Изменение водных компонентов природной среды в природно-технических системах нефтяных месторождений Пермского края
Автор: Исаев С.В.
Журнал: Антропогенная трансформация природной среды @atps-psu
Рубрика: Техногенная трансформация природной среды. Влияние промышленности
Статья в выпуске: 3, 2017 года.
Бесплатный доступ
В статье проанализировано развития процессов геохимической трансформации природной подсистемы, а именно поверхностных и подземных вод, включенных в природно-технические системы нефтяных месторождений. Сделаны выводы о процессах, протекающих при функционировании природно-технических систем нефтяных месторождений на примере Пермского края.
Природно-техническая система, водные компоненты, техногенез
Короткий адрес: https://sciup.org/147229977
IDR: 147229977 | УДК: 502.64
Changes of water components of the natural environment in natural- technical systems of oil fields of the Perm region
The article analyzes the development of the processes of geochemical transformation of the natural subsystem, namely surface and groundwater included in the natural-technical systems of oil fields. Conclusions are drawn about the processes taking place during the operation of natural-technical systems of oil deposits in the example of the Perm Territory.
Текст научной статьи Изменение водных компонентов природной среды в природно-технических системах нефтяных месторождений Пермского края
На всех стадиях разработки и эксплуатации нефтяных месторождений происходит формирование приро дно-технических систем (далее - ПТС). Они включают в себя природную и техническую подсистемы [1, 4-9, 11, 13].
Учитывая технологическую связанность промышленных объектов месторождения сетью линейных объектов, можно сказать, что месторождение представляет собой ПТС локального уровня, а отдельные промышленные объекты (скважины, ДНС, У1П1Н, трубопроводы и др.) являются ПТС элементарного уровня.
Одним из видов техногенеза является геохимическая трансформация, в основном выраженная в процессах галогенеза и битумизации [2, 3, 10, 12, 14].
Для оценки распространения процессов данного типа в водных объектах месторождений (ПТС локального уровня) были отобраны пробы поверхностных и подземных вод. Отбор проб поверхностных вод осуществлялся в двух створах, ограничивающих участок водного объекта, в пределах которого возможно поступление загрязняющих веществ с примыкающей к источнику загрязнения территории водосбора.
В пункты отбора проб подземных вод включены: колодцы, родники, наблюдательные гидрогеологические скважины.
Отбор проводился в соответствии с существующими нормативными документами.
В отобранном материале в аккредитованной лаборатории производилось определение основных поллютантов - нефтепродуктов (далее - НП) и хлоридов.
Влияние функционирования ПТС проводилось на трех нефтяных месторождениях Пермского края -Кокуйском, Озерном и Падунском. В ходе исследования трансформации водных объектов в ПТС месторождений были проанализированы 257 проб подземных вод, 300 проб поверхностных вод.
Полученные результаты рассматривались в разрезе каждого месторождения. Затем определялось распространение процессов техногенеза в ПТС локального уровня. Рассчитывалось среднее значения содержания НП и хлоридов и сравнивалось с фоновыми показателями, полученными в результате исследований проводимых ранее и с утвержденными нормативами ПДКрх для поверхностных вод, и ПДХхп для подземных вод.
Для более полного анализа, кроме среднего арифметического, были рассчитаны другие статистические величины. Различия между выборками проб оценивались с помощью критерия Стьюдента (далее -1) и критерия Фишера (далее - F). Результаты расчетов представлены в таблицах 1,2.
Анализ результатов апробирования общей массы поверхностных и подземных вод изучаемых месторождений выявил, что наибольшие средние концентрации НП наблюдаются на Кокуйском месторождении. Они составляют 0,15 мг/л. На Озерном и Падунском месторождениях средняя концентрация НП равны и составляют 0,03 мг/л.
Отдельное рассмотрение содержания НП в подземных водах показывает, что наибольшие средние концентрации наблюдаются на Падунском месторождении - 0,07 мг/л, затем на Озерном - 0,04 мг/л и Кокуйском - 0,03 мг/л. В поверхностных водах исследуемых месторождений максимальная концентрация НП выявлена на Кокуйском месторождении - 0,2 мг/л, на Озерном и Падунском месторождениях - 0,02 мг/л.
