Язиков Е.Г., Шатилов А.Ю. Геоэкологический мониторинг

Подождите немного. Документ загружается.

221

и изменения почвенной биоты является одной из важнейших задач мо-

ниторинга почв в нефтегазовой отрасли, так как почвенные организмы

являются индикаторами изменения почвенно-экологических условий.

Для оценки состояния почвенной микрофлоры рекомендуется прово-

дить почвенно-биохимические исследования почв согласно методиче-

ским указаниям (Методические …, 1993). В ходе выполнения почвенно-

биохимических исследований рекомендуется провести оценку

целлюло-

золитической (интенсивность разложения клетчатки в почве) и протео-

литической (интенсивность разложения азотсодержащих веществ в поч-

ве) активности почв. Для оценки состояния почв рекомендуются иссле-

довать почвенную мезо- и макрофауну основных типов почв (Количест-

венные …, 1987).

Для оценки изменений почвенно-биологического состояния почв

месторождения рекомендуется ограничиться проведением работ по

ключевым участкам 1

раз в 5 лет.

Мониторинг за состоянием растительного и животного мира

должен осуществляться периодически в составе работ по проведению

лесоустройства и охотоустройства территории. Фитомониторинг вклю-

чает оценку и контроль изменений на опорных пунктах наблюдений под

воздействием объектов месторождения. Сеть опорных пунктов фитомо-

ниторинга включает в себя:

- постоянные пробные площадки;

- маршрутные ходы

;

- учетные площадки.

Постоянные пробные площадки размером 10х10 м² рекоменду-

ется закладывать в зоне выбросов загрязняющих веществ в атмосферу

промысла в разных типах лесных и болотных фитоценозов. При этом 4

точки постоянного контроля размещаются по преобладающему направ-

лению ветра и 1 точка (контрольная) – в противоположном направле-

нии. В каждой из точек наблюдения пробные

площади необходимо за-

кладывать в разных типах фитоценозов.

Маршрутные ходы (они фиксируются засечками на стволах де-

ревьев) прокладывают с целью выявления и уточнения границ участков

угнетения лесных насаждений. Обследование района промзоны мар-

шрутными ходами предусматривается по двум направлениям - по на-

правлению ветра и перпендикулярно ему.

Учетные площадки должны закладываться сериями

по 25 штук

размером по 1 м² у объектов контроля, где выявлены изменения расти-

тельного покрова. При этом ведется учет недревесной растительности и

подроста хвойных пород (кедр, сосна).

222

Наблюдения за растительным покровом предлагается проводить

по следующим основным показателям:

- структура фитоценозов;

- санитарное состояние лесных насаждений;

- морфологические показатели модельных экземпляров подроста

хвойных пород.

Объектом мониторинга животного мира являются охотничье-

промысловые виды животных. В качестве контролируемых показателей

рекомендуются следующие:

- численность, видовой состав;

- миграции и сезонные концентрации;

- биотическое распределение;

места размножения редких видов.

Периодичность проведение мониторинга должна быть не менее 1

раза в первые 5 лет, затем может быть скорректирована по результатам

мониторинга.

Большую эффективность для мониторинга состояния почвенного

и растительного покрова, а также выявления площадей крупных ава-

рийных разливов нефти имеют данные дистанционного зондирования

Земли (ДДЗЗ). Рекомендуется 1 раз в год проводить

аэрофотосъемку

территории месторождения или заказывать космические снимки высо-

кого и сверхвысокого разрешения: Ресурс-0 (сканер МСУ-Э, простран-

ственное разрешение 40-45 м), SPOT (сканер, 10м), Ресурс-Ф (фотока-

мера КФА-3000, 2-3 м) и ТКК Космос (фотокамера КВР-1000, 2 м) (Гре-

чищев, 1998; Королев и др., 1998).

Привязку на местности точек наблюдений, опорных разрезов,

отбора образцов почв и

грунтов производят с помощью GPS-приемника,

а также путем определения положения относительно ориентиров на ме-

стности.

6.2.5. Отбор проб и пробоподготовка

На стадии полевого этапа работ необходимо проводить морфо-

логическое описание почвенных профилей, согласно ГОСТа 5681-84 и

инструкции (Общесоюзная …, 1973). Отбор проб почв, транспорт и

хранение производится согласно ГОСТа 17.4.3.01-83; ГОСТа 17.4.4.02-

84 и ГОСТа 28168-89.

