Содержание к диссертации
Введение
1. Основные проблемы загрязнения компонентов геосферы в нефтедобывающих районах 11
1.1 Геоэкологические следствия деятельности нефтедобывающей отрасли 11
1.2 Воздействие нефтедобывающего комплекса на гидросферу 25
1.3 Воздействие нефтедобывающего комплекса на педосферу 31
1.4 Воздействие нефтедобывающего комплекса на атмосферу 40
1.5 Воздействие нефтедобывающего комплекса на флору и фауну 43
2. Методика оценки воздействия открыто фонтанирующих нефтяных скважин на геосферу 48
2.1 Оценка количественных параметров техногенного воздействия открыто фонтанирующих скважин на территории нефтяных месторождений 48
2.2 Определение количества вредных веществ, выброшенных в атмосферу при открытом фонтанировании скважин с возгоранием нефти 57
2.3 Методика районирования территории нефтедобывающего комплекса по степени и характеру углеводородного загрязнения при открытом фонтанировании нефтяных скважин 62
2.4 Оценка потерь углеводородов вследствие открытого фонтанирования нефтяных скважин 70
2.4.1 Вероятностная модель оценки объемов потерь нефти при открытом фонтанировании скважин 70
2.4.2 Оценка функциональной зависимости между потерями нефти и продолжительностью аварии 76
3. Геоэкологическое состояние почвенно-растительного покрова вследствие углеводородного загрязнения при открытом фонтанировании нефтяных скважин (на примере Старогрозненского месторождения) 79
3.1 Общая характеристика исследуемого района 79
3.1.1 Физико-географическая характеристика района 79
3.1.2 Геологическое строение и природные ресурсы. 88
3.1.3 Технология ликвидации открытого фонтана на нефтяной скважине 93
3.2 Методика и основные результаты геоэкологических исследований... 95
3.2.1 Динамика, механизмы и модели развития углеводородных ореолов загрязнения 95
3.2.2 Самовосстановление растительного покрова на нефтезагрязненных участках в окрестностях открыто фонтанировавших скважин 114
3.2.3 Действие нефтяного загрязнения на рост и развитие овса (Avena sativaL.) 131
3.2.4. Оценка микробиологического потенциала деградированных почв 141
4. Основные методы восстановления деградированных вследствие открытого фонтанирования нефтяных скважин земель и экономическая оценка природоохранных мероприятий 146
4.1 Методы рекультивации нефтезагрязненных почв 146
4.2 Особенности рекультивации почв в исследуемом районе 158
4.3. Оценка ущерба, подлежащего компенсации, окружающей природной среде вследствие открытого фонтанирования скважин (на примере Старогрозненского месторождения) 165
4.4 Оценка экономической эффективности рекультивации земель, нарушенных при открытом фонтанировании с возгоранием нефтяных скважин 172
4.5 Оценка экономической эффективности восстановления открыто фонтанирующей скважины 175
Основные выводы и рекомендации 182
Список литературы 186
- Геоэкологические следствия деятельности нефтедобывающей отрасли
- Оценка количественных параметров техногенного воздействия открыто фонтанирующих скважин на территории нефтяных месторождений
- Физико-географическая характеристика района
- Особенности рекультивации почв в исследуемом районе
Введение к работе
Актуальность темы диссертации обусловлена обострением экологической ситуации в Чеченской республике (ЧР) в связи с ее интенсивным хозяйственным освоением за длительный исторический период, с одной стороны, и с ведением широкомасштабных военных действий на ее территории, с другой.
'^ Нефтедобывающий комплекс является важнейшей структурной
составляющей экономики Чеченской республики, одним из ключевых факторов обеспечения жизнедеятельности производительных сил и населения республики. Добыча нефти на территории ЧР ведется со второй половины девятнадцатого века. Производственная деятельность нефтедобывающего предприятия ЧР, в силу объективных и субъективных особенностей технологических процессов, оказывает определенное техногенное воздействие на компоненты геосферы. Для технологических
^ объектов данного района нефтедобычи характерна высокая степень
изношенности оборудования, а нестабильная общественно-политическая ситуация в Чеченской республике усугубила и обострила все экологические проблемы. Мощное техногенное давление на окружающую среду оказали многочисленные аварии на нефтяных скважинах - открытое фонтанирование скважин (ОФС). Только в период с 01.01.99 по 01.01.03 гг. на территории республики в открытом фонтанировании перебывало 148 нефтяных скважин. В результате длительное время все компоненты геосферы были подвержены
Л интенсивному углеводородному загрязнению.
