Д. В. Пислегин, Н. С. Пислегина Тюменский государственный университет, научно-исследовательский институт экологии и рационального использования природных ресурсов ГЕОХИМИЧЕСКОЕ ИЗУЧЕНИЕ ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ШЛАМОВЫХ АМБАРОВ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫХ СКВАЖИН ТАЁЖНОЙ ЗОНЫ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ Наибольшую экологическую опасность при проведении буровых работ и строительстве геологоразведочных скважин представляет химическое загрязнение геологической среды, почвенного покрова, поверхностных и грунтовых вод буровым раствором (БР), химреагентами, буровыми отходами (БО) и продукцией скважин. Источниками длительного загрязнения после проведения буровых работ являются шламовые (буровые) амбары (ША), предназначенные для сброса буровых отходов и продукции скважин. Объекты исследований. Геохимическое изучение донных отложений ША геологоразведочных скважин проводились с 2004―2011 гг. в Тюменской, Томской и Омской обл. (рисунок). Рисунок ― Схема расположения районов исследований В ходе работ было обследовано 84 разведочные скважины и отобрано более 100 проб донных отложений из 81 амбара. Кроме этого были отобраны 14 проб в различных подтипах подзолистых почв за пределами площадок разведочного бурения для определения фоновых концентраций органических веществ (ОВ). Результаты и их обсуждение. Бурение скважин в Западной Сибири осуществляется в осадочных отложениях, сложенных глинистыми породами. Их доля составляет 65―80 %. Химический состав БШ определяется как литологическим составом разбуриваемых пород, так и химическими реагентами, входящими в состав БР и промывочных жидкостей. При этом соотношение химических элементов в породе и шламе может существенно изменяться по мере углубления скважины [1]. Органические вещества (ОВ) донных отложений ША представлены продуктами биохимической трансформации нефти. Органолептический анализ содержания донных отложений, подтверждённый результатами лабораторных испытаний, показал, что в среднем по всем районам работ каждый третий амбар содержал нефтепродукты. Водная поверхность многих амбаров загрязнена свободной нефтью в виде слоя или плёнки. Naphthalene Acenaphthene Результаты анализов ОВ нефтесодержащих донных седиментов представлены в таблице 1. Установлено, что среднее содержание нефтепродуктов (TPH анализ) составляет 33 703 мг/кг, что более чем в 1,6 тыс. раз превышает региональный норматив ПДУ для нефтепродуктов в донных отложения водных объектов ХМАО-Югры (20,0 мг/кг в соответствии с Постановлением Правительства ХМАО от 10.11.2004 г, №441-п). Фоновые подзолистые почвы в районе работ содержат 21 мг/кг (min 6 мг/кг и max 37 мг/кг при 95 %-м доверительном интервале), абсолютный максимум составил 83 мг/кг, что более чем в 400 раз ниже усредненных значений по ША. Абсолютные максимумы фона и шлама различаются более чем 3 144 раза. Средний уровень содержания нефтяных углеводородов в почвах и донных отложений в подзоне северной тайги восточной части Западной Сибири составляет менее 80 мг/кг и 17 мг/кг, соответственно, что свидетельствует о чрезвычайно высоких концентрациях нефтепродуктов в загрязнённых донных осадках ША геологоразведочных скважин, бурившихся даже более 20 лет назад. Среднее содержание 10-и основных ПАУ в донных отложениях ША составляет 27 285 мкг/кг (таблица 1). Чистые подзолистые почвы содержат всего от 58 до 235 мкг/кг (среднее 146 мкг/кг) указанных ПАУ, что 187 раз меньше средней концентрации суммы ПАУ в ША, а разнице в абсолютных максимальных значениях составляет 756 раз. Согласно российским нормативам, уровень ПДК установлен только для содержания бензо(a)пирена в почве 20,0 мкг/кг [2]. Российских нормативов на содержание ПАУ в донных отложениях в настоящее время нет. По Европейским нормам установлено предельное суммарное содержание в почве и донных отложениях десяти ПАУ: нафталин, антрацен, фенантрен, флюорантен, бензо(а)антрацен, хризен, бензо(а)пирен, бензо(ghi)перилен, бензо(к)флюорантен, индено(1,2,3-cd)пирен ― оно не должно превышать 40 мг/кг [4]. Максимальная концентрация бензо(a)пирена в фоновых почвах района исследований