Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Экологические проблемы освоения дагестанского участка каспийского моря 11
1.1. Характеристика территории и перспективы нефтегазоносности в районе предполагаемой хозяйственной деятельности 11
1.2. Характеристика намечаемой хозяйственной деятельности на дагестанском участке каспийского моря 16
1.3. Прогнозируемое воздействие намечаемой хозяйственной деятельности на дагестанском участке каспийского моря на окружающую среду. 20
1.3.1. Воздействие на геологическую среду 24
1.3.2. Воздействие на атмосферный воздух 27
1.3.3. Воздействие на морскую среду 29
1.3.4. Воздествие на биоту. 31
1.4. Обеспечение экологической безопасности бурения скважин на море 45
1.4.1.Технологические отходы бурения 46
1.4.2. Буровой шлам 47
1.4.3 Экологическая опасность взвешенных частиц БШ содержащих токсичные соединения 55
1.5. Экологические ограничения при освоении дагестанского участка Каспийского моря 59
1.5.1. Правовые аспекты сброса технологических отходов бурения в морскую среду 60
1.5.2. Критерии качества воды по содержанию взвесей 63
ГЛАВА 2. Выбор материала и разработка методов исследований 67
2.1. Материал исследования 67
2.2. Методы исследований 69
2.2.1. Биотестирование 69
2.2.2. Микроскопический и микрорентгеновский спектральный анализ тонкодисперсной фракции бурового шлама 80
2.2.3. Гистологическая обработка материала 81
2.2.4. Исследование мутагенных и генотоксичных свойств пелшповыххромсодержащих фракций бурового шлама 81
ГЛАВА 3. Результаты исследований 87
3.1. Микроскопический и микрорентгеновский спектральный анализ тонкодисперсной фракции бурового шлама. результаты исследований 87
3.2. Биотестирование. результаты исследований 91
3.3. Гистологическая обработка материала исследований. Результаты исследований 116
3.4. Мутагенное и генотоксичное действие пелитовых фракций бурового шлама. результаты исследований 122
3.5. Определение класса опасности пелитовых фракций бурового шлама с дагестанского побережья каспийского моря 125
ГЛАВА 4. Способы обращения с отходами бурения 128
4.1. Недостатки и преимущества термического обезвреживания бурового шлама 130
4.2. Обращение с токсичными отходами бурения при вывозе бурового шлама на берег 132
4.3. Обеспечение безопасности геоэкосистем при закачке буровых шлама в подземные горизонты 134
4.3.1. Инженерно-геологические изыскания при подземном захоронении отходов 135
4.3.2. Требования к геологической структуре при выборе подземного захоронения отходов 146
4.3.3. Требования к размещению, устройству и содержанию отходов бурения 147
ГЛАВА 5. Практические рекомендации по предотвращению экологической опасности токсичных буровых отходов для различных экосистем 155
Заключение 158
Литература 160
- Характеристика территории и перспективы нефтегазоносности в районе предполагаемой хозяйственной деятельности
- Экологическая опасность взвешенных частиц БШ содержащих токсичные соединения
- Микроскопический и микрорентгеновский спектральный анализ тонкодисперсной фракции бурового шлама. результаты исследований
- Обращение с токсичными отходами бурения при вывозе бурового шлама на берег
Введение к работе
Актуальность темы. Разведка и разработка нефти на Каспии, а также развитие сопутствующих инфраструктур, приводит к конфликтам с другими традиционно существующими видами использования природных ресурсов: рыбным промыслом, рыборазведением и рекреационной деятельностью.
Каспийское море относится к высшей рыбохозяйственной категории. Наряду с этим, этот участок играет большую роль в развитии туризма и отдыха трудящихся Дагестана и России. По всему побережью Дагестанского участка Каспия располагаются селитебные зоны. Качество воды на побережье ІСаспийского моря резко ухудшилось, поэтому эти воды переведены из класса загрязненных в класс грязных. Такая неблагоприятная обстановка связана прежде всего с тем, что в последнее время, крупные промышленные предприятия, активно начали осваивать Дагестанское побережье Каспия. Разработка нефтегазовых месторождений улучшит экономику Дагестана. Но к этому вопросу необходимо подойти с точки зрения безопасного в экологическом отношении освоения месторождений и способов обращения с отходами процесса бурения.
ТЭК ОАО «Геотермнефтегаз» предполагает развитие работ по освоению нефтегазоносного блока «Избербаш» в акватории Дагестанского участка, Каспийского моря который выбран в качестве объекта исследования в данной диссертационной работе.