В связи с этим весьма актуален вопрос изучения углеводородного загрязнения геосферы вследствие открытого фонтанирования нефтяных скважин.
Объектом исследования являлись нефтяные скважины, разрабатывающие мезозойские залежи ЧР и пребывавшие в открытом
5 фонтанировании в период с 01.01. 99 по 01.01.03 гг., а также нефтезагрязненные территории в их окрестностях.
Предметом исследования является геоэкологическая оценка и реабилитация геосферы при углеводородном загрязнении вследствие открытого фонтанирования нефтяных скважин в условиях предгорной степной зоны Чеченской республики
Цель исследованиий
Разработка методик оценки техногенного воздействия открыто фонтанирующих нефтяных скважин на геосферу, изучение и разработка рекомендаций по реабилитации предгорной степной зоны при углеводородном загрязнении вследствие открытого фонтанирования нефтяных скважин.
Основные задачи исследования
Изучение основных проблем углеводородного загрязнения геосферы в нефтедобывающих районах.
Определение количественных параметров техногенного воздействия открыто фонтанирующих нефтяных скважин на территории нефтяных месторождений.
Определение количества и состава вредных веществ, выброшенных в геосферу при пожарах на нефтяных скважинах.
Разработка методик оценки техногенного воздействия открыто фонтанирующих нефтяных скважин на геосферу и районирования территории нефтедобывающего комплекса по степени и уровню нефтезагрязнения при авариях на нефтяных скважинах.
Создание вероятностной модели оценки объемов потерь нефти при открытом фонтанировании и функциональной зависимости между потерями нефти и продолжительностью аварии (на примере Старогрозненского месторождения).
$ 6
Исследование экологического состояния почвенного и растительного покрова вследствие углеводородного загрязнения при открытом фонтанировании нефтяных скважин.
Обоснование наименее затратных методов рекультивации почв исследуемого района.
8. Эколого-экономическая оценка природоохранных мероприятий.
Методы исследования. В работе использованы следующие методы:
геохимический, биотестирования, наблюдения, метод бальных оценок, сравнительного и статистического анализа.
Исходные материалы. В основу работы положены результаты
полевых исследований автора и камеральной обработки фондовых
материалов ОАО «Грознефтегаз», Чеченского республиканского комитета
экологии и природных ресурсов. Фактические материалы получены при
химическом и микробиологическом анализе почвогрунтов, геоботанических
исследованиях в окрестностях открыто фонтанировавших скважин.
v~ Достоверность полученных результатов обеспечивается применением
современных способов обработки и анализа фактического материала и системным подходом к изучению объекта, подтверждается качеством материалов, получаемых на основе экспериментальных исследований. Обработка исходных материалов проведена на базе электронных таблиц Microsoft Excel 2000.
Научная новизна работы
1. Разработана схема отрицательного воздействия нефтедобычи на
w геосферу.
Создан банк данных по аварийности на скважинах и масштабам загрязнения в окрестностях открыто фонтанировавших скважин ОАО «Грознефтегаз» в период с 01.01.99 по 01.01.03 гг.
Разработана система относительных показателей для оценки количественных параметров техногенного воздействия открыто фонтанирующих нефтяных скважин на природные компоненты.
Разработана методика районирования территории нефтедобывающего комплекса ЧР по степени и характеру углеводородного загрязнения при авариях на нефтяных скважинах.
Создана вероятностная модель оценки объемов потерь нефти, получена функциональная зависимость между потерями нефти и продолжительностью аварии при открытом фонтанировании скважин.
Выявлена степень трансформации элементов геосферы на участках аварийных скважин и получены данные о динамике развития углеводородных ореолов загрязнения в окрестностях аварийных скважин.
Изучена динамика самовосстановления растительного покрова и биоразнообразия с целью подбора ассортимента трав для восстановления деградированных территорий.
Проведена научно обоснованная оценка количественного учета микроорганизмов в нефтезагрязненных почвах и их способности к росту в присутствии нефти.
Обоснованы методические принципы рекультивации нефтезагрязненных земель в условиях предгорной степной зоны.
Теоретическая ценность работы заключается в методическом подходе, направленном на обоснование необходимости применения методики геоэкологической оценки влияния открытого фонтанирования нефтяных скважин на компоненты геосферы; высокого потенциала как черноземных почв предгорной степной зоны, так и природно-климатических условий района исследований, что позволяет использовать наименее затратные методы рекультивации нефтезагрязненных земель.
