УДК 502.654: 631.4 (574) (Казахский национальный технический университет имени К.И. Сатпаева

УДК 502.654: 631.4 (574)
М.Н. Сактаганов, М.Т. Ошакбаев, Г.С. Жаксыбаева
(Казахский национальный технический университет имени К.И. Сатпаева
Алматы, Республика Казахстан)
ПОЧВЕННЫЙ ПОКРОВ МЕСТОРОЖДЕНИЯ АРЫСКУМ
КЫЗЫЛОРДИНСКОЙ ОБЛАСТИ
Аннотация. Нефтегазодобывающая отрасль, как одна из самых экологически опасных отраслей
хозяйствования, отличается большой землеемкостью, значительной загрязняющей способностью, высокой
взрыво – и пожароопасностью промышленных объектов. Химические реагенты, применяемые при бурении
скважин, добыче и подготовке нефти, а также добываемые углеводороды и примеси к ним являются
вредными веществами для растительного и животного мира, а также для человека. Влияние нефтяных
загрязнений на почву проявляется в изменении ее физических, физико-химических и химических свойств, в
торможении интенсивности биологических процессов. Хронические разливы нефти приводят к быстрой
потере продуктивности земель или полной деградации ландшафтов. Нами рассмотрены генетические типы
почв месторождения. Определены основные виды механического и химического воздействия на почвенный
покров.
Кызылординский регион – один из наиболее важных аграрно-индустриальных районов
Казахстана. Добыча нефти и сопутствующего газа составляет единую нефтегазовую отрасль и
является основой мощного топливно-энергетического комплекса (ТЭК) страны. Увеличение
объемов добычи нефти на территории Кызылорды приводит к усилению техногенной нагрузки на
все компоненты экосистемы, в том числе и на почвы.
В нефтегазоносных районах Кызылорды уже сейчас складывается крайне неблагоприятная
экологическая ситуация, которая с каждым годом ухудшается.
В настоящее время нефть и нефтепродукты признаны приоритетными загрязнителями
окружающей среды. По степени влияния на окружающую среду нефтедобывающие предприятия
входят в десятку наиболее опасных. Неизбежный вынос на поверхность нефти и нефтепродуктов в
результате аварий и в процессе нефтедобычи приводит к гибели растений и деградации очень
неустойчивых почв Кызылорды, ведет к общему сдвигу биосферных процессов на Земле [1].
Месторождение Арыскум расположено согласно природно-сельскохозяйственному
районированию земельного фонда Казахстана в Арало-Балхашской пустынной зоны [3].
На территории района происходит резкая смена зимних и летних режимов погоды. В это
время наиболее активно проявляется ветровая деятельность, под воздействием которой
развиваются процессы дефляции почв. Рельеф представлен слабоволнистой равниной с
отдельными всхолмлениями и частыми замкнутыми понижениями (западинами). Абсолютные
отметки местности составляют 100-180 м над уровнем моря.
В геологическом отношении территория месторождения представляет собой обширный
замкнутый прогиб палеогенового плато, сложенного глинами и песчаниками эоценового и
олигоценового возраста морского происхождения. Сверху они перекрыты четвертичными
аллювиально-пролювиальными, а в центре прогиба – озерными отложениями. Общей чертой
почвообразующих пород является их карбонатность и присутствие различных воднорастворимых
солей.
По устройству поверхности территория относится к мел-палеогеновому плату Сарылан,
представляющего собой южную окраину Центрально-Казахстанской складчатой страны. Рельеф
представлен полого-увалистой равниной с отдельными всхомлениями, размытыми третичными
останцами, частыми замкнутыми понижениями (западинами) и циркообразными соровыми
впадинами [3].
Растительность пустынь изрежена и продуцирует наибольшее количество органического
вещества, которое под воздействием высоких температур быстро минерализуется, что приводит к
формированию низкогумусированных почв.
