1. Основные виды загрязнений природной среды
 Скачать 456.04 Kb.
|
|
4. Возможности самоочищения почвы В естественных условиях нефть залегает на больших глубинах и не оказывает влияния на почву. Загрязнение почв нефтью происходит в результате антропогенной деятельности в районах нефтепромыслов, нефтепроводов, а также при перевозке нефти. Поэтому проблема нефтяных загрязнений весьма актуальна в настоящее время при активном развитии нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности. Одновременно в связи с ростом внимания к экологическому фактору, связанному с промышленной деятельностью, возрастает интерес и к вопросам рекультивации. К сожалению, полностью очистить почву от нефти весьма трудно в связи с ее медленным разложением, поэтому в почве всегда можно обнаружить некоторое количество остаточных нефтепродуктов. В легкой фракции нефти большую часть (50-70 %) составляют низкомолекулярные нормальные алканы, с числом атомов углерода от 5 до 15, оказывающие токсическое действие на живые организмы. Основную массу ароматических углеводородов составляют моноядерные углеводороды - бензол и его гомологи. Арены имеют наиболее высокую плотность и являются самыми токсичными компонентами нефти. Так, с увеличением ароматичности нефтей растет их гербицидная активность. При радиальном распределении нефти в почвенном профиле значительную роль играют так называемые барьеры- аккумуляторы, то есть горизонты с повышенной нефтеемкостью. Горизонтами-концентраторами нефтяных компонентов являются высокоемкие (органо-сорбционные) органогенные горизонты почв и торфов, а также горизонты легкого гранулометрического состава, имеющие достаточно высокую эффективную пористость. 16 5. Этапы самовосстановления нефтезагрязненных почв Под термином «самовосстановление» (самоочищение) подразумевается естественное восстановление природного объекта, без какого-либо вмешательства человека, при этом часто происходит смена растительного и микробного сообщества. Естественное восстановление нефтезагрязненных почв протекает за длительный период, который можно разделить на несколько этапов по преобладающим процессам освобождения почвы от нефти. На первом этапе в результате процессов физико-химического выветривания происходит удаление из почвы наиболее низкомолекулярных составляющих нефти - газообразных и легколетучих соединений. С этими фракциями в наибольшей мере связано ее токсическое действие по отношению к почвенной биоте и растениям, и поэтому деятельность микроорганизмов и, особенно, беспозвоночных подавлена. Снижение концентрации летучих углеводородов в почве ведет к резкому повышению численности углеводородокисляющих микроорганизмов. В зависимости от почвенно-климатических условий и состава нефти этот период варьирует от нескольких месяцев до 1,5 лет. Второй этап естественной микробиологической деградации нефти занимает более длительный промежуток времени и сопровождается постепенным снижением ее количества. Каждый следующий вегетационный период характеризуется в среднем потерей около 20 % нефти. На данном этапе процессы биодеградации поллютанта идут в двух противоположных направлениях. С одной стороны, окисление нефти приводит к упрощению ее структуры, что связано с деятельностью углеводородокисляющих микроорганизмов. Благодаря их активности происходит микробное разложение, главным образом, нормальных алканов и простых ароматических углеводородов. Для данного этапа характерны соокислительные условия биодеградации соединений нефти. В почве постепенно увеличивается разнообразие биоты, встречаются мелкие беспозвоночные, появляются 17 некоторые виды цианобактерий, преобладают споровые и микроскопические грибы. Третий этап деградации является наиболее длительным и малоизученным. В почве в этот период присутствуют в основном самые сложные компоненты нефти, трудно разлагаемые микроорганизмами. Для большинства из этих соединений известны главным образом кометаболические пути биодеградации. В таких почвах количество микроорганизмов может быть близким к контрольной почве, но качественный состав по-прежнему сильно отличается. Эти почвы еще долго характеризуются более высокой численностью углеводородокисляющих микроорганизмов. Следует подчеркнуть, что если нефтяное загрязнение вызвало заметные изменения свойств почвы и растительного покрова, то даже после длительного срока (несколько десятков лет) полного возврата биоценоза и почвы к исходному состоянию не происходит, даже если химические анализы практически не обнаруживают опасного превышения загрязняющими веществами их фонового содержания. Таким образом, естественная деградация нефти в природных условиях протекает в течение длительного периода времени и включает последовательное разложение компонентов возрастающей сложности и конденсацию промежуточных продуктов. На разных этапах разложения нефти ведущую роль играют различные процессы: физико-химическое выветривание, разрушение соединений нефти в результате микробного метаболизма и, наконец, кометаболические процессы их деструкции. Данная последовательность строго детерминирует очередность и определяет своевременность применения тех или иных технологических операций. В этом и состоит один из основных принципов оптимизации биотехнологии рекультивации нефтезагрязненных почв. 18 6. Экологическая экспертиза «Экологическая экспертиза – установление