.И. Нестерова, А.А, Ямашкина и др. Оценка природных условий региона проводилась на основе трудов А.П. Павлова, И.Ф. Синцова, Е.В., А.В. Цыганкова, В.А. Брылева, В.А. Харланова и др.
В отличие от предшествующих экологических исследований, проведенных на территории юга Приволжской возвышенности, научная новизна работы определяется тем, что в ней впервые для данного региона осуществлен комплексный геоэкологический анализ его состояния; разработаны и практически обоснованы методические подходы к геоэкологическому анализу нефтегазоносной территории; выявлены особенности территориального распределения техногенной нагрузки; определены геоэкологические проблемы и ситуации, дана оценка степени их остроты; проведено геоэкологическое картографирование региона, разработан комплекс мер по оздоровлению нефтегазоносной среды и оптимизации природопользования в регионе.
Фактический материал и личный вклад автора: научные исследования и результаты полевых наблюдений соискателя (1990-2007); литературные источники, статистические и справочные данные, картографическая продукция, космические снимки; фондовые материалы научно-исследовательских, производственных и экологических организаций: Комитета охраны природы администрации Волгоградской области, ОАО «ВолгоградНИПИморнефть», Волгоградского городского управления аналитического и оперативного контроля качества окружающей природной среды. Автор принимал непосредственное участие в сборе, анализе и обработке исходной информации и проведении экспериментальных наблюдений (анализов проб почвы, воды и воздуха); постановке проблемы, задач исследования, защищаемых положений и интерпретации результатов исследований; в выработке рекомендаций.
Достоверность и обоснованность научных положений и выводов диссертации, обеспечивается использованием соответствующих цели, объекту, предмету и задачам исследования методов системно-структурного анализа и обобщения, получением для этого достаточного количества исходных данных о состоянии региона, теоретическими (анализ, синтез, обобщение, систематизация) и экспериментальными методами (наблюдение, полевые исследования, анализ проб) исследования; применением современных способов обработки информации на базе электронных таблиц Microsoft Word 2000, графических программ: Adobe Photoshop CS 8,0; Corel Photopaint 11,0 и др.
Практическая значимость работы определяется возможностью применения методических подходов геоэкологического анализа (ГЭА) для комплексной оценки состояния нефтегазоносной территории; использования полученных результатов природоохранными и проектными организациями для проведения комплекса первоочередных природоохранных мероприятий при проектировании новых объектов нефтегазодобычи. Результаты ГЭА послужили ценной информационной базой для органов управления Жирновского и Котовского районов Волгоградской области по разработке схем оптимального природопользования, что подтверждено актами внедрения результатов исследований. Предлагаемая методика ГЭА может быть экстраполирована на другие нефтегазодобывающие районы Волгоградской области. Результаты исследования используются в учебном процессе Волгоградского государственного педуниверситета в преподавании курсов «Геоэкология», «Геоэкологическое картографирование», «Общее землеведение». Содержание работы может найти применение при создании монографий и учебников.
Апробация работы. Результаты исследований были доложены на конференциях в Волгоградском отделении Российской экологической академии (2002,2005); Областных краеведческих чтениях (Волгоград,2003-2007); круглых столах Волгоградского государственного университета: «Региональные проблемы природопользования» (2003-2005); на Всероссийской конференции «Химическое загрязнение среды обитания» (Пенза, 2004); на международных научно-практических конференциях: «Эколого-экономические проблемы освоения минерально-сырьевых ресурсов» (Пермь, 2005), «Региональные исследования Украины и сопредельных территорий» (Луганск, 2006).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 научных работ, в т. ч. 2 работы - в ведущих рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАКом РФ.
Положения, выносимые на защиту.
Методические подходы к геоэкологическому анализу нефтегазоносной территории для оценки техногенного загрязнения геосистем.
Результаты геоэкологического анализа природных геокомпонентов с целью оценки признаков их современного состояния.
3. Рекомендации по оптимизации природопользования, оздоровлению
экологической ситуации и снижению техногенной нагрузки в регионе.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 170 наименований, приложения. Работа содержит: 170 страниц текста,31 рисунок и 14 таблиц, 20 приложений.
