Введение к работе
Актуальность темы. Нефть – «чёрное золото мира», и ещё древним народам были известны её горючие свойства. С середины Х1Х в. она становится не только сырьём для керосиновых ламп, но уже используется как топливо и смазочное масло. В наши же дни о ценности «чёрного золота» можно судить по той борьбе, которая ведётся в мире за право обладания ею. Нефть тысячелетиями скрытая под толщей земли и редко выходящая на поверхность, не приносила вреда живому. Но человек извлёк её из недр, стал интенсивно использовать для своих собственных целей. И сегодня нефть, приносящая пользу человеку, ставит под вопрос не только существование живого на Земле, но и существование самого человека. По известной схеме сам способ добычи нефти и изменение гидрогеологических условий в месте добычи уже кардинально изменяют параметры окружающей среды на значительные расстояния [Давыдова, Тагасов, 2006].
Интенсивное развитие нефтяной промышленности обусловило создание и эксплуатацию нефтепромысловых объектов, строительство которых сопряжено с образованием больших объемов отходов бурения негативно воздействующих на природную среду. В Чеченском нефтегазодобывающем районе сбор, хранение, утилизация и захоронение отходов бурения в большинстве случаев осуществляется на территории буровых площадок, в земляных амбарах-шламонакопителях. В процессе сбора и хранения из амбаров может происходить фильтрация, излив и течь отходов бурения. При ликвидации отработанных амбаров, помимо загрязнения прилегающей к ним территории происходит также загрязнение земель в пределах площади размещения отработанных амбаров, вследствие недостаточной надежности применяемых технологий их ликвидации. Кроме того, длительное функционирование нефтяного комплекса, оказало негативнее воздействие на геологическую среду г. Грозный, в результате чего здесь сформировались техногенные залежи подземных линз нефтепродуктов. Причиной создавшегося положения является низкий уровень экологичности технологических процессов применяемых при добыче, переработке, хранении и транспортировке нефти и нефтепродуктов, а также аварийные ситуации, приводящие к поступлению в окружающую среду различных загрязнителей. Поэтому вопросы, связанные с оценкой отрицательного воздействия объектов нефтекомплекса на окружающую природную среду, а также разработка комплекса научно-обоснованных мероприятий по минимизации этого воздействия весьма актуальны.
Объект исследования – территория Чеченской Республики, г. Грозный, заводской район Грозного с прилегающей территорией с востока. Наиболее подвержены воздействию нефтекомплекса – водная среда, почвогрунты и растительность. Поэтому они и были выбраны в качестве первоочередных для исследования.
Предмет исследования – эколого-географические особенности трансформации природной среды и пространственного проявления природных и техногенных процессов на территории Чеченской Республики в связи с длительным функционированием нефтекомплекса.
Цель работы – геоэкологическая оценка воздействия нефтекомплекса на природные и техногенные системы Чеченской Республики в целях разработки комплекса научно-обоснованных мероприятий по оптимизации природопользования.
Решение экологических проблем, возникших в результате функционирования нефтекомплекса, невозможно без знания причин, их вызывающих, возможных последствий, а также путей реализации тех или иных решений в области экологии. Поэтому для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:
ретроспективный анализ развития нефтекомплекса Чеченской Республики;
разработать классификацию амбаров исходя из состава и свойств отходов бурения, аккумулированных в отработанных амбарах;
провести геоэкологические исследования по оценке воздействия отработанных амбаров на поверхностные и грунтовые воды, почвогрунты и растительность;
разработать комплекс мероприятий по совершенствованию методов хранения отходов бурения и ликвидации отработанных амбаров с целью снижения загрязнения окружающей природной среды, а также по восстановлению плодородия почв нарушенной в ходе бурения скважин на нефть;
проанализировать современное состояние площадей техногенных подземных линз нефтепродуктов плавающих на грунтовых водах в промышленной зоне г. Грозный и дать оценку их запасов;
определить степень геохимического загрязнения природной среды г. Грозный и сопредельных территорий;
разработать научные основы плана мероприятий по минимизации техногенного воздействия на подземные воды и водозаборы питьевого назначения г. Грозный.
