CC BY
53
УДК 502.5:622.276+665.6
И. Р. Галинуров (нач. отд.)1, А. М. Сафаров (к.т.н., ст. преп.)2, Г. Ф. Шайдулина (к.т.н., нач.)3, А. Т. Магасумова (нач. отд.)4, Р. М. Хатмуллина (к.х.н., нач. отд.)5, Т. П. Смирнова (к.х.н., гл. спец.)6
Подземные скопления нефтяных углеводородов в пойме р. Белой Республики Башкортостан
Управление государственного аналитического контроля Министерства природопользования и экологии Республики Башкортостан, 1 отдел контроля почвы и отходов, 3аналитическая служба, 4отдел физико химических методов анализа, 5отдел хроматографии г. Уфа, ул. Российская 21; тел. (347) 2330175, е-та1: [email protected] 2Уфимский государственный нефтяной технический университет, кафедра прикладной экологии 450062, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1; тел. (347) 2431737
I. R. Galinurov, A. M. Safarov 2, G. F. Shajdulina, A. T. Magasumova, R. M. Khatmullina, T. P. Smirnova
Underground congestions of petroleum hydrocarbons in river Belaya bottomland of Republic Bashkortostan
The Ministry of Natural Management and Ecology of Republic Bashkortostan
State Institution Departament of the State Analytical Control 21, Rossiyskaya Str., Ufa, Russia; ph. (347) 2330175, e-mail: [email protected] 2 Ufa State Petroleum Technological University 1, Kosmonavtov Str., 450062, Ufa, Russia; ph. (347) 2431737
Рассмотрены результаты исследований негативного воздействия подземных скоплений нефтяных углеводородов вблизи крупного природного водотока. Скопившиеся в аллювиальных почвах нефтяные углеводороды мигрируют в речные воды, загрязняя донные отложения и оказывая экотоксическое воздействие на водные биоценозы. Установлено, что при миграции потока из водной среды с ламинарными условиями (грунтовых вод) в турбулентную среду реки в толще речной воды происходит снижение содержания углеводородов легких фракций.
Ключевые слова: биотестирование; донные отложения; нефтяные углеводороды; подземные скопления нефтепродуктов; пойма; полициклические ароматические углеводороды; река; пристан; фитан.
In article the results of oil hydrocarbons underground congestions negative influence researches are considered. The oil hydrocarbons which have accumulated in alluvial soils migrate in river waters, polluting bottom sediments and influence on water biocenose. There is a decrease of volatile hydrocarbons content during stream migration from the laminar water environment (underwaters) to the turbulent river environment.
Key words: the river; bottomland; bottom sediments; underground congestions of petrochemicals; petroleum hydrocarbons; pristane; phytane; polycyclic aromatic hydrocarbons; biotesting.
В настоящее время одной из составных частей государственной политики России является стратегия устойчивого развития и охрана окружающей среды. Особое внимание уделяется сохранению водных объектов. В формировании качества водных ресурсов ключе-
Дата поступления 10.10.11
вое значение имеют реки, которые, с одной стороны, ассимилируют значительные объемы поллютантов в донных отложениях, а с другой, служат трансграничными коридорами для переноса загрязнений с водосборных площадей.
Приоритетными загрязняющими веществами в Башкортостане являются нефтяные углеводороды (УВ), т. к. на территории рес-
публики широко представлены предприятия нефтедобывающего и нефтехимического профиля. Процесс переработки нефти технологически и территориально связан с крупными водотоками. Следует отметить, что для объектов нефтехимии характерны отдаленные последствия в виде подземных скоплений нефти и нефтепродуктов, образовавшихся в результате разливов сырья и готовой продукции на рельеф местности.
Объекты и методы исследования
Объектами исследования являлись поверхностные воды, донные отложения и подземные скопления нефтепродуктов на участке левого берега р. Белой между городами Салават и Ишимбай Республики Башкортостан. Исследуемый участок характеризуется наличием производственных объектов, представляющих полный «жизненный цикл нефти»: от ее добычи и переработки до транспортировки и хранения углеводородного сырья и готовой продукции.
Исследование проводилось с использованием методик, допущенных для целей государственного аналитического контроля. Нефтепродукты в поверхностных водах определяли по методике ПНД Ф 14.1:2.5-95. В донных отложениях нефтепродукты и полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) определяли по методикам ПНД Ф 16.1:2.2.22-98 и ФР.1.31.2007.03495, соответственно. Идентификацию нефтяных УВ проводили методом газожидкостной хроматографии. Анализ проб выполняли на газовом хроматографе «Shimadzu GC17A» с пламенно-ионизационным детектором. Разделение компонентов проводили на капиллярной колонке SPB-1 (Supelco, США). Биотестирование образцов нефтяных УВ проводили по методикам ФР. 1.39.2007.03222 (Daphnia magna Straus) и ФР.1.39.2007.03223 (Scenedesmus quadri-cauda (Turp.) Breb).
