ПРОБЛЕМА ТЕХНОГЕННЫХ ЗАЛЕЖЕЙ В РОССИЙСКИХ РЕГИОНАХ
Х.Х. Ахмадова1, Э.У. Идрисова2, М.А. Такаева3
1кандидат технических наук,доцент; Грозненский государственный нефтяной технический университет;
2аспирант, Грозненский государственный нефтяной технический университет/ Уфимский государственный нефтяной технический университет;
3аспирант, Грозненский государственный нефтяной технический университет/ Астраханский государственный технический университет
ПРОБЛЕМА ТЕХНОГЕННЫХ ЗАЛЕЖЕЙ В РОССИЙСКИХ РЕГИОНАХ
Аннотация
В статье анализируются экологические проблемы, связанные с образованием техногенных залежей нефтепродуктов в российских регионах. Эти техногенные нефтепродукты, являясь опасными загрязнителями окружающей среды, в то же время могут быть использованы в качестве ценного вторичного сырья для переработки на НПЗ.
Ключевые слова: нефть, техногенные нефтепродукты, залежи, окружающая среда, экология, российские регионы, переработка.
Kh.Kh.Akhmadova1, E.U.Idrisova2, M.A.Takayeva3
1candidate of engineering science, associate professor; Grozny state oil technical university;
2postgraduate student, Grozny state oil technical university / Ufa state oil technical university;
3postgraduate student, Grozny state oil technical university / Astrakhan state technical university
THE PROBLEM OF TECHNOGENIC BEDS IS IN RUSSIAN REGIONS
Abstract
The ecological problems connected with technogenic beds of oil products in the Russian regions are analyzed in the article. These technogenic oil products are the most dangerous but at the same time they used material for processing on refinery.
Keywords: oil, technogenic oil products, beds, environment, ecology, Russian regions, processing.
Среди существующих глобальных проблем человечества экологические проблемы относятся к числу наиболее важных. Одной из сторон экологического кризиса является деградация окружающей среды и негативные ее последствия.
К началу XXI в. загрязнение окружающей среды отходами, выбросами, сточными водами всех видов промышленного производства, сельского хозяйства, коммунального хозяйства городов приобрело глобальный характер и поставило человечество на грань экологической катастрофы [1].
Среди множества загрязнителей окружающей среды необходимо выделить нефть и нефтепродукты, поступление которых в окружающую среду постоянно возрастает и оказывает негативное влияние на воду, почвенный покров, растительный и животный мир.
В современном мире практически нет такой области хозяйственной деятельности человека, где бы ни использовались продукты переработки нефти, и, соответственно, в окружающей среде они присутствуют повсеместно.
В настоящее время в мире ежегодно добывается более 4,0 млрд. т сырой нефти, при добыче, транспортировке и переработке которой теряется около 50 млн. т нефти и нефтепродуктов, что приводит к глобальному загрязнению окружающей среды нефтяными углеводородами [2,3].
Поначалу казалось, что нефть приносит людям только пользу, но постепенно выяснилось, что использование нефти и продуктов ее переработки имеет и оборотную сторону. С увеличением объемов добычи, переработки, транспортировки, хранения и потребления нефти и нефтепродуктов, расширялись масштабы их разливов и загрязнения ими окружающей среды.
Количество образующихся отходов на нефтедобывающих предприятиях России составляет более 600 тыс. т, на нефтеперерабатывающих предприятиях более 700 тыс. т., из них 37 % составляют нефтешламы [4,5].
Разливы нефти приводят к ее скоплению на ограниченных участках, и в результате этого формируются нефтяные местности, отличающиеся сильной замазученностью [5].
