Технологические процессы нефтяной промышленности ХМАО

Воздействие трубопроводов на гидробионтов.

Факторами воздействия  сырьевых коммуникаций на водные объекты могут быть тепловые, электрические, магнитные и акустические поля. В первые годы эксплуатации и при реконструкции трубопроводов угрозу может представлять вынос взвешенных веществ в результате эрозионных процессов, в которые вовлекаются десятки километров течения, а мутность снижает продуктивность фито- и зоопланктона и бентоса, приводит к гибели икры, затрудняет дыхание рыб.

Наибольший ущерб может  быть нанесен в результате аварий в поймах крупных водотоков. Велико отрицательное влияние строительства и эксплуатации магистральных трубопроводов на малые реки и ручьи, имеющие рыбохозяйственное значение, поскольку при строительстве переходов допускаются отклонения от проекта, приводящие к всплытию трубы, перемерзанию ручьев, засорению русел и т.п.

Как выяснилось, в протоках в непосредственной близости от трубы образуются повышенные концентрации молоди. Стаи сеголеток перемещаются вдоль береговой линии и временно останавливаются перед трубой, которая преграждает их свободный проход. В скоплениях преобладают мелкие особи. Высокая плотность молоди приводит к повышенному выеданию корма. В районе старой линии, проходящей через сор, не обнаружено никаких воздействий на ихтиофауну.

Иная картина на линии строящегося трубопровода. Земельные отвалы и нарушенный растительный покров способствуют распространению мутности и заилению. В результате плотность сеголетков рыб на таких участках в 10- 30 раз ниже, чем около старого трубопровода и в контрольных водоемах.

Переходы трубопроводов  через малые водотоки (реки и ручьи) выполнены с различной степенью заглубления в береговую зону, в результате чего трубопроводы проходят как выше меженного уровня воды, так и с частичным или полным погружением в пересекаемое русло. На водотоках, имеющих значительную площадь водосбора, береговые выходы трубопровода укреплены бетонными конструкциями, что препятствует размыву берегов в местах выхода труб.

Влияние трубопроводов на бентос русла рек.

Видовой состав и количественное развитие биоценозов бентоса служат хорошим индикатором при оценке антропогенного воздействия. На малых реках Сорум, Вон-Лонгьюган нитки трубопровода перегораживают русла (не закопаны). Изменение гидрологического режима (уменьшение скорости течения) ведет к заилению естественных биотопов. Из состава фауны каменисто-галечных грунтов выпадают некоторые группы гидробионтов (мошки, веснянки), изменяется видовой состав поденок, ручейников, хирономид. Уменьшается видовое разнообразие. Таким образом, происходит замена одного бентоценоза на другой.

По трассе трубопровода можно заключить: два взаимосвязанных природных фактора- скорость потока и природа субстрата,- испытывая антропогенное воздействие, могут вызвать изменения сообществ зообентоса, во-первых, когда нитка трубопровода перегораживает русло реки и происходит смена бентоценозов в результате заиления; во-вторых, при прокладке трубопровода по дну реки и работах, связанных с выборкой грунта, когда создаются совершенно новые субстраты. Увеличение мутности воды и заиление нижележащих участков приводит к снижению качественных и количественных показателей развития зообентоса и гибели гидробионтов.

В дальнейшем же неизбежно наблюдается: 1) снижение рыбопродуктивности соров, сокращение площади нерестилищ, ухудшение кормовой базы рыб; 2) задержка миграций рыб или полная их блокировка на малых водотоках; 3) увеличение промысловой нагрузки на ихтиофауну и загрязнения водоемов из-за повышенной концентрации населения в пунктах пересечения рек коммуникациями.

В основном при строительстве трубопроводов  происходит механическое нарушение  компонентной структуры ландшафта, которое можно типизировать следующим образом:

-вырубка леса;

-нарушение напочвенных покровов - мохово- лишайникового и снежного (их удаление или уплотнение);

-изменение состава поверхностных  горизонтов пород: срезание торфа,  выемка песка, отсыпка площадок;

-засорение территории порубочными остатками, строительным мусором и отходами производства.

Происходит изменение рельефа  местности, развивается эрозия почвы, уничтожается растительный покров, ухудшается качество воды.

В результате интенсивной разработки природных ресурсов формируются промышленные антропогенные ландшафты, такие как нефтепромысловые, линейно- промысловые и другие.

