Содержание к диссертации
Введение
1. Природно-климатические условия района исследований 9
1.1. Географическое расположение и рельеф 9
1.2. Климат 11
1.2.1. Характеристика климата 11
1.2.2. Температурный режим 12
1.2.3. Температура поверхности почвы 13
1.2.4. Ветровой режим 13
1.2.5. Осадки 13
1.2.6. Снежный покров 14
1.3. Гидрография 15
1.3.1. Реки 15
1.3.2. Озера 17
1.3.3. Болота 19
1.4. Почвы 20
1.5. Растительность 21
1.6. Животный мир 24
2. Состояние проблемы 29
2.1. Изменение природной среды под влиянием нефтегазодобычи 29
2.2. Химическое воздействие нефтегазодобычи на лесные экосистемы 32
2.2.1. Объемы и причины загрязнения окружающей среды нефтью и нефтепродуктами 32
2.2.2. Токсичность нефти 37
2.2.3. Нефтяное загрязнение почв 39
2.2.4. Воздействие нефти на растения 42
3. Программа, методика исследований и объем выполненных работ 48
3.1. Цель и программа исследований 48
3.2. Методика исследований 49
3.3. Объем выполненных работ 56
4. Характеристика опытных объектов 58
4.1. Общие сведения об объекте исследований 58
4.2. История изучения влияния НГД на лесные экосистемы в условиях Покачевского месторождения 60
4.3. Характеристика использованных для мониторинговых исследований 62
Выводы 70
5. Влияние факелов для сжигания попутного нефтяного газа 71
5.1. Основные факторы отрицательного воздействия гозовых факелов на древостой 71
5.2. Деградация и демутация нижних ярусов растительности 85
6. Химическое и физико-механическое воздействие 96
6.1. Нефтяное загрязнение 96
6.2. Воздействие подтоварных вод 104
6.3. Физико-механическое разрушение почвы 112
7. Пути ускорения демутационных процессов на нарушенных нефтегазодобычей землях 122
7.1. Несовершенство региональных критериев приемки рекультивированных земель 122
7.2. Зонирование территорий вокруг факелов для сжигания попутного газа 126
7.3. Мероприятия по ускорению демутационных процессов . 130
Основные выводы и рекомендации производству 134
Литература 138
- Гидрография
- Химическое воздействие нефтегазодобычи на лесные экосистемы
- История изучения влияния НГД на лесные экосистемы в условиях Покачевского месторождения
- Воздействие подтоварных вод
Введение к работе
Актуальность работы. Нефтегазодобыча (НГД) - одна из наиболее экологически опасных отраслей промышленности. Вследствие экстенсивного освоения нефтяных месторождений Западной Сибири и использования нефтегазодобывающими предприятиями дешевых и упрощенных технологий происходит беспрецедентное по масштабам воздействие объектов нефтегазодобычи на природные экосистемы. Среди огромного числа различных пол-лютантов, поступающих в водоемы и на поверхность почвы в процессе НГД, на первом месте (80%) находится нефть. По различным оценкам, в процессе добычи, подготовки и транспортировки теряется от 1 до 16,5% добываемой нефти и продуктов ее переработки (Рябчиков, 1974; Панов и др., 1986; и др.). Аварии на трубопроводах и промплощадках, размыв обваловок шламовых буровых амбаров, распыление капельной нефти при сжигании попутного газа на факелах - все это приводит к катастрофическому загрязнению поверхности почвы и водоемов.
Актуальность выполненной работы обусловлена огромным по масштабам отрицательным воздействием НГД на окружающую среду в целом и лесные экосистемы, в частности, отсутствием длительных, стационарных исследований по установлению степени этого влияния и научно-обоснованных рекомендаций по снижению отрицательных последствий.
Цель и задачи исследований. Целью исследований являлось изучение влияния объектов нефтегазодобычи на компоненты лесных насаждений в подзоне северной тайги Западной Сибири и разработка на этой основе рекомендаций по снижению экологического ущерба и ускорению демутационных процессов на нарушенных землях. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1. На примере Покачевского месторождения нефти изучить дигресси-онно-демутационные процессы в сосняках лишайниковой и сфагновой групп
типов леса при загрязнении почвы нефтью и сопутствующими пластовыми водами.
Изучить динамику таксационных показателей основных компонентов сосновых насаждений под влиянием продуктов сжигания попутного газа на факелах.
Проанализировать скорости демутационных процессов на почвах, подверженных физико-механическому разрушению.
Разработать рекомендации по ускорению демутационных процессов на нарушенных НГД землях.
