Д.А. Селиванова*, Д.В. Московченко**, В.А. Пуртов*, И.В. Завьялова* (*АУ «Научно-аналитический центр рационального недропользования им. В.И. Шпильмана», **Институт проблем освоения Севера Сибирского отделения РАН)

В соответствии с действующим законодательством, на территории лицензионных участков ХМАО-Югры силами недропользователей проводятся природоохранные и природовосстановительные мероприятия, направленные на рациональное использование земельных ресурсов, гидросферы и атмосферного воздуха, обеспечение безопасности и надежности технических объектов, управление отходами производства и потребления, рекультивацию нарушенных участков. Одним из важнейших направлений прогнозных географических исследований, нацеленных на оптимизацию природопользования, является ландшафтно-геохимический анализ. Ландшафтно-геохимическое прогнозирование позволяет оценить самоочистительный потенциал геосистем, пространственно-географически систематизировать места вероятного наступления неблагоприятных последствий для природной среды, вызванных добычей и транспортировкой нефти [5, 11]. Познание закономерностей распространения загрязнителей и их влияния на различные компоненты ландшафта дает возможность учесть возможные последствия хозяйственного освоения территории и уменьшить их до безопасного уровня. На основании этих данных можно определить лицензионные участки первоочередного природоохранного финансирования.

Нами был проведен ландшафтно-геохимический анализ бассейна р. Вах – одного из основных притоков Оби в среднем течении. Площадь водосбора р.Вах составляет 76700 км².В бассейне реки сосредоточено значительное количество нефтяных месторождений. В 2012 г. в пределах исследуемого бассейна добыча нефти велась на 36 лицензионных участках, добыча нефти составила 10,6% общего показателя округа. Лицензионные участки занимают 16,8% площади водосборного бассейна р.Вах, что определяет высокую степень техногенной трансформации ландшафтов и риск утраты природно-ресурсного потенциала.

Практически любое ландшафтно-геохимическое исследование в нефтедобывающих районах Западной Сибири рассматривает в той или иной степени проблему нефтяного загрязнения. Крайне актуальным является изучение нефтезагрязнения и для рассматриваемой территории. На долю нефти в настоящее время приходится около 80% загрязнения Вахского бассейна [6].

Недропользователями округа ведется регулярная статистическая отчетность, фиксирующая аварии, объемы загрязнителей и площадь загрязненных земель (Постановление Правительства ХМАО-Югры от 14.01.2011 г. № 5-п «О требованиях к разработке планов по предупреждению и ликвидации разливов нефти, нефтепродуктов, газового конденсата, подтоварной воды на территории Ханты-Мансийского автономного округа-Югры»). Тем не менее, официальная статистика не дает четкой и объективной картины, так как учитываются только разливы нефти при авариях, но игнорируется диффузное загрязнение от кустовых площадок, которое на месторождениях с длительным сроком эксплуатации составляет от 40 до 65% от общего объема нефтезагрязнения [12].

В число задач исследования входила оценка устойчивости природных комплексов к химическому загрязнению и определение в связи с этим необходимых природоохранных мероприятий. Сопряженный анализ различных картографических источников и обработка многоплановой информации для ландшафтно-геохимического анализа территории проводились на основе ГИС Map Info. Такой подходпозволил осуществить пространственный анализ, синтезировать полученную информацию, совмещать различные картографические слои и атрибутивные данные, провести районирование территории.

Разработка общих принципов оценки геохимической устойчивости природных комплексов нефтедобывающих регионов была проведена М.А. Глазовской [3, 4, 5]. Главным принципом подобной оценки является понятие самоочистительного потенциала, способности к выносу и разложению продуктов техногенеза.

Как правило, практические подходы к определению устойчивости геосистем основаны на эмпирической оценке различных параметров. Выбор параметров определяется целевой установкой и конкретными ландшафтными условиями района исследований, т.е. зависит от опыта исследователя и его представлений о взаимосвязях в природных системах, взаимообусловленности протекающих в них процессов.