Содержание НП в фоновых пробах было обнаружено только в поверхностных водах на Озерном месторождении. Естественный фон составляет 0,13 мг/л. Сравнивая полученные результаты с фоном можно сделать вывод, что во всех изучаемых случаях, кроме поверхностных вод Озерного месторождения, наблюдается повышения содержания НП.
В общем по всем водным объектам и поверхностных водах Кокуйского месторождения наблюдается превышение утвержденных нормативов допустимых концентраций. Во всех остальных случаях сформировавшийся техногенный фон находится в пределах ПДКр х
Таблица 1
Статистические показатели выборок по содержанию НП в поверхностных и подземных водах НМ, мг/л
|
№№ п/п |
М естор ождение |
Подземные воды |
Поверхностные воды |
В общем по водным объектам |
||||||||||||
|
X |
ДИ |
S2 |
N |
V |
X |
ДИ |
S2 |
N |
V |
X |
ДИ |
S2 |
N |
V |
||
|
1 |
Кокуйское |
0,03 |
0,005 |
0,0003 |
50 |
0,62 |
0,20 |
0,1 |
0,08 |
121 |
1,44 |
0,15 |
0,04 |
0,06 |
171 |
1,7 |
|
2 |
Паду некое |
0,07 |
0,02 |
114934 |
33 |
2,36 |
0,020 |
0,01 |
0,001 |
83 |
1,29 |
0,03 |
0,01 |
0,002 |
116 |
1,40 |
|
3 |
Озерное |
0,04 |
0,004 |
0,001 |
174 |
0,63 |
0,022 |
0,002 |
0,0001 |
96 |
0,42 |
0,03 |
0,003 |
0,001 |
270 |
0,68 |
Таблица 2
Статистические показатели выборок по содержанию хлоридов в поверхностных и подземных водах
НМ, мг/л
|
№№ п/п |
М естор ождение |
Подземные воды |
Поверхностные воды |
В общем по водным объектам |
||||||||||||
|
X |
Ж |
S2 |
N |
V |
X |
Ж |
S2 |
N |
V |
X |
Ж |
S2 |
N |
V |
||
|
1 |
Кокуйское |
280 |
154 |
303772 |
50 |
1,99 |
149 |
31 |
32811 |
129 |
1,22 |
185 |
49 |
111933 |
179 |
1,81 |
|
2 |
Паду некое |
146 |
117 |
114934 |
33 |
2,36 |
86 |
31 |
20771 |
84 |
1,69 |
103 |
40 |
48069 |
117 |
2,14 |
|
3 |
Озерное |
90 |
22 |
22263 |
176 |
1,66 |
13 |
2 |
144 |
96 |
0,92 |
63 |
15 |
15823 |
272 |
2,00 |
Анализ содержания хлоридов в поверхностных и
Сформировавшийся техногенный фон по
подземных водах месторождений показал, что наибольшие концентрации поллютанта обнаруживаются на Кокуйском месторождении (185 мг/л), наименьшие на Озерном (63 мг/л).
Сравнение данных о среднем содержании хлоридов с фоновыми показателями показало, что на всех месторождениях в разной степени наблюдается превышения фона.
хлоридам в водных объектах месторождений во всех случаях ниже утвержденных ПДКр х и ПДКХ п
С целью определения значимости различий средних концентраций поллютанов и сравнения дисперсий полученных результатов апробирования по ПТС месторождений были рассчитаны 1 и F. Значения критериев представлены в таблицах 3,4.
Критерии Стьюдента и Фишера для изучаемых ПТС. НП.