Серьезной экологической проблемой стало загрязнение земель нефтью и нефтепродуктами в таких нефтедобывающих районах России, как Западная Сибирь, Среднее и Нижнее Поволжье и др. Причинами загрязнения являются аварии на магистральных и внутрипромысловых нефтепроводах, несовершенство технологии нефтедобычи, аварийные и технологические выбросы и т.д. В результате, например, в отдельных районах Тюменской и Томской областей концентрации нефтяных углеводородов в почвах превышают фоновые значения в 150-250 раз. На Тюменском Севере площади оленьих пастбищ уменьшились на 6 млн га, замазученными оказались 30 тыс. га. В Западной Сибири выявлено свыше 20 тыс. га, загрязненных нефтью с толщиной слоя не менее пяти сантиметров.
Постоянный разлив и утечка нефти и нефтепродуктов приводит к образованию техногенных залежей, которые представляют собой скопление нефтепродуктов в недрах Земли, образовавшихся в результате инженерно-хозяйственной деятельности человека.
Техногенные залежи формируются при инфильтрации нефтепродуктов сверху вниз. Барьерами на пути их проникновения являются различные водоносные горизонты: почвенные воды, фронт капиллярного подъема грунтовых вод. Чаще всего техногенные залежи являются водоплавающими и располагаются на небольшой глубине, в среднем в пределах 10-25метров [4-6].
Практически под любым объектом, связанным с добычей, переработкой, транспортировкой, хранением, реализацией нефти и нефтепродуктов, образуется зона загрязнения грунтов и подземных вод разнообразными углеводородами нефтяного ряда.
Под многими нефтехранилищами, складами и предприятиями скопились гигантские нефтяные «линзы».
Наиболее крупные подземные техногенные залежи образовались в городах Грозном, Новокуйбышевске, Уфе, Ейске, Ангарске, Моздоке, Туапсе, Орле, Комсомольске-на-Амуре и др. [4].
Наиболее крупной и «старой» по возрасту и длительности воздействия на окружающую среду является грозненская техногенная залежь [6-11].
Длительное, более 120 лет, функционирование нефтекомплекса в г. Грозном привело к тотальному загрязнению почв, грунтовых и подземных вод на всей площади Заводского района и прилегающих территориях, вплоть до образования крупных скоплений нефтепродуктов, плавающих на поверхности грунтовых вод [6-8].
Негативное воздействие нефтяного комплекса на окружающую среду в Чеченской Республике началось еще в период кустарной добычи нефти до 1893 г., когда продукты переработки нефти, за исключением осветительного керосина, выливались на грунт, сжигались, загрязняя воздух, сливались в колодцы или амбары [6-11]. Эти отходы нефтепереработки заложили основу загрязнения почвогрунтов и подземных вод нефтепродуктами на территории г. Грозного.
Наиболее интенсивное и длительное загрязнение окружающей среды в республике происходило в период с 1893 по 1993 гг., который характеризуется как промышленный этап развития грозненского нефтяного комплекса [6,7] .
Построенные в 1895 -1896гг. грозненские нефтеперегонные заводы, стали главными источниками загрязнения окружающей среды города и способствовали возникновению техногенных залежей нефтепродуктов под г. Грозным [6,7] .
По мере развития грозненской нефтепереработки и нефтехимии, строительства различных установок, нефтехранилищ, нефтепроводов и нефтеотстойников, загрязнение почвогрунтов и подземных вод становилось все более интенсивным. Все это привело к масштабному загрязнению окружающей среды республики и образованию в Заводском районе г. Грозного и прилегающих территориях на глубинах от 1 до 40 м трех крупных скоплений техногенных залежей нефтепродуктов: Южная, Центральная и Восточная (или Северо-восточная). Эти техногенные залежи находятся постоянно в подвижном состоянии, расширяются и мигрируют.
Помимо этих крупных линз нефтепродуктов на территории Заводского района наблюдаются еще ряд мелких скоплений нефтепродуктов техногенного происхождения, например в излучине реки Сунжа, в районе очистных сооружений и т.д. [6].
Разрушение нефтяного комплекса в начале 1990-х годов привело к усилению загрязнения окружающей среды за счет больших утечек и хищений нефти из фонтанирующих скважин и нефтепроводов, массовых разливов нефтепродуктов в почву и сливу их из нефтеотстойников [7,8].
