Экологические проблемы на нефтяных разработках и возможные пути их решения

Нефть была известна еще древним народам – раскопки на берегах Евфрата показали, что люди использовали ее в качестве топлива за 6–4 тыс. лет до нашей эры. Арабский историк Истархи, живший в X в., свидетельствует, что с древних времен бакинцы вместо дров жгли землю, пропитанную нефтью.

Однако бурение скважин и промышленная добыча нефти начались гораздо позже – в середине XIX в. Сначала нефть и продукты ее переработки (например, керосин) применяли для освещения. Позже нефть и мазут стали использовать как топливо для паровых котлов пароходов и паровозов, а также для получения смазочных масел. С появлением двигателей внутреннего сгорания продукты переработки нефти – бензин, керосин, соляровое масло – все шире применяются в качестве топлива, и в настоящее время нефть стала важнейшим для человечества источником энергии. Кроме того, нефтепродукты используются для синтеза различных синтетических материалов.

Соответственно, со все возрастающей скоростью шло и идет развитие нефтяных промыслов. И только недавно люди стали задумываться об «обратной стороне медали». Ведь, как при добыче нефти, так и при ее перевозке, переработке и дальнейшем использовании в окружающую среду поступает огромное количество вредных веществ, которые в буквальном смысле отравляют атмосферу, уничтожают флору и фауну, ухудшают состояние здоровья людей. В результате аварий танкеров, перевозящих «черное золото», воды мирового океана на многие месяцы покрываются тонкой пленкой, под которой задыхается и гибнет все живое. Справиться с подобными экологическими проблемами – отнюдь не простое дело. Для их решения нужно тщательно исследовать конкретный вред, который наносится окружающим экосистемам при том или ином виде деятельности.

Техногенный ландшафт у выключенных свечей

Изучению влияния нефтегазовых разработок на окружающую среду была посвящена научная экспедиция сотрудников Московского государственного университета им. Ломоносова в районы крупных нефтегазовых месторождений Западной Сибири и Среднего Поволжья – в Тюменской, Томской и Самарской областях. Для того чтобы оценить экологическую проблему всесторонне – проследить за поступлением нефтяных загрязнений в грунт, воду, в пищевые цепи, необходимо было объединить усилия ученых самых разных специальностей: геологов, геофизиков, химиков, ботаников, специалистов по почвенной фауне, цитогенетиков, зоологов.

Как показали полученные учеными результаты, разработка месторождений, особенно наиболее старых (на некоторых работы ведутся с начала 1960-х гг.), сильнейшим образом нарушила природные экосистемы. За три с лишним десятилетия на наиболее крупных промыслах были пробурены тысячи скважин и проложены сотни километров дорог и коммуникаций. Вдоль крупных коридоров таких коммуникаций ширина загрязненной нефтью полосы иногда достигает нескольких сотен метров. В местах, где сосредоточены пункты сбора нефти и производится ее перекачка, природные ландшафты обычно уничтожены практически полностью – на их месте возник так называемый техногенный ландшафт. Сильно загрязненные сточные воды вызывают гибель деревьев и развитие на их месте зарослей рогоза и вейника, устойчивых к загрязнению. на некоторых крупных месторождениях в результате механического нарушения и загрязнения более чем на 80% площадей уничтожен или претерпел необратимые изменения растительный покров. Оставшаяся растительность обычно сильно угнетена, резко снижена возобновляемость хвойных пород деревьев.

Кроме того, на всех месторождениях с самого начала разработки сжигается большое количество попутного газа – на некоторых промыслах до 1 км3/год. При сжигании каждой тонны газа в атмосферу выбрасывается 50–70 кг загрязняющих веществ, 70% которых составляет угарный газ. Помимо этого, окружающая территория подвергается значительному тепловому загрязнению.

Анализы показали, что в почве на окружающем факел участке (особенно на расстоянии 100–300 м от него) содержится значительное количество органического углерода – в виде сажи, различных нефтяных производных и продуктов неполного сгорания, в том числе диоксинов, что приводит к катастрофическим изменениям растительности. На большем удалении от источников загрязнения на относительно «молодых» промыслах структура лесных сообществ не нарушается, однако у хвойных деревьев и здесь наблюдаются засыхание вершин и отмирание хвои, а у лиственных – отмирание листвы и морфологические изменения ветвей. С высоты 6–8 м облиственность ветвей уменьшается в 4 раза. Изменяются размеры листьев, многие из которых приобретают сетчатую текстуру. На расстоянии более 400–500 м от факела подобные изменения наблюдаются только у подроста.

Наиболее чувствительна к загрязнению пихта – основная лесообразующая порода южной тайги Западной Сибири, преобладающая здесь в подросте. Поэтому в местах с сильным загрязнением существует угроза возобновлению лесов, которая с течением времени и увеличением добычи нефти будет усиливаться.

Сильному отрицательному воздействию подвергаются и почвы, и водоемы – озера, болота и реки. Анализ многочисленных проб воды показал, что такое вредное вещество, как бензол, зачастую присутствует в них в концентрациях, превышающих предельно допустимую в несколько тысяч раз, нафталин и антрацен – в 10 раз, фенол – в 100–300 раз. Загрязнение фенолом особенно опасно, потому что он хорошо растворяется в воде и практически не сорбируется грунтами.

Аналогичные загрязнители были обнаружены и в пробах почв, причем оказалось, что в наибольшей степени они концентрируются в торфе, который выступает в роли аккумулятора загрязняющих веществ.