Зональным подтипом на характеризуемой территории являются серо-бурые пустынные
почвы. Однородные массивы зональных почв встречаются по выровненным высоким
поверхностям равнины. На большей части равнины формируются комплексы, состоящие из
нормальных (зональных) пустынных почв, часто в комплексах с солончаками. Наиболее низкие
участки равнины и замкнутые депрессии заняты соровыми солончаками. Соры, как правило,
обрамляются солончаками типичными в комплексе с полугидроморфными солончаками. Таким
образом,
почвенный
покров
территории
месторождения отличается значительной
пространственной изменчивостью и многообразием. Эти почвы используются в качестве
низкопродуктивных пастбищных угодий [2].
Анализ фондовых материалов позволяет выделить на рассматриваемой территории
следующие генетические типы почв:
 Серо-бурые обычные средне- и легкосуглинистые;
 Серо-бурые солонцеватые средне- и легкосуглинистые;
 Серо-бурые малоразвитые щебенистые суглинистые;
 Солонцы бурые средние суглинистые;
 Такыры засоленные суглинистые;
 Солончаки соровые суглинистые.
Каждый из этих типов почв развивается в определенных для них условиях
почвообразования и подразделяется на подтипы, роды, виды и разновидности [2].
В результате хозяйственной деятельности на территории месторождения, почвенный покров
претерпевает антропогенные нарушения практически повсеместно. Эти нарушения являются
результатом, во-первых, длительного сельскохозяйственного использования региона под отгонное
животноводство, во-вторых, развивающимся строительством коммуникаций для эксплуатации
природных ресурсов отраслями нефтедобывающей промышленности.
Современное состояние почвенного покрова несет на себе отпечаток техногенной
нарушенности, отражая характер, темпы и масштабы обустройства и эксплуатации
месторождения. В результате функционирования технологических линий нефтедобывающей
отрасли почвенный покров испытал антропогенное воздействие прямого и косвенного характера в
виде механического нарушения и химического загрязнения [1].
Основными видами воздействия на почвенный покров были и остаются пастбищное
животноводство и техногенное воздействие, которые проявляются через физическое (животными),
механическое нарушение и химическое загрязнение. Все виды воздействия носят локальный,
площадной и линейный характер.
Современное состояние почвенного покрова территории месторождения, в том числе и на
участке бурения скважин, характеризуется как удовлетворительное с локально напряженным
состоянием в пределах промышленно-селитебных комплексов.
Бурение эксплуатационных скважин на месторождении Арыскум планируется осуществлять
в пределах распространения серо-бурых нормальных суглинистых почв в комплексе с серобурыми солонцеватыми.
Следует отметить, что работы будут осуществляться на территории уже техногенно
нарушенной при его освоении. Как показывают данные мониторинга 2008 г.(ТОО «ЭКОТЕРРА»),
в поверхностном слое почвы преобладают производные нефтепродуктов алифатического ряда от
С 13 до С 33. На некоторых станциях обнаружены полосы поглощения валентных и
деформационных связей углеводородов нефтяного происхождения. Это свидетельствует о
незначительных концентрациях общего количества углеводородов природного и антропогенного
происхождения.
Содержание тяжелых металлов и нефтепродуктов в почвах месторождения не превышает
санитарных показателей. Несколько повышены концентрации кадмия в солончаках и тяжелых
солонцовых глинах. По шкале нормирования химического загрязнения почвенных таксонов
уровень содержания тежелых металлов приближается к фоновому.
При проведении гамма спектрометрических анализов в экологорентгеноспектральной
лаборатории на гамма-спектрометрической установке ЦНИЛ ОАО «Волковгеология»
установлено, что величина эффективной удельной активности в почвах не превышает показателей
«Норм радиационной безопасности (НРБ-99)» для первого класса строительных материалов
(норма 370,0 Бк/кг). Следовательно, это не представляет опасности для обслуживающего
персонала месторождения (таблица 1).