Научная новизна. Впервые для района исследований получены фактические данные о влиянии НГД на лесные экосистемы на стационарных объектах мониторинга. Установлены количественные и качественные характеристики влияния НГД на древостой, подрост, подлесок, живой напочвенный покров и лесную подстилку по видам воздействия.
Практическая значимость работы. Материалы исследований могут служить основой для разработки нормативных документов по размещению и строительству объектов нефтегазодобычи, рекультивации земель, а также планировании и проведении лесохозяйственных мероприятий в насаждениях, подверженных воздействию нефтегазодобычи. Результаты работы могут быть также использованы в лекционных курсах по лесоведению, лесоводству и экологии в высших учебных заведениях.
Защищаемые положения. В работе исследованы и обоснованы следующие положения, представленные к защите:
получение объективных данных о деградационно-демутационных процессах в насаждениях под влиянием НГД возможно только на основе ППП при проведении лесного экологического мониторинга;
насаждения сосняка лишайникового обладают достаточно высокой толерантностью к воздействию НГД;
- основной объем нарушенных в результате нефтегазодобычи земель должен восстанавливаться с применением мер содействия демутационным
процессам.
Личный вклад автора. Все работы по теме диссертации (разработке программно-методических положений, сбору экспериментальных материалов, анализу и обработке полученных результатов) осуществлены автором лично или при его непосредственном участии и руководстве.
Обоснованность и достоверность результатов исследований подтверждается большим по объему и разнообразию экспериментальным материалом, применением научно-обоснованных методик, использованием современных методов обработки, анализа и оценки достоверности данных.
Апробация работы. Основные положения и результаты исследований докладывались на научно-практической конференции «Теоретические и практические вопросы мониторинга, предупреждения, ликвидации и рекультивации последствий нефтяного загрязнения» (Ханты-Мансийск, 2003), III молодежном научном семинаре «Биоразнообразие природных и антропогенных экосистем» (Екатеринбург, 2005), Федеральном совещании «Проблемы экологической безопасности нефтегазового комплекса Среднего Приобья (Нижневартовск, 1999), II региональном совещании «Проблемы экологической безопасности нефтегазового комплекса Среднего Приобья и эколого-экономическое сбалансированное развитие Ханты-Мансийского автономного округа» (Нижневартовск, 2000), 7-й научно-практической конференции «Пути реализации нефтегазового потенциала ХМАО» (Ханты-Мансийск, 2004), Всероссийской конференции «Экологические проблемы промышленных регионов» (Екатеринбург, 2004), 3-й научно-практической конференции «Экологические работы на месторождениях нефти Тмкіано^-Печорской провинции"» (Сыктывкар, 2004), Всероссийской научно технической конференции студентов и аспирантов (Екатеринбург, 2005).
Публикации. Основные положения диссертации изложены в 12 печатных работах.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 7 глав, основных выводов и рекомендаций производству, списка литературы из 205 наименований, в том числе 17 иностранных авторов. Она изложена на 158 страницах, содержит 25 таблиц и 6 рисунков.
Гидрография
По территории Нижневартовского района протекает более 2 тыс. рек и ручьев. Общая протяженность водотоков района составляет порядка 40 тыс. км (Состояние..., 1997, 1998). Речная сеть представлена притоками р. Обь: правобережными - р. Вах, р. Аган и левобережными - р. Кульеган. Реки отличаются слабовыраженными водоразделами и малыми уклонами, что формирует замедленный поверхностный сток. Скорость течения рек 0,3-0,5 м/с. Питание рек смешанное, с преобладанием снегового (более 50% объема годового стока) (Лезин, 1999). Речная сеть Нижневартовского района принадлежит бассейну Средней Оби. Река Обь течет на его территории в субширотном направлении. Река Обь - одна из крупнейших рек земного шара. Образуется слиянием рек Бия и Катунь в Алтайском крае, пересекает с юга на север Западно-Сибирскую равнину. Ее долина сильно расширяется, а русло разбивается на множество рукавов и притоков. Долина Средней Оби в пределах района отличается обширной поймой, изрезанной протоками и старицами. Ширина поймы достигает 30-40 км (Бакулин и др., 1996). Реки таежного типа имеют растянутое половодье, повышенный летне-осенний сток и низкую межень зимой. Растянутость весеннего половодья обусловлена климатическими условиями, пло ским рельефом местности с многочисленными болотами и озерами, задерживающими сток (Физико-географическое...., 1973). Обычно половодье начинается во второй половине апреля - первой половине мая. Спустя 25-30 дней наблюдается максимальный уровень воды и заканчивается в июне-августе, в среднем в последней декаде июля. Продолжительность половодья составляет 3-4 месяца. Во время половодья на р. Иртыш образуется подпор в среднем течении р. Оби и ее притоков, который тормозит сток на десятки и сотни километров. Поэтому в нижнем течении притоки Средней Оби выходят из берегов.