Учитывая специфические условия региона - высокие температуры, сопровождающие процесс бурения, и, в соответствии с предварительными техническими решениями, предприятием предполагается производить буровые работы с использованием хромсодержащих буровых растворов. Токсические свойства соединений хрома общеизвестны. Их при-
сутствие в буровых растворах неизбежно повысит токсичность отходов бурения.
Процесс бурения скважин сопровождается образованием производственных отходов, основной объем которых приходится на технологические отходы бурения и испытания скважины. К технологическим отходам бурения относятся буровой шлам, отработанные буровые технологические жидкости и буровые сточные воды. Они образуются, главным образом» в технологическом процессе промывки скважины. (Балаба, Светличная, 2003).
Высокую опасность для окружающей среды при нефтепромысле представляют такие загрязнители, входящие в состав буровых растворов, как нефть и тяжелые металлы. Особенностью органических соединений бурового шлама является трансформация веществ и непостоянство состава (Патин, 2001). В отличие от органических соединений, тяжелые металлы и особенно хром, не трансформируется, и в конечном итоге, попадает в буровой шлам. Процесс буренияна Южном побережье Дагестанского участка Каспийского моря сопровождается высокими температурами. Для термостабилизации буровых растворов в бурении данного региона применяются хроматы. Общеизвестно, что существуют нетоксичные термостабилизаторы, которые могли бы заменить хромсо-держащие буровые добавки и обеспечить безопасное в экологическом отношении ведение хозяйственной деятельности по освоению месторождений. Однако в условиях данного региона это не представляется возможным. Буровые растворы утверждаются местными природоохранными организациями и уже много лет применяются в бурении.
Наибольшую потенциальную опасность для окружающей среды при нефтепромысле представляют такие загрязнители, как нефть и тяжелые металлы. Тяжелые металлы, попадая в водоемы с отработанными буровыми сточными водами (ОБА) и буровыми шламами (БШ), вызы-
вают необратимые изменения природных экосистем (Грушко, 1972; Патин, 1974; Renhwoldt, 1973; Hinwood et al.,1994, Агаджанян, 2001). Достаточно сказать, что для тяжелых металлов в принципе не суздествует механизмов самоочищения. Они лишь перемещаются из одного природного резервуара в другой, взаимодействуя с различными сообществами водных организмов (Мур и Рамамурти, 1987).
Особенностью органических соединений бурового шлама является трансфорация веществ и непостоянство состава (Патин, 1997, 2001) В отличие от этого тяжелые металлы и особенно хром, который применяется для термотабилизации буровых растворов, при нефтедобыче на Южном побережье Дагестанского участка Каспийского моря, и в конечном итоге попадает в буровой шлам, постоянно присутствует в БШ. Ни-каноров А.М. и Жулидов A3. (1991) отмечали, что тяжелые металлы не подвергаются трансформации, как это свойственно органическим соединениям, и, попав в биогеохимический цикл, они крайне редко покидают его. В результате этих свойств металлов и вследствие бесконтрольного загрязнения водной среды происходят массовые отравления людей и гибель организмов.
Хром стал в последние десять лет одним из основных факторов, определяющих антропогенный фон загрязнения биосферы (Патин, 2001). К настоящему времени накопились данные, свидетельствующие о том, что соединения хрома оказывают не только общетоксическое (Беляева, 1962; Грушко, 1964; Шабанова, 1966), но мутагенное (Виталиев, 1973, 1977; Пашин, 1981) и канцерогенное действие на человека и животных (Движков, Федорова, 1967; Тарусов, 1987; Гигиенические нормативі ГН 1.1.725 - 98,1999).
Наиболее подвижными и активно влияющими на состояние окружающей природной среды, являются пелитовые фракции буровых отходов. При попадании отработанных буровых растворов и шлама в водную
среду (морскую или пресную)» например, при аварийных ситуациях, происходит дифференциация дисперсной твердой фазы на крупные, бы-строосаждаемые частицы более 10 мм, и на пелитовую фракцию, состоящую из частиц менее 0,01 мм. Частицы пелитовых фракций могут месяцами парить в толще воды, создавая определенную экологическую опасность двойного характера. Во-первых, они как взвешенные вещества поражают чисто физическим путем фильтрующий аппарат и жабры гидробионтов, во вторых, мельчайшие частицы бурового шлама адсорбируют на своей поверхности наиболее токсичные соединения, входящие в состав бурового раствора. Пелитовые фракции в экологическом отношении опасны еще и тем, что по сравнению с быстроосаждаемыми фракциями бурового шлама, которые вызывают загрязнение дна водоема вблизи буровых платформ, тонкодисперсные взвешенные частицы дают шлейфы повышенной мутности и могут вызвать при переносе течением значительное загрязнение акваторий. Загрязнение толщи воды взвешенными частицами бурового шлама, несущими тяжелые металлы стоит в одном ряду с такими острыми проблемами как: эвтрофирование водоемов, влияние кислотных дождей, загрязнение химическими веществами и радионуклидами.
