САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
среда природный ямал нефтепродукт
ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ ТЕРРИТОРИИ ЛИЦЕНЗИОННОГО УЧАСТКА БОВАНЕНКОВСКОГО НГКМ
Основная образовательная программа магистратуры
«Геоэкологический мониторинг и рациональное природопользование»
ГАВРИЛЕНКО Александр Сергеевич
Выпускная квалификационная работа
Научный руководитель: д. г-м. н.,
Профессор ОПЕКУНОВ Анатолий Юрьевич
Санкт-Петербург-2018
Аббревиатуры
ГН - гигиенические нормативы
ГОСТ - государственный стандарт
ИЗВ - индекс загрязнения воды
ИТЦ - инженерно-технический центр
ЛУ - лицензионный участок
ЛЭМ - локальный экологический мониторинг
ММП - многолетнемерзлые породы
НГКМ - нефтегазоконденсатное месторождение
НУВ - нефтяные углеводороды
ПДК - предельно-допустимая концентрация
ПТК - природно-территориальный комплекс
ПЭК - производственный экологический контроль
СанПиН - санитарные правила и нормы
СТО - стандарт отрасли
Оглавление
Список литературы
Введение
Добыча нефти и газа в Западной Сибири на протяжении многих лет является ведущей отраслью промышленности Российской Федерации. Благодаря развитию промышленной и транспортной инфраструктуры усиливается техногенное воздействие на тундровые геосистемы. Одним из самых перспективных регионов для нефтяной и газовой отрасли является полуостров Ямал - предварительно оцененные запасы газа превышают 16,7 трлн куб. м., нефти - 292 млн тонн. На сегодняшний день продолжается активное освоение природных ресурсов полуострова. Прогнозируемые запасы полезных ископаемых, совершенствование методов их добычи и освоение ранее недоступных территорий говорит о том, что ещё долгое время нефтегазовый комплекс будет являться залогом стабильной экономической ситуации в нашей стране, поскольку природный газ и нефть служат основными источниками энергоснабжения нашей страны и других государств.
В современных условиях эксплуатации северных территорий важно контролировать влияние нефте- и газодобывающей отрасли на состояние природной среды. Промышленное освоение региона требует учитывать его геоэкологические особенности: они определяют возрастающую нагрузку на природно-территориальные комплексы (ПТК) севера и характеризуют сложность этого освоения. В то же время, увеличение присутствия антропогенного воздействия является причиной снижения устойчивости среды к техногенезу. Специфику взаимоотношений человека и окружающей среды определяют природные зоны, в которых расположена территория полуострова, а также распространение многолетнемерзлых пород. Воздействуя на один из компонентов экосистемы, возможно нарушение взаимодействия между другими её функционирующими элементами, что может привести к деградации земельных ресурсов, загрязнению поверхностных и подземных вод, сокращению биоразнообразия экосистем, внесению в окружающую среду искусственно созданных человеком химических соединений.
Для обеспечения добычи на Ямальском полуострове формируется сеть комплексов -месторождений с необходимой для существования промышленной и жизнеобеспечивающей структурами. Одним из самых крупных месторождений является Бованенковское нефтегазоконденсатное месторождение (НГКМ) - его начальные запасы природного газа составляют 4,9 трлн куб. м. Хорошо развитая инфраструктура, объемы работ по добыче полезных ископаемых, количество эксплуатируемых дожимных компрессорных станций, пробуренных скважин и других стратегически и экономически важных объектов месторождения говорит о масштабах оказываемого воздействия на ПТК, в котором расположено Бованенковское НГКМ. На сегодняшний день сформировалась тенденция к повышению температуры на месторождении в летний период, что приводит к ограничению добычных возможностей и риску изменения геокриологических условий.