Ширина русла р. Обь достигает 15-25 км. Величина среднегодового стока изменяется в пределах от 250 до 280 км . Внутригодовое распределение стока характеризуется большой неравномерностью. В период весенне-летнего половодья проходит около 70-80% годового стока, в то время как в зимнюю межень сток незначителен (5-10%), а на малых реках к концу зимы вследствие их перемерзання прекращается совсем. Ледовый режим характеризуется продолжительным ледоставом - 180-200 дней. Начало ледостава обычно наступает во второй декаде октября -первой декаде ноября. Вскрытие реки происходит в последних числах апреля - мае (Лезин, 1999). Река Вах - правый приток Оби, течет в широтном направлении, имеет протяженность 964 км и перепады высот со 170 до 32 м над уровнем моря. Берет начало на водоразделе бассейнов рек Оби и Енисея и впадает в р. Обь-на 1730-ом км от ее устья. Площадь водосбора составляет 76700 км . Средняя скорость течения - 4 км/ч. Средний объем годового стока 21 км3. В бассейне реки насчитывается 2450 водотоков и очень мноого озер и болот. Самые большие притоки р. Вах - правые: Кысъеган, Кулынигол, Тыгымсыеган, Са-бун, Колекъеган, Сороминская; левые притоки - Асесъеган, Нинканъеган и Мегтыгъеган. Река Аган протекает в северо-западной части Нижневартовского района. Она берет начало из оз. Менсавэмтор на возвышенном заболоченном водоразделе бассейнов р. Пур и правых притоков р. Оби. Длина 544 км, пло-щадь водосбора 32,2 тыс. км . Средний объем годового стока реки 4,0 км . В бассейне реки насчитывается свыше 1000 водотоков. Основные притоки р. Аган: слева - Ванъеган, Негусъяун, Вангунъеган, справа - Ватьеган, Ампута, Нанъеган, Нонгьеган. Река Кулъеган - река в юго-западной части Нижневартовского района, левый приток Оби. Течет с юга на север. Длина 342 км, площадь водосбора 6860 км2. Средний объем годового стока реки 1,55 км3. В бассейне реки насчитывается около 340 водотоков.
Основные притоки р. Кулъеган: слева -Энтлъмоккунъях и Окуневка (Лезин, 1999). Территория Нижневартовского района характеризуется обилием озер, которые размещены на сильно заболоченной территории. Наибольшее количество озер расположено в правобережной части водосбора. Большинство озер является внутриболотными. На их долю приходится в бассейнах рек 85% от общего количество озер, остальные озера расположены на суходолах (Физико-географическое...., 1973). Центральные части речных водоразделов заняты наиболее крупными озерами, главным образом округлой формы. Вблизи рек вытянутость зеркальной поверхности озер увеличивается. На территории района расположено множество озер, которые в весенний паводок затапливаются водами р. Оби. Озера разнообразны по площади глубине, минерализации, степени зарастания и заболачивания. В среднем площадь озер - от 0,5 до 3,0 га, глубина их варьируется от 0,6 до 3 м. Озерные котловины имеют блюдцеобразную форму. Очень широко распространены так называемые вторичные (торфяно-болотные, внутриболотные) озера.
Их котловины образуются в результате неравномерного нарастания торфяной залежи и процессов разрушения поверхности торфяников. Торфяно-болотные озера представляют собой мелкие (1-2 м) водоемы, которые имеют разнообразные формы и низкие обрывистые берега. Вторичные озера располагаются на плоско-выпуклой поверхности сфагнового болота, окруженного грядово-мочажным, грядово-озерковым и грядово-мочажинно-озерковым комплексами. В речной долине распространены гидрогенные озера, образование которых связано с деятельностью рек. Это озера старицы. Также распространены озера-соры. Они мелководны и занимают большие площади (Лезин, Тюлькова, 1994). Имнлорская группа озер (Имнлор, Яхльклор, Вырастоу, Егуръеганлор, Нелымгунлор, Тайкалово) располагается в южной части бассейна р. Аган. Средняя площадь водной поверхности этих озер составляет 6,7 км2, длина в основном менее 2,0 км, ширина - до 1 км. Берега извилистые, низкие, не превышающие 0,5-0,8 м над уровнем водной поверхности. Тормэмторская группа озер находится в средней части бассейна р. Вах, в междуречье р. Сабун и р. Колекъеган. Крупные озера чередуются с не-большим (их средняя площадь 17, 6 км ). Форма водного зеркала у всех озер близка к округлой. Их средняя глубина - 1,8 м. Самотлорская группа озер лежит на междуречье р. Вах и р. Ватинский Еган. В районах зандровых равнин присутствуют малые - сточные и крупные - бессточные озера. Преобладают малые озера площадью менее 5 км и глубиной 1-2 м. К крупным озерам относятся Самотлор, Белое, Камылэмтор и Вильент. Берега всех озер низкие, заторфованные, местами сплавинные, с низко-полнотными сосняками, кедрачами, березняками и осинниками. К озерам вплотную прилегают сфагновые болота. Дно озер относительно ровное, глинистое, местами песчаное. Прибрежная зона, особенно крупных озер, сильно пронизана корневыми системами деревьев, кустарников и полукустарников.