соответствия документов и (или) документации, обосновывающих намечаемую в связи с реализацией объекта экологической экспертизы хозяйственную и иную деятельность, экологическим требованиям, установленным техническими регламентами и законодательством в области охраны окружающей среды, в целях предотвращения негативного воздействия такой деятельности на окружающую среду». В нашей стране осуществляются государственная, общественная, ведомственная, научная и коммерческая экологическая экспертиза. Государственная Ее проведение обязательно для всех строительных объектов. Она осуществляется экспертной комиссией, которая формируется федеральным органом исполнительной власти в области экологической экспертизы (Росприроднадзором) в установленном законодательством порядке. Общественная Общественная экспертиза вовлекает всех заинтересованных лиц в процесс принятия экологически значимых решений. Она проводится по инициативе граждан и общественных организаций, а также органов местного самоуправления. Экспертиза осуществляется в отношении объектов государственной экологической экспертизы за исключением тех, сведения о которых составляют государственную, коммерческую и другую охраняемую законом тайну. Ведомственная Ведомственная экологическая экспертиза зачастую имеет технологическую направленность, она доказывает экологическую безопасность проекта, в котором заинтересовано какое-либо ведомство. В числе других материалов заключение ведомственной экспертизы поступает на рассмотрение государственной экологической экспертизы. Научная экологическая экспертиза проводится для того, чтобы проверить 19 определенные научные факты. Она не имеет строго регламентированных Законом положений. Коммерческая Коммерческая экологическая экспертиза, как и научная, законодательством не регулируется и проводится добровольно для того, чтобы узнать, насколько безопасен тот или иной объект для людей и природы. Коммерческая экспертиза – весьма востребованная услуга, которую оказывают специализированные компании. Государственная экологическая экспертиза объектов топливно- энергетического комплекса (ТЭК) проводится в соответствии с «Положением о Государственной экологической экспертизе», утверждённым постановлением Правительства РФ от 22 ноября 1993 г № 942 и приказом Минтопэнерго России от 11 марта 1994 г №56. При проведении экспертизы необходимо руководствоваться письмом Минприроды России от 14 декабря 1993 г № 01-20/65-5563 «Об обязательности использования процедур ОВОС при разработке предплановой, предпроектной и проектной документацией». При экологической экспертизе рассматриваются следующие вопросы: - общая экологическая характеристика района; - оценка воздействия строительства (обустройства нефтяного или газового месторождения, бурения скважин) и эксплуатации объекта (разработка и эксплуатация нефтяного или газового месторождения) на окружающую среду; - мероприятия по охране окружающей среды и рациональному использованию природных ресурсов; - решения по обеспечению промышленной безопасности, предупреждении и ликвидации последствий возможных аварийных ситуаций; - результаты общественных слушаний по проекту строительства (если они проводились) и мнение общественности. 20 7. Общие рекомендации по организации экологического мониторинга на месторождении Экологический мониторинг (ЭМ) - это действенный инструмент оценки существующего санитарно-экологического состояния контролируемой территории, а также прогноза возможного изменения направлений естественных процессов, испытывающих воздействие техногенных (антропогенных) факторов. Он необходим для обоснования управленческих решений по обеспечению экологической безопасности персонала, работающего на нефтепромыслах, а также для поддержания благополучного состояния ОПС. Функционирование системы ведомственного ЭМ должно проходить на четырех уровнях: объект - локальный уровень, предприятие - территориальный уровень, регион, отрасль. При разработке мероприятий по улучшению санитарно-экологической обстановки на территориях нефтедобычи необходимо учитывать латентный (скрытый) характер действия многих нефтепромысловых источников загрязнения, особенно в начальный период их функционирования. Для таких источников характерна определенная инерционность действия. Ликвидация точечных, очаговых и линейных источников нефтепромыслового загрязнения сказывается на улучшении санитарно-экологического состояния почв, растительности, поверхностных и подземных вод спустя определенный промежуток времени. Длительность инерционного периода (например, для подземных вод) зависит от геофильтрационных свойств покровных и других отложений, слагающих зону аэрации, а также от гидрогеологических условий водоносных горизонтов. Последнее обстоятельство должно определять продолжительность функционирования геоэкологического мониторинга (или части его) после ликвидации загрязняющих нефтепромысловых объектов или нефтепромысла в целом. 21 Опыт ведущих предприятий, добывающих углеводородное сырье (ОАО "Газпром", "ЛУКОЙЛ" и др.), а также разработки Единой государственной системы ЭМ позволяют сформулировать основную концепцию организации ведомственного, или производственного, экомониторинга (ПЭМ). Эта концепция базируется на принципах: - система должна иметь иерархическую структуру и отражать стадийность жизненного цикла объектов; - обработка данных ПЭМ на всех этапах - от первичных наблюдений до поддержки принятия решений - должна проводиться по единой информационной технологии, широко использующей аппарат геоинформационных систем (ГИС), а также интерактивные технологии в единой вычислительной среде; - информационно-измерительная сеть должна охватывать всю совокупность компонентов ОС, т.