Экспериментальная часть
На исследуемом участке береговой линии в течение длительного времени (более 15 лет) наблюдается высачивание (в т.ч. подрусловое) нефтепродуктов в поверхностные воды «Разгрузка» нефтепродуктов в реку приводит к появлению нефтяных пленок и радужных пятен на поверхности воды, загрязнению воды растворенными нефтепродуктами. В табл. 1 представлены результаты обследования поверхностных вод р. Белой в створе с данным участком.
Пленка на поверхности воды контролируемого участка реки фиксируется практически весь период наблюдения. Концентрация растворенных форм нефтепродуктов варьирует в диапазоне от 1—6 ПДКрх, достигая в отдельных случаях на участке «разгрузки» 92 ПДКрх..
О негативном воздействии нефтепродуктов на реку свидетельствуют результаты исследования донных отложений (табл. 2). Содержание нефтепродуктов, бенз(й)пирена и суммы ПАУ в донных отложениях на участке «разгрузки» в 18, 55 и 40 раз, соответственно, превышает их содержание в фоновой точке; ниже участка разгрузки — в 1,6, 14 и 4,3 раза.
Для оценки состояния грунтовых вод, питающих реку, было определено содержание нефтепродуктов в воде наблюдательных скважин на водосборной площади в границах тех-ногенно насыщенной территории, в створе с участком «разгрузки» 1 Подземные воды характеризуются нестабильным содержанием нефтепродуктов, которое варьирует в диапазоне от 0.05 до 6.8 мг/дм3.
При натурном 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 установлено, что верхние слои почвы, в отличие от нижних, со-
Таблица 1
Содержание нефтепродуктов в воде р. Белой
Содержание нефтепродуктов, мг/дм3
Точка 1 (фон) Точка 2 Точка 3
Год выше участка выхода нефтяных УВ участок выхода нефтяных УВ ниже участка выхода нефтяных УВ
раств. + эм^льг, мг/дм пленка , г/м2 раств. + эм^пьг, мг/дм пленка , г/м2 раств. + эм^льг, мг/дм пленка , г/м2
1995 < 0.05 0 0.07-4.60 0.1-2.4 0.05-1.20 0.1-0.4
2000 < 0.05 0 < 0.05-0.06 0-0.1 < 0.05-0.10 0-0.1
2001 < 0.05 0 0.14-0.18 0.1-0.3 0.05-0.10 0
2003 < 0.05 0 0.19-0.31 0.2-0.4 0.10-0.35 0.1-0.3
2005 < 0.05 0 0.09-0.18 0.1-0.2 < 0.05-0.1 0
2007 < 0.05 0 0.07-0.15 0.1-0.2 < 0.05-0.1 0
2010 < 0.05 0 0.08-0.19 0.1-0.3 0.16-0.22 0.1-0.2
Содержание загрязняющих веществ в донных отложениях р. Белой
Определяемые показатели Содержание загрязняющих веществ, мг/кг
Точка 1 (фон) выше участка выхода нефтяных УВ Точка 2 участок выхода нефтяных УВ Точка 3 ниже участка выхода нефтяных УВ
Нефтепродукты 660±165 11900±2975 1030±258
? ПАУ, в т.ч. 0.0448 1.7881 0.1911
Нафталин <0.0005 0.0106±0.0064 0.0067±0.0040
Аценафтен <0.0005 0.0007±0.0004 <0.0005
Флуорен 0.0013±0.0008 0.2407±0.1444 0.0031±0.0019
Фенантрен 0.0286±0.0172 0.0445±0.0205 0.0180±0.0083
Антрацен 0.0012Ю.0007 0.0167±0.0077 0.0091 ±0.0055
Флуорантен 0.0019±0.0010 0.0607±0.0279 0.0319±0.0147
Пирен 0.0012±0.0007 0.6845±0.3149 0.0181±0.0083
Бенз(а)антрацен 0.0006±0.0003 0.1989±0.0915 0.0123±0.0056
Хризен 0.0012±0.0007 0.1410±0.0649 0.0180±0.0083
Бенз(Ь)флуорантен 0.0056±0.0030 0.1862±0.0856 0.0251±0.0115
Бенз(/с)флуорантен <0.0005 0.0596Ю.0274 0.0119±0.0055
Бенз(а)пирен 0.0017±0.0009 0.0942±0.0433 0.0238±0.0110
Дибенз(а, ^антрацен <0.0005 0.0005Ю.0003 <0.0005
Бензо(д,Л,/)перилен 0.0006±0.0003 0.0421 ±0.0194 0.0068±0.0037
Индено(7,2,3-сс0пирен 0.0009±0.0005 0.0072±0.0039 0.0063±0.0034
держат нефтепродукты в значительно меньших концентрациях. Таким образом, миграция нефтяных УВ от первоначального ядра ореола загрязнения к реке происходит латерально на верхней границе водоносного горизонта. Каналом миграции служат горизонты с легким гранулометрическим составом (слой гравийно-га-лечных отложений).