В середине 1990-х годов Грозный представлял собой один огромный НПЗ по кустарной переработке нефти [4]. По оценкам экспертов войск химзащиты, количество мини-заводов в Чечне доходило до 15 тысяч. В Грозном их было несколько тысяч. Керосин и бензин, полученные при перегонке, населением использовались, а мазут и более тяжелые фракции просто сливались в землю.
Все это привело к значительному увеличению нефтяной линзы в районе Грозного до диаметра 30 км и глубины 12 м, в грунте скопилось
по разным оценкам от 2 до 9 млн тонн нефтепродуктов [6, 9-10].
Крупные скопления линз нефтепродуктов в Заводском районе являются постоянными источниками загрязнения подземных вод нефтепродуктами, фенолами. Содержание нефтепродуктов в подземных водах, по данным анализов воды, отобранных при защитных мероприятиях в районе Северо-восточной линзы, составляет от 1,10 до 4 мг/л, содержание фенолов достигает 4,1 мг/л [11-14].
Районы Грозного, села Сары-Су и Караголинское характеризуются экспертами, как зоны «экологического бедствия». Содержание нефтепродуктов и фенола в грунтовых водах этих районов превышает предельно допустимую концентрацию от 100 до 1000 раз. Загрязнены нефтепродуктами и тяжелыми металлами и реки Терек, Белка и особенно Сунжа и Аргун [4,12-14].
На четверти территории республики глубина проникновения нефтепродуктов в почву составляет более 2 метров, а напорные воды до глубины 250 метров имеют превышение ПДК по нефтепродуктам в 15 раз. Концентрация нефтепродуктов в почвах на более чем 15 процентах территории превышает естественную в 10 и более раз.
Проблема техногенных залежей актуальна не только для Чеченской Республики, но и для многих регионов РФ и других стран [8]. Если в России этим проблемам стали уделять внимание в последние десятилетия, то в промышленно развитых странах их изучением и решением занимаются многочисленные проектные и производственные компании и в их разрешение вкладываются весьма крупные финансовые средства. Опыт этих стран показывает, что если мелкие очаги загрязнений удается ликвидировать сравнительно быстро, в течение нескольких лет, то локализация и ликвидация крупных техногенных залежей затягивается на десятилетия.
Примером этого является огромное нефтяное озеро размером в 10 квадратных километров под Новокуйбышевском, образовавшееся из-за бесчисленных разливов, утечек нефти и нефтепродуктов в результате многолетней деятельности нефтеперерабатывающего завода с 1951г., когда были введены в эксплуатацию первые установки – атмосферно-вакуумные трубчатки АВТ-1 и АВТ-2, установки термического крекинга №1 и термического риформинга №1 [4]
Скопление линз нефтепродуктов привело к возникновению постоянного источника загрязнения окружающей среды: почвы, воздуха, подземных вод. Ядовитые воды из нефтяного озера время от времени просачиваются наружу, попадая в подвалы и в окрестные водоемы. В период паводка, а также при подъеме грунтовых вод, нефтепродукты вытесняются из-под земли на поверхность. Причем линза из нефтепродуктов постоянно мигрирует. Эта миграция техногенных залежей по-мнению экологов представляет чрезвычайно опасное явление. Вместе с подземными водами техногенные нефтепродукты легко просачиваются в реку Татьянку, недалеко от которой находится новокуйбышевский питьевой водозабор.
Нефтепродукты в почвах и грунтах являются источником доминирующего токсикологического воздействия на природную среду поселков Русские Липяги и Чувашские Липяги, особенно это воздействие усиливается при подъеме загрязненных грунтовых вод. Такая ситуация возникла во время аномально высокого паводка в 1991 году. В тот же год выделение газов и нефтепродуктов наблюдалось на значительной территории, включая поселки Русские Липяги и Чувашские Липяги, где из-за отравления подземными нефтяными газами было зафиксировано несколько смертельных случаев [4].