е. иметь сопряженный характер; - структура сети должна быть мобильна и адекватна динамике ОПС контролируемой территории; - алгоритмы обработки измеренных данных должны базироваться на сочетании точечных наблюдений и дистанционной информации, дающих возможность площадной экстраполяции наблюдений; - система должна не только осуществлять контроль за текущим состоянием ОПС, но и давать возможность проводить ретроспективный анализ и строить прогноз на основе математического моделирования; - система должна применять методы обработки данных на основе взаимосвязанности процессов в экосистемах; - система должна обладать оперативностью обмена информацией и представлять ее в удобной форме. Исследования, проводимые в рамках единой концепции организации ПЭМ, отличаются от режимных наблюдений следующим: - ПЭМ характеризуется целенаправленностью (наличие целевой программы с выходом на конечную цель - управление качеством ОПС); 22 - ПЭМ - это наблюдения, имеющие комплексный характер, они охватывают объекты, цели, при их проведении применяется совокупность различных методов; - ПЭМ базируется на принципах системности с выявлением воздействий производства на компоненты ОС на основе идентификации прямых и обратных связей, существующих в природно-технических системах; - ПЭМ - информационная система, адаптируемая к постоянному обновлению и дополнению данных различного рода на основе широкого использования методов создания ГИС. Принципиально важным является выделение в ПЭМ стадий функционирования объектов добычи нефти - это фоновая стадия строительства, эксплуатации, ликвидации и послеэксплуатационная стадия. Каждая из этих стадий имеет свою специфику наблюдений и методов их проведения. В практике ведения ЭМ разделяют два принципиальных подхода. Это собственно мониторинг ОС как система наблюдений, оценки и прогноза состояния ОПС и мониторинг источников воздействия на нее. Необходимость второго подхода обусловлена тем, что, не зная динамики воздействия источников, нельзя дать оценку реакции компонентов ОС на эти воздействия. В соответствии с системными принципами следует также учитывать обратные связи, т.е. воздействие среды на инженерные объекты. Несоблюдение этого положения многими добывающими предприятиями приводит к тому, что при организации и функционировании ведомственного ЭМ отслеживаются только выбросы, сбросы и образование твердых отходов, но не изменения в ОПС, вызванные их действием. Другой типичный недостаток связан с существованием многих видов мониторинга ОПС (атмосферы, гидросферы, почв и т.д.), которые проводятся по мере требования контролирующих органов. Часто такие исследования не взаимоувязаны в пространстве и во времени, имеют различные методические основы проведения, включают ограниченное число параметров с применением несертифицированных приборов, неаттестованных методик и с 23 привлечением неаккредитованных экоаналитических лабораторий. Ценность результатов проводимых при таком подходе исследований невелика, поскольку официально они могут быть оспорены в любой инстанции. Как указывалось выше, ЭМ является системой и работает только тогда, когда является объектом управления деятельностью предприятия. Конечная цель ЭМ - достижение нормативных значений воздействия на ОПС, что реализуется устранением критических ситуаций в производственных процессах. С учетом необходимости оперативного принятия решений выделяется 5 блоков принципиальной схемы ЭМ (рис. 1). Рис.1. Принципиальная блок-схема экологического мониторинга Однако реализация этой, казалось бы, простой схемы - достаточно слож- ный процесс, требующий значительного интеллектуального труда и матери- альных вложений. Организация системы ПЭМ наиболее эффективна при одновременном создании геоинформационных систем предприятия, под которыми можно понимать комплекс программного и аппаратного 24 обеспечения, позволяющий поддерживать связь между математическим описанием территории с присущими ей природными особенностями и слоями техногенной нагрузки. Для принятия эффективных решений по управлению нефтегазодобывающими предприятиями необходимо иметь полную и достоверную информацию: - по всем технологическим комплексам добычи, сбора, подготовки, транспортировки и переработки добываемых нефти и газа; - по ЭМ источников техногенного воздействия и компонентов ОПС в зоне влияния предприятий; - по текущему состоянию используемого оборудования, инженерных коммуникаций и объектов строительства. Создание систем управления качеством ОПС в соответствии с действую- щим законодательством и стандартами серии ИСО 14000 должно базировать- ся, кроме перечисленных информационных потоков, на четком методическом подходе в цепочке "сбор информации - реализация управленческих решений". Один из таких подходов представлен на рис. 2. Рис. 2. Методический подход к выполнению геоэкологического мониторинга для обеспечения экологической безопасности газопромысловых объектов 25 Следуя предлагаемой технологии проведения геоэкологического мониторинга и