Проблема загрязнения донных отложений при разработке и эксплуатации нефтегазовых месторождений

 
Введение

Разработка нефтегазовых месторождений, технологическая переработка, транспорт и хранение нефтепродуктов (НП) создают опасность техногенного загрязнения окружающей среды (ОС). Если для воздуха и воды вопросы о величинах предельно допустимых концентраций (ПДК) загрязнения нефтепродуктами в достаточной степени изучены и ПДК стандартизированы, то в отношении донных отложений ПДК суммарного содержания НП в донных отложениях не разработаны [1, 2]. ПДК и даже такие редко определяемые показатели, как ориентировочно безопасные уровни воздействия загрязняющих веществ, установлены лишь для менее, чем 1 % возможных соединений [3].
Сложность заключается в том, что реакция донных отложений на нефтяные загрязнения отличается от таковой для воздуха и воды. Кроме того, чувствительность донных отложений к этим загрязнителям неодинакова в разных зонах, а также в пределах сопряженных ландшафтов. К тому же, донных отложений и грунты сами способны содержать некоторое количество органического вещества (ОВ) естественного происхождения, которое представляет собой природный фон. При разливах НП адсорбируются донными отложениями, изменяя тем самым фон. Вклад этой техногенной составляющей в общее содержание ОВ в каждом конкретном случае определяется многими факторами.
 
1. Распространение нефтепродуктов в донных отложениях

Вносимые объектами нефтедобычи и нефтепродуктообеспечения в геологическую среду основные вещества-загрязнители - это еще не подготовленные и уже подготовленные сырые нефти и жидкие продукты их последующей переработки различных товарных видов.
Основные выявленные особенности негативного воздействия объектов нефтедобычи и нефтепродуктообеспечения на осадки: неравномерность нефтепродуктового загрязнения территорий самих объектов; локальные скопления НП в донных отложениях в различных техногенных формах. Конкретные формы локальных антропогенных скоплений НП связаны, прежде всего, со специфическими свойствами собственно нефтей и получаемых из них жидких товарных продуктов [1-2].
Характер распределения нефтяных компонентов в донных отложениях зависит от ряда факторов, основными из которых являются: морфологические, структурные, вещественные и генетические особенности конкретного профиля, его положение в системе геохимических сопряжений ландшафтных фаций, количество и состав поступившей нефти, время, прошедшее с момента загрязнения [1-2]. Все это определяет пеструю картину реального распределения нефтяных компонентов в профиле.
Формы нахождения нефти и НП в донных отложениях
Формы нахождения НП - это физические состояния, при которых НП перемещаются и скапливаются в донных отложениях. Характер и разнообразие данных состояний зависят от свойств НП в целом и от специфических особенностей их конкретных товарных видов (или составляющих последние отдельных компонентов), попадающих в донные отложения именно в рассматриваемой ситуации.
В донных отложениях нефть и НП находятся в следующих формах [5]:
- в пористой среде - в парообразном и жидком легкоподвижном состоянии, в свободной или растворенной водной или водно-эмульсионной фазе;
- в пористой среде и трещинах — в свободном неподвижном состоянии, играя роль вязкого или твердого цемента между частицами и агрегатами донных отложений, в сорбированном состоянии, связанном на частицах донных отложений, в том числе - гумусовой составляющей донных отложений;
- в поверхностном слое донных отложений или грунта в виде плотной органоминеральной массы.
Как свободные, так и малоподвижные связанные формы НП отдают летучие фракции в атмосферу, а растворимые соединения в воду. Этот процесс полностью не прекращается со временем, так как микробиологические процессы трансформации УВ приводят частично к образованию летучих и водорастворимых продуктов их метаболизма [6, 7].
Влияние нефти и НП на грунтовые экосистемы
Следует отметить, что поведение нефти и НП даже одинакового состава различно в зависимости от региона. По результатам проведенных исследований [5] оказалось, что в холодных мерзлотно-тундрово-таежных районах способность донных отложений к самоочищению от нефти и НП очень низкая.
Взаимодействие нефти и НП с донными отложениями имеет свои особенности в зависимости от типов нефтей и НП. Основные характеристики состава нефти, определяющие ее влияние на донные отложения и живые организмы, и особенности трансформации в биосфере, зависят от содержания:
1) легкой фракции (н.к.-200 °С);
2) циклических УВ;
3) твердых парафинов;
4) смол и асфальтенов;
5) серы;
6) ароматических УВ [2].
Легкие фракции нефти представлены наиболее простыми по строению низкомолекулярными метановыми, нафтеновыми и ароматическими УВ и являются наиболее подвижной ее частью. Метановые УВ легкой фракции, находясь в донных отложениях, оказывают наркотическое и токсическое действие на живые организмы. Особенно быстро действуют нормальные алканы с короткой углеродной цепью. Легкие фракции мигрируют по грунтовому профилю и водоносному горизонту, расширяя ореол первоначального загрязнения. На поверхности они в первую очередь подвергаются физико-химическим процессам разложения, входящие в их состав УВ наиболее быстро перерабатываются микроорганизмами [2].
С содержанием легких фракций коррелируют другие характеристики нефти: углеводородный состав, количество смол и асфальтенов. С уменьшением выхода легких фракций их токсичность снижается, но возрастает токсичность ароматических соединений, относительное содержание которых увеличивается. Значительная часть легких фракций нефти разлагается и улетучивается еще на поверхности донных отложений или смывается водными потоками. Путем испарения из донных отложений удаляется от 20 до 40 % легкой фракции [3].
Содержание твердых метановых УВ (парафинов) в нефти (от очень малых величин до 15-20 %) также является важной характеристикой при изучении нефтяных разливов на при бурении на шельфе. Твердые парафины не токсичны для живых организмов, но в условиях земной поверхности они переходят в твердое состояние, лишая нефть подвижности. Они меньше подвержены разрушению, с трудом окисляются на воздухе и могут надолго «запечатать» поры донныхотложений, лишив осадки свободного газо- и влагообмена, что приводит к полной деградации биоценоза.
Циклические УВ с насыщенными связями окисляются очень трудно. Биодеградацию циклоалканов затрудняет их малая растворимость и
Список литературы