составляет 14 мкг/кг, что укладывается в ПДК. В то же время, если сравнить минимальное значение концентрации бензо(a)пирена в пределах 95 %-го доверительного интервала (confidence interval) значений концентраций этого вещества в донных отложениях ША, то превышение по сравнению с фоновыми почвам составляет 6 раз, а с ПДК в почвах ― в 4,2 раза. Таблица 1 ― Содержание полиароматических углеводородов (ПАУ) и суммы углеводородов (TPH анализ), мкг/кг Вещество n 46 46 Mean (95 % confidence interval) Mean Min Max 8 825,0 3 935,1 13 714,9 1 517,7 749,9 2 285,5 Acenaphthylene Fluorene Phenathrene Anthracene Fluoranthene Pyrene Benzo[a]anthracene Chrysene Benzo[b+j]fluoranthene Benzo[k]fluoranthene Benzo[e]pyrene Benzo[a]pyrene Perylene Indeno[1,2,3-cd]pyrene Dibenzo[a,h]anthracene Benzo[ghi]perylene ∑ПАУ* TPH суммы C11―C40, мг/кг 46 46 46 46 46 46 46 46 46 46 46 46 46 46 46 46 46 77 540,4 3 626,9 7 792,3 517,4 445,9 988,9 179,9 1 436,3 210,3 57,9 562,5 127,2 197,1 80,9 55,1 133,4 13 862,9 37 379,6 254,4 1 588,4 3 351,3 228,4 232,5 538,7 109,2 602,2 129,7 28,5 319,6 84,2 149,9 55,8 23,3 92,8 13 862,9 18 561,9 826,3 5 665,4 12 233,3 806,4 659,4 1 439,0 250,6 2 270,4 290,9 87,2 805,4 170,1 244,2 106,0 86,9 173,9 40 707,6 48 843,5 * ― сумма Naphthalene, Phenathrene, Anthracene, Fluoranthene, Benzo[a]anthracene, Chrysene, Benzo[k]fluoranthene, Benzo[a]pyrene, Indeno[1,2,3-cd]pyrene, Benzo[g,h,i]perylene Концентрации ЛАБ в донных отложениях ША приведены в таблице 2. Как следует из представленных данных, донные отложения содержат значительных концентраций алкилбензолов ― в среднем около 100 мг/кг. ПДУ содержания летучих алкилбензолов почве, принятые в разных странах, могут различаться на порядок. В России отсутствует нормирование ПДУ ЛАБ в донных отложениях, в то время как в некоторых странах Европы такое нормирование одинаково как для почвы, так и донных отложений. Среднее содержание в донных седиментах ША бензола, толуола, ксилолов, изопропилбензола и стирола более чем в 3,4, 3,6, 15,9, 3,1 и 18,7 раз превышают значения ПДУ РФ для почв соответственно. Из всех анализируемых ЛАБ, максимальное среднее содержание в ША зафиксировано для 1,2,4-Триметилбензола (9 705 мкг/кг). Однако, содержание этого вещества в РФ не нормируется, а по сравнению с западноевропейским нормативом его средняя концентрация более чем в 2,6 раз ниже значений ПДК [3]. Необходимо отметить, что значения предельно допустимые уровней нормируемых в Российской Федерации ЛАБ значительно ниже европейских. Таблица 2 ― Содержание алкилбензолов в донных отложениях ША разведочных скважин, мкг/кг Вещество Бензол Толуол Этилбензол м,п-ксилолы, сумма n 59 59 59 59 Mean 1 005,9 1 063,5 2 621,0 8 604,1 Mean (95 % confidence interval) Min 0,0 0,0 383,6 0,0 Max 2 709,8 2 160,3 4 858,4 17 607,1 Стирол о-ксилол Изопропилбензол н-пропилбензол 1,3,5-триметилбензол 1,2,4-триметилбензол Трет-бутилбензол Втор-бутилбензол 4-изопропилтолуол н-бутилбензол ∑ алкилбензолы 59 59 59 59 59 59 59 59 59 59 59 1 867,2 4 765,6 1 544,3 1 877,2 6 069,1 9 705,2 324,5 1 159,9 3 685,1 1 695,3 99 879,2 126,4 426,7 302,9 425,0 401,0 0,0 14,2 313,1 1 251,7 336,4 17 282,9 3 608,0 9 104,6 2 785,7 3 330,5 11 737,2 19 845,3 63,8 2 006,6 6 118,5 3054,1 182 480,0 Выводы. Наиболее опасными объектами, оставшимися после поисковоразведочных работ, являются геологоразведочные скважины. Долгие годы вопросу состояния донных отложений на нефтегазоносных месторождениях не уделялось практически никакого внимания. В настоящее время известно, что донные отложения шламовых амбаров являются хорошим сорбентом загрязняющих веществ и служат источником вторичного загрязнения природных компонентов. 1. 2. 3. 4. Балаба В. И. Обеспечение экологической безопасности строительства скважин на море // Бурение и нефть. 2004. № 1. С. 18―21. ГН 2.1.7.020-94 Ориентировочно допустимые концентрации (ОДК) тяжёлых металлов и мышьяка в почвах (дополнение № 1 к перечню ПДК и ОДК 6229-91). Утв. Пост. Госкомсанэпиднадз. РФ от 27 дек. 1994 г. № 13. Тяжёлые металлы в окружающей среде. M.: МГУ, 1980. 130 с. Criteria for Managing Contaminated Sites in British Columbia. B. C. Environment. Canada, 1995. 38 p.