Необходимо учитывать особенности экосистемы северных территорий: низкий биопродукционный потенциал, малая скорость обменных процессов, низкий показатель устойчивости к вредоносным воздействиям, значительная заболоченность территории - это требует наличия системы наблюдений за состоянием эксплуатируемой территории, оценки и прогноза изменения её состояния под воздействием не только антропогенных, но и природных факторов. Данная система функционирует на территории объектов добычи полезных ископаемых и осуществляется в виде локального экологического мониторинга (ЛЭМ). Она позволяет получить необходимые сведения о состоянии компонентов природной среды, оценить степень техногенного воздействия и прогнозировать дальнейшие изменения в экосистеме. Таким образом, актуальность исследования заключается в необходимости наличия эффективной системы охраны окружающей среды территорий крайнего севера, уязвимых к техногенному воздействию.
Объектом исследования являются компоненты природной среды территории лицензионного участка (далее - ЛУ) Бованенковского месторождения
Предмет исследования - содержание валовых и подвижных форм тяжёлых металлов в воде, почвах и донных осадках, определяющие степень антропогенного воздействия на эксплуатируемую территорию.
В связи с возрастающей техногенной нагрузкой на территории месторождения осуществление ЛЭМ позволит проанализировать интегральные показатели состояния и изменения компонентов окружающей среды для предотвращения её загрязнения. Оценка состояния природной среды Бованенковского НГКМ явилась целью данной работы.
Для достижения цели были определены и выполнены следующие задачи:
1. Проработать источники литературы по данной проблеме.
2. Изучить программу локального экологического мониторинга окружающей среды Бованенковского лицензионного участка.
3. Проанализировать результаты ЛЭМ окружающей среды Бованенковского НГКМ за 2014-2017 гг.
4. Отобрать пробы почв и донных отложений для проведения химического анализа на содержание подвижных форм тяжелых металлов.
5. Провести химический анализ отобранных проб на содержание подвижных форм тяжелых металлов.
6. Сопоставить результаты ЛЭМ за 2017 год с результатами исследования.
7. Сформулировать выводы.
Научная новизна работы. Впервые в пределах Бованенковского НГКМ выполняется анализ на содержание подвижных форм тяжелых металлов в донных осадках и почвах. Кроме того, работа выполнена в рамках ЛЭМ окружающей среды Бованенковского НГКМ за 2017 год с целью сравнения результатов.
Глава 1. Физико-географическая характеристика полуострова Ямал
1.1 Геолого-географическое строение
Ямальский полуостров входит в состав Ямало-Ненецкого автономного округа, расположенного на Западно - Сибирской равнине, в основе которой лежит одноимённая эпигерцинская плита. Две части полуострова расположены в неоднородных геологических условиях: южная часть относится к внешнему поясу Западно - Сибирской плиты, образующему её борт, где происходит погружение фундамента, северная - к внутренней области Западно - Сибирской плиты. Особенности расположения Ямала определяют единообразие в расчлененности его геологического разреза на три структурных этажа: фундамент, промежуточный структурный этаж и платформенный чехол (Подрушин, 2011).
Главной чертой рельефа полуострова Ямал является его ступенчатость, террасированность. Современный рельеф сформирован в основном под воздействием процессов морской абразии и аккумуляции в позднеплейстоценовое - голоценовое время.
На полуострове выделяется несколько геоморфологических уровней. Первая морская терраса с абсолютными отметками 7-12 м, поверхность ровная, слаборасчлененная овражной сетью, сильно заозеренная. Встречается фрагментарно, в виде отдельных останцев.
Вторая морская (каргинская) терраса, с абсолютными отметками 14-20 м, сформирована в каргинско-сартанское время. Слабо расчленена овражной сетью. Хорошо развита сеть криогенных полигонов, солифлюкционные террасы. Поверхность заболоченная, на участках расчленения речной и овражно-балочной сетью - слабоволнистая. Глубина расчленения здесь не более 7-10 м. На поверхности террасы сравнительно много термокарстовых котловин, размеры которых обычно не превышают 1 км, много более мелких "хасыреев" и озер (Мокеев и др., 2005).
Характерной особенностью террасы являются обычно заболоченные плоские, а иногда и слабо наклонные поверхности. От дренированных участков они обычно отделяются хорошо выраженным уступом высотой до 1.0-2.0 м.