Практическая ценность и реализация результатов работы
Предлагаемые методики геоэкологической оценки влияния открыто фонтанирующих скважин на геосферу могут быть использованы на территориях с активной нефтедобычей.
Полученные в ходе исследований данные применяются для разработки мероприятий по охране и рациональному использованию территории
* 8
нефтедобывающего комплекса отделом экологической и промышленной безопасности ОАО «Грознефтегаз».
Результаты исследований позволяют установить степень и масштабы воздействия открытых нефтяных фонтанов на геосферу и проектировать мероприятия по восстановлению загрязненных углеводородами территорий, оценить сроки самовосстановления нефтезагрязненных участков в окрестностях аварийных скважин.
л Теоретические и методические разработки использованы автором при
составлении типового проекта технической рекультивации земель, поврежденных при ОФС ОАО «Грознефтегаз», согласно которому осуществляется рекультивация нефтезагрязненных земель.
Значительная часть материалов, приведенных в диссертации, применяется в лекциях, читаемых в Грозненском государственном нефтяном институте, по курсам «Геоэкология» и «Социальная экология». Апробация работы и публикации.
* По теме исследований опубликованы следующие научные работы:
Макарова М.Г., Уздиева Н.С. Опыт оценки кризисной экологической ситуации в нефтедобывающем районе // Вест. Российского университета Дружбы народов. - 2001. - Вып. 2. - С. 397-400.
Сидоров В.А., Анциферов А.П., Макарова М.Г., Скарятин В.Д., Уздиева Н.С. Геоэкология нефтегазоносных территорий и флюидодинамический мониторинг//Нефтегазоносность фундамента осадочных бассейнов: Международная научно-практическая конференция. —
^ М.: Интерконтакт Наука, 2001. - С. 258-264.
3. Скарятин В.Д. , Макарова М.Г., Уздиева Н.С. Геоэкология
Терско-Сунженской нефтегазоносной области // Новые идеи в геологии и в
геохимии нефти и газа: Материалы шестой международной конференции. —
М.:Геос,2002.-Книга2. - С. 185-188.
*
# 9
Скарятин В.Д., Уздиева Н.С. Экология недр Терско-Сунженской нефтеносной области // Вест. Российского университета Дружбы народов. — 2001. -Вып. 2. - С. 404-408.
Уздиева Н.С. Некоторые закономерности формирования и размещения скопления углеводородов Терско-Сунженского нефтегазоносного района // Наука, образование и производство: Материалы Всероссийской научно-практической конференции - Грозный, 2003. - С. 171-
174.
Уздиева Н.С. Оценка влияния открытого фонтанирования нефтяных скважин на окружающую природную среду Чеченской республики // Наука, образование и производство: Материалы Всероссийской научно-практической конференции - Грозный, 2003. - С. 170.
Уздиева Н.С, Скарятин В.Д. Проблемы сохранности и эксплуатации верхнемеловых залежей нефти Чечни // Новые идеи в геологии и в геохимии нефти и газа: Материалы шестой международной конференции.
' *' - М.: Геос, 2002. - Книга 2. - С. 247-250.
8. Уздиева Н.С, Скарятин В.Д. Продуктивность карбонатного
комплекса верхнего мела Терско-Сунженской нефтегазоносной области //
Новые идеи в геологии и в геохимии нефти и газа: Материалы пятой
Международной конференции. - М.: Изд-во МГУ, 2001. - Часть 2. - С 456-
460.
На защиту выносятся следующие основные положения:
схема отрицательного воздействия нефтедобычи на геосферу;
^ - методика оценки количественных параметров техногенного
воздействия открыто фонтанирующих нефтяных скважин на территории нефтедобывающего комплекса на основе разработки системы относительных показателей;
районирование территории нефтедобывающего комплекса по степени и характеру нефтезагрязнения при авариях на нефтяных скважинах;
*
вероятностная модель оценки объемов потерь нефти и функциональная зависимость между потерями нефти и продолжительностью аварии при открытом фонтанировании нефтяных скважин (на примере Старогрозненского месторождения);
результаты комплексной геоэкологической оценки влияния
открытого фонтанирования нефтяных скважин на почвенно-растительный
покров;
1 - мероприятия по наименее затратным методам рекультивации
нефтезагрязненных земель, поврежденных вследствие открытого фонтанирования нефтяных скважин;
Объем и структура диссертации. Работа состоит из введения, четырех глав, выводов и рекомендаций, списка использованных источников.