Изученность компонентов природной среды исследуемого объекта, научно--теоретические и методологические аспекты состояния проблемы
Изученность природной среды исследуемого региона. Начало исследований исследуемой территории связано с путешествиями И.И. Лепехина (1762-1772) и Р.И. Мурчисона (1841). Первому удалось исследовать нефтеносные проявления, а английскому геологу выявить характер рельефа и геологии, собрать большую коллекцию отпечатков растений в кварцевых песчаниках
В XIX веке А.П. Павлов, изучив стратиграфию и тектонику Доно-Медведицкого поднятия, предположил наличие здесь нефтяных залежей и объединил выходы известняков от р. Медведицы к Дону в структуру Доно-Медведицких дислокаций.
Детальные геологические исследования были начаты в 1866 г. И.Ф. Синцовым, которым были обнаружены известняки каменноугольного возраста у села Жирного.
Основные закономерности строения и происхождения геосреды территории как района классического развития ярусного рельефа Приволжской возвышенности изучались И.Ф. Синцовым (1866-1997), М.В. Пиотровским (1945), С.К. Гореловым (1957, 1964), А.В. Цыганковым (1964), В.А. Брылевым (1965-1986) и др. .
Геологическое строение рассматриваемого региона в разное время изучали: А.Д. Архангельский (1904-1908) - стратиграфию меловых отложений; А.Н. Мазарович, Е.В. Милановским (1918-1926) - стратиграфию и тектонику; СВ. Семихатова (1925-1939) - выходы карбонатных пород; И.А. Котова (1937) - геологическое строение и рекомендации площади для постановки глубокого разведочного бурения.
В 1941-1944 гг. в результате структурно-геологической съемки северной части Доно-Медведицкой гряды геологом П.М. Быстрицкой составлены структурные карты, уточнена тектоника и литология. Были выделены два поднятия: Жирновское и Линевское и выдана рекомендация на постановку разведочного бурения. Глубоким бурением 1949 г. из пласта Б1 Тульского горизонта на Жирновской площади из скважины №1 был получен первый нефтяной фонтан из отложений нижнего карбона.
Дальнейшие геологоразведочные работы сводились к оконтуриванию и открытию новых нефтяных, газовых и газонефтяных месторождений: Линевское (1949),
Бахметьевское (1951), Кленовское (1957), Новинское (1967), Бурлукское (1983), Памятно-Сасовское (1990), Петровское (1992) и др.
Вопросами структурно-геоморфологических исследований региона в связи с поисками нефти и газа занимались А.В. Цыганков, В.М. Алешин (1971), В.В. Тебякин (1973) и др., рассматривая проблему роли неотектоники в формировании структуры и нефтегазоносности Иловлинско-Медведицких дислокаций.
Климат и микроклиматические условия территории освещены в работах А.Н. Сажина (1993,1996) и данных метеостанции «Рудня» (1993-2005).
Изучение почв региона встречаем у В.Д Сухорукова (1891), Е.Г. Дегтяревой, (1970), П.Я. Захарова (1997), Е.М. Шлевковой (2003), А.А. Околеловой (2002) и др.
Изучением растительности юга Приволжской возвышенности занимались С.Коржинский (1882), В.Я. Цингер (1882), А.Н. Краснов (1899), П.А. Келлер (1927), М.С. Двораковский (1950), Киреев (1964), А.Г. Журкина (1967) и др. Вопросам изучения малых рек и минеральных вод северной части Волгоградской области посвящены работы Н.В. Сапунковой (1994,1999), СМ. Мусаэляна (2003) и др.
Необходимость изучения и создания особо охраняемых природных территорий в Волгоградской области, обобщение фактического и научного материала о них находим в трудах В.А. Брылева, В.А. Сагалаева, Н.О. Рябининой и др. (2000,2006).
Особый вклад в детальное изучение геологии, геоморфологии, тектоники, рельефа, климата, гидрографии, биоты, ландшафтов на территории области внесли работы «Природные условия и ресурсы Волгоградской области» (1996), «География и экология Волгоградской области» (2005) под общей редакцией проф. В.А. Брылева.