Наибольшие трудности при освоении месторождений, вызывают вопросы обезвреживания и утилизации отходов бурения. Стандартные способы обращения с отходами бурения применимы к отходам не содержащим хром и его соединения. Поэтому центральным вопросом является установление токсичности и определение класса опасности буровых отходов, и, в результате, соответственно, способов обращения с отходами бурения.
Вопрос экологических последствий загрязнения и допустимых пределов изменения химического состава водной, геологической сред под воздействием фракций буровых шламов, становится главным в гео-
экологии, в той ее части, которая касается методов оценки экологического состояния биоресурсов, водных и геологических экосистем при существующих способах нефтедобычи и способов обращения с отходами бурения. Поэтому центральным вопросом диссертационной работы, является установление токсичности и определение класса опасности хромсодержащих буровых отходов и выбор соответствующих способов обращения с отходами бурения.
Назрела актуальная необходимость - оценить наиболее опасные в экологическом отношении буровые отходы, образующиеся при освоении месторождений нефти и газа, оценить их экологическую опасность для водных биоценозов, и разработать способы обращения с отходами бурения, учитывая специфику региона. Наиболее подвижными и активно влияющими на состояние окружающей природной среды, являются пелитовые фракции буровых отходов.
Цель работы. Оценка экологической опасности (токсичности) тонкодисперсных фракций бурового шлама для установления класса опасности отходов бурения и выбор экологически безопасного и технически приемлемого способа обращения с отходами бурения скважин нефтепромыслов дагестанского участка Каспийского моря. Основные задачи исследований:
Обоснование выбора объекта исследований.
Разработка методов определения класса опасности буровых отходов, содержащих хроматы.
Проведение экспериментальных исследований с целью установления класса опасности отходов бурения - аналогов отходов бурения Избербашского нефтегазоносного блока.
Разработка рекомендаций по экологически безопасному обращению с хромсодержащими отходами бурения при освоении Избербашского месторождения нефти и газа.
Научная новизна и теоретическая значимость работы:
Впервые изучена токсическая природа и экологическая опасность бурового шлама, содержащего хроматы, для окружающей среды данного региона;
Проведены исследования по разработанной автором диссертационной работы методике, позволяющие выявить класс опасности бурового отхода, содержащего хроматы,
Выполнен анализ способов обращения с хромсодержащими буровыми отходами, образующими в результате бурения месторождений нефти и газа Дагестанского участка Каспийского моря и рекомендован наиболее безопасный и экономически эффективный способ утилизации отходов, содержащих шестивалентный хром, учитывая все особенности региона;
Впервые изучена топология сорбции тяжелых металлов на пелитовых фракциях бурового шлама и показано неравномерное распределение токсикантов на взешенных частицах в зависимости от их структуры. Показано дисперсное распределение хрома по пелитовым частицам бурового шлама.
Впервые проведен сравнительный анализ токсического и тератогенного действия частиц БШ с сорбированными на них тяжелыми металлами на наиболее чувствительные биологические показатели у представителей морского и пресноводного планктона и выявлен парадоксальный эффект действия малых концентраций. Установлена высокая чувствительтельность тест-объетов по различным жизненным показателям к действию пелитовых фракций БШ.
Изучено мутагенное действие пелитовых фракций бурового шлама, несущих соединения хрома и других тяжелых металлов, имеющее определяющее значение для установления класса опасности бурового отхода.
Определена топология сорбции тяжелых металлов на пели-товых фракциях БШ, что дает возможность оценить объем вредных примесей поступающих из бурового раствора в твердую фракцию взвешенных частиц в процессе бурения нефтяных скважин.
Выявленны наиболее чувствительные жизненные показатели исследуемых тест-объектов, которые могут найти применение в биотестировании, биомониторинге, при установлении ОБУВ и ПДК для буровых растворов и их отдельных компонентов. Практическое значение работы:
Экспериментально доказано, что исследованные буровые отходы, содержащие хроматы, имеют высокую токсичность и относятся ко второму классу опасности.