Она включает 185 страниц машинописного текста, 46 таблиц, 47 рисунков. Список использованной литературы насчитывает 184 наименований, из них 5 на иностранном языке.
'Ш
#
*
#
Геоэкологические следствия деятельности нефтедобывающей отрасли
В процессе строительства и эксплуатации объектов добычи, сбора, подготовки и транспорта нефти в окружающую среду поступают различные вредные вещества (ВВ). Так, в результате деятельности предприятий нефтяной отрасли общее количество ВВ, ежегодно поступающих в атмосферу в начале 90-х годов, составляло свыше 5,0 млн. т. В том числе сернистого ангидрида - 80 тыс. т, окислов азота - 30 тыс. т, окиси углерода — 90 тыс. т и УВ более 4,8 млн. т. Сброс в водоемы загрязненных и недостаточно очищенных хозяйственно-бытовых стоков составил 50 млн. м3 в год. Ежегодно предприятиями отрасли из открытых водоемов забиралось около 2 млрд. м3 пресной и морской воды, принималось во временное пользование 60,4 тыс. га земельных угодий, в постоянном пользовании находилось 18,1 тыс. га земли [28].
Каждому этапу эксплуатации месторождений соответствуют свои формы техногенных воздействий [49; 118]. Наиболее распространенные техногенные нагрузки связаны с многочисленными техническими объектами: скважинами, нефтепроводами, амбарами, отстойниками и др. Однако, несмотря на многообразие форм техногенного воздействия, различаются два основных направления техногенеза ландшафтов: 1. механическое разрушение их в связи с работой средств физического воздействия (транспорт, бурильные установки, средства для перемещения грунта и др.); 2. геохимическая трансформация и последующее разрушения природных систем при сбросе в них геохимически активных веществ. Широкий спектр характерных для нефтепромыслов вариантов территориально рассредоточенных техногенных нагрузок вызывает разнообразные изменения в ландшафтах и составляющих их компонентах: почвах, грунтах, поверхностных и подземных водах, биоте. Нарушение целостности почв и грунтов - механогенез - начинается на этапе обустройства месторождений, когда прокладываются дороги и трубопроводы, оборудуются буровые площадки, строятся другие технические объекты. Происходит механическая трансформация природных систем на значительных территориях и одновременно «врастание» технических сооружений в природную среду [133]. В последние время появилось много работ, освещающих те или иные аспекты изменений свойств природных систем в районах нефтепромыслов [9; 11; 14;-17; 21; 23; 25; 32; 50; 51; 61; 62; 63; 64; 68; 113; 129; 149; 150]. Любые технические сооружения и виды деятельности при добыче нефти приводят к изменениям геохимических процессов на территории местностей, но основная группа геохимических воздействий обусловлена техногенными потоками разных типов и интенсивности. Основные причины их появления - несовершенство технологии или ее нарушение, коррозийная аварийность и дефекты оборудования [21; 96; 132; 163]. Наибольшую экологическую опасность представляют аварийные . ситуации: фонтанирование скважин, образование грифонов, утечки загрязнителей из резервуара, при разрывах трубопроводов, пожарах и т.д. При этом практически все вещества, входящие в состав техногенных потоков (пластовые и промывочные жидкости, буровые шламы, нефть, поверхностно-активные вещества (ПАВ), реагенты воздействия на пласт, ингибиторы коррозии и т.д.), геохимически активны, высоко токсичны и опасны для природной среды. Геохимическая трансформация природной среды начинается на стадии бурения, основные потоки загрязнителей связаны с буровыми растворами и шламами выбуренных пород. В их состав и формирующиеся на их основе техногенные потоки входит значительное число химических веществ [19; 20]. Таким образом, еще до начала эксплуатации месторождений их территории подвергаются воздействию геохимически агрессивных техногенных потоков сложного состава. Воздействие объектов нефтедобывающего комплекса на ОПС обусловлено токсичностью природных углеводородов и сопутствующих им ресурсов, разнообразием химических веществ, используемых в ф технологических процессах, а также спецификой добычи, подготовки и транспорта нефти и газа [40; 41; 42]. Нефть состоит из большого числа углеводородов разнообразного строения, высоко молекулярных смолисто-асфальтеновых веществ, минерализованных вод и микроэлементов [22; 105]. Нефти всех месторождений отличает, с одной стороны, огромное разнообразие видов (нет двух совершенно тождественных нефтей из разных пластов и залежей), с другой - единство ее состава и структуры, сходство по некоторым параметрам. Элементный состав десятков тысяч разнообразных индивидуальных представителей нефти изменяется в пределах 3 — 4 % по каждому элементу. Главные нефтеобразующие элементы: углерод (83 - 87 %), водород (12-14 %), азот, сера, кислород (1- 2 %, реже 3 - 6 % за счет серы). Десятые и сотые доли % нефти составляют многочисленные микроэлементы, набор которых в любой нефти примерно одинаков. Все индивидуальные соединения, входящие в состав нефти, делятся на , следующие группы: парафины; циклопарафины; ароматические углеводороды; нафтеноароматические углеводороды и остатки. Ароматические углеводороды - наиболее токсичные компоненты нефти. Они являются хроническими токсикантами. В частности бензол, ксилол, толуол и др. Многие ароматические углеводороды характеризуются ярко выраженной мутагенностью и концерогенностью [86]. Наиболее опасна группа полиароматических углеводородов [127]. Содержание одного из наиболее токсичных соединений -3,4 бензпирена в нефтях колеблется от 250 до 8050 млрд. 1 [105].