Химическое воздействие нефтегазодобычи на лесные экосистемы
Химическое воздействие на лесные экосистемы возникает в результате загрязнения территории нефтью и нефтепродуктами, минерализованными водами, буровыми отходами, продуктами неполного сгорания нефти и газа в факелах.Известно (National Academy ..., 1975), что через поры и трещины пластов, перекрывающих нефтеносные горизонты, в моря и океаны ежегодно просачивается около 600 тыс. т нефти, кроме того, около 240 тыс. т ее просачивается на поверхность суши. В ряде регионов планеты имеет место просачивание нефти на поверхность планеты по трещинам земной коры (Чижов и др., 2000). Таким образом, загрязнение нефтью и нефтепродуктами окружающей среды не является следствием исключительно нефтегазодобычи. Именно благодаря естественным выходам нефти на поверхность, на землезадолго до появления человека, сформировались сообщества углеводородо-окисляющих микроорганизмов. Данные почвенные и водные микробные сообщества успешно разлагают поступающую к поверхности планеты нефть и поддерживают естественный баланс окружающей среды, не допуская накопления нефти до объемов, опасных для существования растительного и животного мира конкретных экосистем. Картина резко изменилась с началом интенсивной нефтегазодобычи. Последнее объясняется, прежде всего, резко возросшими объемами поступления нефти и нефтепродуктов на поверхность почвы.
По данным А.МРябчикова (1974) ежегодные мировые потери нефти и ее производных превышают 45 млн. т. Подсчеты, выполненные J.B.Tarshis и B.A.Rattner (1982) показали, что в окружающую среду поступает в среднем около 2% добываемой нефти. Средние потери нефти на 1 га площадей, отведенных под нефтедобычу на месторождениях Поволжья, составляют 4,3 т в год (Денисова, 1976), а в ближайшие годы предполагается увеличение площади разливов нефти в 1,4-1,5 раза. По экспертным оценкам Тюменской лесной опытной станции (Чижов и др., 2000), на территории ХМАО в 1997 г. имелось 399, 2 км загрязненных нефтью земель. Особо следует отметить высокую степень миграции разлитой нефти по рельефу местности. Исследования, проведенные Нижневартовским комитетом по охране окружающей среды (Отчет..., 1997) на территории Самотлорского месторождения нефти показали, что площадь загрязненных земель, в результате миграции нефтепродуктов увеличилась в 23 раза.
Потери нефти и нефтепродуктов делятся на неизбежные (технологические) и аварийные. Основная доля неизбежных потерь происходит за счет испарения легких фракций углеводородов с открытых поверхностей нефтеловушек, прудов-отстойников и испарения через неплотности фланцевых соединений скважин, нефтепроводов, установок для подготовки нефти и так далее. Аварийные потери во много раз превышают технологические. В ре зультате аварий только в Западной Сибири ежегодно попадает в окружающую среду до 7-10 млн. т нефтепродуктов (Рябчиков, 1974), что по нашим подсчетам составляет 15-22% мировых потерь. Наиболее крупные выбросы нефти происходят в результате порывов трубопроводов из-за некачественной сварки, скрытых дефектов металла, коррозии, наезда гусеничных машин и
ДР По данным ряда авторов (Чижов и др., 2000) протяженность действующих только на территории Ханты-Мансийского автономного округа Юг-ра трубопроводов превышает 66 тыс. км. Если в 80-е годы в округе ежегодно фиксировали 150-250 аварий на трубопроводах, то к середине 90-х годов их количество увеличилось до 2300-2500 при прогнозируемой ежегодной тенденции увеличения на 2-3%) (О состоянии..., 1998). Особенно высок уровень аварийности на внутри- и межпромысловых нефтепроводах, где общая плотность аварий в 150-200 раз выше, чем на магистральных (Чижов и др., 2000). Поскольку по этим нефтепроводам транспортируется преимущественно добывающая жидкость, содержащая до 95% высокоминерализованной (до 45 г/л) воды, при авариях происходит засоление почвы, приводящее к гибели всей растительности и невозможности ее возобновления до вымывания солей ливневыми и вешними водами. Если учесть, что при порыве нефтепровода выбрасывается в среднем 2 т нефти и приводится в негодность около 1000 м земной поверхности (Панов и др., 1986), можно легко подсчитать размер наносимого окружающей среде ущерба.