Полученные данные, дают основания поставить вопрос о запрещении применения хроматов при бурении на Дагестанском участке Каспия. В случае технологической необходимости применения соединений хрома при бурении скважин предлагается ввести дополнительные меры природоохранного характера.
Предложено при использовании хрома в составе буровых растворов внести его соединения в перечень показателей, используемых при производственном экологическом контроле и мониторинге окружающей среды.
Полученные результаты позволили проанализировать наиболее известные способы обращения с отходами и рекомендовать наиболее эффективный с точки зрения экологической безопасности способ обращения с отходами, содержащими хром.
Полученные данные могут быть использованы в учебном процессе при чтении курсов охраны окружающей среды и геоэкологии. Апробация работы. Научные положения и практические рекомендации диссертационной работы докладывались и обсуждались на Междуна-
родной конференции "Геотермальная энергетика, геологические, экономические и энергетические аспекты" 19-22 сентября. Махачкала, 2000 г.; на_Пятой Всероссийской конференция молодых ученых, специалистов и студентов по проблемам газовой промышленности России. «Новые технологии в газовой промышленности» 23-26 сентября. Москва, 2003 г.; Пятой научно-технической конференции «Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России» 23-24 января Москва, 2003 г.; на Международной конференции "Водные экосистемы и организмы -5". МГУ, Москва, 2004 г., на VIII Международных чтениях «Белые ночи - 2004» «Риски в современном мире: идентификация и защита», Санкт Петербург, 2004 г., на научных коллоквиумах кафедры «Промышленной безопасности и охраны окружающей среды» РГУ нефти и газа им. Губкина (2000 - 2004 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 11научных работ. Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, результатов исследования и их обсуждения, заключения основных выводов и практических рекомендаций. Основное содержание изложено на 190 страницах машинописного текста, содержит 14 рисунков и 31 таблицу. Библиографический указатель включает 235 наименований. Автор выражает большую благодарность к.т.н., генеральному директору ООО «ФРЭКОМ», Минасяну В.В., к.т.н. Кондратенко И.И. за оказанную методическую помощь.
Характеристика территории и перспективы нефтегазоносности в районе предполагаемой хозяйственной деятельности
Регион характеризуется близостью к хорошо развитой нефтегазовой инфраструктуре Южной России - Северного Азербайджана. Он расположен на расстоянии в 1-10 км от системы нефте и газотрубопроводов. Азербайджан - Северный Кавказ - Новороссийск: нефтепроводов диаметром 720 мм, 219 мм и газотрубопроводов диаметром 1220 и 325 мм, проходящих субпараллельно береговой линии.
На побережье Каспийского моря обитают различные виды птиц» в том числе и перелетные. В прибрежных водых Дагестана обитают около 106 видов птиц. Из них примерно 66 видов живут у моря, кормятся и размножаются там же, тогда как другие населяют заболоченные низины и устья рек. Единственное млекопитающее, обитающее в Каспии - уникальный Каспийский тюлень. Его популяция насчитывает около 100000 особей. В водах Дагестана колонии тюленя находятся, в основном, к северу от Махачкалы. (Г. Г. Матишов, В. В. Денисов , 1999).
Каспийское море обладает ценными природными ресурсами. В нем водится 5 видов осетровых рыб: осетр, севрюга, белуга, шип и стерлядь. Все осетровые рыбы идут на нерест в реки, и мальки возвращаются в Каспийское море, где жиаутдо достижения возраста половой зрелости. Подобно многим мигрирующим рыбам, каждый подвод осетровых идет на нерест в определенные реки. Все осетровые, кроме белуги, питаются мелкими морскими организмами. Основная пища - черви и моллюски. Рыбы обитают в основном на глубине, не превышающей 30 м, так как там выше содержание мелких морских организмов. Белуга питается мелкой рыбой и обитает на большой глубине. Фауна рыб представлена из солоновато-водных, пресноводных и морских видов. Состав ихтиофауны Каспийского моря представлены в таблице 1. Наиболее серьезные экологические проблемы бассейна Каспия связаны с экспансией нефтегазодобычи в шельфе Каспия новыми прикаспийскими государствами.
Особенно серьезные проблемы могут возникнуть на Дагестанском побережье между гг. Дербентом и Махачкалой. Здесь сосредоточено больше всего месторождений, некоторые из них разрабатываются около 50 лет. А ситуация в Кизлярском заливе уже сейчас может быть отнесена к категории «экологических катастроф».