Оценка количественных параметров техногенного воздействия открыто фонтанирующих скважин на территории нефтяных месторождений
Фитотоксичность почв снижает всхожесть семян и рост проростков сельскохозяйственных растений [172; 173]. Изучение прямого и трансбиотического влияния нефтезагрязнения на высшие растения показало, что под действием сильного загрязнения почвы нефтью и нефтепродуктами растительные сообщества и агрофитоценозы уничтожаются полностью и на их местах формируются пионерные группировки из наиболее устойчивых сорных растений: Polygonum aviculare, Echinocloa crusgalli, Elytrigia repens, Cirsium arvense, Convolvulus arvensis. Из них наиболее толерантным к нефтяному загрязнению являются корневищные и корнеотпрысковые виды. Их можно использовать для фитомелиорации земель, загрязненных нефтью. Фитотоксические свойства нефтезагрязненных почв при слабом и среднем уровнях загрязнения проявляются в угнетении прорастания семян, ухудшении развития молодых растений, изменении некоторых морфологических показателей тест-растений. Фитотоксичность почв, загрязненных нефтью, определяется прямым действием поллютанта на растения в первый период и трансбиотическим действием в дальнейшем. Нефтезагрязнение почв способствует увеличению в составе комплекса микромицетов доли видов, проявляющих фитотоксическую активность. При нефтезагрязнении почв снижается общая целлюлозолитическая активность почв, но возрастает численность микромицетов - целлюлозолитиков, играющих важную роль в патогенезе растений [117].
Исследования по влиянию нефтезагрязнения в почве на лесной фитоценоз средней тайги Западной Сибири показали, что наиболее чувствительны к нефти мхи и лишайники. Более устойчивы многолетние травянистые растения Кустарники (багульник, брусника, черника) занимают по устойчивости промежуточное положение. Первые признаки воздействия через почву нефти на крупный подрост, подлесок и древостой появляется через год после загрязнения почв. Последующий опад подроста и подлеска при дозах загрязнения 20 л/м2 и более длится 2 — 3 года, после чего положение стабилизируется, опад древостоя затягивается на 10 и более лет. Сопутствующие солевые загрязнения укорачивает деградационные процессы лесных фитоценозов до 2 — 3 лет. На разливах давностью более 3 лет остаточное загрязнение из асфальтенов и смол может допускать появление всходов древесных и травянистых растений, но при уровне загрязнения больше 10 кг/м2 сильно ухудшаются агрофизические свойства почв. В этих случаях восстановление исходных фитоценозов растягивается на десятки и даже сотни лет.