Главными причинами высокой аварийности нефтепроводов являются: коррозия труб - 97,3%, строительный брак - 1,2, механические повреждения - 1,0, прочие причины - 0,5 (Отчет..., 1997). Использование некачественных труб и отсутствие надежной антикоррозионной защиты приводит к быстрому физическому износу трубопроводов и увеличению вероятности возникновения аварийных ситуаций. По данным Госгортехнадзора Тюменской области (Чижов и др., 2000) еще в 1996 г. более 40% имевшихся магистральных тру бопроводов эксплуатировались 15-20 лет, а значительная часть внутри- и межпромысловых нефтепроводов - 10 лет и более. Если учесть, что в последующие годы обновление имевшихся нефтепроводов носило крайне ограниченный характер, то не трудно сделать вывод о высокой вероятности прогноза об увеличении числа аварий. Как характерный пример можно привести данные Нижневартовского межрайонного комитета по охране окружающей среды (Отчет..., 1997), согласно которых только на территории Нижневартовского района протяженность трубопроводов, находящихся в аварийном состоянии и требующих немедленной замены в 1996 г. составляла 3,4 тыс. км (16,6%).
Помимо аварий на трубопроводах утечка нефти и продуктов ее переработки происходит в результате неуправляемого фонтанирования разведочных скважин, нарушения герметичности колонн в эксплуатационных скважинах, ослабления мест фланцевых соединений запорной арматуры, износа технологического оборудования, отсутствия гидроизоляции стенок, переполнения ливневыми водами и разрушения обваловок нефтепромысловых амбаров, сброса на рельеф местности неочищенных промысловых сточных вод (Чижов, 1998). Только на территории Нижневартовского района за годы нефтедобычи было построено 7 тысяч шламовых амбаров (Крупинин, 1998), представляющих собой неглубокие котлованы, предназначенные для сброса и захоронения отходов бурения скважин. Помимо выбуренной породы и химических реагентов, применяемых при бурении скважин, в амбарах присутствует нефть, использовавшаяся в прежние годы в качестве смазывающей добавки к буровому раствору (до 5%), и также различного рода реагенты, нефтешлам и нефть, сбрасываемые в амбары при авариях и ремонтах скважин и оборудования (Чижов и др., 2000). По данным ряда авторов (Экология..., 1997) общая масса содержимого шламовых амбаров на территории ХМАО превышает 1,8 млн. т.Проведенные ВНИЦ «Экология» исследования химического состава и токсичности бурового шлама амбаров показали (Состояние..., 1999), что последний в жидкой (водной) фазе содержит нефтепродукты (по сумме ароматических углеводов) в количествах, превышающих предельно допустимые концентрации (ПДК) для рыбохозяйственных водоемов - в 50-150 раз, биа-рены - в 40-120 раз, полициклические ароматические углеводороды - в 2000-6000 раз. В твердой фазе содержание би- и полициклических углеводородов на 2 порядка выше. По мере увеличения периода нахождения бурового шлама в амбаре его токсичность возрастает. На расстоянии 10-20 м от 10-летнего амбара содержание реагентов в почве превышало таковые в самом амбаре (Отчет..., 1997), что свидетельствует об их интенсивной миграции и расширении загрязненной территории.