По данным Госкомприроды, в Республике ежегодно образуется порядка 43 тыс. тонн токсических отходов, из которых 30 тыс. тонн представляют собой буровой шлам, образующийся при бурении скважин на нефть и газ, захороняемый - в шламовых амбарах на буровых.
Анализ сложившейся в настоящее время ситуации в бассейне Каспия позволяет сделать вывод о том, что Российское побережье Каспийского моря, протяженностью около 700 км, в настоящее время является фактически регионом экологического бедствия, вызванного, в том числе и современной трансгрессией Каспия. В зоне непосредственного воздействия моря находятся объекты промышленности, транспорта, рекреации и жилые строения в городах Махачкала, Каспийск, Дербент, Латань, Су-лак, а также значительные площади сельскохозяйственных угодий, других ценных земель, и в том числе - заповедных.
Экологическая обстановка, в целом нестабильная на Каспии, характерна и для Дагестана. Новые и все более острые экологические проблемы порождаются расточительным характером природопользования.
По данным отчетности Минприроды РД (2002 г.), ежегодно в водоемы дагестанского побережья Каспийского моря сбрасывается неочищенными или недостаточно очищенными более 100 млн. м3 канализационных, промышленных, сельскохозяйственных и других сточных вод, что наносит непоправимый ущерб здоровью человека, флоре и фауне моря.
Качество воды на побережье Каспийского моря от Избербаша до Дербента включительно и реки Самур ухудшилось, поэтому эти воды переведены из класса загрязненных в класс грязных. Увеличение индекса загрязненности по данному взморью произошло за счет роста концен трации фенолов. В водозаборных скважинах северной зоны Дагестана обнаружены вредные компоненты - мышьяк, фенол и другие, содержание некоторых из них превышает предельно допустимые нормы в несколько десятков раз. (Инф. Источник - данные «Геотермнефтегаза».)
Качество воды и уровень загрязнения Каспия вызывают серьезную озабоченность. Главными источниками загрязнения являются большие реки, приносящие в море отходы пищевой и обрабатывающей промышленности, металлы, хлор - органические соединения, нефтяные углеводороды (НУ) и радионуклиды. Однако, в последние годы в районе ис-слудуемого блока «Избербаш» степень загрязнения морских вод нефтяными углеводородами существенно уменьшилась за счет уменьшения уровня добычи и транспортировки нефти, и, следовательно, привноса НУ в водоемы (реки и озера). Так, например, среднегодовая концентрация НУ в морской воде около Избербашского блока снизилась в 4 раза (с 80 до 20 мкг/л). Вместе с тем, в отдельных случаях наблюдались максимальные концентрации НУ до 200-2S0 мкг/л. Основные загрязнения морской воды НУ происходят за счет поступлений со стоками вод рек Сулак, Терек и Самур. При этом от каждой реки в отдельности в морскую воду привносится до 8-11 тыс. т НУ и от 20 до 95 т фенолов. Среднегодовое содержание в воде фенолов 4-5 мкг/л, а аммонийного азота 50-60 мкг/л. ( Инф. Источник- данные «Геотермнефтегаза»).
Экологическая опасность взвешенных частиц БШ содержащих токсичные соединения
Серьезным источником загрязнения водоемов является поступление тоекодисперсных частиц, несущих соединения тяжелых металлов в составе промышленных сточных вод, смывов почв, буровых отходов содержащих хром (Конь, 1984).
В качестве подвижных форм на пелитовых частицах БШ могут быть соединения хрома, которые используются в районе дагестанской части Каспийского моря в качестве термостабилизатора буровых растворов. Примененеие хроматов в этом районе обосновывается высокой температурой в летнее время. На частицах бурового шлама хром может быть в двух окислительных состояниях хрома — это Сг+3 и Сг . В кислородсодержащих водах термодинамически устойчив Сг . Однако Сг+3, благодаря кинетической стабильности, может присутствовать в связанной с твердыми частицами форме. Сг легко восстанавливается в присутствии Fe+2, растворенных сульфидов и некоторых органических веществ, содержащих SH-группы, как раз тех элементов, которые содержатся в выбуренной породе. На восстановление Сг до Сг+3 указывали Wang Wen - Xiong, Criscom Sarah (1997). Сг+3, напротив, быстро окисляется лишь при большом избытке MnOi в условиях природных вод. Естественное содержание хрома широко колеблется в связи с изменениями температуры и активной реакции грунта. Поверхностные и подземные воды и источники питьевого водоснабжения содержат хром в концентрациях 10"2 -10 3 мг/л, максимальная его концентрация достигает 0,112 мг/л.