Анализ публикаций показал, что комплексный эколого-географический анализ состояния нефтегазоносных территорий юга Приволжской возвышенности ранее не проводился. В связи с этим эта проблематика является наиболее актуальной.
Научно-теоретические и методологические аспекты состояния проблемы. Систематическому изучению взаимодействия человечества с окружающей природой положила начало книга американского географа Дж. П. Марша (1864) «Человек и природа», в ней показаны состоявшиеся к середине XX в. изменения физико-географических условий, вызванные деятельностью человека. Труд английского ученого Р.Л. Шерлока (1922) «Человек как геологический фактор» побудил географов обратить внимание на изучение связей человека с ОС.
На наш взгляд значительный вклад в познание взаимоотношений человечества с ОС внесли отечественные ученые - В.И. Вернадский (1925) и А.Е. Ферсман (1934), который ввел термин «техногенез» как совокупность химических и технических процессов, производимых деятельностью человека и приводящих к перераспределению химических масс земной коры.
В 60-70-х гг. XX в. объединение усилий географии и экологии для решения проблем ОПС вызвало появление термина «геоэкология» (немецкий географ К. Тролль, 1966), который был применен для объединения географических и экологических подходов к изучению природных комплексов. Сегодня, геоэкология — это наука о современном состоянии ОС, рассматривающая человека не только в природной, но и социальной, экономической, техногенной средах и формируемых ими геосистемах. Развитие геоэкологии сегодня связано с процессами воздействия техногенной и иной деятельности человечества на ОС. Одной из задач геоэкологии является изучение антропогенной нагрузки на природные геосистемы [105].
B.C. Преображенский (1984) говорит о геоэкологии как «гибриде» двух «материнских» наук — географии и экологии. Ее научные интересы - классификация, оценка, выявление и картографирование экологических проблем и ситуаций.
Термин геосистема, предложенный Б.В. Сочавой (1963) охватывает весь спектр географических объектов-от географической оболочки до элементарных структурных подразделений. Геосистема - это территориальная или нетерриториальная система взаимосвязанных двух или нескольких компонентов природы, либо их элементов, или их свойств. По мнению ряда ученых понятие «геосистема» близко к экосистеме, но с центром внимания к абиотическим и пространственным закономерностям.
Интересна позиция В.В. Козина (1984) - исходя из общей теории систем, каждый из компонентов природы, их элементов или свойств рассматриваются как геосистемы. Однако сегодня термин «геосистема» более широкий, к геосистемам можно отнести как природные, так и производственные комплексы.
Геологическое строение: стратиграфия, литология, тектоника
Главная черта рельефа - наличие ярусности в виде разобщенных гряд и кряжей: Большой Услон, Доно-Медведицкой гряды, Гусельско-Тетеревятского и Александровского кряжей, Медведицких Яров и эрозионных депрессий -Жирновской и Линевской. Рельеф эрозионный с сильно развитой овражно-балочной сетью и густотой эрозионной расчлененности (1,5-3,5 км/км ).
Рассматриваемый объект в геоморфологическом отношении, благодаря Гусельско-Тетеревятскому кряжу, является самым высоким в Волгоградском Поволжье. На территории кряжа в 6 км к Ю-В от с. Серпокрылово Жирновского района находится самая высокая точка области высотой 358,6 м над уровнем моря.
Исследуемая территория обладает уникальным минерально-сырьевым потенциалом состава и запасов углеводородного сырья. Из 60 месторождений нефти и газа области - 11 (или 22%) находятся на территории описываемого региона и эксплуатируются ТПП «Жирновскнефтегаз» и «Котовонефтегаз» ООО «ЛУКойл-Нижневолжскнефть». Здесь находятся крупные месторождения известняков верхнекаменноугольного возраста, керамзитового сырья среднеюрского возраста, песчаников четвертичного и мелового возрастов, аллювиальных разнозернистых песков среднечетвертичного возраста [40].