По результатам проведенной государственной экологической экспертизы (приказ Государственного комитета Российской Федерации по охране окружающей среды от 25.05.99 N 275 «Об утверждении заключения экспертной комиссии государственной экологической экспертизы по материалам «Оценка состояния окружающей природной среды и здоровья населения города Новокуйбышевска Самарской области») в мае 1999 г. через 48 лет после ввода в эксплуатацию нефтеперерабатывающего завода, город Новокуйбышевск был признан зоной чрезвычайной экологической ситуации.
Это заключение базировалось на материалах 8-летних исследований всех компонентов окружающей среды на территории города. Особо был выделен самый «острый» с экологической точки зрения участок — поселки Русские Липяги и Чувашские Липяги. На их территории под землей находится более 1,5 млн. т техногенных нефтепродуктов. Причем это остаточный объем нефтепродуктов, оставшийся после откачек, производимых в течение 7 лет. Площадь залежи с запасом более чем в 1,5 миллиона тонн техногенных нефтепродуктов составляет около 1200 гектаров.
Нефтепродукты из залежи обнаруживаются в грунтовых водах и являются фактором риска в отношении существующих городских водозаборов.
Критическая ситуация с техногенными залежами нефтепродуктов сложилась в других российских городах, и необязательно источником загрязнения является нефтеперерабатывающий завод, это могут быть нефтебазы, нефтехранилища, военные аэродромы, нефтеотстойники и т. д.
Огромная подземная линза, образовавшаяся на глубине 16-18 метров на территории бывшей нефтебазы в левобережной части города Воронежа, угрожает серьезным загрязнением почвы и водоносного горизонта на площади в 40 гектаров. Объем топлива, скопившийся в нефтяной «линзе» за несколько десятилетий, оценивается более 40 тысяч тонн.
Аналогичная ситуация наблюдается в Челябинской области, где расположены 14 крупных нефтебаз, некоторые из которых действует с начала XX века [4]. Экологами установлено, что в зонах расположения этих нефтебаз в грунтовых и подземных водах содержится большое количество нефтепродуктов - до 300 грамм нефти в литре воды. Последствия загрязнения окружающей среды эти техногенными нефтепродуктами могут быть катастрофическими для окружающей среды всей Челябинской области.
В городе Троицке в 1993 году случилась экологическая катастрофа, вызванная выходом нефтепродуктов в водоносный слой [4]. В колодцах десятков жителей домов, расположенных неподалеку от Троицкой нефтебазы, которая действует уже почти 100 лет, вдруг появились нефтепродукты. Это была не просто бензиново-керосиновая пленка, а большой слой толщиной от нескольких сантиметров до двух метров. Концентрация углеводородного сырья в питьевых колодцах превышала предельно допустимый уровень в 1000 и более раз. За восемь с лишним лет огромная подземная нефтяная линза площадью в десятки гектаров разрослась и со скоростью 100-200 метров в год продвигается к пойме реки Увелька.
Особенно интенсивное образование залежей техногенных нефтепродуктов наблюдается в районах военных аэродромов [4].
Особо тяжелая обстановка сложилась на аэродромах Энгельс, Чкаловский, Моздок, Елизово и ряде других. В Энгельсе загрязнено 135 га, под которыми находится до 30 тысяч тонн авиационного керосина.
В Ейске за 40-50 лет в результате разливов нефтепродуктов и утечки из продуктопроводов аэродрома летного училища на глубине 20 м образовалась залежь керосина объемом до 180 тыс. тонн. Идет поступление керосина и в Азовское море (до 50 т ежегодно). Подобная картина наблюдается и в военном городке Щелково-4 Московской области, где отмечено превышение предельных концентраций нефтепродуктов выше допустимых в почве, воздухе и питьевой воде. Источником загрязнения является залегающая на глубине от 2 до 6 метров «керосиновая линза» площадью более 20 га.
В городе Жирновске Волгоградской области в результате новых застроек резервуарный парк нефтепродуктов оказался в городской черте, и в результате город имеет постоянный источник загрязнений окружающей среды: почвы, воздуха, подземных вод.