В водопроводной воде средняя концентрация хрома составляет 0,0023 мг/л, максимальная - 0,079 мг/л. Хром природного происхождения находится в воде в виде элементарного или трехвалентного хрома. Более высокие концентрации хрома в природных водах встречаются в зонах сбросов отработан ных буровых сточных вод. В сточных водах предприятии содержатся его шестивалентные соединения, которые могут сохраняться без изменений неопределенно долгое время. Среднее содержание хрома в морской воде составляет 0,05 мкг/л (Грушко, 1972, Климахин, 1979), в водах океанов-0,28 мкг/л, в том числе 88 % от общего количества — в виде растворенных в воде соединений; в водах рек - около 0,1 мг/л хрома, находящегося во взвешенном состоянии (Гордеев, Лисицын, 1978; Патин, Морозов, 1981). Чистые прибрежные воды содержат преимущественно Сг+6.
Распределение металлов, в том числе и хрома, в поверхностных водах океанов и морей характеризуется "пятнистостью" и приуроченностью, относительно повышенных концентраций к прибрежным районам, заливам, зонам речного стока, городским и индустриальным центрам, что соответствует общей геохимической закономерности увеличения влияния терригенного стока пресных вод на химический состав морских водоемов (Морозов, 1977, 2003).
Абиотические компоненты и гидробионты прибрежных экосистем характеризуются повышенным содержанием хрома, что следует считать обстоятельством, связанным с геохимической спецификой прибрежных районов.
О распределении различных форм хрома в морской воде, в частности, в Тихом океане и Японском море указывается в работе В.Мура и СРамамурти (1987). В исследованных районах хром присутствовал на 10- 20 % в неорганической форме Сг+3, на 25 - 40 % в СУ и на 45 - 65 % в органических формах.
Соотношения растворенной и взвешенной форм были 0,42:0,007 мкг/л (Японское море). Однако вертикальное распределение Сг в этих двух бассейнах оказалось различным. В Тихом океане концентрация хрома росла на глубине 1000 м, а в Японском море убывала. Отношение Сг /Сг 6 в неорганических формах было около 2,7 в Тихом океане и 1,8 в Японском море.
Это различие в распределении Сг4 связано с присутствием сильного окислителя - двуокиси марганца на больших глубинах в Тихом океане и отсутствием его в Японском море. Для круговорота хрома в морской воде Дж,В.Мур и СРамамурти (1987) предложили модель, изображенную на рисунке 4.
Морозов Н.П., Демина Л.Л. (1974) отмечали тенденцию к уменьшению концентрации металлов в морской воде Балтийского бассейна, которую выражает следующий ряд: Найденные особенности распределения металлов в воде могут быть связаны как с природными, так и антропогенными процессами в бассейне Балтийского моря.
Дж.В. Мур и С. Рамамурти (1987) также отмечали, что случаев значительного загрязнения хромом поверхностных пресных вод зафиксировано немного. Концентрации растворенного хрома в незагрязненных озерах и реках обычно колеблются в пределах 0,1-0,2 мг/л.
Более высокое содержание хрома в пресной воде может быть связано с загрязнением. На это указывали Никаноров A.M. и Жулидов А.В. (1991). По их данным, в пресной воде содержится соединений хрома: от 0,01 до 50 мг/л, а в донных отложениях от 5 до 1780 мг/кг массы сухого вещества.
Высокое содержание хрома (0,5-5 мг/л) было отмечено в крупных реках, протекающих через индустриальные районы, в которые происходит сброс стоков крупных промышленных предприятий.
Дж.В .Мур и С.Рамамурти (1987) отмечали высокое содержание соединений хрома в донных осадках за счет антропогенных источников. Обогащение осадков коррелирует с поступлением золы из различных источников - от сжигания нефти, угля и древесины. Так, по данным W.G.Wilber (1979) осадки в нижнем течении реки Сад-Ривер (Нью-Йорк) испытывают большую антропогенную нагрузку и обогащены хромом на 510 % (35 мг/кг) сухого веса осадка по сравнению с эталонными районами.