Структурно-функциональная устойчивость геосистем к техногенезу оценивается по трем основным группам факторов [5]:

– факторы, определяющие интенсивность выноса и рассеяния продуктов техногенеза (многолетний годовой сток (мм), соотношение среднегодового количества осадков (мм) и испарения (мм), положение в каскадной ландшафтно-геохимической системе);

– факторы, определяющие интенсивность метаболизма продуктов техногенеза (средняя температура июля (°С), продолжительность устойчивых морозов (дни), продолжительность периода со средней суточной температурой воздуха выше + 10°С, характеристика снежного покрова (мм), радиационный баланс (МДж/1м²), сумма среднесуточных температур воздуха ниже 0°С);

– факторы, определяющие возможность и интенсивность закрепления в ландшафтах продуктов техногенеза или их метаболитов (рН почв, наличие тех или иных геохимических барьеров, свойства почвообразующих пород и т.д.).

Самоочистительный потенциал геосистем зависит от ландшафтных условий, которые в бассейне Ваха весьма разнообразны. По схеме ландшафтного районирования северная часть бассейна Ваха относится к Сибирско-Увальской ландшафтной области, Верхне-Тазовской ландшафтной провинции возвышенных таежных равнин, центральная

часть расположена на территории Кондинско-Ваховской ландшафтной области, Ваховской провинции болотных и озерно-болотных низин средней тайги, южная часть – в пределах Кондинско-Ваховской ландшафтной области, Ваховско-Тымской ландшафтной провинции расчлененных пологоувалистых равнин средней тайги [7].

В соответствии с классификацией А.И. Перельмана на данной территории распространены ландшафты двух классов водной миграции – кислого и кислого глеевого, пространственное распределение которых зависит от положения в рельефе и условий увлажнения. Кислая окислительная (H) и кислая глеевая окислительно-восстановительная (Н, Н-Fe) обстановки свойственны субаэральным ландшафтам возвышенных дренированных водоразделов с автономным режимом увлажнения. Кислая и кислая глеевая окислительно-восстановительная в сочетании с кислой глеевой (Н, Н-Fe+Н-Fe) соответствует ландшафтам с полугидроморфным режимом увлажнения, где субаэральные элементарные ландшафты сочетаются с супераквальными застойными (болотами). Кислая глеевая восстановительная обстановка (Н-Fe) характеризует ландшафты с гидроморфным режимом увлажнения и преобладанием супераквальных застойных ландшафтов (болот). Кислая и кислая глеевая окислительно-восстановительная сезонно изменчивая обстановка (Н/Н-Fe) присуща супераквальным транзитным ландшафтам речных пойм.

Согласно схеме ландшафтно-геохимического районирования Е.Г. Нечаевой [9], составленной с учетом физико-географического районирования [2], рассматриваемая территория расположена в Ваховском округе среднетаежной провинции болотно-таежной ландшафтно-геохимической области. Нижнее течение Ваха и Сургутский округ относятся к низменным равнинам полесского типа и отличаются повышенной радиальной миграцией, обусловленной супесчаным составом пород [10]. Самотлорский лицензионный участок, вследствие значительной техногенной трансформации ландшафтов, был отнесен к особому Самотлорскому округу, выделенному в техногенном ряду миграции вследствие радикального изменения ряда геохимических параметров представительных природных сред [8].

Скорость фотохимических и биохимических реакций, благодаря которым происходит разложение нефтяных углеводородов, прямо зависит от условий теплообеспеченности. Наиболее благоприятный радиационный баланс (1100 МДж на 1 м²) свойственен большинству лицензионных участков бассейна (34 шт.), остальные лицензионные участки расположены на территории с меньшим радиационным балансом (1000 МДж/1 м²). В зоне средней температуры воздуха в июле от +16 до +17°С расположено 18 лицензионных участков, в зоне более высокой температуры – выше +17°С расположено 23 лицензионных участка. Меньшая продолжительность устойчивых морозов наблюдается в южной части бассейна, на 24 лицензионных участках и составляет 150-160 дней; в пределах 12 лицензионных участков наблюдается средняя продолжительность устойчивых морозов (160-170 дней), наибольшая для бассейна продолжительность устойчивых морозов составляет 170-180 дней и наблюдается на 5 лицензионных участках. Повышенная продолжительность периода со средней температурой воздуха выше +10°С наблюдается на большинстве лицензионных участков (25 шт.) и составляет 90-100 дней, на остальных лицензионных участках (16 шт.) оказатель понижается до 80-90 дней.