Также сложная экологическая ситуация складывается из-за наличия залежей техногенных нефтепродуктов в городах Братске, Уфе, Туапсе и ряда других мест.
В республике Башкортостан, в которой широко представлены предприятия нефтедобывающего и нефтехимического профиля, подземные скопления нефти и нефтепродуктов, образовавшиеся в результате разливов нефти и нефтепродуктов, приводят к интенсивному загрязнению водных объектов и почвы нефтяными углеводородами.
Исследования подземных скоплений нефтепродуктов, их влияние на состояние почвы, поверхностные воды, донные отложения, проведенные на участке, расположенном на левом берегу реки Белой между городами Салават и Ишимбай, показали сильное загрязнение окружающей среды [15].
Исследованная территория характеризуется наличием производственных объектов, представляющих полный «жизненный цикл нефти»: от ее добычи и переработки до транспортировки и хранения углеводородного сырья и готовой продукции. На этом участке береговой линии в течение пятнадцати лет наблюдается просачивание нефтепродуктов в поверхностные воды, в результате чего появляются нефтяные пленки на поверхности воды и происходит загрязнение воды растворенными нефтепродуктами [15]. Концентрация растворенных форм нефтепродуктов находится в пределах от 1-6 ПДК, достигая в отдельных случаях на участке «разгрузки» 92 ПДК.
Подземные воды характеризуются нестабильным содержанием нефтепродуктов, которое варьирует в диапазоне от 0,05 до 6,8 мг/дм3.
При обследовании грунтов на площадке расположения скважин в толще аллювиальной почвы на глубине 3-4 м на поверхности грунтовых вод были обнаружены жидкие нефтепродукты. При послойном исследовании почвенного профиля было установлено, что верхние слои почвы, в отличие от нижних, содержат нефтепродукты в значительно меньших концентрациях.
Таким образом, миграция нефтяных углеводородов от первоначального ядра загрязнения к реке происходит латерально на верхней границе водоносного горизонта. Каналом миграции служат горизонты с легким гранулометрическим составом.
Проведенное биотестирование образцов с целью оценки потенциальной опасности для водных биоценозов подземных скоплений углеводородов в поймах рек, показало их высокую токсичность для живых организмов [16].
Техногенные залежи нефтепродуктов по количеству и качеству содержащегося в них минерального сырья пригодны для промышленного использования и являются весьма ценным сырьем для вовлечения в переработку на НПЗ наряду с основным сырьем [6,17].
И, кроме того, техногенные залежи имеют особенности и преимущества при организации их добычи и переработки:
- географически расположены только в промышленно развитых районах;
- находятся на поверхности Земли или на небольшой глубине залегания.
Примером организации промышленной переработки техногенных нефтепродуктов в России является Новокуйбышевский НПЗ, где в начале 2000-х годов была организована откачка техногенных нефтепродуктов из подземного озера и их переработка [4].
Также возможность организации добычи техногенных нефтепродуктов и использование их в качестве сырья для процессов первичной переработки показала кустарная переработка их населением в Чеченской Республике в 1995-2000гг. [6,7,18].
Исследования по переработке техногенных нефтепродуктов в 1996-1997 годы были проведены ГрозНИИ, которые показали возможность получения из них компонентов товарных продуктов.
Таким образом, всё вышеизложенное указывает на актуальность и народно-хозяйственную важность проблемы техногенных залежей.
Эта проблема является весьма актуальной, научно и практически значимой, и требует проведения серьезных исследований по следующим направлениям:
- геологические условия формирования техногенных залежей углеводородов;
- механизм формирования техногенных залежей углеводородов;
- локализация нефтепродуктов на территориях нефтебаз и НПЗ;
- экологические последствия загрязнения техногенными нефтепродуктами;
- инженерно-геологическое обеспечение разработки техногенных залежей углеводородов.
Исследования по данной работе проводятся по гранту № 14.В37.21.1898 «Мониторинг залежей техногенного нефтесырья и нефтешламов с разработкой энергосберегающих технологий их комплексной переработки с получением качественных нефтепродуктов», заключенным в рамках реализации федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы».
