Содержание к диссертации
Введение
1. Общие вопросы и история исследования факторов пространственно-временной динамики качества воды 10
1.1. Краткая история гидрохимических исследований и оценок качества природных вод 10
1.2. Комплексные показатели качества природных вод 26
1.3. Исследования пространственно - временной динамики качества воды 40
1.4. Изучение качества природных вод в Удмуртии 41
1.5. Особенности исходных материалов и методов их анализа 47
1.5.1. Материалы и методы исследования общерегиональных тенденций качества речных вод Удмуртии 47
1.5.2. Материалы и методы исследования качества поверхностных вод источников питьевого водоснабжения 57
1.5.3. Материалы и методы исследования качества поверхностных вод нефтяных месторождений 58
2. Факторы техногенной нагрузки и динамика качества воды на гидропостах, как отражение общерегиональных тенденций 61
2.1. Региональные особенности природопользования как фактор техногенной нагрузки на поверхностные воды Удмуртии 61
2.2. Организация государственного мониторинга состояния поверхностных водных объектов на территории Удмуртии 62
2.3. Обзор факторов формирования качества поверхностных вод в рассматриваемых створах наблюдения 65
2.3.1. Географическое и административное положение речных бассейнов и створов гидрохимического мониторинга 65
2.3.2. Природные факторы формирования химического состава поверхностных вод 66
2.3.3. Антропогенный фактор формирования химического состава поверхностных вод 73
2.4. Динамика показателей качества воды 80
2.4.1. Внутригодовая динамика показателей качества воды 80
2.4.2. Межгодовая динамика показателей 89
2.5. Анализ пространственных различий показателей загрязненности воды pp. Чепца, Лоза и Сива 104
2.5,1, Оценка загрязненности поверхностных вод по простейшим статистическим показателям 104
2,5,2 Оценка загрязненности поверхностных вод по комплексному показателю загрязненности - КИЗ 109
3. Пространственно-временная изменчивость качества воды городских прудов и рек, на которых они созданы 114
3.1. О влиянии города Ижевска на качество воды р. Иж 114
3.2. Сравнительная характеристика качества воды Ижевского и Боткинского прудов 124
3.3. Межгодовая изменчивость показателей качества воды Ижевского и Боткинского прудов 128
3.4. Сезонная изменчивость показателей качества воды Ижевского и Боткинского прудов 146
3.5. Изменчивость показателей качества воды Ижевского и Боткинского прудов: выводы и рекомендации 153
4. Пространственно-временная изменчивость качества поверхностных вод в условиях воздействия объектов нефтедобычи 156
4.1. Поверхностные воды нефтяных месторождений на стадии нарастающей добычи 160
4.2. Поверхностные воды нефтяных месторождений на стадии стабильной добычи 175
4.3. Поверхностные воды нефтяных месторождений на стадии падающей добычи 187
4.4. Общие особенности пространственно-временной изменчивости качества поверхностных вод в условиях воздействия объектов нефтедобычи 208
Заключение 216
Библиографический список 221
Приложения 239
- Краткая история гидрохимических исследований и оценок качества природных вод
- Региональные особенности природопользования как фактор техногенной нагрузки на поверхностные воды Удмуртии
- О влиянии города Ижевска на качество воды р. Иж
- Поверхностные воды нефтяных месторождений на стадии нарастающей добычи
Введение к работе
Актуальность темы исследования связана с исключительной важностью поверхностных вод, как непосредственно жизнеобеспечивающего компонента природной среды, в функционировании природных комплексов и поддержании экологического равновесия, обеспечении здоровья проживающего населения и устойчивого развития социально-экономических систем. Поиск путей решения существующих проблем и перехода к устойчивому, экологически сбалансированному развитию невозможен без научного анализа ситуаций в различных сферах природопользования. Водопользование является неотъемлемым элементом системы природопользования, а состояние водных объектов теснейшим образом связано с состоянием природных и природно-хозяйственных систем в целом. Организация эффективного управления водопользованием невозможна без точной и достоверной информации о состоянии водных объектов. Однако получение такой информации в силу высокой динамичности водной среды и многообразия тенденций в пределах ее различных частей является сложной научной задачей.