Микроскопический и микрорентгеновский спектральный анализ тонкодисперсной фракции бурового шлама. результаты исследований
Обращает внимание тот факт, что деформация карапакса связана, видимо, с концентрацией подвижных хроматов в буровом шламе. Зависимость деформации карапакса от концентрации хроматов имеет "S"- образный характер (Рис. 9). Связь эффекта действия токсиканта с концентрацией часто выражается в фазности (Филенко, 1988). Нарушения в работе грудных ножек в концентрации 10 мг/л были отмечены на протяжении всего времени экспозиции у 100 % дафний вплоть до их гибели. Наблюдалась обструкция в работе грудных ножек, замедление и полное прекращение их движений, В концентрации 5 мг/л нарушения в работе фильтровального аппарата обнаружены на вторые сутки у 18 % дафний, а к концу опыта проявились у 71% особей. В концентрации 0,75 мг/л нарушения в работе грудных ножек составили на 7 сутки 33,3 % и на 14 сутки 37,5 %. В концентрации 0,1 мг/л нарушения в работе фильтровального аппарата обнаружены на вторые сутки у 9 % рачков, что можно считать допустимой и не влияющей на работу фильтровального аппарата. Нарушения в питании дафний отмечались, когда пища отсутствовала во всем кишечнике или в двух его отделах. В концентрации 10 мг/л на протяжении всего опыта наблюдалось нарушение питания у 91 % дафний.
В концентрации 5 мг/л в первые 10 суток питание было нарушено у 48 % дафний. К концу опыта количество рачков, у которых отсутствовала пища в одном из отделов кишечника, незначительно возросло. В концентрации 0,75 мг/л в бихромате калия угнетающее действие хрома проявилось на вторые сутки: питание нарушилось 100 % дафний. Затем произошла некоторая адаптация: Количество рачков с нарушенным питанием к концу опыта уменьшилось до 28 %. В концентрации 0,25 мг/л количество не питающихся дафний было довольно высоким и составило в течение первых суток 40 %.. К концу опыта этот показатель снизился до 29,5 %.
Действие тонкодисперсных фракций бурового шлама на питание дафний ослабевало параллельно с уменьшением концентрации. При концентрации 0,1 мг/л разница в количестве не питающихся дафний была недостоверна, меньше 9 %.
Токсическое действие пелитовых фракций бурового шлама, содержащего хромиты, на эмбриогенез дафний оценивалось по состоянию яиц и зародышей в выводковой камере. Отмечена гибель яиц в марсупии и абортивный выброс яиц (приложение, рис. 2). Иногда яйца представляли сплошную пенистую массу или были деформированы. Отмечено их побеление. Наблюдалась так же асинхронность развития: наряду с крупными яйцами в марсупии могло быть много мелких яиц. Или же асинхронность проявлялась в том, что наряду с сформированными эмбрионами, имевшими 1 черный глазок, в выводковой камере могли быть неразвивающиеся, погибшие яйца. В разных концентрациях, кроме 1,0 мг/л, отмечена гибель эмбрионов на разных стадиях развития: одни эмбрионы имели два не слившихся глаза (стадия неоформленного эмбриона), другие были сформированными и имели один глаз.
Токсическое действие хрома на эмбриогенез дафний проявилось в концентрации 5 мг/л в течение первых суток у 32 % рачков. В течение последующих трех суток это воздействие уменьшилось и далее не обнаружено. Влияние взвешенных фракций БШ на деформацию карапакса у дафний (в %) показано на рис. 9, влияние взвешенных частиц на % аномальных эмбрионов нарис. 10. Нарушения в эмбриогенезе дафний уменьшались в зависимости от количества взвешенных пелитовых частиц бурового шлама. Наибольшее эм-бриотоксическое действие проявилось в концентрации 10 мг/л (наблюдалась гибель эмбрионов). В других концентрациях эмбриотоксическое действие проявилось в зависимости от концентрации пелитовых фракций бурового шлама в воде.
Фактическую плодовитость дафний оценивали по общему количеству народившейся жизнеспособной молоди от одной самки. Продолжительность хронического опыта составила 21 сутки. За это время учитывали количество пометов и молоди в каждом помете, в контроле и в концентрациях взвешенных частиц бурового шлама. В присутствии пелитовых фракций бурового шлама время наступления половой зрелости у исходных самок отмечено на 8 -9 день, что для дафний считается нормой. За время экспозиции (21 день) во всех концентрациях взвеси количество выметов у исходных дафний равнялось четырем, что также следует считать нормой (Патин, 1998).
Сравнивая токсическое воздействие взвешенных частиц БШ на плодовитость дафний в разных концентрациях, следует отметить, что особенно сильно оно проявилось в концентрации 10 мг/л, где не было самок с нормально развитыми половыми продуктами и не было отрождения молоди. В концентрации 5 мг/л плодовитость у исходных самок была ниже, чем в концентрациях 0,75 и 0,25 мг/л. В концентрации ОД мг/л показатели плодовитости дафний приближались к контролю.