Поступающая в окружающую среду нефть представляет собой жидкий природный раствор, состоящий из большого числа углеводородов различного строения и высокомолекулярных смолисто-асфальтовых веществ. Главные нефтеобразующие элементы (Экология..., 1997): углерод (83-87%), водород (12-14), азот, сера, кислород (1-2%). Кроме того, в нефти растворено некоторое количество воды, солей и многочисленных микроэлементов. Отдельные компоненты нефти весьма токсичны для живых организмов, другие напротив оказывают стимулирующее воздействие на рост растений и животных (Fatax, Wort, 1970). Поскольку химический и фракционный состав нефти различается не только по месторождениям, но и по нефтеносным пластам одного месторождения, до настоящего времени не установлены предельно-допустимые концентрации нефти в почве.В самом общем виде можно отметить, что углеводороды нефти подразделяются на четыре класса: 1) парафины (алконы) - ненасыщенные соединения, имеющие прямую или разветвленную цепь; 2) олефины (алкены) - ненасыщенные нециклические соединения; 3) нафтены (циклопарафины) - ненасыщенные циклические соединения; 4) ароматические (арены) - ненасыщен
История изучения влияния НГД на лесные экосистемы в условиях Покачевского месторождения
Как отмечалось нами ранее, первая промышленная нефть на Покачевском нефтегазовом месторождении была получена в 1970 г., а уже спустя 13 лет сотрудниками Тюменской ЛОС ВНИИЛМ на его территории была предпринята попытка изучения изменений лесного фонда под воздействием нефтегазодобычи. В результате проведенных исследований, в частности, была предпринята попытка (Вегерин, Захаров, 1987) зонирования территории, прилегающей к факельной установке цеха по подготовке и перекачке нефти (ЦППН-1). В последствии данная схема была уточнена в ходе проведения исследований по изучению отрицательного воздействия промышленных объектов нефтегазодобычи на лесные экосистемы с целью разработки методик определения ущерба, причиняемого ими лесному хозяйству ХМАО-Югра (Исследование ..., 1995). Несмотря на высокий научный потенциал Тюменской ЛОС и комплексный подход к проведению исследований, последние имели один существенный недостаток. Работы проводились разово, что не позволило объективно оценить динамику как деградации, так и демутации лесных экосистем под влиянием нефтегазодобычи. Экологический фонд ХМАО-Югра и Ханты-Мансийское окружное управление лесами выступило в 1996 г. с инициативой организации лесного экологического мониторинга (ЛЭМ) в районах нефтегазодобычи (НГД). Организация базы для ЛЭМ и первичные исследования на ней были выполнены сотрудниками кафедры лесоводства Уральской государственной лесотехнической академии (ныне Уральский государственный лесотехнический университет) под руководством д-ра с.-х. наук, проф. Н.А.Луганского. В процессе выполнения хозяйственного договора за период с 1996 по 2000 гг. по проекту «Мониторинг лесных экосистем ХМАО» было заложено 69 постоянных и временных постоянных пробных площадей (Залесов и др., 2001).
Мониторинг, точнее закладка постоянных пробных площадей для осуществления ЛЭМ, был организован на трех ключевых участках, одним из которых являлось Покачевское месторождение нефти. На заложенных постоянных пробных площадях изучались все компоненты лесных насаждений и различные виды воздействия НГД на лесные экосистемы. Результаты проведенных исследований вошли в целый перечень научных работ, расширивших имеющиеся в тот период знания о воздействии НГД на древостой, подрост, подлесок, живой напочвенный покров и почву. Материалы исследований, полученные на Пока-чевском месторождении нефти были использованы при подготовке диссертационных работ К.И.Лопатина (1998) и К.В.Крючкова (2000), а в последствии обобщены в коллективной монографии «Деградация и демутация лесных экосистем в условиях нефтегазодобычи» (Залесов и др., 2001). Мониторинг (от лат. monitor - наполняющий, надзирающий) - система регулярных комплексных наблюдений, оценки и прогноза изменений состояния экосистем под влиянием природных и антропогенных воздействий. Генеральная задача мониторинга - научное обеспечение поддержания стабильности биосферы Земли. Мониторинг, осуществляемый в лесных экосистемах разных видов и уровней (объемов), подверженных воздействию антропогенных факторов, является лесным экологическим мониторингом (ЛЭМ), ЛЭМ предназначен для оценки состояния лесов и прогноза их развития под воздействием антропогенных, в т.ч. техногенных, факторов. ЛЭМ может осуществляться различными способами в зависимости от масштабов территории и целевых задач. Наиболее важным, по мнению ряда авторов (Залесов и др., 2001), является наземный способ путем организации постоянных стационаров с охватом широкого круга изучаемых признаков и свойств лесных экосистем. Наши исследования проводились на ППП, заложенных ранее сотрудниками кафедры лесоводства. В процессе исследований были проведены повторные комплексные обследования на ППП 1М-96, 2М-96 и ЗМ-96, расположен ных на расстоянии 100, 250 и 230 м, соответственно, от трубы факела ЦГТПН-1. Все три ППП заложены в сосняке лишайниковом. ППП-1М-96 отнесена по визуальным показателям к зоне сильного поражения, а ППП-2М-96 и ЗМ-96, соответственно, к зонам среднего и слабого поражения. Морфологическое описание почвенных разрезов, заложенных на 111111 1М-96, 2М-96 и ЗМ-96 свидетельствуют, что почвы данных пробных площадей характеризуются следующими показателями. Почвенный разрез 1М заложен на территории Покачевского лесничества Мегионского лесхоза ШШ-1М-96, на равнинном участке местности. Тип леса сосняк лишайниковый. Состав древостоя ЮС, класс бонитета Va. В подросте сосна и осина.