Кроме указанных последствий формируются аномалии в морфологии растений: карликовость, искривление стеблей, скручивание листьев, суховершинность [120]. Нефть и нефтепродукты оказывают как ингибирующее, так и стимулирующее действие на биоту. Могут складываться геохимические ситуации, способствующие гигантизму растений, что, как правило, наблюдается после очищения почв от основной массы загрязнителей. Явление гигантизма — наиболее редкая и крайне неустойчивая форма морфологических изменений растений. Морфологические изменения растений сопровождаются изменением их химического состава. Наиболее высокую экологическую опасность представляет накопление ПАУ, так как эти вещества являются канцерогенами. Эти долговечные химические соединения передаются по пищевым цепям, попадая в итоге к человеку [100]. Воздействие нефтегазового комплекса на позвоночных животных неоднозначно [179]. Так, загрязнение поверхности почвы разливами нефти вызывает снижение численности или полное исчезновение мелких млекопитающих на загрязненных участках. При этом у животных, оставшихся в местах загрязнения, заметны нарушения половозрастной структуры популяций. Сырая нефть, попадая в пищеварительный тракт живых, нарушает их репродуктивные функции. Установлено также, что некоторые фракции нефти, попавшие на оперение насиживающих кладку уток, легко проникают через скорлупу внутрь яиц и в зависимости от количества приводят к гибели эмбриона или нарушает его развитие. 47 Из-за нарушения гнездовых биотопов снижаются численность и видовое разнообразие куликов и воробьиных птиц. В то же время после нарушения многих низкопродуктивных фитоценозов прослежено усложнение видового состава и увеличение численности мелких млекопитающих. Исследования на территориях нефтяных и газовых месторождений . Западной Сибири [179] показали, что техногенная трансформация ландшафтов на территории нефтегазового комплекса улучшает трофические условия для большинства насекомоядных птиц и тех мелких млекопитающих, которые потребляют преимущественно фотосинтезирующие части растений и их семена, и привлекает большое количество животных, чем аналогичные ненарушенные экосистемы. За счет появления участков открытого грунта и мелководных водоемов для ряда видов животных повсеместно создаются дополнительные площади местообитаний, пригодных для размножения. Кроме этого, различные # сочетания естественных и антропогенных элементов местообитания формируют специфичный для каждого участка набор стаций для тех или иных видов. Все эти изменения в совокупности определяют существенное увеличение обилия животных, особенно птиц, и, как следствие, увеличение количества трансформируемой позвоночными энергии и возрастание интенсивности круговорота веществ в этих экосистемах. Лишь в местах с постоянным присутствием людей проявляется значительное отрицательное воздействие на большинство животных. В тоже время не исключено, что более высокая численность многих животных в местах нефтегазодобычи поддерживается за счет успешного размножения на ненарушенных территориях.
Физико-географическая характеристика района
С географическим положением Сунженского хребта связано значительное количество тепла, поступающего от Солнца, в течение всего года. Приход прямой солнечной радиации на горизонтальную поверхность при ясном небе составляет 1442 ккал/см . Годовые суммы рассеянной радиации при реальных условиях облачности колеблются в пределах 111-118 ккал/см , при этом вклад рассеянной радиации до 45%, что говорит о преобладании сравнительной мало облачности погоды. Зимой количество рассеянной радиации составляет 60-80%, ранней весной и поздней осенью ее количество только немного превышает половину всей приходящей радиации (55%), а остальное время года рассеянная солнечная радиация - 30-45%.
В годовом ходе максимум месячных сумм суммарной и прямой радиации на горизонтальную поверхность приходится на июнь (16-18 ккал/см) - суммарная радиация; 10-12 ккал/ см - прямая радиация. Минимальный приход радиации наблюдается в декабре. Продолжительность солнечного сияния в течение года колеблется в пределах 1740-1930 ч. Наибольшая продолжительность солнечного сияния в холодное полугодие примерно 700 часов. Максимальная продолжительность солнечного сияния за теплый период (апрель-сентябрь) колеблется 1100-1200 часов. Число дней без солнца в течение года: 90-100 дней, в июле число дней без солнца может составить 1-2 дня, а в декабре число дней без солнца может достигнуть и 20 дней. В летние месяцы продолжительность солнечного сияния наблюдается от 500-600 до 1700-1800 часов. В декабре продолжительность солнечного сияния регистрируется от 700-800 до 1600-1700 часов, причем наибольшее число часов солнечного сияния приходится в основном на полуденное и послеполуденное время в интервале 1200-1400 часов [140]. На территории Сунженского хребта широкое распространение получили черноземы обыкновенные (рисунок 3.3). Большее развитие получили здесь чернозёмы обыкновенные среднемощные слабо- и малогумусированные тяжелосуглинистые. Морфологические признаки обыкновенных чернозёмов: мощность гумусовых горизонтов составляет в среднем 54 см. В окраске доминируют серые тона, переходы наблюдаются постепенные как по окраске, так и по сложению. Вскипание от 10 % соляной