авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 |

Техногенная трансформация экосистем в районах нефтедобычи (на примере шагирто-гожанского месторождения нефти)

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Кулакова

Светлана Александровна

Техногенная трансформация экосистем в районах нефтедобычи

(на примере Шагирто-Гожанского месторождения нефти)

Специальность 25.00.36 – «Геоэкология»

автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата географических наук

Пермь 2007

Работа выполнена на кафедре биогеоценологии и охраны природы географического факультета Пермского государственного университета

Научный руководитель: доктор географических наук, доцент Бузмаков Сергей Алексеевич
Официальные оппоненты: доктор географических наук, профессор Разумовский Владимир Михайлович
кандидат географических наук,
Толчин Сергей Вячеславович
Ведущее учреждение: ООО «ПермНИПИнефть»

Защита состоится « 12 » апреля 2007 г. в 17 часов на заседании диссертационного совета Д 212.189.05 в Пермском государственном университете по адресу: 614990, г. Пермь, ул. Букирева 15, ПГУ, зал заседаний Ученого совета. Факс: (342) 237-17-11.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Пермского государственного университета.

Автореферат разослан «____»______________2007 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат географических наук И.А. Старков

Общая характеристика работы

Эксплуатация нефтяных месторождений неизбежно связана с техногенным воздействием на окружающую природную среду. Происходит трансформация как отдельных компонентов, так и природных комплексов в целом. Изучению влияния нефтедобычи на природные компоненты посвящены работы ряда авторов: М.А. Глазовской, Ю.И. Пиковского, Н.П. Солнцевой, В.Н. Быкова, В.В. Середина, С.А. Бузмакова и др.

на территории Пермского края с момента открытия нефтяных залежей осуществляется добыча нефти и газа. В настоящее время сформировались районы старого нефтеосвоения (южные месторождения) и районы нового освоения (северные месторождения). Современная разработка месторождений происходит с максимально возможным учетом влияния на окружающую природную среду. На месторождениях старого освоения сформировалась сложная обстановка: юг области – изначально аграрные районы, где впоследствии началась разведка и разработка месторождений. Значительная трансформация природной среды обусловливает в качестве первоочередных задач сохранение участков с естественной растительностью, восстановление нарушенных территорий, формирование управляемых природно-техногенных экосистем с более высокой устойчивостью к антропогенному воздействию.

Несмотря на неослабевающий интерес к изучению техногенных изменений природной среды (атмосферы, гидросферы, почвенного покрова, растительности, животного населения) под влиянием нефтепромыслов, комплексных исследований практически нет. Экосистема как основная функциональная единица организации природной среды в качестве объекта исследования не рассматривалась. В связи с этим изучение нефтепромысловой трансформации наземных экосистем является необходимым этапом комплексных геоэкологических исследований.

Объект исследования – Шагирто-Гожанское месторождение нефти (ШГМ), расположенное в Куединском районе Пермского края в зоне широколиственно-хвойных лесов.

Предмет исследования – трансформация наземных экосистем.

Цель работы – выявление особенностей и закономерностей техногенной трансформации экосистем на территории ШГМ.

Для выполнения поставленной цели решались следующие задачи:

  1. Рассмотреть современные представления и методы изучения трансформации наземных экосистем.
  2. Проанализировать собранный материал, обосновать методику исследования.
  3. Охарактеризовать техногенное воздействие основных технологических объектов нефтедобычи ШГМ на природные компоненты, наземные экосистемы.
  4. Рассмотреть пространственно-временные свойства наземных экосистем ШГМ.
  5. Идентифицировать основные природно-техногенные экосистемы на территории ШГМ.

В различные годы на территории ШГМ проводились работы ООО «ПермНИПИнефть» по изучению состояния отдельных компонентов природной среды: отмечены высокие концентрации загрязняющих веществ в атмосферном воздухе, в водных объектах. научно-производственным центром экологической безопасности населения выполнена работа по выявлению влияния нефтяных загрязнений ШГМ на здоровье местного населения. заболеваемость детей в разрезе групп болезней по сформированным массивам данных за период наблюдений с 1996 по 2000 гг. показала, что высокие ранговые места занимают болезни кожи и системы пищеварения. Обнаруженные заболевания связываются с неблагоприятным воздействием нефтепромысла на качество атмосферного воздуха и питьевой воды.