Таблица 3
|
№ типа объекта |
Кокуйское НМ |
Паду некое НМ |
Озерное HM |
||||||||||
|
1 |
2 |
3 |
1 |
2 |
3 |
||||||||
|
t |
F |
t |
F |
t |
F |
t |
F |
t |
F |
t |
F |
||
|
1 |
Все водные объекты |
ЗЕ-08 |
ЗЕ-54 |
- |
- |
- |
- |
2E-08 |
2E-189 |
- |
- |
- |
- |
|
2 |
Подземные воды |
- |
- |
0,001 |
ЗЕ-17 |
- |
- |
- |
- |
2,3E-06 |
0,0002 |
- |
- |
|
3 |
Поверхностные воды |
- |
- |
- |
- |
0,0001 |
3E-54 |
- |
- |
- |
- |
0,0003 |
6,7E-31 |
|
№ типа объекта |
Паду некое НМ |
Кокуйское НМ |
Озерное HM |
||||||||||
|
1 |
2 |
3 |
1 |
2 |
3 |
||||||||
|
t |
F |
t |
F |
t |
F |
t |
F |
t |
F |
t |
F |
||
|
1 |
Все водные объекты |
ЗЕ-08 |
ЗЕ-54 |
- |
- |
- |
- |
0,86 |
IE-20 |
- |
- |
- |
- |
|
2 |
Подземные воды |
- |
- |
0,001 |
ЗЕ-17 |
- |
- |
- |
- |
0,03 |
8.9E-17 |
- |
- |
|
3 |
Поверхностные воды |
- |
- |
- |
- |
0,0001 |
4E-21 |
- |
- |
- |
- |
0,43 |
2E-19 |
|
№ типа объекта |
Озерное НМ |
Кокуйское НМ |
Паду некое HM |
||||||||||
|
1 |
2 |
3 |
1 |
2 |
3 |
||||||||
|
t |
F |
t |
F |
t |
F |
t |
F |
t |
F |
t |
F |
||
|
1 |
Все водные объекты |
2Е-08 |
2Е-189 |
- |
- |
- |
- |
0,86 |
IE-20 |
- |
- |
- |
- |
|
2 |
Подземные воды |
- |
- |
2,ЗЕ-06 |
0,0002 |
- |
- |
- |
- |
0,03 |
8.9E-17 |
- |
- |
|
3 |
Поверхностные воды |
- |
- |
- |
- |
0,0003 |
6,7E-31 |
- |
- |
- |
- |
0,43 |
2E-19 |
Расчет критериев 1 и F показал, что для выборок проб локальных ПТС показал, что по содержанию НП почти во всех системах достоверно отличаются. Исключение составляют ПТС Озерного и Падунского месторождений. В водных объектов данных месторождений наблюдается высокая схожесть среднего содержания НП. Концентрации НП в поверхностных водах месторояедений менее схожи, а в подземных водах наблюдаются статистически значимые различия.
Содержание и распределение хлоридов в ПТС месторождений отличается в меньшей степени. В большинстве случаев критерии 1 и F имеют значения, показывающие высокий уровень различия выборок.
Значение распределения результатов почти во всех ПТС существенно отличаются. Только между результатами в поверхностных водах ПТС Кокуйского и Падунского месторождений наблюдается средний уровень схожести.
Наибольшие различия в подземных водах наблюдаются между ПТС Озерного и Кокуйского месторождений. ПТС Падунского месторождения наименьшим образом отличается от других, хотя отличия приобретают статистически значимых характер.
Содержание хлоридов в поверхностных водах Озерного месторояедения статистически значимо отличается от ПТС других месторояедений. На данном месторояедении наблюдается наименьший уровень концентраций хлоридов в поверхностных водах.
По результатам исследований водных объектов, проведенных на трех нефтяных месторояедениях Пермского края, можно сделать вывод, что при эксплуатации месторояедения формируются ПТС. Изучение ПТС локального уровня показало, что в них происходит трансформация химического состава водных объектов.
Таблица 4
Критерии Стьюдента и Фишера для изучаемых ПТС. Хлориды.
