ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА И РАЙОНИРОВАНИЕ АНТРОПОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ГОРНОДОБЫВАЮЩЕЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ НА ПОВЕРХНОСТНЫЕ И ПОДЗЕМНЫЕ ВОДЫ ПРИКАСПИЯ (В ПРЕДЕЛАХ АСТРАХАНСКОЙ
Признаки типизации | Номенклатурные единицы и их показатели | |||||||
Типы | Подтипы | |||||||
Первого порядка | Второго порядка | |||||||
Атмосферные | «А» - состав атмосферных осадков | Изменчивость состава осадков в разные периоды внутригодового и многолетнего режима: М от < 50 до 50-100 мг/л. Компонентный состав от HCO3CaMg к HCO3CI/SO4 (SO4/CI)NaMg и к CINa | ||||||
Геоморфологические | «Б» - равнинно-долинный рельеф | Равнины: I. – морская; II. – эоловая; III. – долинно-дельтовый рельеф. | Равнины морские: | Речные долины: | ||||
I.1. - раннехвалынские | I.2. - позднехвалынские | III.1. – долины р. Волга, Ахтуба | III.2. – озерно-аллювиальная равнина дельты р. Волга | III.3. – Дельта р. Волга с протоками | ||||
Геологические | «В» - литолого-минералогический состав пород зоны аэрации | Песчано-глинистые отложения с карбонатными минералами. Значительная неоднородность | Песчано-суглинистый разрез | Преобладание песчаных разностей | ||||
Гидрогеологические | «Г» | Локальное ограниченное атмосферное питание. Вековая разгрузка в реки; локально испарением. Застойный гидродинамический режим | Предрасположенность к сорбционным процессам; слабая – к смешению. | Меньшая предрасположенность к сорбции; сильнее к смешению | Питание: слабое атмосферное; более существенное – речное; ионносолевым комплексом: слабая разгрузка в реки | |||
Гидрогеохимические | «Д» - состав фоновых подземных вод | Минерализация вод: регионального распространения 20-30 мг/л и >; локального: а) до 10 г/л; б) > 30-50 г/л | М до 5-10 г/л; линзы пресных вод. Компонентный состав CIп.HCO3Naп.Ca | М до 5-10 г/л; линзы пресных и высокоминерализованных вод. Компонентный состав CIп.HCO3Naп.Ca | М до 4-6 г/л; линзы пресных вод. Компонентный состав HCO3CI (CIHCO3)NaCa(CaNa) | |||
Оценка защищенности в условиях освоения нефтегазовых месторождений | Атмосферы | Не защищена вследствие преобладания формирования техногенной кислотности осадков над возможностью их нейтрализации | ||||||
Зоны аэрации | К кислым атм.осадкам | Защищена вследствие присутствия во всех отложениях карбонатных минералов как основы процесса нейтрализации кислых растворов | ||||||
К загрязнению NH4+ | Защищена, вследствие адсорбции породами с повышенной емкостью | Защищена в местах утечек стоков; значительна роль глин; | Слабая защищенность; в местах утечек стоков в породы песчаные | Слабо защищена; породы обогащены проницаемыми разностями | ||||
К загрязнению NO2- и NO3- | Защищенна, вследствие восстановления NO2- и NO3- в N2 в присутствии Сорг. в стоках и атм.осадках | Защищена т. к. ослаблено поступление стоков с Сорг. | Незащищена т. к. усилено поступление стоков с Сорг. | Защищена, так как значительно поступление стоков и Сорг. | ||||
К загрязнению микрокомпонентами | Защищена вследствие обеспечения процессов осаждения микрокомпонентов в малорастворимых формах со стороны минералов и литологической неоднородности пород, а также окислительных условий | Не защищена; слабое окисление - осаждению | Слабо защищена; развито (умеренно) окисление осаждение | Максимально защищена вследствие существенного окисления-осаждения | ||||
Подземных вод к влиянию стоков и атмосферных осадков | Защищена вследствие широко распространенного разбавления высокоминерализованных фоновых вод слабосолеными техногенными водами | Защищенность обусловлена: малой проницаемостью пород; малыми Q стоков, слабым разбавлением фоновых вод | Максимальная защищенность обусловлена большей проницаемостью и Q стоков, существенным разбавлением фоновых вод | Максимальная защищенность вследствие повышения разбавления фоновых вод | ||||