Отличительной особенностью данной территории является уникальное сочетание в пространственном отношении крупного Памятно-Сасовского месторождения углеводородов с особо охраняемым природным объектом - Гусельско -Тетеревятским ландшафтным заказником.
Резюме. Благодаря особому физико-географическому положению данного объекта, его специфическому геолого-геоморфологическому строению, своеобразным микроклиматическим условиям, уникальности углеводородного и строительного сырья, а также разнообразию почв и растительности, территория представляется чрезвычайно интересной в геоэкологическом отношении.
Выбранная территория является оптимальным ключевым участком для изучения фактического состояния и ожидаемых изменений природных геосистем, а оценка их геоэкологического потенциала - необходимым аспектом в принятии научно-обоснованных решений по оптимизации дальнейшего освоения данной территории. 2.1. Геологическое строение: стратиграфия, литология, тектоника
Исследуемая территория расположена на юго-востоке Русской платформы. Ее древний кристаллический фундамент, образовавшийся более миллиарда лет назад, нигде не выходит на поверхность и покрыт толщей осадочных пород, мощность которых возрастает с С-3 на Ю-В, достигая 10-18 км.
В геологическом строении территории принимают участие породы кайнозоя -четвертичной (Q) и палеогеновой систем (Р), мезозоя - меловой (К) и юрской (J) систем, и отложения палеозоя - системы карбона (С) и девона (D) (прил.З рис.3).
Геологический разрез осадочного комплекса четвертичной, меловой и юрской систем изучен по естественным обнажениям, а карбона и девона - по данным керна, шлама и картажных диаграмм пробуренных скважин.
Кайнозойская группа (Kz) включает две системы: четвертичную (Q) и палеогеновую (?).Четвертичная система (QiV). Среднечетвертичные отложения (СЬ) представлены на С-3 территории, в пределах Кленовского нефтепромысла, на западе - вдоль р. Щелкан, на юго-западе - вдоль рек Медведицы и Терсы, а также на Линевском и Памятно-Сасовском нефтегазопромыслах. Отложения включают аллювиальные, делювиальные и элювиальные породы, связанные с деятельностью Донского ледника и сложены поверхностной мореной раннечетвертичного возраста с песками, супесями, глинами, галечниками и валунным метериалом карельских кристаллических пород (граниты, розовый кварцит). Аллювиальные отложения представлены четвертичными суглинками, глинами и песками. Они заполняют долину р. Медведицы и ее притоков, образуя серию террас. Мощность - 40 м [96]. Палеогеновая система (Р) представлена отложениями палеоцена (Pi), приуроченные к восточной части региона, пространственно совпадающей с Макаровским нефтепромыслом и представленной песчаниками и песками, глинами и опокой, с прослоями алевритов, алевролитов. Мощность отложений от 0 до 140 м. Мезозойская группа (Mz) представлена двумя системами: меловой (К) и юрской (J). Меловая система (К) подразделяется на два отдела: верхний (К2) и нижний (Ki). Верхний отдел (К включает три яруса. Отложения сантонского яруса (К2 st) залегают на породах турона и пространственно совпадают с Бахметьевским и Жирновским нефтепромыслами и сложены прослоями опок, опоковидных глин, алевритов, алевролитов, реже - песчаников. Туронский ярус (К2 t) залегает на поверхности сеноманского яруса и представлен белым писчим мелом с прослоями мергелей, песчаного мела с галькой и желваками фосфорита в районе с. Меловатки и пос. Красного Яра в пойме р. Медведицы. Сеноманский ярус (К2 sm) сложен песками глауконито-кварцевыми с прослоями глин и алевритов и располагается на юге территории. Мощность верхнего мела от 60 до 280 м..