Методологическая основа. Теоретической и методологической основой диссертационной работы являются труды ведущих учёных, посвящённые геоэкологическим аспектам нефтекомплекса: М.А. Глазовской, Н.П. Солнцевой, Ю.И. Пиковского, К.Е. Питьевой, Н.М. Исмаилова, А.Г. Ахмедова, Г.П. Волобуева, А.П. Хаустова, Т.Д. Гулякевича, И.А. Керимова Р.К. Андресона, А.И. Булатова, В.А. Шишова, В.Ю. Шеметова, Р.Х. Моллаева, Ю.Г. Безродного, И.И. Мазура, Е.А. Тригубова, А.Э. Конторовича, Ю.Б. Осипова, А.С. Гаджи-Касумова, В.А. Соколова, А.В. Петухова, Е.В. Стадника, Дж. Ханта, О.К. Баженовой и др.
Методы исследования. В процессе выполнения диссертационной работы применялись методы: ретроспективного анализа, ландшафтного анализа, статистический, картографический, дистанционного зондирования, ГИС-технологий и др.. Выявление и оконтуривание площадей техногенных подземных линз нефтепродуктов в районе г. Грозный и оценка их запасов проводилось в соответствии с комплексом геолого-геофизических работ, включающих: георадарную, газовую и геохимическую съёмки, бурение оценочных скважин с использованием материалов высокоточной космической съёмки. В качестве программного обеспечения использовались пакеты программ ГИС: Mapinfo 6.0, ArcView, MapView 10 и редактора векторной графики Аdobe Illustrator, Gimp 2. Кроме того, были использованы материалы дешифрирования КС «NOAA-14,16», «Landsat-5,7» и «Ikonos».
Картографической основой при проведении работ приняты карты масштаба 1:500 000, 1:200 000, 1:50 000 и 1:10 000 на территорию Чеченской Республики
Научная новизна.
1. Автор видит научную новизну полученных результатов в том, что впервые для Чеченской Республики дана комплексная оценка воздействия нефтекомплекса на природную среду.
2. По мнению автора, новым является классификация амбаров, как долговременных источников химического загрязнения, исходя из вида загрязнителя находящегося в отработанных амбарах, в качестве которых выделены макрокомпонентный, микрокомпонентный и углеводородный загрязнители, а также показатели, характеризующие их загрязняющие свойства.
3. К новым результатам можно отнести:
– определение современного состояния площадей техногенных подземных линз нефтепродуктов в промышленной зоне г. Грозный с оценкой их запасов.
– результаты проведенных буровых работ на левобережье р. Сунжа, которые доказывают, что выявленные загрязнения не являются техногенной «линзой» и не представляют интереса для промышленного извлечения;
– оценка геохимического загрязнения территории г. Грозный по результатам опробования – почвогрунтов, золы растений, поверхностных вод и донных отложений, в результате чего выявлены основные закономерности, распространения аномалий загрязняющих веществ техногенного происхождения.
-
Автором выявлены, изучены и нанесены на карту источники поступления нефти и нефтепродуктов в геологическую среду территории исследования, обобщены современные научные знания по изучаемой проблеме.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Комплексная оценка геоэкологической ситуации сложившейся на территории Чеченской Республики в связи с добычей нефти позволила:
-– выявить источники образования отходов бурения, их физико-химический состав и загрязняющие свойства;
– провести классификацию амбаров как долговременных источников химического загрязнения окружающей среды, в качестве которых выделены макрокомпонентный, микрокомпонентный и углеводородный загрязнители;
– выявить наличие гидродинамической связи между амбарами и пунктами контроля.
2. На основании систематизации и анализа фактических данных (уровня залегания грунтовых вод, заболоченности и затопляемости территории паводковыми водами, наличия и толщины слабопроницаемых отложений в скрываемом разрезе, активной реакции почвенной среды и других факторов), а также типа размещения шламонакопителей по отношению к поверхности земли и по условиям их ликвидации составлена схематическая карта районирования территории Чеченской Республики.