кислоты обнаружено с поверхности и по всему профилю. Для черноземов характерно, что верхняя толщина густо переплетена корнями, которые поглощают элементы питания, освобождающиеся в процессе минерализации органических остатков, и не дают им выйти за пределы почвенного профиля. Интенсивный биологический круговорот веществ охватывает почвенную толщу большей мощности, чем в почвах других ландшафтов. Накоплению гумуса способствует, прежде всего, поступление значительной массы растительного опада, легко разлагающегося и имеющего высокую зольность. В процессе разложения растительного опада формируются в основном гуминовые кислоты, дающие малорастворимые соли. Важным условием накопления гумуса в указанных типах почв является смена периода увлажнения почв весной и осенью засушливым летним периодом, когда запас влаги в верхнем полутораметровом слое почвы снижается до влажности завядания. Это тормозит жизнедеятельность организмов, в результате чего минерализация органических остатков приостанавливается и в почве накапливается гумус. В первой половине лета климатические условия Чеченской республики благоприятствуют росту трав и усиленному поглощению ими влаги и элементов питания. Это способствует подтягиванию пленочной влагой некоторых элементов, выщелачиваемых за влажный весенний период из верхних горизонтов почв. Таким образом, растительность не только обогащает почву органическими веществами, но и аккумулирует в ней элементы минерального питания. Для указанного типа почвы характерна слабощелочная реакция, чему способствует карбонатность почвообразующих пород, а так же высокая зольность растительных остатков и богатство золы основаниями. Черноземные почвы по величине ёмкости поглощения и содержания гумуса считают наиболее плодородными. К тому же они не имеют признаков солонцеватости. В гранулометрическом составе превалируют фракции крупной пыли и ила, но состав по всему профилю остаётся тяжелосуглинистым. Гумуса в верхних горизонтах - 3,5-4,2 %, с глубиной происходит постепенное его снижение. Величина емкости поглощения существенно варьирует в верхних горизонтах (28,1- 52,5 мг-экв). С глубиной она постепенно снижается, но остается относительно высокой даже в почвообразующей породе, что коррелирует с содержанием и распределением гумуса и ила. Реакция почвенного раствора находится в среднещелочном интервале (8,4 - 8,7), глубже щёлочность повышается. Карбонаты кальция фиксируются с поверхности и по всей почвенной толще, что подтверждается и данными полевых описаний. Ввиду невысокого содержания гумуса верхние горизонты почв имеют темно-серую с бурым оттенком окраску. Книзу бурая окраска становится более заметной. По той же причине структура гумусовых горизонтов крупнокомковатая, грубоватая [106]. Особенности рельефа, климата, почв Сунженского хребта определила в свою очередь, разнообразие растительного покрова. На наиболее увлажненных северных склонах Сунженского хребта встречаются разнотравно-злаковые и даже луговые степи. Наряду с ковылями, типчаком, тонконогом и бобовыми они богаты всеми видами разнотравья. Здесь васильки, девясилы, цикорий, чебрецы, душица, шалфей, гвоздика и др. Разнотравно - злаковые степи этого района интересны присутствием кустарников. Большинство из них ксерофиты - это бобовник (дикий миндаль), терн, крушина Палласа, шиповники. Из травянистых ранневесенних растений необходимо отметить мерендеру трехстолбиковую, гусиный лук, пион тонколистный и мак тештаугорский.
Особенности рекультивации почв в исследуемом районе
Преодоление дефицита увлажнения и поддержание благоприятного водного режима почвы предлагается достигать путем ее полива. Поддержание почвы во влажном состоянии является одним из агротехнических приемов управления биологической активности и оказывает эффективное воздействие на темпы разложения нефти и нефтепродуктов, так как, в частности, влияет на подвижность питательных веществ, микробиологическую деятельность и активность биологических процессов. Об ускорении процессов очищения почв от нефтепродуктов свидетельствуют и наши исследования содержания углеводородов в почвах аварийных скважин, на которых при тушении пожаров в течение длительного времени применялся полив. Но в целом, в условиях неполивного земледелия и дефицита воды, которое присуще территории ЧР, применять регулярный полив при рекультивации такого большого массива загрязненных земель в настоящее время невозможно.
Следующим важным фактором, определяющим интенсивность восстановления почвенного покрова после нефтяного загрязнения, являются свойства самих почв, в частности кислотность почв, емкость почвенно-поглощающего комплекса, количество и состав микроорганизмов.
Кислотность почвы играет важную роль в разложении нефти и нефтепродуктов, определяя активность почвенной флоры. Оптимальными для роста на углеводородах большинства микроорганизмов являются значения рН близкие к нейтральным. Обеспеченность почв биогенными элементами - азотом, фосфором и калием, легко используемых микроорганизмами, способствует тому, что в процессе биоразложения нефти включаются микроорганизмы, способные к самоокислению. Таким образом, расширяется круг микроорганизмов, вовлекаемых в процесс разложения углеводородов, полнее используются потенциальные возможности микробиоценоза.