Нижний отдел (Kj) начинается характерной пачкой песков и железистых песчаников и включает следующие ярусы: алъбский ярус (Kjol) сложен песками с прослоями песчаников, алевритов и глин. Пески являются водоносными горизонтами с хорошими пресными водами, которые служат источниками водоснабжения: вблизи с. Гречихино, где находится водозабор для водоснабжения г. Жирновска и в районе с. Моисеево; аптский ярус (Kj ар) представлен песками, алевритами с прослоями глин, алевролитов и песчаников. Эти породы выходят на дневную поверхность в долинах рек Медведица и Бурлук, образуя Бурлукскую толщу; готерив-барремские ярусы (Kj qr-br) составляют неокомский подгоризонт (пс) и сложены песками с прослойками алевролитов, железистых песчаников, реже песчанистых глин. Прочные песчаники неокома встречаются в районе с. Тетеревятки, бронируют Гусельско-Тетеревятский кряж и водоразделы в районе г. Жирновска. Мощность нижнего мела 250 - 420 м. Юрская система (J) включает отложения двух отделов. Верхний отдел (J$l представлен ярусами - келловей (J3cl) и Оксфорд (J3OC). Первый - сложен глинами песчанистыми, известковистыми с прослоями мергелей и алевритов. Толщи келловея обрамляют центр и запад региона, а также верховья р. Бурлук. Мощность - 50 - 65 м.
Характеристика особенностей техногенных систем и объектов как источников и видов техногенеза
На территории региона можно выделить следующие техногенные системы: площадные - предприятия нефтегазодобычи, горнодобывающей и пищевой промышленности, сельского хозяйства и линейные - транспорт, трубопроводы, ЛЭП. Доминирующими источниками техногенеза являются промышленный, горногеотехнический и транспортный комплексы. Промышленный комплекс представлен тремя массивами: нефтегазопромысловый, горнодобывающий, пищевой. Первые два - крупные. Промышленный массив - это территориально и функционально целостный блок предприятий (промышленная зона) [163]. Промышленный массив нефтегазопромыслов (ПМН) включает 11 месторождений углеводородов (8 нефтяных и 3 газовых), принадлежащих ТПО «Жирновскнефтегаз» и ТПО «Котовонефтегаз» ООО «Лукойл-Нижневолжскнефть». Эти объекты находятся вблизи городской и сельской жилой застройки.
А также в пределах пойм рек и образуют плотную траспортную сеть, обеспечивая высокую техногенную нагрузку. Все стадии нефтегазодобычи сопровождаются непреднамеренным нарушением естественного состояния почвенного покрова, изъятием земель в длительное пользование.
Скважины распределены по месторождениям исследуемой территории и площадь их земельных отводов - 4593 га земель или 1,5% общей площади региона. На этих землях сформировались техногенные почвы, отличающиеся высокой степенью деградации и загрязненности. В результате нефтегазодобычи нарушено 753 га земли, снят плодородный слой почвы с площади 5,0 га и объемом 6,0 тыс. MJ, В законсервированном состоянии находится 219 тыс. м3 плодородного слоя почвы. Замечено, что вблизи скважин, как правило, подвергаются техногенному воздействию и изменению до 5-8 га земель, технологически снимается плодородный слой почвы толщиной 0,3 м. В пробах почвы на дискретных расстояниях (15 м) от источника загрязнения обнаруживается присутствие нефти, хлоридов, хрома, ванадия [127].
Химическое загрязнение приводит к деградации почв: изменяются водно-физические свойства, сорбция смол исто-асфальтеновых компонентов нефти в гумусовом горизонте, замедляется метаболизм и др.
Суммарный выброс ЗВ в приземную атмосферу региона 1248 стационарными источниками загрязнения предприятий ПМН составляет в среднем 11,0-12,0 тыс. т в год. Основная масса выбросов приходится на окись углерода - 3,7 тыс. т, сажу - 409,9 т, углеводороды - 6,9 тыс. т, окислы азота - 109,8 т и сернистый ангидрид — 30,9 т. (рис.11) Из высокотоксичных соединений в выбросах определены формальдегид, фенол и сероводород. Наличие сероводорода в выбросах связано с его содержанием в нефтяном газе Памятно-Сасовского месторождения от 0,009 до 2,03% в 1 м3. Прямому попаданию ЗВ в атмосферу способствует крайне низкая оснащенность источников загрязнения газо-пылеустановками (ГПУ) - 10 или 8%.