использования его результатов, информацию о состоянии ОС и инженерных сооружений собирают на основе наземной сети наблюдений и дистанционных методов. Далее происходит накопление и обработка данных раздельно для каждого компонента ОПС с целью проведения диагностики состояния геотехнологической системы (ГТС). Диагностика проводится на основе следующих показателей, характеризующих антропогенные изменения: - степень загрязнения ОПС по отдельным компонентам и на основе интегральных показателей с использованием значений концентраций химических элементов в сопряженных средах - как миграционных, так и накапливающихся; - степень нарушенности почвенно-растительного покрова и динамики его восстановления; - характер изменения условий естественного (поверхностного и подземного) стока; - пораженность территории экзогенными геологическими процессами; - характер изменения геологической среды (в том числе и многолетнемерзлых пород), радиационной и геодинамической обстановки; - идентификация состояния компонентов ОПС по категориям состояний (экологическая норма, риск, кризис, бедствие) и взаимоувязка эколого- геологических условий на основании оцениваемых параметров состояния ПС; - оценка состояния инженерных объектов и их взаимодействия с компонентами ПС. Таким образом, производится оценка текущей экологической ситуации в пределах всей ГТС. При этом решаются следующие задачи: - определение соответствия фактических нарушений ПС проектным (нормативным) уровням воздействий; - обнаружение сверхнормативных воздействий; - выявление потенциальных аварийно опасных элементов инженерных сооружений; 26 - выявление зон экологического риска, в которых степень преобразования ПС превышает критические значения и пределы устойчивости экосистем; - прогноз тенденции негативных изменений компонентов ОПС и деградации инженерных сооружений. Для определения степени устойчивости экосистем наиболее часто применяют балльные оценки с привлечением экспертов. Экспертные оценки строятся по форме: Объект + Воздействие - Изменение. На их основе составляют матрицу, в которой по горизонтали указывают объекты (компоненты ОПС), а по вертикали - виды воздействий. В клетках на пересечении указываются происходящие изменения в природных компонентах. При этом оценка всего многообразия техногенных воздействий на экосистемы сводится к оценкам механического воздействия (нарушение структуры почв, микрорельефа, изменение растительности, гидрогеологических условий и др.) при строительных и буровых работах. Геохимическое воздействие оценивают по данным мониторинга источников воздействия и содержанию элементов в средах. В каждой экосистеме определяют комплекс ведущих факторов, которым присваивается качественный или количественный показатель на основе совместного анализа всей группы факторов с весовой оценкой их роли. ГТС можно отнести к одному из классов устойчивости - от крайне неустойчивых до устойчивых. Один из подходов к оценке устойчивости на основе ландшафтно-фациальных показателей изложен в [4]. Предлагаемая методика адаптирована к специфике воздействия нефтегазодобывающего производства и прошла апробацию на ряде месторождений Западной Сибири. На базе проведенных оценок текущих экологических ситуаций разрабатывается комплекс специальных мероприятий, направленных на стабилизацию ПС и обеспечение нормальной работы инженерных сооружений. При этом управленческие решения сводятся к следующим генеральным условиям: - оптимизация сложившейся системы природопользования; 27 - корректировка существующего комплекса природоохранных мероприятий; - разработка специальных инженерных мер по защите ОПС; - изменение действующих технологических схем, технических решений и конструкционных особенностей эксплуатируемых объектов. Рассмотренный подход к созданию экологического мониторинга ГТС в криолитозоне сформировался на основе опыта более чем 20-летней эксплуатации месторождения газа Медвежье. В результате были осуществлены его реконструкция и техническое перевооружение. Наблюдательная сеть экологического мониторинга в процессе усиления техногенной нагрузки при необходимости может быть расширена или уплотнена в зависимости от конкретных обстоятельств. Ее корректировка проводится по согласованию с природоохранными и другими контролирующими органами. Она должна базироваться на материалах комплексного и всестороннего анализа данных, получаемых в процессе мониторинга и проведения ГЭИК. Локальная сеть мониторинга включает подсистемы наблюдений и первичной обработки данных, подсистему обобщения, научно- информационного анализа и передачи полученных данных субъекту природопользования и контролирующим региональным ведомствам, отвечающим за охрану ПС. Она также включает подсистему планирования природоохранной деятельности и обеспечения функционирования экологического мониторинга. Это соответствует концепции построения ЕГСЭМ. Разработчик нефтяных месторождений обязан в конце каждого года представлять в контролирующие органы информационный отчет об экологическом состоянии охраняемых эксплуатируемых природных объектов, содержащий обоснованную оценку происшедших изменений, а также прогноз санитарно-экологического состояния подведомственной территории на бли- жайшую перспективу. Результаты ежегодных обобщений материалов эколо- гических наблюдений и опробования водопунктов являются основанием для |