Для исследования процессов миграции нефтяных УВ из почвенного профиля в реку проведен газохроматографический анализ образцов нефтяных УВ, отобранных с поверхности грунтовых и поверхностных вод (рис. 1).
В образце (№ 1), отобранном на дне шурфа в непосредственной близости от берега (рис. 1а), в сравнении с пленкой на поверхности воды в реке на участке «разгрузки» (рис. 16), высокое содержание легких фракций У В свидетельствует о том, что условия в почвенном профиле способствуют их длительному сохранению.
Содержание легких фракций УВ в образце № 2 значительно ниже, при этом заметно преобладание пиков пристана С19Н40 и фитана С20Н42, наиболее типичных представителей УВ изопренанового ряда — маркеров старения нефти. Предположительно, снижение доли У В легких фракций происходит в толще речной воды при переходе из водной среды с ламинарными условиями (грунтовых вод) в турбулентную среду реки, т. к. эти УВ обладают большей растворимостью в сравнении с более высо-кокипящими фракциями 3.
а)
б)
Ш
.¡иЫ
г %
1 £
Условные обозначения:
- река, -шурф.
_ _ ^ - поток нефтяных УВ.
почвенные горизонты
- верхние,
- нижние
Рис. 1. Хроматограммы образцов нефтяных У В на участке разгрузки: 1 — образец нефтяных У В из шурфа на берегу; 2 — пленка нефтяных У В на поверхности воды в реке на участке разгрузки
Результаты биотестирования образцов нефтяных УВ
Образец нефтяных УВ Время экспозиции, ч Отклонение количества тест-объектов от контроля, %
Гибель, Daphnia magna Straus Ингибирование, Scenedesmus quadricauda (Turp.) Breb
Разведение, % от исходного образца
1.00 0.10 0.01 1.00 0.10 0.01
№ 1 из шурфа на берегу 1 0 0 0 0 0 0
24 100.0 100.0 100.0 - - -
48 — — — — - -
72 - - - 63.6 55.4 39.7
№ 2 плёнка на поверхности воды в реке 1 0 0 0 0 0 0
24 100.0 81.0 72.0 - - -
48 - 100.0 100.0 - - -
72 - - - 65.3 51.2 30.6
С целью оценки потенциальной опасности для водных биоценозов подземных скоплений нефтяных УВ в поймах рек, было проведено биотестирование образцов (табл. 3). Установлено, что проанализированные образцы обладают острой токсичностью для тест-объектов типичных представителей гидробионтов — Daphnia magna Straus и Scenedesmus quadri-cauda (Turp.) Breb.
При максимальном разбавлении образцов нефтяных УВ водой (в отношении 1:10000) полная гибель тест-объекта Daphnia magna Straus происходит в первом случае в течение 24 ч, во втором случае через 48 ч., что дает основание утверждать о снижении токсичности потока УВ при переходе «грунт-поверхность воды в реке». Снижение токсичности происходит за счет потери УВ легких фракций, которые представляют наибольшую опасность для живых организмов 4.
Литература
1. Фаухутдинов А. А., Сафарова В. И., Ткачев В. Ф., Магасумова А. Т. и др. // Баш. хим ж.-2008.- Т.15, №1.- С.87.
2. Приказ Минприроды РФ от 13.04.2009 №87 // Российская газета.- №113.- 24.06.2009.
3. Техника и технология локализации и ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов: Справ. / И. А. Мерициди, В. Н. Ивановский, А. Н. Прохоров и др.; Под ред. И.А. Мерициди.- СПб: НПО «Профессионал», 2008.-С. 123.
4. Ягафарова Г. Г., Насырова Л. А., Шахова Ф. А., Балакирева С. В., Барахнина В. Б., Сафаров А. X. Инженерная экология в нефтегазовом комплексе: учеб. пособие.- Уфа: Изд-во УГНТУ, 2007.-С.27.