Долины рек и ручьев, прорезающих каргинскую террасу, делятся на два типа.
- Первый тип - неглубокие, широкие и пологосклонные, маловетвящиеся.
- Второй тип - сравнительно узкие, крутосклонные, ветвистые.
Различия в морфологии, очевидно, связаны с типом отложений, в которых закладывались долины - первый тип приурочен преимущественно к суглинкам, второй к песчано-супесчаным отложениям. Для обоих типов характерны плоские, заболоченные днища; современное русло имеется только у самых крупных речек и ручьев.
Третья морская терраса занимает обширные пространства с абсолютными отметками 25-35 м. Сформирована в зырянско-каргинское время, в период регрессии морского бассейна. Поверхность ее слабоволнистая, разработана эрозионными и экзогенными процессами. Хорошо развиты криогенные формы рельефа, особенно термокарст. Многочисленные мелкие долины имеют плоские и плоско-вогнутые днища, освоенные современной речной сетью только в низовьях и сильно заболоченные в верховьях.
В геологическом строении верхней части земной коры Ямала принимают участие породы от складчатого до мезозойского фундамента и осадочного чехла, сложенного мезозойскими и кайнозойскими отложениями.
Территория полуострова сложена чехлом рыхлых четвертичных отложений, мощность которых достигает 200 и более метров. Отложения этого возраста представлены в основном песками, алевролитами и глинами с включениями обугленных растительных остатков и обломков макрофауны (Мокеев и др., 2005).
Формирование рельефа и строение толщи четвертичных отложений обязаны своим развитием крупному морскому бассейну, который простирался до Сибирских Увалов, при этом континентальные ледниковые отложения в разрезе четвертичных отложений отсутствуют. Трансгрессии морского бассейна в Казанцевскую и Зырянскую эпохи сгладили почти все неровности древнего рельефа; регрессии, в связи с понижением базиса эрозии, привели к эрозионному врезу с формированием морских и аллювиальных террас. Другая точка зрения утверждает, что в четвертичный период на описываемой территории морские трансгрессии сменялись покровными континентальными оледенениями с соответствующим формированием толщи ледниковых отложений. Главной причиной формирования холмистых гряд и плоских равнин Ямала является движение покровных ледников с шельфа Ледовитого океана (Московченко, 2010).
С поверхности на полуострове широко развиты аллювиальные (или озерно-аллювиальные), аллювиально-морские, озерные, солифлюкционно-делювиальные и биогенные отложения, сформировавшиеся в позднем плейстоцене и голоцене.
Разделение нижне- и среднеплейтоценовых отложений затруднительно, поэтому обычно их рассматривают как единую Ямальскую серию. Эти отложения залегают с резким угловым стратиграфическим несогласием на всех подстилающих породах.
Нижнеплейстоценовые морские отложения (mQI) представлены толщей тяжелых и средних плотных суглинков с прослоями песков (Мокеев и др., 2005).
Среднеплейстоценовые морские, гляциально-морские отложения (m,gmQII) характеризуются двумя разновидностями типов разрезов:
- зеленовато-серые глины и суглинки с ленточно-подобной слоистостью, с раковинами морских двустворок;
- мореноподобные слоистые суглинки и супеси с включениями гравийно-галечного материала.
Верхнеплейстоценовые морские отложения III террасы (mQ2-3III) повсеместно залегают с поверхности в пределах водоразделов. Их мощность составляет от 20 до 40 м. Формирование нижних горизонтов относится к каргинскому времени, а окончание седиментации приходится на начало сартанского времени. В разрезе отложений отчетливо прослеживаются две пачки:
- нижняя - преимущественно песчаная;
- верхняя - глинистая.
Нижняя пачка отложений представлена мелкими и пылеватыми серыми песками с линзами, и прослоями растительных остатков. Пески характеризуются тонкой горизонтальной, пологоволнистой и косой слоистостью. Присутствуют пропластки аллохтонного торфа и угольной крошки, отмечены скопления неразложившихся остатков мохово-кустарничковой растительности, окатыши глины и пятна ожелезнения.