Таким образом, в присутствии пелитовых фракций бурового шлама плодовитость у исходных дафний увеличивается с уменьшением концентрации (табл. 16). В последующих трех поколениях дафний проявляются иные закономерности.
Обращение с токсичными отходами бурения при вывозе бурового шлама на берег
Для подготовки буровых отходов к подземному захоронению, необходимо провести инженерно-геологические изыскания, устанавливающие технические требования к выполнению различных видов работ и требующие комплексных исследований: 1. сбор и обработка материалов изысканий и исследований прошлых лет; (геолого-съемочные работы, инженерно-геологическое каритирование, данные о природных и техногенных условиях территории и т.д.) 2. дешифрирование аэро- и космоматериалов (выявление развития геологических и инженерно-геологических процессов, установление видов и границ ландшафтов, наблюдение за динамикой изменения инженерно-геологических условий); 3. рекогносцировочное обследование, включая аэровизуальные и маршрутные наблюдения (осмотр места изыскательских работ;( визуальная оценка рельефа; описание имеющихся обнажении, в том числе карьеров, троительных выработок, описание водопроявлений; описание геоботанических индикаторов гидрогеологических и экологических условий, описание внешних проявлений геодинамических процессов); 4. проходка горных выработок (установления или уточнения геологического разреза, условий залегания грунтов и подземных вод, определения глубины залегания уровня подземных вод; отбора образцов грунтов для определения их состава, состояния и свойств, а также проб подземных вод для их химического анализа; проведения полевых, исследований свойств грунтов, определения гидрогеологических параметров водоносных горизонтов и зоны аэрации и производства геофизических исследований; выполнения стационарных наблюдений (локального мониторинга компонентов геологической среды), выявления и оконту-ривания зон проявления геологических и инженерно-геологических процессов; 5. геофизические исследования (определение состава и мощности рыхлых четвертичных (и более древних) отложение-выявления ли-тологического строения массива горных пород, тектонических нарушений и зон повышенной трещиноватости и обводненности, определение глубины залегания уровней подземных вод, водоупоров и направления движения потоков подземных вод, гидрогеологических параметров грунтов и водоносных горизонтов, определение состава, состояния и свойств грунтов в массиве и их изменений, выявление и изучение геологических и инженерно-геологических процессов и их изменений, прове дения мониторинга опасных геологических и инженерно-геологических процессов, сейсмического микрорайонирования территории); 6. полевые исследования грунтов (определение физических, деформационных, прочностных свойст грунтов в условиях естественного залегания, оценка пространственной изменчивости свойств грунтов); 7. гидрогеологические исследования (выполняются в тех случаях, когда в сфере взаимодействия проектируемого объекта с геологической средой распространены или могут формироваться подземные воды, возможно загрязнение или истощение водоносных горизонтов при эксплуатации объекта, прогнозируется процесс подтопления или подземные воды оказывают существенное влияние на изменение свойств грунтов, а также на интенсивность развития геологических и инженерно-геологических процессов (карст, суффозия, оползни, пучение и др.). Их следует выполнять в целях определения гидрогеологических условий, включая оценку водопроницаемости и фильтрационной неоднородности грунтов, глубину залегания, сезонные и многолетние колебания уровня подземных вод, мощность водоносных пород, направление потока подземных вод, их химический состав, агрессивность к бетону и коррозионную активность к металлам в предполагаемой сфере взаимодействия проектируемых объектов с геологической средой; 8. стационарные наблюдения (локальный мониторинг компонентов геологической среды); 9. лабораторные исследования грунтов, подземных и поверхностных вод (определение состава, состояния, физических и химических свойств грунтов для выделения групп, подгрупп, разновидностей грунтов); 10. обследование грунтов оснований фундаментов существующих зданий и сооружений; 11. составление прогноза изменений инженерно-геологических условий; 12. камеральная обработка материалов и составление технического отчета (заключения). Для комплексного изучения современного состояния инженерно-геологических условий территории (района, площадки, трассы), намечаемой для строительного освоения, оценки и составления прогноза возможных изменений этих условий при её использовании следует предусматривать выполнение инженерно-геологической съемки, включающей комплекс отдельных видов изыскательских работ. Для выполнения необходимых инженерно-геологических изысканий необходимо решать задачи с помощью геофизических методов.