Удмуртская Республика является достаточно типичным регионом
Российской Федерации, где широко представлены все основные типы
природопользования (промышленно-урбанистический,
сельскохозяйственный, лесохозяйственный), каждый из которых в свою очередь может быть подразделен на ряд подтипов. В силу комплекса социально-экономических причин, в Удмуртии, как и в России в целом, тенденции развития в пределах разных типов и подтипов природопользования на современном этапе существенно различны: рост производства в нефтедобывающей отрасли, развитие торговли, сервиса и транспортных комплексов городов сочетается с кризисным состоянием ряда отраслей обрабатывающей промышленности, сельского и лесного хозяйства.
'5 Типы и подтипы природопользования отличаются один от другого в т.ч. по характеру воздействий на водные объекты, в силу чего сложная мозаика их пространственных сочетаний, современного и прошлого природопользования находит отражение в состоянии водных объектов и тенденциях их изменения. Принятый в данном исследовании подход предполагает группировку и выбор водных объектов, изучаемых на предмет пространственной и временной динамики показателей качества воды, по преобладающим типам и подтипам природопользования в пределах соответствующих водосборных бассейнов.
Объектом исследования являются поверхностные воды Удмуртии, как типичного для современной России региона с развитой добывающей и обрабатывающей промышленностью, сельским и лесным хозяйством, средними или близкими к средним показателями социально-экономического развития.
Предмет исследования - пространственные и временные тенденции динамики качества поверхностных вод при различных видах техногенных воздействий на водосборные бассейны.
Цель и задачи исследования. Целью диссертационного исследования является выявление и анализ современных тенденций изменения показателей качества воды поверхностных водных объектов Удмуртии с учетом характера природопользования в их водосборных бассейнах. Эта цель достигается путем решения следующих задач:
анализ предшествующих исследований и выбор показателей качества воды, наиболее отвечающих цели исследования;
выявление на примере рек с наименее нарушенными водосборными бассейнами общерегиональных тенденций, обусловленных преимущественно природными факторами и загрязнением от диффузных источников сельской местности;
- анализ динамики качества поверхностных вод в условиях
преимущественного воздействия городской среды;
- анализ динамики качества поверхностных вод в условиях воздействия
объектов нефтедобычи.
Исходные материалы и методика исследования. В работе использованы данные общегосударственного и ведомственного мониторинга поверхностных водных объектов Удмуртии, материалы геоэкологических исследований и инженерно-экологических изысканий в целях разработки природоохранных разделов проектов, в т.ч. выполненных автором. Исследование базируется на разработках ведущих отечественных и зарубежных ученых в области гидрохимии и оценки качества поверхностных вод: О.А. Алекина, Л.В. Бражниковой, СМ Драчева, В.П. Емельяновой, И.Д. Родзиллера, А.В. Караушева, Б.Г. Скакальского, В.В. Морокова, A.M. Никанорова, Бека, Бойда, Брауна, Хайнца, Мэйдмента. При обработке исходных данных использованы общепринятые математико-статистические методы и реализующие их программные средства.
Научная новизна диссертационного исследования заключается в выявлении ряда общерегиональных тенденций сезонной и межгодовой динамики показателей качества воды, а также характера специфических особенностей трансформации гидрохимического режима рек Удмуртии в условиях преимущественных воздействий городской среды, объектов нефтедобычи, сельскохозяйственного природопользования.
Основные положения, выносимые на защиту.
1. Основные общерегиональные тенденции сезонной и межгодовой динамики показателей качества воды на современном этапе включают в себя:
изменения гидрохимического режима, степень и характер которых определяются содержанием и масштабами техногенной нагрузки;
рост содержания кислорода, снижение содержания нефтепродуктов, хлоридов, сульфатов, что связано как с сокращением объемов добычи нефти в республике, так и с усилением, начиная, со второй половины 90-х гг., экологического контроля в нефтедобывающей отрасли;
рост содержания азота аммонийного, объясняемый по-прежнему
7 неудовлетворительным состоянием утилизации отходов животноводства, отсутствием очистных сооружений -канализации в большинстве сельских населенных пунктов;
относительную устойчивость показателей качества воды, формирующиеся преимущественно под влиянием природных процессов, таких как рН и содержание взвешенных веществ.