Таблица 1. Гамма спектрометрический анализ почвенных проб месторождения
Арыскум на содержание и определение удельной активности, 2008 г.
Станция
Радионуклиды
отбора
Ra
Ra
Th
Cs
Ст.1
Ст.3
30,0
30,9
20,5
21,2
20,3
21,4
<2,7
<2,7
Ст.1
Ст.3
25,6
27,1
28,2
18,5
25,2
21,4
4,0
<3,5
Ст.1
Ст.3
29,5
21,5
23,5
18,9
22,3
20,1
1,2
<3,0
K
Весна
590
630
Лето
555
640
Осень
590
475
Pb
Tb
Th
U
<250
<260
<800
<800
<50
<45
<3,5
<3,5
45
<50
<400
<600
<22
31
<2,1
<2,8
<180
<170
<800
<700
41
37
<2,6
<2,1
Общие особенности почвенного покрова проектируемой площади месторождения Арыскум
характеризуются тем, что почвообразующие породы зональных и интразональных почв
представлены в основном легко-, средне- и тяжелосуглинистыми засоленными грунтами. По
водно-химическим и инженерно-геологическим особенностям почвенный покров относится к
категории относительно устойчивым к антропогенному воздействию видов [10].
Технологический цикл строительства скважин включает три этапа работ: обустройство
площадок и сопутствующих коммуникационных сетей, бурение скважины и демонтаж
оборудования, рекультивация нарушенных земель. Каждому этапу работ соответствует
определенный набор источников воздействия, однако основными видами воздействия на
почвенный покров является механическое разрушение и химическое загрязнение различной
степени и интенсивности проявления.
Основные виды механического воздействия на почвенный покров заключаются в:
- уничтожении почвенного профиля при обустройстве буровых вышек;
- нарушении
верхних
горизонтов
почвенного
профиля
при
обустройстве
коммуникационных объектов вокруг скважин;
- нарушении почвенного покрова при прокладке автодорог к скважинам.
Химическое загрязнение почвенного покрова будет происходить вследствие:
- загрязнения почвенного покрова горюче-смазочными материалами на всех этапах
проведения буровых работ;
- загрязнения почвенного покрова вокруг скважин тампонажными, буровыми растворами и
сточными водами в период проведения работ;
- загрязнения почвенного покрова вокруг скважин при возникновении аварийных и
нештатных ситуаций нефтью и пластовыми водами;
- поверхностного загрязнения почвенного покрова промышленными и бытовыми
отходами.
Основным источником механического воздействия при обустройстве площадок является
техника, применяемая при строительстве полевого лагеря, стоянки для автотранспорта, складов
бытового и производственного мусора, складов для хранения ГСМ и технического оборудования
[5].
Изъятые при строительстве и буровых работах и складированные на поверхности, сильно
засоленные породы являются источниками вторичного засоления окружающих почв. Такие
нарушения носят узко локальный (точечный) характер и их площади будут незначительны в
пространстве.
При прокладке подъездных путей к скважинам механический вид воздействия на почвенный
покров линейного характера выразится в форме дорожной дигрессии. В первую очередь по всей
длине трасс уничтожится плодородный верхний горизонт, нарушится структура верхних
горизонтов в результате увеличения нагрузки, их распыления и переуплотнения. Практика
показывает, что на каждые 100 км путей нарушается около 100 га земель. По интенсивности и
масштабам данный вид воздействия зависит от водно-физических свойств почвенных разностей,
на поверхности которых прокладываются дороги. В пустынных условиях лимитирующим
фактором, определяющим устойчивость почв к техногенным нарушениям, конечно, является их
механический состав [8].
Для первого этапа работ возможно химическое загрязнение почвенного покрова горючесмазочными материалами, выхлопными газами автотранспорта, дизельных установок, но
масштабы проявления, будут крайне ограничены. Загрязнение зональных почв горюче-
смазочными материалами будет носить локальный характер, а масштабы загрязнения будут
зависеть от механического состава почвообразующих пород и их физико-химических свойств.