Предотвращение загрязнения окружающей среды и восстановление земель после окончания бурения является обязательным условием при строительстве скважин. Исходя из этого, для территории Чеченской Республики построена схематическая карта распространения плодородного слоя и фоновой загрязненности почв и предложены дифференцированные методы восстановления плодородия почв.
3. На основе комплекса геолого- геофизических работ выявлены и оконтурены площади техногенных подземных линз нефтепродуктов в районе г. Грозный которые представляют большой поисковый интерес.
В то же время полученные данные буровых работ на левобережье р. Сунжа показывают, что существовавшая ранее техногенная линза на грунтовых водах в настоящее время на исследуемой территории практически исчезла. Присутствует остаточное загрязнение, которое является результатом кустарной выработки имевшихся нефтепродуктов за прошедшие 15 лет и возможной миграции остаточной «линзы» в направлении Старосунженского водозабора г. Грозный, где постоянно фиксируется увеличение содержания нефтепродуктов в водах Сунженского водозабора.
Все эти факторы указывают на отсутствие в геологической среде достаточного слоя нефтепродуктов, запасы которого можно было бы извлечь промышленным путём и оценить существующими методами.
4. Основные закономерности и степень геохимического загрязнения природной среды г. Грозный и сопредельных территорий по результатам геоэкологической оценки позволяют сделать вывод о том, что все аномалии здесь имеют техногенный генезис. Основными загрязняющими элементами является Pb, Zn, в меньшей мере Sb, Cd, реже Cu и Hg. Из органических соединений во многих местах зафиксированы повышенные содержания бенз(а)пирена и нефтепродуктов. В большинстве из почвогрунтов установлены концентрации нефтепродуктов свыше 1000 г/т, в отдельных случаях – 1900-3600 г/т.
5. Разработаны научные основы плана мероприятий по экологической реабилитации территории нефтезаводского района г. Грозный с целью снижения техногенного воздействия на подземные воды и водозаборы питьевого водоснабжения, исходя из выявленных закономерностей распределения нефтепродуктов в геологической среде, существующих почвенно-климатических условий района, свойств самой нефти и функционального использования территории.
Практическим выходом работы является научно-обоснованное выявление основных видов загрязнения и классификация отработанных амбаров в зависимости от вида загрязнителя, а также факторов отрицательного воздействия на природную среду. Предложенные мероприятия по снижению этого воздействия, заключающиеся в совершенствовании методов их хранения и ликвидации, а также по рекультивации почв нарушенных в процессе бурения скважин на нефть имеют практическое значение и могут быть заимствованы другими регионами с учетом особенностей природных условий и углеводородного сырья.
Проведенный комплекс геолого-геофизических работ, с использование материалов высокоточной космической съёмки и полевых исследований позволили выявить и оконтурить площади техногенных подземных линз нефтепродуктов в геологической среде г. Грозный с оценкой их запасов.
Полученные результаты позволяют дать объективную оценку геоэкологической ситуации сложившейся на территории Чеченской Республики в связи с длительным функционированием нефтекомплекса и могут быть экстраполированы в другие регионы, имеющие аналогичные месторождения углеводородного сырья и природные условия.
Теоретические и практические разработки диссертационной работы реализованы:
– в научных отчетах кафедры рационального природопользования и геоэкологии Чеченского государственного университета (ЧГУ);
– экологической лаборатории Комплексного научно-исследовательского института Российской Академии наук (КНИИ РАН), г. Грозный;
– в Государственных докладах «О состоянии окружающей среды Чеченской Республики в 2008, 2009 годах»;
– в концепции экологического оздоровления Чеченской Республики (2002), а также в многочисленных публикациях автора по теме диссертации.
Разработанные в работе положения и результаты исследования используются:
Комитетом Правительства Чеченской Республики по экологии, Росприроднадзором и Управлением по недропользованию по Чеченской Республике, ОАО «Грознефтегаз», а также при разработке лекционных курсов «Экологические проблемы Чеченской Республики»,
«Охрана окружающей среды при добыче транспортировке, хранении и переработке нефти», читаемые студентам на факультете географии и геоэкологии ЧГУ.