Наибольшая загрязненность характерна для рек, на водосборах которых наиболее широко представлен промышленно-урбанистический тип природопользования, и в особенности его горнопромышленный подтип. Меньшая загрязненность свойственна водным объектам, попадающим под влияние сельскохозяйственного типа природопользования.
Несмотря на разный характер техногенного воздействия на водосборы водных объектов Удмуртии, их природные воды имеют схожий характер загрязнения - повышенное содержание органики (по ХПК и БПК5), металлов (железо, медь, цинк), нефтепродуктов, аммония, что является отражением, как региональных особенностей геохимического фона, так и значительным влиянием диффузных источников загрязнения.
4. Для природных вод городских прудов и рек, на которых они созданы
характерно:
- глубокое изменение гидрохимического режима показателей качества
воды, при наличии влияния характера техногенной нагрузки на количество
ингредиентов с измененным гидрохимическим режимом;
прогрессирующее ухудшение качества воды по показателям, зависящим от характера техногенной нагрузки, при наличии влияния её масштабов на степень выраженности неблагоприятных тенденций;
невыраженность некоторых общерегиональных тенденций (в частности, снижение содержания хлоридов и нефтепродуктов);
- несоответствие санитарно-гигиеническим нормативам по содержанию
металлов (железо, марганец), нефтепродуктов, содержания биологически
окисляемой органики и азота аммонийного.
8
5. В условиях Удмуртии наибольшие воздействия объектов
нефтедобычи на поверхностные водные объекты проявляются на стадиях нарастающей и падающей добычи нефти. В разделяющий их период стабильной добычи, когда основные промысловые объекты построены, а изменения циркуляции подземных вод еще не сказались, наблюдается снижение загрязненности нефтепродуктами.
6. Одним из необходимых мероприятий в деле охраны водных объектов является повышение эффективности мониторинга. При существующем положении имеет место разобщенность ведомств, осуществляющих мониторинг качества водных объектов, отсутствие комплексных подходов к изучению процессов в водных экосистемах, нерациональное размещение пунктов отбора проб воды, недоучет гидрологических факторов при определении сроков и частоты отборов проб воды.
Личный вклад автора в работу заключается в теоретическом, методическом и практическом решении задач исследования пространственно-временной динамики показателей качества воды. Сформированы базы данных, проведено математико-статистическое исследование и анализ его результатов.
Научно-практическая значимость работы. Результаты работы непосредственно использованы при' разработке «Концепции оздоровления Ижевского пруда как источника питьевого водоснабжения г. Ижевска» и реализующих эту концепцию рабочих проектов очистки ложа водохранилища от донных отложений, берегоукрепления и др. мероприятий, «Муниципальной целевой комплексной программы обеспечения населения г. Ижевска питьевой водой», а также в разделах ОВОС и ООС нескольких десятков проектов строительства объектов нефтедобычи. Выводы из работы использованы при разработке и реализации стратегии устойчивого развития г. Ижевска, программы Европейского регионального бюро ВОЗ «Здоровые
9
города», и в учебном процессе по специальностям «Природопользование» и
«География» в ГОУ ВПО «Удмуртский государственный университет».
Апробация работы. Научные положения и результаты исследования отражены в 28 публикациях (из них без соавторов - 14), включая главы и разделы 3 коллективных монографий, 9 статей (одна из них в издании из списка ВАК), докладывались на международных, российских и региональных конференциях:
Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Общий объем составляет 238 страниц, в т.ч. 53 таблицы и 49 рисунков. Основной текст диссертации изложен на 150 страницах. Список литературы состоит из 186 наименований, из них 13 на иностранных языках. Приложение включает 70 рисунков и 19 страниц текста (предложения по организации сети специального гидрохимического мониторинга на реках Иж и Вотка).
Автор глубоко признателен и искренне благодарен научному руководителю - профессору, зав. кафедрой природопользования и экологического картографирования УдГУ В.И. Стурману за постоянное внимание и консультации по работе над диссертацией, а также сотрудникам географического факультета УдГУ за ряд ценных замечаний, высказанных в ходе обсуждения результатов исследования.
Диссертация выполнена при поддержке федеральной программы «Университеты России - фундаментальные исследования», проекты УР.08.01.033, УР.08.01.425.