С целью поддержания пластового давления (ППД) в глубокие нефтегазоносные пласты предприятиями ПМН осуществляется закачка воды - в среднем 4,0-5,0 млн.м в год. С 1994 г. наблюдается ее снижение с 5,8 млн. м до 2,4 млн. м в 2002 г, при этом объем забора подземных вод составляет 7,0-8,0 млн. м в год, а добыча пластовых вод в среднем составляет 3,0-4,0 млн. м3. Доля пресных подземных вод в ППД составляет всего 72,0-80,0 тыс. м3. Общий объем забора поверхностных и подземных вод в последние годы резко уменьшился и составляет сегодня 16,0 млн. м / в год: подземные источники - 7,0 млн. м /год, поверхностные - 9,0 млн. м /год. Уменьшение забора воды произошло в результате общего падения темпов нефтегазодобычи и использования для закачки, в основном, пластовой воды, добываемой попутно с нефтью.
В результате гидрохимических исследований естественных выходов подземных вод (родники) и колодцев было определено увеличение минерализации воды этих объектов вблизи месторождений, эксплуатирующих в режиме ППД, почти в 2-3 раза и превысила ПДК для хозяйственно-питьевой воды. Главная причина — негерметичность стволов эксплуатирующих и нагнетательных скважин.
Применение пресных поверхностных вод региона для ППД и других хозяйственно-технических целей негативно сказывается на гидрологическом режиме р. Медведицы и ее притоков. Из 9,0-10,0 млн. м годового забора поверхностных вод - 1,4-1,9 млн. м3 закачивается в глубокие водоносные горизонты, остальное расходуется на другие нужды водоснабжения. Причем около 1,0 млн. м3 воды, взятой из р. Медведицы и ее притоков, закачивается в поглощающие скважины.
Общий объем сброшенных, практически неочищенных сточных вод, на рельеф и в водоемы предприятиями ПМН до 2003 года составлял в среднем 3,4 млн. м в год. Наибольший сброс сточных вод в пруды-накопители, испарители и на поля фильтрации был в 1998 г. - 8,7 млн. м . Очистные сооружения у предприятий нефтегазодобычи отсуствуют, что существенно влияет на качественный состав сточных вод. Анализ проб сточных вод показал преобладание масла на основе нефтепродуктов, сульфатов, хлоридов, формальдегида, магния, кальция.
Систематизация геоэкологических проблем и зонирование исследуемой территории по степени остроты геоэкологической ситуации
Возникновение интереса к проблемам техногенного рельефообразования связано с активным вторжением хозяйственной деятельности в природную среду, одним из главных геокомпонентов которой является рельеф. Конкретные локальные исследования посредством техногенно геоморфологического анализа были направлены на решение двух проблем: ? как образуется та или другая, созданная человеком форма рельефа, и каково ее место в природных условиях определенной геоморфологической системы; ? насколько техногенная деятельность изменяет интенсивность и направленность течения природных процессов рельефообразования.
На территории юга Приволжской возвышенности техногенный морфогенез проявляется наиболее интенсивно. Состояние рельефа изучаемого региона на протяжении полувека подвергается длительному, мощному и интенсивному воздействию техногенного «покрова», связанного с нефтегазопромысловым освоением, развитием горнодобывающей промышленности и транспортно-дорожного комплекса, сооружением гидротехнических объектов, земледелием и жилищным строительством.
В процессе техногенеза происходит существенное преобразование современного рельефа, что проявляется в виде антропогенно-техногенного морфогенеза.
Под техногенным морфогенезом понимают совокупность процессов и явлений, вызванных деятельностью человека по изменению рельефа земной поверхности, что в свою очередь, ведет к дальнейшим изменениям в скорости и направленности геолого-геоморфологических процессов (оползнеобразование, эрозионные и обвальные процессы, подтопление и др.) [85].
В геоморфологии ряд исследователей (Григорьев, Шанцер, 1981; Сваричевская,1984; Дедков,2003) считают понятия техногенный и антропогенный морфогенез синонимичными и высказываются за более правомерное употребление первого из них, подразделяя его на собственно-техногенный и техногенно-природный или техноплагенный (Высоцкий, 1965;Розанов, 1992). Однако, с учетом геоэкологического подхода наиболее актуальным, представляется понятие антропогенно-техногенный морфогенез, характеризующий весь спектр хозяйственной деятельности, влияющий на рельефообразование [54,140].