Подлеска нет. ЖНП: брусника, мхи, лишайники, багульник. Почва подзолистая, среднеподзолистая, песчаная: Ао - 0-4 см. Неразложившаяся подстилка. А0А2 - 4-Ю см. Черный рассыпчатый песок, пронизанный корнями растений. Переход резкий. Аг - 10-22 см. Белый, пылеватый, рассыпчатый песок, пронизан корнями растений. Переход резкий. Bi - 22-27 см. Светло-коричневый, пылеватый, рассыпчатый песок, в меньшей степени, чем предыдущий горизонт, пронизан корнями растений, свежий. Переход к следующему горизонту резкий. 82 - 27-34 см. Коричневый, пылеватый, рассыпчатый песок, свежий. Кор ни встречаются крайне редко. Переход резкий. 83 - 34-63 см. Бурый, комковатый, плотный, свежий песок. Характер пе рехода резкий. С - 63 см и глубже. Серый, пылеватый, свежий песок. Почвенный разрез 2М заложен на территории Покачевского лесничества Мегионского лесхоза ППП-2М-96, на ровном участке местности. Тип леса со сняк лишайниковый, состав древостоя 9С10с, класс бонитета Va. В подросте осина. Подлеска нет. ЖНП: лишайники, брусника, багульник. Почва подзолистая, подзолистая, песчаная. Ао - 0-2 см. Полуразложившаяся подстилка. AQAI - 2-17 см. Темно-серый, пылеватый, рыхлый свежий песок, пронизанный корнями растений. Переход постепенный. Аг - 17-45 см. Светло-серый, пылеватый, рассыпчатый, свежий песок, пронизан корнями растений. Переход в следующий горизонт постепенный. AiBi - 45-57 см. Желто-коричневый, пылеватый, рассыпчатый, свежий песок, в меньшей степени, чем предыдущий горизонт, пронизан корнями. Характер перехода резкий. В! - 57-104 см. Ржаво-бурый, пылеватый, плотный, свежий песок. Переход постепенный. Вг - 104-197 см. Коричнево-серый, пылеватый, свежий песок. Переход
Воздействие подтоварных вод
Для исследования влияния подтоварных (сильно минерализованных) вод было заложено три ППП в условиях сосняка бруснично-лишайникового. Наиболее характерным объектом загрязнения является ППП-9М-96, заложенная в выделе 9, квартала 202 Покачевского лесничества Мегионского лесхоза. Загрязнение участка подтоварной водой произошло 2 февраля 1995 г. в результате коррозионного порыва низконапорного водовода диаметром 273 мм направления ЦППН-1 (цех подготовки и перекачки нефти) - КСН-6 (кустовая насосная станция). По данным НГДУ в лесное насаждение попало 130 м подтоварной воды, однако по результатам обследования 1996 г. площадь загрязнения составляла 3,32 га. Подтоварные воды относятся к водам хлоридно-кальциевого типа и образуются после очистки пластовых водонефтяных эмульсий при очистке нефти. Поскольку на Покачевском месторождении не производится разбавление подтоварных вод пресной водой, их химический состав практически не отличается от собственно пластовых вод. На момент первого обследования пораженный участок представлял собой ровный участок с небольшими микроповышениями и микропонижениями. Гра ница загрязнения в горизонтальном направлении четко прослеживалась по полностью погибшему ЖНП и жирному темному цвету лесной подстилки, насыщенному жидкостью. В микропонижениях на лесной подстилке и внутри нее обнаруживалась вязкая нефть. Особенно часто такие участки встречались вбли-зи трубопровода и достигали 1-2 м . Наличие нефти объясняется ее присутствием в подтоварной воде (рис. 6.3). Характерной особенностью загрязненного участка являлась полная гибель подроста и подлеска, а также ярко-бурый цвет хвои у растущих на нем деревьев (рис. 6.4).