Вынос загрязнителей главным образом происходит благодаря процессам водной миграции, поэтому для прогноза самоочистительного потенциала важен анализ водного и метеорологического режимов. Большинство лицензионных участков бассейна р.Вах расположено в зоне относительно высокого среднего многолетнего годового стока (300 мм) – 28 шт., остальные (13 лицензионных участков) расположены в зоне среднего многолетнего годового стока, равного 250 мм. В зоне среднегодового количества осадков, составляющего 600-650 мм, расположено большинство лицензионных участков – 33 шт., в зоне с количеством осадков более 650 мм расположено 8 лицензионных участков. Наибольший снежный покров (более 160 мм) свойственен 25 лицензионным участкам, показатель снижается в южной части округа и составляет 140-160 мм (на 16 лицензионных участках бассейна).

Геохимически независимые автономные системы имеют большую способность к самоочищению, чем геохимически подчиненные (аккумулятивные). Наиболее выгодное положение в каскадной ландшафтно-геохимической системе занимают лицензионные участки, расположенные на более высоких гипсометрических уровнях (6 лицензионных участков).

Далее нами рассматривались факторы, определяющие возможность и интенсивность закрепления в ландшафтах продуктов техногенеза или их метаболитов.

Потенциал самоочищения ландшафтов от нефти и нефтепродуктов оценивался по следующим факторам: свойства органогенных и минеральных горизонтов почв, рН, окислительно-восстановительные условия, наличие геохимических барьеров.

На границах почвенных горизонтов отчетливо выражены радиальные (вертикальные) геохимические барьеры. Большое значение для формирования ландшафтно-геохимической структуры и миграции загрязнителей имеют биогеохимические (торфяные) барьеры болотных верховых почв и торфяно-подзолов, на которых происходит накопление многих микроэлементов (Pb, Cu, Mn). Изменение механического состава субстрата на более тяжелый (глинистые прослои) формирует сорбционные литогенные барьеры – кислые альфегумусовые и ферраллитные (в иллювиально-железистых подзолах) или сорбционные кислые восстановительные (в глеевых подзолах). В условиях супераквальных транзитных ландшафтов периодически затапливаемой поймы образуются кислородные барьеры. Широко распространены глеевые барьеры, связанные с глеевыми горизонтами почв.

Латеральные (связанные с боковой миграцией) барьеры выделяются по границам геохимических ландшафтов с контрастными обстановками. Так, на границах болот с дренированными равнинами формируются восстановительные или окислительные типы латеральных барьеров в зависимости от гипсометрического положения болота.

Распределение геохимических барьеров определяет вынос или накопление микроэлементов и иных загрязнителей, в том числе нефти и нефтепродуктов. На кислых окислительных барьерах активно накапливается марганец и молибден, умеренно – никель, хром, ванадий, свинец, мышьяк. На восстановительных глеевых барьерах в кислых переувлажненных почвах накапливается значительная группа элементов в относительно подвижных и потому опасных для живого вещества формах (свинец, хром, никель, кобальт, медь, цинк, кадмий, ртуть) [1]. Широкое распространение болот обусловливает аккумуляцию нефтепродуктов на торфяном барьере.

В целом, почвы с мощным органогенным горизонтом способствуют закреплению и аккумуляции загрязнителей на торфяном геохимическом барьере, а песчаные и супесчаные подзолы не имеют выраженных геохимических барьеров.

В соответствии с этим потенциал самоочищения ландшафтов от нефти и нефтепродуктов ухудшается в ряду: Верхне-Тазовская ландшафтная провинция возвышенных таежных равнин (северная часть территории нефтедобычи, 4 лицензионных участка) – Ваховско-Тымская ландшафтная провинция расчлененных пологоувалистых равнин средней тайги (южная часть территории нефтедобычи, 6 лицензионных участков) – Ваховская провинция болотных и озерно-болотных низин средней тайги (центральная часть территории нефтедобычи, 31 лицензионный участок).

Помимо этого, нами были проанализированы факторы, характеризующие уровень техногенной нагрузки и степень экологического риска, сопровождающего освоение нефтяных месторождений.

Факторы техногенной нагрузки и экологического риска оценивались по следующим критериям: количество кустовых площадок (шт.), добыча нефти (тыс. тонн), количество аварий (шт.), средний возраст трубопроводного транспорта и продолжительность добычи нефти (лет), площадь нефтезагрязненных земель (га), оборот подтоварных и сеноманских вод и их минерализация (тыс. м³, мг/дм³), плотность нефти (г/см³), обводненность добываемой нефти (%).