Отбор

проб воды проводится в соответствии с РД 39-0147098-

025-91 и ГОСТа 17.1.5.05-85 из центральной части водотоков с глуби-

ны 0,2-0,5 м с помощью пробоотборников ПЭ-11 и ПЭ-12.

223

Пробы, отбираемые для определения СПАВ, нефтепродуктов,

общего железа, заливают в стеклянные бутыли. Для других компонен-

тов допускается использование полиэтиленовых емкостей.

В случае невозможности проведения анализа образцов воды в

день отбора срок хранения проб может быть увеличен путем добавления

консервирующих реагентов (таблица 6.2.11)

Таблица 6.2.11

Консервирующие реагенты

Определяемые компо-

ненты

Консервант Срок

хранения

Материал,

бутыли

Оптимальный

объем пробы,

дм³

Сульфаты, хлориды, би-

карбонаты, кальций,

магний, нитраты, аммо-

ний, рН

- 10 дней

Стекло,

полиэти-

лен

1,5

Нитриты - 24 часа

Стекло,

полиэти-

лен

1,0

Взвешенные вещества -

Стекло,

полиэти-

лен

0,5

Нефтепродукты

Четыреххлорис-

тый углерод, 4

см³/дм³

1 месяц Стекло 1,0

Железо общее

Соляная кисло-

та, конц., 10

см³/дм³

Стекло,

полиэти-

лен

0,2

СПАВ, фосфаты

Хлороформ,

4см³/дм³

Стекло 0,3

ХПК, БПК, сероводород

4 часа

Стекло,

полиэти-

лен

0,2

Отбор проб донных отложений. Пробы донных отложений

(грунта) отбирают в соответствии с ГОСТом 17.1.5.01-80 с помощью

дночерпателя Петерсена из центральных частей русел водотоков, на

участках с замедленным течением и илистым дном. Содержание нефте-

продуктов определяют методом ИК–фотометрирования экстрактов в че-

224

тыреххлористом углероде, предварительно пропущенных через хрома-

тографические колонки с окисью алюминия.

Отбор проб гидробионтов. Пробы зоопланктона отбирают пу-

тем процеживания 25 л воды через планктонную сетку. Отфильтрован-

ных животных фиксируют 2-процентным раствором формалина. Пробы

зообентоса отбирают дночерпателем Петерсена.

Извлеченные организмы зообентоса фиксируют 70-процентным

этиловым спиртом и выдерживают 2 месяца для достижения стабильно-

го веса, после чего определяют численность и биомассу основных эко-

логических групп животных.

В целях устранения возможной ошибки, связанной с неоднород-

ностью распределения гидробионтов, каждая проба зообентоса в преде-

лах исследуемого биотопа должна включать содержимое трех-четырех

разовых отборов донных отложений. Взятую пробу отмывают от мел-

ких фракций ила и песка

в промывочном мешке, изготовленном из

мельничного газа №28. Из оставшегося содержимого вручную с помо-

щью пинцета и лупы отбирают организмы зообентоса, которые фикси-

ровали 70%-ным этиловым спиртом.

6.2.6. Результаты исследований

В ходе выполнения работ по мониторингу может быть использо-

вана классификация ландшафтов природно-территориальных комплек-

сов (ПТК) в трех уровнях (Пуговкин и др., 1994). В качестве базовой

ландшафтной единицы территории принимается геоморфологическая

единица: водораздельные поверхности, склоны водораздельных поверх-

ностей, долинный комплекс рек. Второй уровень дает описание ланд-

шафтно-геоморфологических разностей - леса заболоченного

и сухо-

дольного рядов, болота верховые, переходные. На третьем, более де-

тальном уровне, за единицу территории принимается наименьший по

размерности территориальный тип – ценотический, тождественный эко-

системам.

При определении ценности экосистем за основу может быть

принята методика В.В. Козина (Природопользование …,1996), исходя-

щая из значения экосистем для сохранения современной структуры

ландшафта,

перспективы их использования, выполняемых функций.

Шкала оценки пятибальная, усиливаемая коэффициентами от 0,1 до 0,5

в зависимости от степени выраженности функций. Шкала ценности

экосистем представлена в таблице 6.2.12.