Краткая история гидрохимических исследований и оценок качества природных вод
Исследования качества природных вод неразрывно связаны с развитием гидрохимии. Истории ее развития в нашей стране посвящена статья основоположника данной науки - О.А.Алекина [9]. В дореволюционной Росси, как отмечает автор статьи, исследование природных вод ограничивалось сбором сведений, необходимых для практических надобностей. Из исследователей 1-й половины XX века О.А.Алекин особо отмечал П.А.Кашинского, основавшего в 1914 г. гидрохимическую лабораторию гидрометрической части в Петрограде в Санкт-Петербурге, на базе которой в Новочеркасске в 1921 г. был создан Гидрохимический институт. Им был организован выпуск периодического сборника «Гидрохимические материалы». Впоследствии «Гидрохимические материалы» были одним из научных изданий раскрывавших вопросы оценки и динамики качества вод.
Наибольшее развитие гидрохимические исследования получили в период восстановления народного хозяйства страны после гражданской войны. Осваиваются новые территории, расширяется изучение химического состава природных вод отдаленных районов СССР - Дальнего Востока, Казахстана, Средней Азии. Благодаря проведению с 1936-1938 гг. стационарных исследований на гидрологической сети станций Гидрометслужбы СССР были получены многочисленные данные о составе и гидрохимическом режиме крупных и большинства средних рек. После Великой Отечественной войны в основном систематизируется материал по минерализации, жесткости и ионному составу речных вод СССР. Менее обобщен материал по биогенным веществам, газам и органическому веществу, хотя обострение проблемы загрязнения рек заставляет обратить внимание и на эти компоненты [9].
В послевоенный период появляется ряд отечественных монографий и сборников, посвященных характеристике химического состава поверхностных вод, сезонной динамике качества воды, оценке загрязненности водных объектов. В том числе работы О.А Алекина: [4], [5], [6]; О.А Алекина и Л.В. Бражниковой [7], С.Л. Альфа [11]; СМ. Драчева [38].
Позднее, в 60-х годах по вопросам показателей качества воды выпускается ряд трудов А.А. Былинкиной и СМ. Драчева: [18], [39]. В 1962 году в СССР А.А. Былинкиной с соавторами [18] была предложена классификация водоемов с разделением категорий по химическим, бактериологическим и гидробиологическим признакам и физическим свойствам. Эта классификация заложила основы широко распространившейся шестибалльной шкалы оценки состояния водоемов. Оценка качества воды осуществляется с использованием следующих групп показателей: - химические показатели - содержание растворенного кислорода, рН, БПК5, окисляемость, аммонийный азот, содержание токсичных веществ; - бактериологические и гидробиологические показатели - коли-титр и коли-индекс, количество сапрофитных организмов, количество яиц гельминтов, сапробность и биологический показатель загрязнения, или индекс Хорасавы, принятый в международном стандарте качества питьевой воды (1958 г.) и представляющий собой отношение количества одноклеточных организмов, не содержащих хлорофилла (В), к общему количеству организмов, включая содержащие хлорофилл (А), выраженное в %:БПЗ = 100»Я/(Л+Я); - показатели состояния водоемов по органолептическим свойствам -прозрачность, содержание взвешенных веществ, запах воды, внешний вид поверхности воды.
Кроме того, в начале 1960-х гг., когда вследствие ядерных испытаний достигала значительной остроты проблема глобального радиационного загрязнения, определенное внимание уделялось также радиоактивности природных вод: «В отношении содержания радиоактивных веществ показателем может быть взята суммарная /3 - активность, поскольку в отношении данного определения имеется наибольшее количество аналитических материалов" [39].
В качестве главных показателей авторами метода, как указывалось выше, были рекомендованы пять следующих показателей: титр кишечной палочки, запах, БПК5, азот аммонийный и внешний вид водоема у места взятия проб (по степени загрязнения нефтью). Впоследствии такие показатели как БПК5, азот аммонийный использовались многими авторами в качестве основных характеристик [32], [87], [14].
Итак, почти все авторы с небольшими вариациями рекомендуют учитывать в обобщенных показателях качества воды такие параметры, как БПК, взвешенные вещества, рН, растворенный кислород, коли-индекс, нитраты, хлориды, сульфаты. В целом, число важнейших параметров # достигает 12-14 [40].