Разработанные в диссертационной работе автора «Мероприятия по экологической реабилитации территории нефтезаводского района г. Грозный с целью снижения техногенного воздействия на подземные воды и водозаборы питьевого водоснабжения» рекомендованы ФГУП «Чеченнефтехимпром» к внедрению.
Фактический материал и личный вклад автора. Диссертационная работа является итогом 22-летней научной деятельности. В её основу легли результаты исследований по оценке воздействия нефтекомплекса на природную среду Чеченской Республики, выполненные автором на кафедрах: физической географии, а затем и рационального природопользования и геоэкологии ЧГУ с 1988 г.
Основная часть результатов автором получена самостоятельно, а также в результате полевых исследований, в процессе совместных работ в составе авторского коллектива (Барсукова Е.В.; Головунин С.Н.; Гайрабеков У.Т, и др.) отчета, – «Работы по выявлению и оконтуриванию техногенных подземных линз нефтепродуктов на территории г. Грозный и оценке их запасов. – М., 2008 г.»
Автору принадлежат разделы: 5.1.1, 5.1.2.,5.1.3, 5.2.
В работе использованы, материалы «СевКавНИПИнефть», ОАО «Грознефтегаз», картографические материалы и литературные источники по данной тематике. При проведении работ были собраны, обобщены и представлены в виде тематических карт имеющиеся в фондах материалы, отражающие – ландшафтные, геологические, гидрологические особенности территории обследования. Создан ряд тематических карт различных масштабов по результатам дешифрирования материалов космической съёмки.
Апробация результатов исследования. Материалы и результаты исследований, положенные в основу диссертации, докладывались и обсуждались:
– на семинарах экологической лаборатории КНИИ РАН (г. Грозный), 2003-2010 гг.;
– на заседании кафедры рационального природопользования Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова, 2006;
– на заседании кафедры геологии и геоэкологии Московского государственного областного университета, 2010;
на Региональных научно-практических конференциях: – Грозный-Сочи, 1989;
– Грозный, 1991, 1996, 2003, 2004, 2005, 2010;
на Всероссийских научных конференциях и симпозиумах: – Грозный, 2002, 2005, 2008, 2009, 2010; – Махачкала, 2008;
на Международных научно-практических конференциях: – Грозный, 1998, 2008, 2010; – М.: Географический ф-т МГУ, 2006; – Махачкала, 2007; – Назрань-Махачкала, 2009;
на Межрегиональном Погуошском симпозиуме: – Грозный, 2010.
Были опубликованы в сборнике статей «География и геоэкология Чеченской Республики» – Грозный, 1997.
В журналах:
«Вестник ЧГУ» Вып.1,1998; 2008;
«Экология урбанизированных территорий» № 3, 2006. (ВАК);
«Юг России: экология, развитие» №2, № 3, 2007. (ВАК);
«Вестник Академии наук Чеченской Республики» № 2, 2008; №2, 2010;
«Естественные и технические науки» № 2, 2009; № 5, 2010. (ВАК);
«Доклады Адыгской (Черкеской) Международной академии наук». № 1, 2009, № 2, 2010 (ВАК);
Проблемы региональной экологии № 6, 2010 (ВАК).
Публикации. Всего опубликовано 59 научных работ, из них по теме диссертации 39 работ, в том числе 11 работ в реферируемых научных журналах и изданиях из списка ВАК РФ, 1 учебное пособие.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 7 глав, выводов и практических рекомендаций, списка использованной литературы, включающего 359 источника. Общий объём работы составляет 363 страниц, в том числе содержит 43 карт и картосхем, 37 таблиц, 11 различных схем и графиков.
Автор глубоко признателен доктору биологических наук, профессору Алахвердиеву Ф. Д. за постоянную помощь и внимание при работе над диссертацией. Вице-президенту академии наук Чеченской Республики, доктору физико-математических наук, профессору Дадашеву Р.Х. за ценные советы и поддержку. Заместителю директора КНИИ РАН (г. Грозный), кандидату географических наук, доценту Гагаевой З.Ш. за советы, которые помогли автору во многих местах существенно переделать текст, и значительно его улучшить. Инженеру-программисту факультета географии и геоэкологии ЧГУ Умаровой М.З. за техническую помощь при оформлении диссертации.