В пределах Сунженского хребта почвенный покров представлен преимущественного черноземами и темно-каштановыми почвами, на отдельных участках понижений появляются луговые почвы. Черноземные почвы характеризуются высокой микробиологической активностью, максимумы которой приходятся на весенний и осенний периоды, когда в почвах создаются оптимальные гидротермические условия. Летом микробиологическая деятельность резко сокращается вследствие иссушения почвы, а зимой - в результате ее промерзания. Реакция почвенного раствора близка к нейтральной, емкость поглощения очень высокая (до 70 мг экв. на 100 г), почвенный поглощающий комплекс полностью насыщен основаниями. Таким образом, свойства почвенного покрова района исследований в целом весьма благоприятны для самовосстановления.
Результаты микробиологического анализа образцов почвогрунтов, отобранных с нефтезагрязненных площадок в окрестностях отрыто фонтанировавших скважин Старогрозненского месторождения, показали наличие в них различных групп микроорганизмов: бактерий, микроскопических грибов и актиномицетов. Важно, что в присутствии различных компонентов нефти происходил обильный рост различных групп м/о, показательно, что обильный рост визуально разных групп м/о происходил в контакте с видимыми твердыми компонентами нефти, а также на поверхности жидких компонентов, что может свидетельствовать об их участии в деградации нефти и регенерации нефтезагрязненной почвы. Интенсивное расходование биогенных элементов микроорганизмами при разложении углеводородов может вызвать их недостаток даже в черноземных почвах. Поэтому их дополнительное внесение в виде минеральных удобрений рекомендуется и для этих почв. Таким образом, благоприятные природные условия региона позволяют рассматривать как ведущий естественный метод рекультивации. Конкретный набор мероприятий и их последовательность определяются видом дальнейшего использования рекультивируемых земель. Загрязненные нефтепродуктами земли в исследуемом районе относятся преимущественно к пастбищным землям, лишь очень небольшая часть была ранее пахотными угодьями. Наиболее полной очистке подлежат пахотные земли. Их рекультивация включает два основных этапа: агротехнический и биологический. Первый этап соответствует наиболее токсичной геохимической обстановке и максимальному ингибированию биоценозов. По мнению биологов МГУ (Халимова, Левина, Гузеева, 1996) при некотором среднем уровне загрязнения, когда наиболее значимо повреждающее действие легких фракций, для эффективной стимуляции их разложения микрофлорой достаточно мероприятий по улучшению аэрации почвы, ее увлажнения и обеспечения элементами минерального питания. При массированном загрязнении главным становится подавляющий эффект гидрофобизации почвы, вызываемый тяжелыми фракциями нефти. Чтобы дать возможность микроорганизмам осуществлять утилизацию легких и деструкцию тяжелых фракций нефти, необходимо прежде всего снизить гидрофобность почвы. Этого можно достигнуть путем «разбавления» загрязненной чистой или хотя бы частичной нейтрализацией тяжелых фракций. Аэрация и увлажнение почв способствуют не только интенсификации микробиологических процессов разложения нефти, снижению ее концентрации в почве, а также ускоряют фотохимические и физические процессы разложения нефти. На первом этапе должны пройти процессы выветривания нефти, испарения и частичного разрушения легких фракций, фотоокисление нефтяных компонентов на поверхности почвы, восстановление микробиологических сообществ, развитие нефтеокисляющих микроорганизмов, частичное восстановление сообщества почвенных животных. Эти процессы в условиях исследуемого региона могут проходить естественным путем с частичным использованием сорбентов. Для ускорения процессов естественной деградации нефти рекомендуется периодически проводить увлажнение загрязненных участков. На агротехническом этапе рекультивации необходимо осуществлять контроль за возможным загрязнением грунтовых вод нефтью, локализацией внутрипочвенных потоков (дренирование), сбросом талых вод, промывающих загрязненный участок. По окончании первого этапа проводится анализ содержания остаточной нефти в почве и определяется степень естественного зарастания загрязненного участка. На втором этапе на загрязненных участках рекомендуется проводить пробный посев культур, с целью оценки остаточной фитотоксичности почв, интенсифицирования процессов биодеградации нефти и улучшения агрофизических свойств почв.