Подобные работы по оценке качества воды в это время велись и за рубежом. Так, первая попытка создать обобщенный показатель качества воды в США была предпринята в 1965 году [40]. Индекс Хортона относился к классу убывающих, т.е. таких показателей, чьи значения уменьшаются при росте концентрации загрязняющих веществ. Он рассчитывался по десяти параметрам, для восьми из которых весовые коэффициенты, определяющие относительную важность переменных, устанавливались экспертно. Для оставшихся двух - температуры и явного загрязняющего компонента -подбирались коэффициенты.
Региональные особенности природопользования как фактор техногенной нагрузки на поверхностные воды Удмуртии
Экологическая роль территории Удмуртии как части России определяется ее географическим положением и местом в системе территориальной организации природопользования. Некоторое представление об экологической роли территории Удмуртии дают характеристики, приводимые в таблице 2.1. Как видно из нее, Удмуртия имеет более высокую, чем в среднем по России плотность населения, меньшую, чем в целом по стране, залесенность, близкую к средней эффективность хозяйства (при его достаточно типичной структуре, со своей металлургической базой и высоким удельным весом оборонных предприятий, но с пониженной долей сектора услуг), близкую, к средней долю атмосферных выбросов, пониженную - водопотребления и водоотведения.
Вышеперечисленные экологически значимые показатели являются отражением исторического развития и географического положения Удмуртии как западной части Уральского экономического района и характеризуют давнюю и значительную техногенную нагрузку на речные бассейны (на сегодняшний день чаще оперируют понятием Приволжского Федерального округа, составной частью которого является Удмуртия).
Существующая на реках Удмуртии сеть гидрохимического мониторинга дает возможность оценить временную изменчивость качества воды. Как указывалось выше (раздел 1.4.2), с 1970-х годов в рамках ОГСНК был начат отбор проб природных вод Удмуртским центром по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (УЦГМС). Гидрохимические створы этой организации расположены на следующих водных объектах: р. Лоза (левый приток р. Чепца). Отбор проб производится в 2 км ниже п. Игра. Гидропост был открыт 11 июля 1955 году. Гидрохимические наблюдения начаты в 1974 году. Пункт наблюдения относится к III категории, соответственно присутствуют ежемесячные наблюдения;
р. Иж (правый приток Камы). Отбор проб производится в фоновом створе, в 33 км выше г. Ижевска, с нижней стороны автодорожного моста, в 2 км ниже устья р. Селычки. Контрольный створ - в 10 км ниже города, в 7 км ниже устья р. Позимь. Гидрохимические наблюдения начаты в 1983 году. Пункт наблюдения относится к III категории;
р. Позимь (левый приток р. Иж). Гидрологический пост открыт 8 августа 1974 году. Пробы отбираются на расстояние 1,5 км от устья. Пункт IV категории, отбор проб производится в основные фазы гидрологического режима - 4 раза в год. Гидрохимические наблюдения начаты в 1987 году;
р. Сива (правый приток р. Кама). Гидропост открыт 1 января 1988 года. Отбор проб производится в верхнем створе - 0,6 км выше впадения р. Вотка, нижний створ - в 0,5 км ниже впадения р. Вотка. Пункт наблюдения III категории административно привязан к с. Гавриловка. Гидрохимические наблюдения начаты в 1988 году;
р. Кама. Гидропост открыт 24 октября 1877 году. Гидрохимические наблюдения начаты с 1984 года. Пункт III категории. Отбор проб воды производится в двух створах: верхний створ находится в 2,5 км выше г. Сарапул, в 0,02 км выше впадения р. Яромаска. Нижний створ - в 6,6 км ниже города Сарапул по течению, в 1,1 км ниже устья р. Малая Сарапулка;
Нижнекамское водохранилище - с. Каракулино. Гидропост открыт 22 сентября 1882 году. Гидрохимические наблюдения начаты в 1974 году. Пункт наблюдения III категории. Отбор проб воды осуществляется в 0,05 км выше села, в 0,08 км ниже пристани;
р. Чепца (левый приток р. Вятка). Гидропост открыт 1 августа 1927 году. Гидрохимические наблюдения начаты в 1974 году. Пункт наблюдения III категории. Гидрохимический створ расположен в 1 км ниже села Полом, в 3 км ниже устья р. Лоза; р. Чепца в г. Глазов. Гидропост открыт 1 августа 1927 году. Гидрохимические наблюдения начаты в 1974 году. Пункт наблюдения III категории;
р. Адамка (левый приток р. Умяк, впадающей в р. Вятка). Гидропост открыт в 1979 году. Пункт наблюдения IV категории. Отбор проб производится в 0,07 км ниже с. Грахово, в основные фазы гидрологического режима (7 проб в год).