Речных вод к кислым атмосферным осадкам | Защищены вследствие нейтрализации в донных и береговых отложениях карбонатными минералами |
Таблица 6
Количественная оценка проявления процессов гидрогеохимической защищенности на территории Прикаспия
Процессы защищенности | Характеристика областей и подобластей | |||||||||
процесс разбавления (смешение) | интенсивность | |||||||||
Техногенная область | Внутренняя | Миним. | На всей территории конечный показатель М и С(комп-ов) снижается за счет разбавления до величины в стоках | |||||||
Средн. | ||||||||||
Максим. | ||||||||||
Внешняя | Миним. | I.1 | ||||||||
Средн. | I.2, II | |||||||||
Максим. | III.1, III.2, III.3 | |||||||||
Достижение стационарности режима | Ориентировочное время установления | |||||||||
5 лет: I.1; I.2; II. | < 5 лет: I.1; I.2; III. | |||||||||
Миграционные среды | Защищающие процессы (%) | подобласти | ||||||||
I.1 | I.2 | II | III.1 | III.2 | III.3 | |||||
Зона аэрации | сернокислотная нейтрализация | 100 | ||||||||
Адсорбция | 70-80 | 70-80 | 70-80 | >70 | >70 | >70 | ||||
NO3-N2 | 60-80 | 60-80 | 60-80 | >60 | >60 | >60 | ||||
Подземные воды | смешение | 70-90 |
геолого-гидрогеологических условий и идентичностью техногенного воздействия на них нефтегазовых месторождений.
Основные физико-химические процессы, защищающие подземные воды Астраханского Прикаспия от негативных нагрузок нефтегазового освоения, как не раз упоминалось в данной работе, являются общими для всей этой территории. Разнообразие их количественного проявления, являющееся результатом некоторого различия природных условий отдельных площадей территории (областей и подобластей) приведены в табл. 6 и на рис. 7.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
- Выявлена техногенная область четвертичного водоносного комплекса в условиях освоения АГКМ. Изучена структура техногенной области с установившимися гидрогеодинамическими и гидрогеохимическими особенностями; а) проанализированы и систематизированы общие сведения о территории Астраханского Прикаспия, на основании которых выполнена ее физико-географическая и геолого-гидрогеологическая характеристика; б) в качестве природного фонового состояния подземной гидросферы дана детальная конкретизированная гидрогеологическая характеристика четвертичного водоносного комплекса, включающая подробное всесторонне описание литологического, минерального и геохимического состава пород, условия залегания подземных вод, гидрогеодинамическую обстановку и балансовые особенности исследованного водоносного комплекса; в) проанализированы гидрогеохимические условия четвертичного водоносного комплекса до освоения АГКМ, характеризующие химический состав подземных вод, процессов его формирования и проведена систематика процессов; г) осуществлена систематизация источников техногенного воздействия на подземную гидросферу АГКМ, проанализированы степень, масштабы и направленность техногенных преобразований подземной гидросферы.
- Натурными режимными исследованиями обоснована практическая неизменность с середины 1991 г. общей границы распространения техногенно измененных подземных вод, обусловленная формированием структуры техногенной области, плановая граница которой имеет квазистационарный характер и близка к стационарной. Весьма целесообразно при планировании наблюдательной сети ориентироваться на положение о том, что границы техногенных областей в районах освоения нефтегазовых месторождений имеют стационарное состояние, устанавливаемыми в условиях Прикаспия с учетом технологического режима планируемых нефтегазовых комплексов, аналогичного АГКМ, по прошествии примерно пяти лет с начала освоения.