Являясь внешним, экзогенным процессом, антропогенно-техногенный морфогенез способствует дальнейшему осложнению геоморфологической обстановки и форм «геоморфологической миграции вещества». При стихийном течении процессы техноморфогенеза проявляются в виде экстремальных процессов, способствующих возникновению острых геоэкологических ситуаций, которые проявляются в виде изменений в скорости и направленности геолого-геоморфологических процессов.
В комплексе рельефообразующих факторов большая роль принадлежит экзодинамическим процессам и явлениям. Среди них выделяют три категории экзогенных рельефообразующих процессов и явлений по степени участия в их формировании антропогенно-техногенной деятельности, которые применимы и для изучаемого региона [85]: природные рельефообразующие процессы и явления, не испытывающие влияния деятельности человека. природно-антропогенные рельефообразующие процессы и явления количественно и качественно измененные деятельностью человека (эрозия, абразия и др.). антропогенные рельефообразующие процессы и явления, возникновение и развитие которых полностью вызвано деятельностью человека (антропогенные просадки, провалы, оползни и др.).
Анализ классификаций по видам хозяйственной деятельности по признаку причинности образования тех или иных техногенных форм [145] позволил автору на исследуемой территории выделить следующие группы техногенных форм рельефа или техногеосистем: нефтегазопромысловую, горнодобывающую, линейно транспортно-магистралъную, гидротехническую, жилищно-промышленно строительную и агролесомелиоративную.
Техногенная деятельность оказывает на элементы морфоструктуры как прямое, так и косвенное воздействие. Прямое воздействие выражается в создании непосредствен новых форм рельефа, положительных (валы, насыпи, дамбы и др.) и отрицательных (карьеры и котлованы, дорожные выемки и насыпи, земляные амбары и др.) Косвенное воздействие связано с изменением естественной геосистемы путем вырубки лесов, распашки земель, созданием гидротехнических сооружений и др. Остановимся на краткой характеристике наиболее доминирующих на исследуемой территории групп антропогенно-техногенных форм рельефа.
Техноморфогенез как результат нефтегазопромысловой деятельности. Значительным изменениям и нарушениям подвергается рельеф в местах добычи нефти и газа. Исследуемый регион как район с сильно расчлененными геоморфологическими системами и достаточно высоким уровнем освоения углеводородного сырья включает 11 нефтегазопромыслов как сложных природно-технических геосистем площадью 4593 га земель (1,5% общей площади региона), вызывающим серьезные изменения рельефа, как правило, неблагоприятные для ОС и человека.
Негативное воздействие добычи нефти и газа на особую литогенно-геоморфологическую основу и грядово-ярусный рельеф с сильно расчлененной овражно-балочной сетью территории обусловлено влиянием следующих факторов:
Химическое загрязнение (сбросы-разливы бурового раствора, сточных вод, шлама, нефти, нефтепродуктов, химиреагентов); ш Механическое воздействие (снятие и перемещение плодородного слоя почвы на рабочей площадке, уплотнение грунтов с изменением их физико-механических и водно-физических свойств, разрушение пород вскрываемого разреза при строительстве скважины, видоизменение естественного ландшафта).
Физическое воздействие строительной техники, технологического транспорта, тяжелой спецтехники, приводных (дизеля) и использованных (лебедка, ротор, насосы, компрессоры) механизмов бурового комплекса.
Из всех видов влияния на рельеф изучаемой территории значительным воздействием на подстилающую поверхность характеризуется механическое воздействие, обусловленное производством больших земляных работ и воздействие в виде технологических процессов. Для выявления активного источника нарушения геоморфологического облика региона необходимо весь технологический процесс добычи углеводородов рассматривать как состоящий из отдельных операций. Исследования показали, что источником геомеханических нарушений являются технологические операции, которые и приводят к техногенному морфогенезу: снятие и перемещение для временного складирования поверхностного слоя земли в виде вала при подготовке территории буровой;