С учетом расположения по отношению к основным источникам загрязнения поверхностных вод, каковыми являются города, районы нефтедобычи и сельскохозяйственные районы, наиболее подходящими для выявления общерегиональных тенденций являются такие пункты как р. Лоза в п. Игра, р. Сива у д. Гавриловка, р.Чепца у с. Полом и в черте г.Глазова. Бассейны pp. Чепца (верховья, до впадения р. Лоза) и Лоза, занимающие северо-восточную часть территории Удмуртии, отличаются относительно высокой залесенностью (около 60 и 70%, соответственно). Залесенность бассейна р.Чепцы в створе г.Глазова составляет 40%, а залесенность бассейна р.Сивы меньше - всего 22%. В верховьях Чепцы, Лозы и Сивы отсутствуют города и крупные промышленные предприятия, а имеющиеся многочисленные мелкие, рассредоточенные (диффузные) источники загрязнения, такие как сельские населенные пункты, сельскохозяйственные объекты и небольшие перерабатывающие предприятия, нефтяные месторождения не являются крупными источниками организованных сбросов и достаточно типичны для региона в целом. В силу указанных причин гидропосты на р. Чепца, Лоза и Сива выбраны для выявления общих тенденций динамики уровней и состава загрязнения, обусловленных особенностями рассматриваемого периода.
О влиянии города Ижевска на качество воды р. Иж
Известно, что урбанизированные территории оказывают мощное воздействие на качество природных вод. При этом основными источниками загрязнения в городе являются организованные сбросы сточных вод от предприятий промышленности и коммунально-бытовой сферы, а также поверхностный сток. Если говорить в контексте влияния указанных источников загрязнения на качество воды, то основной отличительной особенностью их в этом является разная частота воздействия. Сбросы сточных вод - более постоянный источник антропогенного воздействия, наиболее серьезно проявляющийся в период межени, когда разбавляющая 115 способность водных объектов снижается. Изменение химического состава природных вод, попадающих под водоотведение, напрямую зависит от состава сточных вод. Поверхностный сток с территории городов -периодический источник загрязнения, оказывающий свое основное влияние только в период снеготаяния и дождевых паводков. Показатели качества воды, которые изменяются в результате влияния данного источника, включают взвешенные вещества, минерализацию, БПК, ХПК, нефтепродукты, биогенные вещества.
Чтобы ответить на вопрос, каким образом город может повлиять на качество речных вод, необходимо иметь данные гидрохимического опробования в створах, расположенных выше города по течению рек (фоновые створы), и ниже города (контрольные створы); при этом частота взятия проб воды и их количество должны быть равнозначными. В Удмуртии данным условиям удовлетворяют створы гидрохимического мониторинга Удмуртского центра гидрометеорологии и мониторинга окружающей среды (УЦГМС), расположенные на р. Иж выше и ниже г. Ижевска.
При данном исследовании необходимо было выявить те показатели качества речной воды, которые после города изменяли свои значения в худшую сторону, а также оценить, насколько велики эти изменения качества воды, т.е. проанализировать саму изменчивость концентраций различных веществ в р. Иж выше и ниже города. Материалы исследования. Для работы были использованы результаты гидрохимического опробования р. Иж в створах УЦГМС - фоновом створе у п. Селычка и контрольном створе в 10 км ниже города. Результаты химического анализа воды были взяты за период с 1997 по 2003 гг. Выбор именно этого временного отрезка объясняется двумя факторами: все эти годы вошли в один период повышенной водности, тем самым были исключены годы с малой водностью, кроме того, в течение этих лет экономические показатели республики (в данном случае нас интересуют показатели отведения сточных вод) были достаточно стабильны.