- Установлены физико-химические процессы, приводящие к снижению концентраций химических компонентов в системах: «техногенные растворы–порода зоны аэрации» и «техногенные растворы–природная подземная вода»; а) Осуществлена систематизация процессов техногенного воздействия компонентов-загрязнителей атмосферы и наземных техногенных источников на подземные воды посредством трансформации этих компонентов в зоне аэрации и водонасыщенной части четвертичного водоносного комплекса; б) наиболее существенными компонентами техногенных объектов на территории АГКМ, исходя из состава источников воздействия, представлены соединениями серы и азота в различных формах, атмосферными осадками с низкими значениями рН, характерными восстановительными условиями стоков; в) всестороннее изучение процессов преобразования химических компонентов показало, что по характеру и количественно они наиболее значимо выражены в зоне аэрации и в подземных водах на участках смешения со стоками; по большинству компонентов, а также минерализации не способствуют загрязнению подземных вод. Последнее обусловлено процессами вывода компонентов-загрязнителей из стоков и нейтрализации кислых рН в пределах зоны аэрации и процессами смешения высококонцентрированных подземных вод с менее концентрированными стоками на участках утечек.
- Оценены количественно значимые с позиций уменьшения техногенного воздействия на подземные воды процессы, проявляющиеся в зоне аэрации: адсорбция NH4+ и восстановление NO3- в N2, нейтрализация кислых атмосферных осадков.
- Установлено, что площадное влияние атмосферы на природные среды районов нефтегазового освоения, представленное кислыми атмосферными осадками, вследствие нейтрализации последних в пределах зоны аэрации, не имеет техногенного влияния на подземные воды.
- Обоснована геоэкологическая защищенность подземных вод в условиях освоения нефтегазовых месторождений на примере АГКМ; разработаны принципы геоэкологической защищенности и выполнена классификация процессов геоэкологической защищенности в условиях освоения нефтегазовых месторождений в аридных областях. Установлено, что максимальная по величине и набору компонентов геоэкологическая защищенность по геохимическому признаку приурочена к техногенной области формирования смесей подземных природных вод со стоками и другими техногенными растворами. В геоэкологической защищенности процесс смешения действенен по отношению ко всем компонентам стоков и других загрязнителей, другие процессы (адсорбция, разные виды осаждения, нейтрализация и пр.) значимы относительно отдельных компонентов.
- Осуществлено районирование территории Прикаспия (в пределах Астраханской области) по условиям геоэкологической защищенности четвертичного водоносного комплекса в пределах водонасыщенной его части, в зоне аэрации. В основу районирования положены пространственно-типовой принцип и характеристика процессов, обеспечивающих защищенность.
ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
Монографии:
- Питьева, К. Е., Гоман А. В., Серебряков А. О. Геохимия подземных вод в условиях освоения нефтегазовых месторождений: Моног./Астрахань: ИД «Астраханский университет», 2006. - 223 с.
Статьи, опубликованные в ведущих рецензируемых научных журналах, определенных Высшей аттестационной комиссией:
- Гоман, А. В. Геоэкологическое состояние верхней части подземной гидросферы Астраханского Прикаспия / А. В. Гоман // Южно-Российский вестник геологии, географии и глобальной энергии. – Астрахань, 2005. – №3 (12). – С. 217–223.
- Питьева К. Е. Гидрогеохимические процессы техногенеза подземной гидросферы АГКМ / К. Е. Питьева, А. В. Гоман // Южно-Российский вестник геологии, географии и глобальной энергии. – Астрахань, 2005. – №3 (12). – С. 67–74.
- Гоман А. В. Инженерно-геоэкологическое районирование территории Прикаспийской впадины / А. В. Гоман, О. И. Серебряков // Южно-Российский вестник геологии, географии и глобальной энергии. – Астрахань, 2005. – №3 (12). – С. 161–165.
Статьи, опубликованные в научных сборниках, журналах и материалах конференций:
- Гоман, А. В. Характеристика промышленных и рекреационных вод Прикаспийского региона / А. В. Гоман, А. О. Серебряков // Биосфера и человек: проблемы взаимодействия: Материалы IV Всероссийской науч.-практич. конф. (Пенза, апрель 2002 г.). – Пенза: Изд-во ПГСХА, 2002. – С. 202–204.
- Гоман, А. В. Бальнеологические и промышленные воды Астраханской области / А. В. Гоман // Эколого-биологические проблемы Волжского региона и Северного Прикаспия: Материалы V Всероссийской науч. конф. (Астрахань, 9-10 октября 2002 г.). Астрахань: Изд-во АГПУ, 2002. – С. 183–185.