На части участка, прилегающего к месту порыва трубопровода, на стволах деревьев на высоте 0,5-0,7 м наблюдалась темно-серая полоса шириной 0,3-0,5 м. Последнее объясняется тем, что разлив произошел в зимний период, при наличии снежного покрова. На ППП-9М-96, заложенной в 30 м от места аварии, кора деревьев отслаивалась четко на границе с древесиной при применении усилия средней степени. Промежуток между корой и древесиной имел очень высокую влажность, при обследовании коры капли воды остаются на ее внутренней поверхности и на древесине. Уже на следующий год после поражения обнаружено заселение деревьев стволовыми вредителями. Однако, классической схемы заселения деревьев вредителями нет, несмотря на то, что древесина начинает повреждаться стволовыми вредителями (усачи, златки) подкорные вредители, такие как короеды, лубоеды и прочие - отсутствуют. Вероятно последнее объясняется поднятием по восходящему току после загрязнения веществ, вредных для данных насекомых, либо приведением этими веществами луба и коры в непригодное для питания насекомых состояние. Загрязнение подтоварными водами привело к значительному уменьшению кислотности почвы, по сравнению с фоновыми показателями. В горизонте АоАі рН составила 5,9 при фоновом показателе 3,44 и 3,04. В верхних горизонтах почвы, кроме того, отмечено некоторое повышение валового содержания азота и появление 0,6 мг-экв/100 г суммы поглощенных оснований, принесен ных, видимо, с подтоварной водой. Кроме того, в почвенном профиле, загрязненном подтоварными водами, также как и при нефтезагрязнении, выявлено значительное увеличение подвижных форм фосфора и калия. Фосфора и калия в почвах Ш111-9 М-96 через два года после загрязнения было в 5-10 раз больше, чем на фоновом участке. Фосфор, вероятно, переходит в свободную форму труднорастворимых органоминеральных соединений почвы, а калий - техногенного происхождения, так как в составе подтоварных вод его содержание значительно. В целом можно отметить, что при загрязнении почв подтоварными водами происходит импульверизация солей. Их содержание в подтоварных водах по минерализации составляет 85112 мг/л. Подтоварным водам присуща высокая концентрация ионов Na, Са, сульфатов, иона НСОз» хлоридов. Все это создает условия для засоления почвы (Роде, Смирнов, 1972; Солнцева и др., 1985; Лопатин, 1998). Засоление по типу является сульфатно-хлоридным. Химический состав изучаемого почвенного профиля указывает на его солончаковатость (Солнцева, 1988). Косвенно на это указывает то, что в профиле обнаруживается полная однородность химического состава алюмосиликатной части по всему профилю. Поскольку песчаные почвы сосняка лишайникового обладают высокопромывным режимом, справедливо предположить, что рассоление будет происходить достаточно успешно. Последнее было подтверждено при обследовании ППП-9М-96 в 2006 г., когда анализ химического состава почвы не показывал даже следов хлоридов. Загрязнение подтоварными водами уже через два года вызвало гибель значительного числа деревьев (табл. 6.4). При оценке солевого загрязнения в качестве критерия стадии загрязнения используют концентрацию в почвах ионов хлора.
Однако последние обладают высокой миграционной способностью и достаточно быстро вымываются из верхних горизонтов почвы (Экология ..., 1997). В то же время, при солевом загрязнении наблюдается полная гибель лесного насаждения (Чижов, 1995), поскольку подтоварная вода оказывается более токсичным загрязнителем по сравнению с нефтью. Последнее обстоятельство исключает необходимость зонирования участков, загрязненных подтоварными водами по зонам поражения. Полученные нами данные свидетельствуют, что в случае загрязнения подтоварными водами покрытых лесной растительностью участков должны срочно проводиться сплошные санитарные рубки с целью недопущения образования очагов стволовых вредителей и рационального использования древесины обреченных на гибель деревьев, пока она не потеряла своих технических качеств. Для изучения скорости демутационных процессов на загрязненных подтоварными водами участках были проведены исследования количественных и качественных показателей подроста на периферии и в центре загрязненного участка. Как отмечалось выше, древостой на участке погиб, что исключило конкуренцию с его стороны за воду, свет и питательные вещества. Несмотря на отсутствие конкуренции со стороны материнского древостоя, зарастание загрязненного участка протекает довольно медленно (табл. 6.5). Материалы табл. 6.5. наглядно свидетельствуют, что в центральной части загрязненного участка подрост спустя 5 лет после разлива подтоварной воды не встречается, а на периферийной части представлен преимущественно всходами. Таблица 6.5. Количественные и качественные показатели подроста спустя 5 и