Наибольшую опасность для почвенного покрова представляет второй этап технологического
цикла строительства скважин, в период которого осуществляются бурение скважин и их
испытание. На данном этапе возможно поступление в почву определенного набора химических и
токсичных веществ локального характера. Основными источниками химического загрязнения
почвенного покрова являются:
- просачивание бытовых и технологических отходов;
- аккумуляция продуктов сгорания ГСМ автотранспорта, буровых и дизельных установок;
- просачивание и аварийные разливы реагентов из амбаров с буровыми и тампонажными
растворами;
- просачивание и аварийные разливы пластовых и сточных вод;
- внештатные и аварийные разливы нефти из устья скважин.
Основными загрязняющими веществами при бурении и испытании скважин являются
буровые растворы, промывочные жидкости, реагенты для воздействия на пласт, цементы,
производственные отходы, бытовой, технический мусор и пр. Доминирующей группой
химического загрязнения будет являться сама нефть, сопутствующий ей газ, сточные и подземные
минерализованные воды. При этом будет наблюдаться активное изменение структуры почвенного
покрова за счет вторичного засоления, нефтехимического загрязнения и накопления тяжелых
металлов в почвах. В конечном итоге сформируются техногенные почвенные ареалы с совершенно
иными геохимическими свойствами, не типичными для зональных почв с аномальными, на
первых порах агрессивными свойствами [8].
Процесс вторичного засоления почвенного покрова является неотъемлемой частью
технологического цикла строительства скважин, во время которого из скважин на поверхность
поступают
и
складируются
засоленные
подстилающие
породы,
изливаются
высокоминерализованные пластовые воды. Высокое содержание воднорастворимых солей в
пластовых водах усиливают накопление солей в профиле. В конечном итоге почвы, подверженные
вторичному засолению, быстро и надолго теряют свой агромелиоративный потенциал и переходят
в земельном фонде в разряд неудобей. В целях предотвращения масштабного процесса
техногенного засоления почв попутными пластовыми водами необходимо строго соблюдать
технологический цикл их хранения и вторичного использования.
Заключение: В силу специфических условий формирования почвы Кызылорды отличаются
слабой эколого-геохимической устойчивостью к техногенным воздействиям и малым
потенциалом для самоочищения и самовосстановления. Высокая чувствительность ландшафтов к
техногенному воздействию, длительный срок их восстановления обусловливает необходимость
проведения углубленных почвенно-экологических исследований с целью оценки последствий
загрязнения почв нефтью. Обострение экологических проблем, связанных, в первую очередь, с
возросшей техногенной нагрузкой, определяет приоритетность изучения закономерностей
трансформации почв как центрального звена экосистемы. В то же время научные подходы к
проблеме рекультивации почв требуют выявления экологических последствий загрязнения,
разработки обоснованных нормативов предельно допустимой нефтяной нагрузки на почвы, что, в
свою очередь, предполагает выяснение характера и скорости процессов трансформации нефти и
самоочищения почвы.
ЛИТЕРАТУРА
1. Звягинцев Д.Г., Гузев В.С., Левин С.В., Селецкий Г.И., Оборин А.А. Диагностические признаки
уровней загрязнения почвы нефтью. // Почвоведение, 1989. № 1. С. 72-78.
2. Фаизов К.Ш. Почвы пустынной зоны Казахстана. Алма-Ата, 1970.
3. Фаизов К.Ш., Уразалиев Р.А., Иорганский А.И. Почвы Республики Казахстан. Алматы, 2001. С. 194215.
4. Боровский В.М. Геохимия засоленных почв Казахстана.М., 1978.
5. Гайнутдинов М.З. О токсичности нефти //Проблемы разработки автоматизированных систем
наблюдения, контроля и оценки состояния окружающей среды. Казань, 1979.