- Гоман, А. В. О промышленном применении подземных вод Прикаспийского артезианского бассейна / А. В. Гоман // Южно-Российский вестник геологии, географии и глобальной энергии. – Астрахань, 2003. – №4-5. – С. 24–26.
- Гоман, А. В. Геохимические особенности пород четвертичного водоносного комплекса / А. В. Гоман // Эколого-биологические проблемы бассейна Каспийского моря: Материалы VI Международной науч. конф. (Астрахань, 15-16 октября 2003 г.). Астрахань: Изд-во АГУ, 2003. – С. 215–218.
- Гоман, А. В. Сорбционное концентрирование металлов II-B из растворов подземных вод сорбентом С-3 / А. В. Гоман // Южно-Российский вестник геологии, географии и глобальной энергии. – Астрахань, 2004. – №3 (9). – С. 164–179.
- Гоман, А. В. Миграция и распределение галоидов в надсолевом этаже подземной гидросферы АГКМ / А. В. Гоман // Минералогические музеи: Сборник материалов V Симпозиума (Санкт-Петербург, 14-17 июня 2005 г.). СПб.: Изд-во СПбГУ, 2005. – С. 309–311.
- Гоман, А. В. Гидрогеологические условия и гидрогеохимическая характеристика подземной гидросферы Астраханского Прикаспия / А. В. Гоман, О. И. Серебряков // Проблемы геологии и разведки месторождений полезных ископаемых: Сборник материалов Всероссийской науч. конф. (Томск, 11-14 октября 2005 г.). Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2005. – С. 479–482.
- Гоман, А. В. Гидрогеодинамические факторы защищенности подземных вод морских хвалыно-хазарских отложений Астраханского Прикаспия / А. В. Гоман, О. И. Серебряков // Проблемы геологии и разведки месторождений полезных ископаемых: Сборник материалов Всероссийской науч. конф. (Томск, 11-14 октября 2005 г.). Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2005. – С. 91–97.
- Гоман, А. В. Геологические элементы защищённости подземной гидросферы Астраханского Прикаспия / А. В. Гоман // Фундаментальные проблемы нефтегазовой гидрогеологии: Сборник материалов Международной науч. конф. (Москва, 25-27 октября 2005 г.). М.: Изд-во Российского государственного университета им. И. М. Губкина, 2005. – С. 404–409.
- Гоман, А. В. Комплексный подход к гидрогеологической защищённости подземной гидросферы АГКМ / А. В. Гоман // Фундаментальные проблемы нефтегазовой гидрогеологии: Сборник материалов Международной науч. конф. (Москва, 25-27 октября 2005 г.). М.: Изд-во Российского государственного университета им. И. М. Губкина, 2005. – С. 398–403.
- Питьева, К. Е. О значимых, но слаборазработанных проблемных вопросах эколого-гидрогеохимического мониторинга /К. Е. Питьева, А. В. Гоман // Нефтегазовая гидрогеология на современном этапе (теоретические проблемы, региональные модели, практические вопросы): Юбилейный сборник научных трудов ИППГ РАН / Отв. ред. ак. А. Н. Дмитриевский, А. А. Карцев, Л. А. Абукова: М.: ГЕОС, 2007. – С. 377–380.
- Гоман, А. В. Гидрогеохимическая защищенность атмогидролитосферы в условиях эксплуатации нефтегазовых месторождений / А. В. Гоман // Проблемы геологии и освоения недр: Сборник материалов Всероссийской науч. конф. (Томск, 22-24 октября 2007 г.). Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2007. – С. 260–262.
- Питьева, К. Е. Особенности гидрогеохимических преобразований в четвертичном водоносном комплексе Астраханского Прикаспия под влиянием эксплуатации нефтегазовых месторождений / К. Е. Питьева, А. В. Гоман // Ломоносовские чтения на кафедре гидрогеологии геологического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова (Москва, 18 апреля 2007 г.). Официальный сайт геологического факультета МГУ им. Ломоносова.
- Питьева, К. Е. Формирование гидрогеохимической структуры в условиях эксплуатации нефтегазовых месторождений на территории Прикаспийского артезианского бассейна / К. Е. Пи