Литература
1. Шилов И. А. Экология: Учебник. — М.: Высшая школа, 1997, стр. 446/
2. Пиковский Ю.И. Природные и техногенные потоки углеводородов в окружающей среде. M.: Изд-во МГУ, 1993. 207 с.
3. Романова Э. П. и др. Природные ресурсы мира. — М.: МГУ, 1993.
4. Воробьев Ю.Л., Акимов В.А., Соколов Ю.И. Предупреждение и ликвидация аварийных разливов нефти и нефтепродуктов. - М.: Иноктаво, 2005. - 368 с.
5. Справочник. Технологии восстановления почв, загрязненных нефтью и нефтепродуктами. - М.: РЭФИА, НИА-Природа, 2001. – 185 с.
6. Ахмадова Х.Х., Махмудова Л.Ш.. Мусаева М.А. Грозненские техногенные залежи углеводородов: история, добыча, переработка, экологические проблемы // В мире научных открытий. - Красноярск: Научно-инновационный центр, 2013, № 1.1 (37). - С.258-283.
7. Гайрабеков У.Т. Этапы воздействия нефтяного комплекса на природно-антропогенную среду Чеченской республики. // Наука и бизнес: пути развития. -2012. № 8 (14). – С.5-8.
8. Гайрабеков У.Т., Дадашев Р.Х., Усманов А.Х. Геоэкологическая оценка воздействия техногенных залежей нефтепродуктов на геологическую среду г. Грозный // Естественные и технические науки.- 2009.-№2. - С.241-244.
9. Гайрабеков У.Т. История изученности вопроса нефтепродуктового загрязнения территории г. Грозного// Естественные и технические науки.- 2010.-№5.С.114-117.
10. Гайрабеков У.Т. Геоэкологические проблемы г. Грозного в связи с функционированием нефтекомплекса./ Экология урбанизированных территорий. - 2006. -№3.-С.56.-60.
11. Дадашев Р.Х., Гайрабеков У.Т., Усманов А.Х. Экологические проблемы техногенных залежей нефтепродуктов на территории г.Грозный: история и современность// Экологическая ситуация на Северном Кавказе: проблемы и пути их решения: Материалы всерос. науч.-практ. конф.- Грозный, 2008.-С.278-286.
12. Бекмурзаева Л.Р. Загрязнение нефтепродуктами рек Чеченской Республики.// Сборник трудов ГГНИ.- 1996.- С.40-41.
13. Заурбеков Ш.Ш., Сианисян Э.С. Гидрогеологические проблемы нефтеперерабатывающих районов Чеченской Республики // Материалы Всероссийской научной конференции, посвященной 85-летию Н.А. Карцева. — Москва: РАН, 2010. — С. 75-79.
14. Боревский Л.В., Щипанский А.А. Оценка состояния загрязнения подземных вод нефтепродуктами на территории г. Грозный и его возможного влияния на водозаборы хозяйственно – питьевых вод. М.: ГИДЭК. 1995.
15. Фаухутдинов А.А., Сафарова В.И., Ткачев В.Ф., Магасумова А.Т. и др. //Башкирский химический журнал.- 2008.- Т.15, № 1.- С.87.
16.Галинуров И.Р., Сафаров А.М., Шайдулина Г.Ф., Магасумова А.Т., Хатмуллина Р.М., Смирнова Т.П. Подземные скопления нефтяных углеводородов в пойме р. Белой республики Башкортостан. // Башкирский химический журнал.- 2011.- Т.18, №4. - С.95-98
17.Реферат: Техногенные месторождения. Добавлен 12 июня 2010 г., сайт http://revolution.allbest.ru/.
18. Гайрабеков У.Т., Дадашев Р.Х., Усманов А.Х. Современное состояние проблемы техногенного загрязнения нефтепродуктами территории г.Грозный //Докл. Адыгской (Черкеской) межд. акад. наук.- 2009.-№1.- С.132-137.