225

Таблица 6.2.12

Шкала ценности экосистем

Балл

ценности

Функции экосистем оценочного балла

1 Лесоэксплуатационные (древесно-ресурсные), за исключением экоси-

стем лесов приболотной полосы, для верховых болот - в границах во-

доохранной зоны

2 Ресурсные функции выдела с таежными ягодными и грибными места-

ми, места локализации лекарственных растений

3 Водозапасающие функции

4 Водорегулирующие функции экосистем заторфованных долинообраз-

ных понижений, внутриболотных долин стока, долин ручьев, мелких

рек

5 Ландшафтно-стабилизирующие, водоохранные, охотничье-

промысловые, орехово-промысловые функции

Под устойчивостью экосистем понимается способность истори-

чески сложившейся системы биогеоценозов активно сохранять структу-

ру и характер функционирования в пространстве и во времени под воз-

действием каких-либо внешних и внутренних возмущений, как прямых,

так и опосредованных (Трофимов и др., 1996). При определении устой-

чивости экосистем может быть применен метод аналитической эксперт-

ной

оценки в баллах (Пуговкин и др., 1994).

Устойчивость экосистем может рассматриваться в двух аспектах:

- стабильность или пластичная устойчивость, определяемая

внутренними естественными способностями экосистем к самовосста-

новлению;

- восстановимость или упругая устойчивость (Трофимов и др.,

1996), отражающая свойства экосистем сохранять свою структуру и

функцию под воздействием антропогенных факторов.

Экосистемам в пределах выделенных ПТК

присваивается оце-

ночный балл устойчивости. Экосистемам с минимальной устойчиво-

стью присваивается минимальный балл, с максимальной устойчиво-

стью – максимальный балл.

Стабильность экосистем оценивается по шести балльной шкале,

усиленная десятичными долями в соответствии с местоположением

экосистем в пределах ПТК:

1-нестабильные,

2-слабо стабильные,

226

3-умеренно стабильные,

4-средне стабильные,

5-относительно стабильные,

6-стабильные.

Восстановимость экосистем к техногенным нагрузкам, обуслов-

ленных воздействием нефтегазодобывающего комплекса нефтяного ме-

сторождения, может оцениваться в трех аспектах:

- механическое воздействие;

- химическое загрязнение;

- атмосферное загрязнение.

Механическое воздействие наиболее распространенный вид воз-

действия в районах освоения месторождений. При механическом нару-

шении экосистем

трансформации подвергаются не только почвы и рас-

тительность, но и животное население. Последствия механической

трансформации экосистемы сводятся к следующему:

- нарушение почвенно-растительного слоя (уплотнение или уда-

ление);

- изменение рельефа;

- изменение или полное уничтожение растительного покрова;

- изменение генезиса почв (разрушение и смешение почвенных

горизонтов, их погребение), создание техногенных грунтов при

отсыпке дорог, технологических площадок и др.;

- изменение режима увлажнения (нарушение поверхностного и

подземного стока), влажности почво-грунтов при подтоплении

или осушении отдельных участков.

Восстановимость экосистемы к механическим нагрузкам опреде-

ляется способностью экосистем под воздействием механических факто-

ров воздействия сохранять свои основные экологические характеристи-

ки.

Восстановимость экосистем к механическим нагрузкам может

оцениваться в трех балльной шкале:

- неустойчивые - легко нарушаемые с низким потенциалом са-

мовосстановления экосистемы пойменных темнохвойно-

березовыми травяно-болотными лесами, гидрогенные экосисте-

мы рек и озер;

- среднеустойчивые – экосистемы верховых облесенных болот,

заболоченных лесов;

- устойчивые – экосистемы хорошо дренированных суглинистых

водоразделов и надпойменных террас со смешанными, мелколи-

ственно-темнохвойными и сосново

-мшистыми лесами.

227

Устойчивость экосистемы к геохимическим нагрузкам и их вос-

становимость – это способность экосистем под влиянием химических

агентов сохранять уровень и направленность биохимических циклов.

Химические агенты в рассматриваемых условиях делятся на две груп-

пы: нефтепродукты и высокоминерализованные промысловые воды.

Последствия геохимических нагрузок на экосистемы могут про-

являться в следующем:

- изменение состава или

полное уничтожение растительности в

очаге загрязнения;

- битуминизация, оглеение, засоление почв;

- локальное загрязнение поверхностных, подпочвенных и грун-

товых вод, изменение и ухудшение их качества;

- гибель почвенных беспозвоночных животных, мелких млеко-

питающих животных в очаге загрязнения;

- деградация рыбных ресурсов, сообществ гидробионтов.