Методическая и теоретическая основа исследований. При изучении влияния нефтедобычи на природную среду в данной работе использованы теоретические основы концепции экосистемы и геоэкологической методики, предложенной С.А. Бузмаковым географические и биогеоценологические положения об иерархической пространственной организации природной среды, основы экологического картографирования. Работа выполнена с использованием геоэкологических, физико-географических, геоботанических, методов исследования, анализа и обобщения собранных материалов, характеризующих состояние природной среды. При обработке материалов использованы статистические методы, компьютерные программы и геоинформационные технологии графического представления данных.

Выносимые на защиту положения:

  1. Нефтепромысловые объекты оказывают существенное техногенное воздействие на окружающую природную среду. С каждой последующей стадией технологического процесса нагрузка на экосистемы возрастает.
  2. на современном этапе эксплуатации ШГМ экосистемы на территории месторождения находятся в экологическом равновесии, что свидетельствует о наступлении вторичного (природно-техногенного) равновесия.
  3. Идентифицированные природно-техногенные экосистемы на территории ШГМ отражают основные черты техногенной трансформации наземных экосистем.

Научная новизна.

  1. Выявлены закономерности динамики содержания загрязняющих веществ в почвах и водных объектах на территории нефтяного месторождения.
  2. Определены изменения основных пространственно-временных характеристик иерархически организованных наземных экосистем (водосборных бассейнов) на территории нефтяного месторождения.
  3. Изучена трансформация наземных экосистем на территории ШГМ.

Практическая значимость и реализация работы. Результаты исследований использованы для оптимизации экологической ситуации на территории ШГМ, а также при разработке программы мониторинга биотических компонентов на территории месторождений ООО «ЛУКОЙЛ-Пермь».

Апробация работы. Материалы и результаты исследования обсуждались на расширенном заседании кафедры биогеоценологии и охраны природы географического факультета Пермского государственного университета, на Межвузовской конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Экология: проблемы и пути решения» (Пермь, 1999), Международной научно-практической конференции «География и регион» (Пермь, 2002), Международной школе «Современные методы эколого-геохимической оценки состояния и изменений окружающей среды» (Пермь, 2003), XIII Международном симпозиуме «Экология-2004», Международной конференции, посвященной памяти М.М. Ермолаева (С-Пб., 2005), Международной научно-практической конференции «Антропогенная динамика природной среды» (Пермь, 2006).

Личный вклад автора. Основой диссертации явились результаты личных исследований: проведение полевых наблюдений за период 1996-2006 гг., анализ фондовых данных, обобщение полученных материалов.

Публикации. Основное содержание и результаты работы опубликованы в 21 работе, в т.ч. одной по перечню ВАК.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 156 страницах машинописного текста, состоит из введения, 5 глав, выводов и одного приложения, включает 48 таблиц, 18 рисунков. Библиографический список (162 названия).

Благодарности. Автор выражает глубокую благодарность и признательность научному руководителю д.г.н. С.А. Бузмакову. В сборе материала большую помощь оказали профессор д.б.н. С.А. Овеснов, научный сотрудник к.б.н. Кувшинская, доцент к.г.н. Шкляев. Автор благодарит заведующего кафедрой биогеоценологии и охраны природы ПГУ д.г.н., профессора Г.А. Воронова, сотрудников лаборатории экологии и природопользования кафедры БОП за помощь в проведении исследований и оформлении диссертации.

содержание работы

1. Изученность проблемы

При добыче нефти ежегодно в ландшафты поступают органические и минеральные вещества как природного, так и техногенного происхождения. В работах М.А. Глазовской, Н.П. Солнцевой показано, что нагрузки на природную среду обусловлены физическими (механогенез) и геохимическими воздействиями (атмосферное загрязнение, битумизация, галогенез), возникающими при авариях на технических объектах, а также связанными с технологическими выбросами.