Аварийный разлив нефти

Загрязнение почв влечет за собой обеднение и уничтожение почвенной мезофауны – комплекса крупных беспозвоночных (кольчатых червей, нематод, взрослых насекомых и их личинок, пауков, многоножек, моллюсков и пр.), которые не только обитают в этом горизонте – основе всей наземной экосистемы, но и создают его. Разнообразие видов, составляющих почвенную мезофауну, вблизи нефтяных пятен в 2–3 раза ниже, чем на не загрязненных территориях. Практически полностью исчезают здесь дождевые черви, в два раза снижена численность обитающих в верхних слоях почвы и в подстилке пауков и жуков-стафилинов, которые являются основными почвенными энтомофагами, регулирующими численность прочих групп членистоногих. Подобные изменения состава почвенного населения естественно ведут к изменению трофической структуры всего сообщества.

Что касается млекопитающих (в частности грызунов), то и они не избежали отрицательного действия загрязняющих веществ. У отловленных на территории месторождений Западной Сибири рыжих полевок было обнаружено аномальное увеличение тимуса – органа, принимающего непосредственное участие в кроветворении. У красных полевок и полевок-экономок, отловленных на сильно загрязненных территориях (вблизи разливов нефти или рядом с факелами), наблюдается аномальное увеличение селезенки и ее более светлый цвет, что также свидетельствует о нарушении функции кроветворения. Кроме того, у всех зверьков отмечаются морфологические нарушения пищеварительного тракта, изменения его слизистой оболочки, сильное обеднение микрофлоры кишечника.

Очевидно, что на перспективных промыслах увеличение техногенной нагрузки на природу будет продолжаться и в дальнейшем. Ученые выработали определенные рекомендации, выполнение которых может существенно снизить отрицательное воздействие на окружающую среду, причем достаточно простыми и быстро реализуемыми мерами.

Так, правильный учет адсорбционной способности и проницаемости разных грунтов (например, торфяники, как было сказано, служат естественным барьером на пути миграции нефтяного загрязнения) позволяет корректировать ширину водоохранной зоны и за счет этого снижать углеводородное загрязнение территории. Рекомендация научного коллектива об использовании торфа при засыпке открытых нефтяных амбаров для снижения углеводородного загрязнения прилегающего грунта и грунтовых вод нашла поддержку нефтяников, и они уже начали использовать этот метод на одном из месторождений Западной Сибири.

Аварии трубопроводов и компрессорных станций могут быть, как выяснилось, связаны с возбуждаемыми ими динамическими нагрузками в подстилающих грунтах. Своевременное обнаружение таких чувствительных участков может позволить исключить размещение на них подобных объектов.

Отказ от дальнейшего размещения источников загрязнения в выявленных учеными наиболее экологически уязвимых типах биотопов и расширение в этих местах водоохранных зон также будет способствовать сохранению природы.

Факельная установка для сжигания попутного газа

Факельные установки для сжигания попутного газа пока, к сожалению, являются неотъемлемой частью технологического цикла добычи нефти. Однако проведенные экспедицией исследования показали, что зона ощутимого воздействия отдельного даже крупного факела на биоценозы зависит от особенностей природных условий и ограничена несколькими сотнями метров. Поэтому важной мерой для сохранения биоразнообразия на территории месторождения может быть корректный выбор на начальной стадии освоения месторождений минимально допустимого расстояния между соседними факелами, исключающий перекрытие их зон влияния. Факельные установки следует размещать не ближе чем на расстоянии, оцениваемом по формуле 200 x (h1 + h2), где h1 и h2 – высоты двух соседних факельных свечей в метрах. Например, при высоте свечей 3–4 м они должны располагаться не ближе чем в 1,2 км друг от друга. Это гарантирует наличие между ними полосы, по ширине вдвое превышающий радиус разлета твердых продуктов сжигания, т.е. более 50% территории месторождения будет расположено вне зоны влияния факелов.

Кроме того, нужно избегать размещения факельных установок в одну линию по преобладающему направлению ветров. Каждая факельная свеча или группа свечей, если они располагаются компактно, должны иметь обваловку из грунта (желательно с добавлением торфа) высотой и радиусом, достаточными для предотвращения растекания не сгоревших жидких продуктов, разбрызгиваемых из сопла свечи. Радиус обваловки должен быть в 5 раз больше высоты свечи. Высота обваловки должна составлять не менее 1–1,5 м, а на открытых участках – 2 м.

Кроме того, факельные свечи целесообразно располагать в наименее уязвимых биотопах, к которым в первую очередь относятся верховые болота с торфяниками. Если ландшафтная ситуация не позволяет этого, то факелы надо размещать на старых вырубках, на которых интенсивно развивается подрост лиственных деревьев – березы, осины, ивы, являющихся более устойчивыми к тепловому воздействию. Высота свечи не должна также превышать высоту прилегающего к ней лиственного леса.

Разработка мер защиты природы от нефтяных загрязнений на основе результатов экспедиции продолжается, и список подобных рекомендаций в ближайшем будущем будет существенно расширен. Выполнение их на начальном этапе разработки новых месторождений, а также при развитии старых промыслов не потребует больших материальных затрат и тем не менее позволит в значительной степени избежать вредных экологических последствий и нарушения природной среды. Внедрение предлагаемых учеными мер уже началось – в сотрудничестве с нефтяной компанией «ЮКОС» и ДЗАО «НижневартовскНИПИнефть» и при финансовой поддержке Института устойчивых сообществ по проекту РОЛЛ № 051/4 – «Распространение опыта и результатов».

Фото Е. Вознесенского