Одним из основных видов  отрицательного техногенного воздействия  предприятий нефтяной промышленности на окружающую среду являются аварийные  разливы нефти и пластовых вод. Большую опасность представляют промысловые трубопроводы на месторождениях и магистральные трубопроводные коммуникации, повреждение которых приводит к значительному загрязнению почв и водных объектов нефтепродуктами. Основными причинами ухудшения экологической обстановки в районах активной деятельности предприятий нефтяной индустрии являются отсутствие надлежащего контроля за состоянием технических систем, физический и моральный износ оборудования, дефицит антикоррозийных реагентов. Рекультивация земель после аварий производится несвоевременно и неэффективно. Нередко при ликвидации последствий аварий используются приемы, ещё более усугубляющие экологическую ситуацию. Основной причиной возникновения аварийных разливов нефти является внутренняя и внешняя коррозия металла трубопроводов, естественное старение, заводской брак труб, наезды на трубопроводы автотракторной техники, также причинами являются эндогенные процессы, нарушения правил эксплуатации оборудования при добыче, переработке, хранении, транспортировке нефти и нефтепродуктов, ошибки при проектировании и строительстве объектов. Это говорит об изношенности основных производственных фондов и об усложнении процессов разработки месторождений, в частности, высокой обводненности продукции скважин. Высокие скорости перекачки, высокая обводненность добытой нефти сокращают проектный срок эксплуатации трубопроводов, рассчитанный на 10- 15 лет безаварийной работы. 

Протяженность действующих  в округе трубопроводов превышает 66 тыс. км. По масштабам и силе разрушения природных комплексов во время строительства трубопроводы, стоят на первом месте среди линейных сооружений. В ходе строительства полностью уничтожается древостой и живой надпочвенный покров, почвы перемешиваются на большую глубину. Техногенное воздействие не ограничивается полосой отвода, затрагивает и опушки леса. Древостой в них разрушается в среднем на 44%, а минерализация почвы достигает 35%. Вдоль трасс нефтегазопроводов предусмотрены охранные зоны, в которых хозяйственная деятельность строго регламентирована. Состояние лесов охранных зон неудовлетворительное и постепенно ухудшается. Территория захламлена неубранной древесиной, древесно-земляными валами, много вывалившихся деревьев. Охранные зоны не только не выполняют своего назначения по обеспечению безопасной работы трубопроводов, но и стали серьезной угрозой прилегающим лесным массивам.

В ХМАО более 40% имеющихся магистральных трубопроводов эксплуатируется 15- 20 лет, значительная часть внутри- и межпромысловых трубопроводов- 10 лет и более. Из-за старения нефтепроводов в ближайшие годы могут возникнуть аварии, носящие катастрофический характер. Например, в случае порывов подводных переходов магистральных нефтепроводов выброс нефти в р. Обь может составить 6- 8 тыс. т, что приведет к загрязнению берегов на расстоянии до 200 км.

Влияние нефтяного загрязнения  на растительность.

Обнаружен широкий спектр реакций растений- от стимулирующего и нейтрального при малых дозах нефти (до 1 г/л) до летального, выявлены механизмы различного действия нефти и нефтепродуктов на растения. Установлена различная чувствительность растений к нефти. Наиболее чувствительными являются виды растений с поверхностной корневой системой и отсутствием пищевых запасов, как правило, однолетники. Наиболее стойкими к загрязнениям являются травянистые многолетники, обычно розеточные, с большим запасом питательных веществ, обладающие специальными морфологическими приспособлениями для существования в экстремальной среде.

Провизорно выделены три основные градации по степени нефтяного загрязнения: 1-слабое (до 10% от массы подстилки); 2- среднее (от 10 до 40%); 3- сильное (более 40%). По срокам загрязнения пробные площади делились на свежие разливы (до 4-х лет) и старые (более 4-х лет). Общая картина замазученности любой территории мозаична: в ней случайным образом чередуются пятна сильного, среднего и слабого загрязнения, а также относительно чистые участки.

Загрязнение наземных биоценозов нефтью происходит в основном при растекании ее по поверхности почвы в результате порывов нефтепроводов, утечки из шламовых амбаров или по другим причинам. В результате образуется сплошное нефтяное пятно с повышенными концентрациями поллютанта в пониженных участках рельефа. Другой тип загрязнения- фонтанирование и распыление нефти с устьев скважин при порыве трубопроводов высокого давления. Из общего количества разливов загрязнение фонтанированием составляет всего около 2%. При этом сплошного нефтяного пятна не образуется, а имеет место более-менее равномерный, не зависящий от особенностей микрорельефа, нефтяной крап, интенсивность которого зависит от количества вылитой нефти и времени ее фонтанирования. Эти два различных типа загрязнения имеют свои специфические особенности в характере воздействия на лесные биоценозы: если в первом случае максимальное влияние нефти приходится на растения живого напочвенного покрова и верхние части почвенного профиля, то во втором основной удар принимают на себя кроны и стволы деревьев; концентрация нефти в лесной подстилке незначительна.

Повышенные, изрезанные долинами ручьев ландшафты с холмисто-увалистым рельефом обуславливают небольшие площади разливов и вытянутую форму нефтяного пятна. Разливы имеют четко выделяемые зоны, различные по степени загрязнения субстрата и деградации биоценоза: зону максимальной нагрузки, образованную путем прямого заливания нефтью поверхности почвы, и переходную зону, отличающуюся отсутствием загрязнителя на поверхности травяно-мохового покрова, меньшим процентом гибели растительности и концентрацией нефти в подстилке. Ширина ее зависит от количества вылитой нефти, сезона года, характера грунта и общего уклона местности; на крутых склонах она может достигать 8- 10 метров, составляя до 30% общей площади загрязнения.