Степень геохимической устойчивости может определяться сле-

дующими

факторами:

- интенсивностью выноса веществ (продуктов техногенеза) за

пределы данной экосистемы, рассеяния их с поверхностным и

подземным стоками,

- скоростью химических превращений органических и мине-

ральных веществ в почвах, атмосфере,

- характером химических и связанных и ними фазовых превра-

щений веществ в зависимости от типа геохимических барьеров.

Восстановимость к геохимическим нагрузкам

(геохимическую

устойчивость) можно оценивать по четырехбалльной шкале:

1 балл - наиболее неустойчивые - озера русла рек, озерково-

болотные комплексы;

2 балла - неустойчивые - группа болотных экосистем, экосистем

заболоченных лесов;

3 балла - переменно-устойчивые - пойменно-таежные экосисте-

мы;

4 балла - устойчивые - лесные экосистемы, дренируемые по

суглинистым склонам водоразделов.

Атмосферные загрязнители оказывают воздействие в первую

очередь на

жизнедеятельность растений. Среди растений есть виды,

весьма чувствительные к загрязнению воздушной среды, есть и более

выносливые.

Типы леса, в зависимости от состава лесообразующих пород и

напочвенного покрова, также образуют ряд устойчивости к атмосфер-

ному загрязнению (в четырехбалльной шкале):

228

- устойчивые (в пределах месторождения не встречаются);

- относительно устойчивые (березово-осиновые леса);

- средне устойчивые (кедрово-еловые зеленомошные и долго-

мошно-сфагновые леса, сосняки сфагновые);

- мало устойчивые (сосняки мохово-кустарниковые).

Болотные сообщества более устойчивы к загрязнению атмо-

сферного воздуха, чем лесные экосистемы. Воздействие идет, в основ-

ном, через усиление кислотности торфяного

субстрата и уменьшение

продуктивности биологической массы.

Определение интегральной устойчивости экосистем на террито-

рии и научно-методическом уровне не решено однозначно. Интеграль-

ная устойчивость характеризует дифференцированную в пространстве и

времени способность экосистем сохранять свою структуру и функции

при однотипных, подавляющих антропогенных воздействиях, а также

степень их пригодности для размещения технологических сооружений.

6.2.7. Лабораторные исследования

Методы анализа воды

Количественный химический анализ ингредиентов подлежащих

контролю, может быть соответствовать требованиями к качеству питье-

вой воды СанПиН 2.1.1.4.1074-01, требованиям к отбору проб и пробо-

подготовке (Булатов и др., 1999) и инструкции по контролю за состоя-

нием поверхностных и подземных вод на предприятиях нефтяной и га-

зовой промышленности

согласно РД 39-0147098-025-91. В таблице

6.2.13 представлен перечень компонентов химического состава приме-

сей воды и использованных методик.

Таблица 6.2.13

Перечень примененных методик химического анализа вод

Нормативный документ на МВИ

№

п/п

Наименование пока-

зателей качества воды

Применяемый

метод анализа

Поверхностные

воды

подземные воды

Водородный показа-

тель

Взвешенные вещества

Общее содержание

примесей

Аммоний-ионы

Железо общее

Жесткость общая

Гидрокарбонаты

Ионометрия

Гравиметрия

Фотометрия

Титриметрия

РД 52.24.495-95

РД 52.24.468-95

РД 52.24.486-95

РД 52.24. 356-95

РД 52.24.395-95

РД 52.24. 495-95

ГОСТ 26.449.1-

РД 52.24.468-95

ГОСТ 4192-82

ГОСТ 4011-72

ГОСТ 4151-72

РД 52.24. 495-95

229

Нормативный документ на МВИ

№

п/п

Наименование пока-

зателей качества воды

Применяемый

метод анализа

Поверхностные

воды

подземные воды

10.

11.

12.

13.

14.

15.

16.

17.

18.

Кальций

Магний

Сульфаты

Фосфаты

Хлориды

СПАВ

ХПК

Сухой остаток

Нефтепродукты

Нитраты

Нитриты

Титриметрия

Турбидиметрия

Фотометрия

Титриметрия

Фотометрия

Титриметрия

Гравиметрия

ИК-фотометрия

Фотометрия

РД 52.24.403-95

РД 52.24. 382-95

РД 52.24.407-95

РД 52.24.368-95

РД 52.24.421-95

ГОСТ 18164-72

РД 52.24. 476-95

ГОСТ 18826-73

РД 52.24. 301-95

РД 52.24.403-95

ГОСТ 4389-72

ГОСТ 18309-72

ГОСТ 4245-72

РД 52.24.368-95

РД 52.24. 421-95

РД 52.24.421-95

РД 52.24.476-95

ГОСТ 18826-75

ГОСТ 4192-82

Гравиметрические анализы позволяют методом взвешивания на

аналитических весах заданной точности определять в воде количество:

- взвешенных частиц;

- общее содержание примесей;

- сухой остаток.