На территории нефтепромыслов формируется поле повышенных содержаний полициклических ароматических углеводородов (ПАУ), включая и 3,4-бенз(а)пирен (3,4-БП), в пределах которого выделяются локальные участки контрастных техногенных аномалий. Кроме загрязнения почв ПАУ преобразование природных систем, в частности почв, происходит в результате засоления. Данные о засолении почв в районах добычи нефти приводятся в работах Н.П. Солнцевой (1988, 1998), Ю.И. Пиковского (1988, 1993), И.И. Мазур (1991) и др.

Размещение нефтепромысла в окружающей среде и нормальное его функционирование связаны с нарушением биогеоценотического покрова, поэтому сомкнутый растительный покров здесь отсутствует. Однако после строительства техногенные нагрузки носят случайный характер (при авариях), поэтому на большей части территории начинается восстановительная трансформация.

Вредные выбросы нефтепромыслов, поступающие в атмосферу, многообразны по качественному и количественному составу и относятся к различным классам опасности. Техногенные потоки связаны с добывающими, нагнетательными и поглотительными скважинами, компрессорными станциями и другими технологическими объектами. При их работе в воздух выделяются диоксид азота и серы, оксид углерода – при сжигании попутного газа в нагревательных печах, углеводороды и сероводород – при хранении и перекачке нефти. Как следствие, загрязненный атмосферный воздух сам становится источником загрязнения.

2. Материал и методика исследования

Для оценки изменения природных компонентов использованы материалы натурных обследований ШГМ. Отобрано проб: 68 – атмосферного воздуха, 72/30 – воды (из поверхностных / подземных источников), 170 – почвы; составлено 187 описаний растительности. В основе оценки изменения природных компонентов лежит сопоставление информации, полученной в настоящий период, с показателями естественного фона и/или предельной допустимой концентрацией (ПДК) компонентов.

Современное состояние атмосферы оценивалось согласно «Руководству по контролю загрязнения атмосферы. РД-52.04.186-89. М., 1991.», а также использовались результаты инструментальных замеров, проведенных в 1991, 1993, 1996-1998 гг.

Оценка состояния участка гидросферы производилась в соответствии с методическими разработками по проведению геоэкологических исследований в районах разведки и разработки нефтяных месторождений. Отбор, необходимая консервация, хранение и транспортировка проб воды проводились в соответствии с требованиями ГОСТа 24481-80.

Для оценки состояния почвенного покрова в почвенных образцах определены агрохимические показатели почвы, содержание загрязняющих веществ (нефтепродукты, 3,4-бенз(а)пирен, хлориды) в соответствии с требованиями “Методических рекомендаций по выявлению деградированных и загрязненных земель”.

Обследование растительности проводилось маршрутным методом с выделением и детальным описанием ключевых участков по общепринятым методам полевого описания растительности.

Под идеальной экологической системой принимается система (климаксовое сообщество), накапливающая максимальную биомассу, обладающая наибольшей биологической продукцией, обеспечивающей максимальную замкнутость и скорость круговорота вещества. экологическими критериями качества экосистем являются – максимум биомассы с наибольшей продукцией, замкнутость круговорота, высокий уровень разнообразия.

В соответствии с этими критериями для оценки состояния экосистем на территории нефтепромысла определены следующие параметры: запас фитомассы, продуктивность, возраст, пространственное разнообразие.

Площадь водосборов вычислена с использованием геоинформационных технологий, выделение водотоков первого порядка проведено по топографическим картам масштаба 1:25 000.

Качество круговорота (Q) определяли по соотношению количества взвешенных частиц в пробах на входе в систему и в пробах на выходе из нее, а также по соотношению ионов. Анализировались следующие показатели: общая жесткость, Na+K, Ca, Mg, Cl, SO4, HCO3, содержание нефтепродуктов, количество взвешенных частиц (КВЧ).