6. Горбунов Н.И., Бекаревич Н.Е., Захарьина Г.В. Влияние разработок полезных ископаемых на
окружающую среду. // Экология и земледелие. М., Наука, 1980. С. 37-43.
7. Почвы Казахской ССР. Вып.14. Кызылординская обл. Алма-Ата, 1983,135 с.
8. М. Д. Диаров. «Экология и нефтегазовый комплекс» Том – 1. Алматы –2003,с-387.
9. Цыганков А.Н. Экология и технология. Москва: Знание, 1976.
10. Вредные вещества в промышленности. Органические вещества: Справочник / Под общ. ред. Э. Н.
Левиной, И. Д. Гадаскиной. – Л.: Химия, 1988. – 464с.
REFERENCES
1. Zvyagintsev D.G., Guzev V.S., Levin S.V., Seletskii G.I., Oborin A.A. Diagnosticheskie priznaki urovnei
zagryazneniya pochvy neftyu. / / Soil Science, 1989. Number 1. S. 72-78.
2. Faizov K.Sh. Pochvy pustynnoi zony Kazakhstana. Alma-Ata, 1970.
3. Faizov K.Sh., Urazaliev R.A., Iorganskii A.I. Pochvy Respubliki Kazakhstan. Almaty, 2001. S. 194-521.
4. Borovskii B.M. Geokhimiya zasolennykh pochb Kazakhstana. M., 1978.
5. Gainutdinov M.Z. O toksichnosti nefti//Problemy razrabotki avtomatizirovannykh sistem nablyudeniya,
kontrolya i otsenki sostoyaniya okruzhayushchei sredy. Kazan, 1979.
6. Gorbunov N.I., Bekarevich N.E., Zakharina G.B. Vliyanie razrabotok poleznykh iskopaemykh na
okruzhayushchuyu sredu. // Ekologya i zemledelie. M., Nauka, 1980. S. 37-43.
7. Pochvy Kazakhskoi SSR. Vyp.14. Kyzylordinskaya obl. Alma-Ata, 1983,135s.
8. M.D.Diarov. «Ekologya i neftegazovyi kompleks» Tom - 1. Almaty - 2003, s-387.
9. Tsygankov A.N. Ekologya i tehnologya. Moskva: Znanie, 1976.
10. Vrednye veshchetva v promyshlennosti. Organicheskie veshchestva: Spravochnik / Pod obshch. red. E.N.
Levinoi, I.D. Gadaskinoi. - L.: Khimiya, 1988. - 464s.
Сақтағанов М.Н., Ошақбаев. М.Т., Жақсыбаева Г.С.
Қызылорда облысы Арысқұм кенорнындағы топырақ жамылғысының қазіргі күйі
Түйіндеме. Бұл мақалада мұнайдың және мұнай өнімдерінің топырақ жамылғысына әсері зерттелді.
Арысқұм кенорнындағы топырақтың генетикалық типтері қарастырылды. Топырақтың жағдайы анықталды.
Түйін сөздер. мұнай, топырақ, топырақ типтері, мұнай-газ саласы, мұнай өнімдері, қоршаған орта.
Сактаганов М.Н., Ошакбаев М.Т., Жаксыбаева Г.С.
Современное состояние почвенного покрова месторождении Арыскум Кызылординской
области
Резюме. В данной статье изучено воздействие нефти и нефтепродуктов на почвенный покров.
Рассмотрены генетические типы почв месторождении Арыскум. Выявлено состояние почвы.
Ключевые слова: нефть, почва, типы почвы, нефтегазодобывающая отрасль, нефтепродукты,
окружающая среда.
Saktaganov M.N., Oshakbaev M.T., Jaksybaeva G.S.
The current state of the soil cover Aryskum Kyzylorda region
Summary. This paper studies the effects of oil and oil products in soil. Examined the genetic soil types
Aryskum. Revealed the state of the soil.
Keywords: oil, soil, types of soil, oil and gas industry, petroleum, environment.