|
№типа объекта |
Кокуйское НМ |
Паду некое НМ |
Озерное HM |
||||||||||
|
1 |
2 |
3 |
1 |
2 |
3 |
||||||||
|
t |
F |
t |
F |
t |
F |
t |
F |
t |
F |
t |
F |
||
|
1 |
Все водные объекты |
0,85 |
0,03 |
- |
- |
- |
- |
0,03 |
3,6E-32 |
- |
- |
- |
- |
|
2 |
Подземные воды |
- |
- |
0,18 |
0,005 |
- |
- |
- |
- |
0,02 |
4,3E-39 |
- |
- |
|
3 |
Поверхностные воды |
- |
- |
- |
- |
0,23 |
0,56 |
- |
- |
- |
- |
4.9E-14 |
4,7E-87 |
|
№типа объекта |
Паду некое НМ |
Кокуйское НМ |
Озерное HM |
||||||||||
|
1 |
2 |
3 |
1 |
2 |
3 |
||||||||
|
t |
F |
t |
F |
t |
F |
t |
F |
t |
F |
t |
F |
||
|
1 |
Все водные объекты |
0,85 |
0,03 |
- |
- |
- |
- |
0,84 |
6.3E-14 |
- |
- |
- |
- |
|
2 |
Подземные воды |
- |
- |
0,18 |
0,005 |
- |
- |
- |
- |
0,37 |
4, IE-13 |
- |
- |
|
3 |
Поверхностные воды |
- |
- |
- |
- |
0,23 |
0,56 |
- |
- |
- |
- |
l,6E-05 |
2,7E-75 |
|
№типа объекта |
Озерное НМ |
Кокуйское НМ |
Паду некое HM |
||||||||||
|
1 |
2 |
3 |
1 |
2 |
3 |
||||||||
|
t |
F |
t |
F |
t |
F |
t |
F |
t |
F |
t |
F |
||
|
1 |
Все водные объекты |
0,03 |
3,6Е-32 |
- |
- |
- |
- |
0,84 |
6.3E-14 |
- |
- |
- |
- |
|
2 |
Подземные воды |
- |
- |
0,02 |
4,3E-39 |
- |
- |
- |
- |
0,36711 |
4, IE-13 |
- |
- |
|
3 |
Поверхностные воды |
- |
- |
- |
- |
4.9E-14 |
4,7E-87 |
- |
- |
- |
- |
4.9E-14 |
4,7E-87 |
Каждая локальных ПТС месторождений имеет системах отмечаются существенные различия в свои индивидуальные особенности. Почти во всех распределении НП и хлоридов.
Список литературы Изменение водных компонентов природной среды в природно-технических системах нефтяных месторождений Пермского края
- Бондарик Г.К., Ярг Л.А. Инженерно-геологические изыскания. М.: КДУ, 2011. 420с.;
- Бузмаков С. А., Костарев С. М. Техногенные изменения компонентов природной среды в нефтедобывающих районах Пермской области. Пермь: Изд-во Перм. ун-та, 2003. 171с.;
- Солнцева Н. П. Добыча нефти и геохимия природных ландшафтов. М.:Изд-во МГУ, 1998. 376с.
- Бузмаков С.А. Актуальные вопросы антропогенной трансформации экосистем // Антропогенная трансформация природной среды. 2011. № 1. С. 11-16.
- Бузмаков С.А. Основные направления оптимизации экологической политики при эксплуатации нефтяных месторождений// Географический вестник. 2007. № 1-2. С. 162-167.
- Бузмаков С.А. Проблемы изучения антропогенной трансформации природной среды// Антропогенная трансформация природной среды. 2014. № 1. С. 17-24.
- Бузмаков С.А. Проблемы формирования концептуальных представлений об окружающей среде // Антропогенная трансформация природной среды. 2016. № 2. С. 10-19.
- Бузмаков С.А. Техногенез и трансформация природной среды в карстовой районе при добыче нефти // Экологические проблемы. Взгляд в будущее Сборник трудов VIII Международной научно-практической конференции. 2017. С. 51-55.
- Бузмаков С.А. Экспериментальное определение основных фаз техногенной трансформации экосистемы// Вестник Пермского университета. Серия: Биология. 2004. № 2. С. 133-138.
- Бузмаков С.А., Андреев Д.Н., Хотяновская Ю.В., Дзюба Е.А. Экологическая диагностика антропогенной трансформации экосистем // Теория и методы исследования в естественный науках. Сборник научных статей по материалам Международной научно-практической конференции. Главный редактор И.С. Копылов. 2016. С. 171-178.
- Бузмаков С.А., Воронов Г.А. Основные подходы в определении качества окружающей среды // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2016. Т. 18. № 2-2. С. 587-590.
- Бузмаков С.А., Егорова Д.О. Оценка состояния микробоценоза на подфакельных территориях нефтяных месторождений// Естественные науки. 2016. № 2 (55). С. 7-17.
- Бузмаков С.А., Овеснов С.А., Кувшинская Л.В., Кулакова С.А. Деградация и загрязнение земель в районе совместного природопользования сельского хозяйства и нефтяной промышленности // Географический вестник. 2007. № 1-2. С. 180-184
- Egorova D.O., Nazarova E.A., Demakov V.A., Plotnikova E.G., Buzmakov S.A., Andreev D.N. Bioremediation of hexachlorocyclohexane-contaminated soil by the new Phodococcus wratislaviensis strain CH628 // Water, Air, & Soil Pollution. 2017. Т. 228. № 5. С. 183.