Оценка производилась на основе сопоставления современных значений переменной, характеризующей состояние экосистемы, со значением, которое рассматривается как отвечающее норме её состояния. За норму в первом случае брали фоновые значения (данные 1974 г.), во втором – более ранние наблюдения (например, данные за июль–ноябрь, в качестве фона выступают значения показателей июля относительно августа, значения августа выступают в качестве фона относительно значений сентября и т.д.). Сравнение текущего состояния с представлениями о норме показывает, насколько система отклонена от состояния равновесия. Экологические нарушения обычно связаны с отклонениями от нормы в сторону больших концентраций вещества, при оценке разнообразия – в сторону меньших значений. Качество круговорота оценивалась по формуле:

Qзамкн = 6(lnXвых / lnXвх – 1),

где Xвых – концентрация вещества на выходе;

Xвх - концентрация вещества на входе.

качество круговорота веществ в экосистеме оценивали по коэффициентам Q1-Q8:

Q1 – сравнительная оценка гидрохимического состава поверхностных вод с фоновыми значениями;

Q2 – сравнительная оценка гидрохимического состава подземных вод с фоновыми значениями;

Q3 – оценка сезонных изменений в гидрохимическом составе поверхностных вод;

Q4 – оценка сезонных изменений в гидрохимическом составе подземных вод;

Q5 – оценка ежегодных изменений в гидрохимическом составе поверхностных вод;

Q6 – оценка ежегодных изменений в гидрохимическом составе подземных вод;

Q7 – сравнительная оценка гидрохимического состава подземных и поверхностных вод;

Q8 – сравнительная оценка гидрохимического состава поверхностных вод выше и ниже размещения нефтепромысла по течению водотока.

Оценка качества круговорота веществ оценивалось по шкале: Q < 3 – изменения в пределах нормы; Q = 3–4 – существенные нарушения, Q = 4–6 – значительные, Q > 6 – угрожающие.

Наличие достаточного материала позволило определить техногенное воздействие различных нефтепромысловых объектов на окружающую природную среду, изменения в атмосферном воздухе, поверхностных и подземных водных объектах, почве, растительности.

Примененные методики исследования позволили определить закономерности изменения содержания загрязняющих веществ в почвах и водных объектах, изменения основных пространственно-временных характеристик иерархически организованных наземных экосистем, выделить и описать природно-техногенные экосистемы, отражающие основные черты техногенной трансформации наземных экосистем на территории ШГМ.

3. Характеристика техногенного воздействия основных объектов нефтедобычи на окружающую среду

Добыча нефти осуществляется из эксплутационных нефтедобывающих скважин, сгруппированных в КС (кусты скважин) – обвалованные площадки, на которых расположены устья нескольких скважин. Продукция всех скважин куста по нефтепроводу, подается на дожимные насосные станции (ДНС), которые предназначены для первой ступени сепарации нефти от газа, подачи газа для сжигания на факел и перекачки жидкости по нефтепроводу – нефтесборным коллекторам на УППН (установка первичной подготовки нефти).

Назначение УППН – подготовка нефти товарного качества путем переработки нефтяной эмульсии (обезвоживания и обессоливания), и откачка товарной нефти в систему магистральных трубопроводов для поставки потребителям.

В упрощенной схеме технология добычи нефти представляет три ступени:

1) КС – добыча нефти; 2) ДНС – первая ступень сепарации нефти от газа; 3) УППН – подготовка нефти до товарного качества.

Источниками загрязнения воздуха ШГМ являются КС, ДНС–23, –24, –27 и УППН. Размер площади, отводимой под различные нефтепромысловые объекты, ШГМ возрастает в ряду: КС–ДНС–УППН (табл. 1).

По обобщенным данным инвентаризации источников и объемов выбросов вредных веществ согласно тому ПДВ (табл. 2) максимальные загрязнения приходятся на УППН, минимальные – на КС, а ДНС занимает промежуточное положение, при этом на УППН приходится более широкий спектр выбрасываемых веществ.

Таблица 1

Средняя площадь нефтепромысловых объектов ШГМ, га

Объект нефтепромысла Средняя площадь
УППН 40
ДНС 4
КС 1


Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.