Наибольшие разливы  имеют место в районах с общей выровненностью рельефа и высоким уровнем грунтовых вод (верховые олиготрофные болота). Они характеризуются широким распространением нефти от места попадания ее в окружающую среду и незначительным проникновением ее вглубь.

Нефтяное загрязнение  лесов в той или иной степени отражается на состоянии всех компонентов фитоценоза. Оно имеет последствия, приводящие к угнетению, деградации, а иногда и полной гибели растительности. Степень повреждения прямо пропорциональна количеству вылитой нефти. Первыми внешними признаками поражения деревьев нефтью являются: пожелтение, а затем усыхание и опадение листьев и хвои, отслоение коры, усиление пораженности вредителями. В дальнейшем в связи с изреживанием древостоев все эти явления усугубляются.

Деревья разных пород проявляют  различную устойчивость к нефтяному загрязнению. Хвойные в целом менее устойчивы, чем лиственные, но различия между ними достоверны лишь при средней степени загрязнения. На участках со слабым загрязнением и при сильном замазучивании различия сглаживаются. Наиболее устойчивой породой хвойных является кедр. Максимальный отпад деревьев кедра при слабом загрязнении составляет всего 9,2%, в то время как этот же показатель для ели равен 42,3%. Замазученность более 42% вызывает полную гибель деревьев хвойных пород. Для лиственных эта граница сдвинута на 3- 5% в сторону более сильного загрязнения. С годами нефть утрачивает свою токсичность, что позволяет молодым генерациям деревьев осваивать даже загрязненные участки в понижениях рельефа. При небольшом загрязнении лучше всего сохраняется береза. Однако с ростом замазученности субстрата ее устойчивость к загрязнению снижается быстрее, чем у хвойных пород. При концентрации нефти более 40% жизнеспособного подроста березы практически не встречается. Из хвойных наиболее устойчивы сосна обыкновенная и кедр сибирский. Единичные экземпляры подроста этих пород встречаются на участках с концентрацией нефти до 50%, при полностью погибшем древостое.

Сохранность естественного возобновления зависит также и от степени его приспособляемости к изменениям условий среды, косвенно связанным с нефтяным загрязнением. Загрязненные древостой характеризуются снижением сомкнутости крон, а следовательно, увеличением количества солнечной радиации, достигающей поверхности почвы. Возобновление разных пород реагирует на усилившуюся освещенность в зависимости от степени его светолюбивости. В наиболее неблагоприятных условиях оказываются ель и пихта, особенно на ранних этапах развития. При растекании нефти на поверхности почвы мхи, лесные травы и кустарнички первыми подвергаются воздействию загрязнителя. Растения живого напочвенного покрова, подвергшиеся воздействию нефти в дозах ниже летальной, внешне выглядят вялыми, окраска их бледнеет, часто наблюдается хлороз листьев. Нарушаются процессы роста. На площадях, где концентрация нефти в подстилке превышает 50%, живой напочвенный покров отсутствует полностью.

На загрязненных участках резко снижается биомасса надземной части растений, сокращается общее количество видов. При этом меняются состав и соотношение видов. Некоторые из них представлены единичными сохранившимися экземплярами. В то же время другие, как правило, это один или несколько видов, сохраняются иногда в достаточно больших количествах. В результате возрастает их доминирующая роль в сообществе.

При оценке влияния нефтяных загрязнений на растительные сообщества наряду с концентрацией нефти важно учитывать время, прошедшее с момента разлива. При попадании нефти на поверхность почвы начинаются процессы ее физико-химической и микробиологической деструкции. Выделяют три основных этапа деградации нефти в почвах таежных лесов ХМАО. Первый этап длится 1- 1,5 года. Он характеризуется преимущественно абиотическими процессами, включающими распределение нефтяных углеводородов по почвенному профилю, испарение, вымывание, фотохимическое разложение. Концентрация нефти в почве снижается в первые месяцы после загрязнения на 40- 50%. Второй этап длится 3- 4 года. Он характеризуется биохимическими изменениями всех групп углеводородов нефти под воздействием почвенных микроорганизмов. В результате снижается количество наиболее токсичных компонентов нефти. Начало третьего этапа определяется по исчезновению в остаточной нефти исходных и вторичных парафиновых углеводородов. Этот этап начинается через 58- 62 месяца после разлива нефти. С химической точки зрения, процесс разрушения нефти заканчивается не ранее чем через 25 лет, однако, с экологических позиций, токсические свойства нефти исчезают через 10- 12 лет: продукты ее метаболизма включаются в почвенный гумус, частично растворяются и удаляются из почвенного профиля.