Сущность турбидиметрического метода состоит в получении пу-

тем химической реакции взвеси определяемого иона. Далее количест-

венный анализ проводится на фотометре. Для предотвращения осадко-

образования используют различные прозрачные стабилизаторы (глице-

рин, поливиниловый спирт и др.)

Самым распространенным количественным методом определе-

ния примесей в воде является их фотометрическое определение. Сущ-

ность метода состоит

в переводе определяемого иона в окрашенный

продукт химической реакции. Оптическую плотность образовавшихся

окрашенных продуктов определяют фотометрическим методом. Дан-

ным методом определяются: ионы аммония; общее содержание железа;

фосфаты; нитраты; нитриты и СПАВ.

Находит широкое применение титрометрический метод, суть ко-

торого заключается в переводе определяемого компонента в недиссо-

циированное состояние и улавливании

либо потенциометрически, либо

визуально точки перехода. Данным методом определяют: общую жест-

кость, гидрокарбонаты, кальций-ионы, магний-ионы, хлорид-ионы и

ХПК.

Донные отложения высушивают до воздушно-сухого состояния

и содержание нефтепродуктов определяют ИК-фотометрированием

концентратомер–фотометром марки КН-1.

230

Анализ почвенных образцов проводят химическим, физико-

химическим и физическим методами с учетом ГОСТа 17.4.2.01-81 и РД

39-0147098-015-90 по следующим показателям: гумус; зольность тор-

фов; рН водной вытяжки; содержание ионов карбоната и биокарбоната;

содержание иона хлориды аргентометрическим методом по Меру; со-

держание иона сульфатов турбидиметрическим методом; сумма погло-

щенных оснований по методу Каппена;

гидролитическая кислотность

по методу Каппена в модификации ЦИНАО; обменный кальций и об-

менный магний комплексно-метрическим методом; нитраты по методу

ЦИНАО; обменный аммоний по методу ЦИНАО; подвижные соедине-

ния фосфора и калия по методу Кирсанова в модификации ЦИНАО;

гидроскопическая влажность; потеря при прокаливании; содержание

нефтепродуктов методом ИК-фотометрии (Булатов и др

., 1999

). Биоло-

гическое загрязнение грунтов исследуется путем микробиологического

и гельминтологического анализов.

Микробиологические исследования включает определение обще-

го количества мезофильных аэробных и факультативных анаэробных

микроорганизмов, количества патогенных микроорганизмов (сальмо-

неллы, St.aureus, бактерии P. Proteus), а также качественного и количе-

ственного состава условно-патогенных микроорганизмов (УПМ) груп-

пы кишечной палочки (E.coli, Enterobacter, Serratia, Citrobacter, Kleb-

siella) стандартными методами, путем суспензирования 1 г

грунта в 9

мм физраствора, раститровки до 10-8, посева по 0,1 мл суспензии на

различных питательных средах (кровяной агар, Эндо, Плоскирева, Ле-

вина, ВСА (висмут-сульфит-агар)).

6.3. Мониторинг на территории деятельности предприятий

по добыче урана методом подземного скважинного выщела-

чивания

В основу данного раздела положены материалы многолетних ис-

следований в данной области

сотрудников ОАО «Волковгеология» –

Б.Р. Берикболова, П.Г. Каюкова, П.П. Дубинчина, В.Ф. Долгополова,

Г.П. Нестерова, Г.Ф. Ефремова, Л.С. Петровой, Л.С. Вятченниковой,

П.Е. Чистилина и специалистов НАК Казатомпрома – В.Г. Язикова,

В.П. Забазнова, Н.Н. Петрова и других.

Перспективны развития подземного выщелачивания связаны

прежде

всего с выявлением месторождений урана, которые относятся к

«песчаниковому» типу. Около 90% «песчаниковых» руд размещено на

юге Казахстана в Южно-Казахстанской и Кызылординской областях,

где в настоящее время НАК «Казатомпром» ведет и будет вести многие