Оценка загрязненности воды реки в фоновом и контрольном створах проводилась с использованием рассчитанных статистических показателей: средней концентрации веществ за период наблюдений ( S), повторяемости случаев превышения ПДК (П), кратности превышения ПДК (К) (табл. З.1., 3.2.). Для оценки изменчивости показателей качества воды использовалось среднее квадратическое отклонение (as) (табл. 3.3.). В завершение проводилось сравнение вышеперечисленных статистических показателей для фонового и контрольного створов реки Иж. Ниже, в таблице 3.1. приводятся результаты обработки данных по показателям качества воды в фоновом створе р. Иж.
Поверхностные воды нефтяных месторождений на стадии нарастающей добычи
Разработка нефтяных месторождений является сложным процессом взаимодействия природных условий, индивидуальных для каждого месторождения, и техногенных объектов, в основном типовых, но адаптированных к горно-геологическим условиям. Процесс разработки продолжается 30-50 и более лет, последовательно проходя ряд стадий, отличающихся по содержанию технологических мероприятий, характеру и масштабу воздействий на окружающую среду. Обычно принято выделять [75] следующие стадии разработки залежей: - нарастающей добычи, когда рост достигается за счет ввода в разработку новых скважин (вначале - пробная эксплуатация разведочных скважин, затем - строительство эксплуатационных скважин); - стабильной добычи (после разбуривания основного фонда скважин и обустройства месторождения трубопроводами, насосными станциями, установками подготовки нефти и другими промысловыми объектами); - падающей добычи (за счет падения пластового давления и/или роста обводненности продукции скважин, когда для снижения темпов падения добычи бурятся дополнительные скважины, увеличиваются объемы закачиваемой воды, теплоносителя, химреагентов и др.); - поздняя (с устойчиво высокой обводненностью продукции скважин и низкими темпами отбора нефти).
При общей продолжительности разработки порядка десятилетий, за это время успевают произойти существенные изменения в технике и технологии добычи. Принятые и реализованные на ранней стадии технические решения (одиночное или кустовое размещение скважин, расположение и характеристики трубопроводов и иных промысловых объектов, и т.п.) становятся факторами, к которым необходимо адаптировать последующие решения. Поэтому по мере отработки залежей происходит усложнение техногенных систем, как в плане роста насыщенности территорий месторождений искусственными сооружениями, так и в плане сочетания сооружений разных лет постройки.
По мере роста обводненности продукции скважин, увеличиваются масштабы циркуляции в системе промысловых трубопроводов высокоминерализованных пластовых вод. Агрессивность пластовых вод может дополнительно увеличиваться в случае развития процессов их сероводородного заражения. Износ трубопроводов, в сочетание с ростом агрессивности транспортируемой жидкости, создает предпосылки для аварийных порывов, приводящих к загрязнению поверхностных и подземных вод. Кроме того, может развиваться загрязнение подземных вод «снизу» за счет межпластовых перетоков в скважинах и роста проницаемости водоупоров вследствие чрезмерной закачки воды в продуктивные горизонты и воздействия на глины высокоминерализованных вод [1]. Ремонтные и профилактические мероприятия (подземный ремонт скважин, замена изношенных трубопроводов, использование труб с антикоррозийным внутренним покрытием, электрохимзащита, закачка ингибиторов коррозии, и др.) могут с той или иной степенью успешности сдерживать рост аварийности. При ликвидации аварий разлитые жидкости могут быть частично или полностью собраны или обезврежены на месте.
Последствия воздействия объектов нефтедобычи на поверхностные воды в Удмуртской Республике рассматриваются на примере месторождений, находящихся на разных стадиях разработки (рис.4.1): - стадия нарастающей добычи - на примере Восточно-Постольского, Пызепского, Пибанынурского, Быгинского, Сосновского и Бурановского месторождений; - стадия стабильной добычи - на примере Черновского и Смольниковского месторождений; - стадия падающей добычи - на примере Мишкинского месторождения и Вятской площади Арланского месторождения.
Месторождения на разных стадиях разработки существенно различаются по запасам (согласно классификации [75]): находящиеся на стадии падающей добычи относятся к крупным, на стадиях нарастающей и стабильной добычи - к мелким и средним. Связь между размерами месторождений и стадиями их разработки есть, и она отражает последовательность освоения нефтяных ресурсов региона.