Как показала оценка факторов техногенеза, основной объем нефтедобычи сосредоточен на 8 лицензионных участках (Самотлорском, Верхне-Коликъеганском, Вахском, Хохряковском, Советском, Пермяковском, Узунском и Кошильском), где было добыто более 80% нефти в пределах бассейна р. Вах.

Большинство месторождений имеет длительный срок эксплуатации. На 20 лицензионных участках добыча ведется свыше 20 лет, на 11 лицензионных участках – от 10 до 19 лет, на 10 лицензионных участках – до 10 лет. Средневзвешенная продолжительность эксплуатации трубопроводного транспорта изменяется от 22,96 лет на Кысомском лицензионном участке, до 1,2 года на Сороминском. В целом, на 12лицензионных участках длительность эксплуатации трубопроводов не превышает 5 лет, на 14 лицензионных участках – от 5 до 10 лет, на 11 лицензионных участках от 10 до 15 лет, на 4 лицензионных участках – от 15 до 23 лет.

В 2012 г. на исследуемой территории произошло 709 аварий, наибольшее количество – на Самотлорском лицензионном участке. Общее количество кустовых площадок – 1096 шт., максимальное количество расположено в пределах Самотлорского лицензионного участка. Площадь нефтезагрязненных земель достигла 284,65 га (наибольший показатель характерен для Хохряковского лицензионного участка).

Нефть, добываемая на исследуемой территории, преимущественно относится к категории легкой (до 0,863 г/см³), лишь на Верхне Коликъеганском лицензионном участке добывается тяжелая нефть (0,911 г/см³). Соответственно, состоящая из легких фракций нефть способна к относительно быстрому разложению под влиянием микробиологических и фотохимических процессов.

Обводненность извлекаемой нефти, которая сильно влияет на аварийность трубопроводной системы, составляет свыше 90% на 15 лицензионных участках, от 80 до 90% – на 12 лицензионных участках, ниже 70% – на 9 лицензионных участках.

В 2012 г. оборот сеноманской и подтоварной воды составил 412847,82 тыс.м³, наибольший оборот наблюдался на Самотлорском, Хохряковском и Верхне-Коликъеганском лицензионных участках (89%). Минерализация вод находится в пределах 37 г/дм³.

Сопряженный пространственный анализ геохимической устойчивости геосистем (факторов, определяющих интенсивность выноса и рассеяния продуктов техногенеза; факторов, определяющих интенсивность метаболизма продуктов техногенеза; факторов, определяющих возможность и интенсивность закрепления в ландшафтах продуктов техногенеза и их метаболитов) с факторами, характеризующими уровень техногенной нагрузки и степень экологического риска, позволил дифференцировать структурно-функциональную устойчивость геосистем в пределах лицензионных участков на четыре категории (низкая, пониженная, повышенная и высокая), рис.1, табл. 1.

Рис. 1. Структурно-функциональная устойчивость геосистем в пределах лицензионных участков

 

Таблица 1. Характеристика структурно-функциональной устойчивости геосистем

Структурно-функциональнаяустойчивость геосистем	Список лицензионных участков
Низкая	ВАХСКИЙ ВЕРХНЕ-КОЛИКЪЕГАНСКИЙ ЗАПАДНО-АРИГОЛЬСКИЙ ЛОР-ЕГАНСКИЙ НИЖНЕВАРТОВСКИЙ НИКОЛЬСКИЙ НОВОМОЛОДЕЖНЫЙ СЕВЕРНЫЙ СЕВЕРО-ХОХРЯКОВСКИЙ СОВЕТСКИЙ ТЮМЕНСКИЙ ХОХРЯКОВСКИЙ
Пониженна	АРИГОЛЬСКИЙ ВАРЫНГСКИЙ ЕРШОВЫЙ ЗАПАДНО-НОВОМОЛОДЕЖНЫЙ КОЛИК-ЕГАНСКИЙ КЫСОМСКИЙ МАЛОСИКТОРСКИЙ МАЛО-ЧЕРНОГОРСКИЙ ПЕРМЯКОВСКИЙ САМОТЛОРСКИЙ (ОАО «САМОТЛОРНЕФТЕГАЗ») ТАРХОВСКИЙ
Повышенная	БАХИЛОВСКИЙ ЗАПАДНО-НИКОЛЬСКИЙ КИРСКО-КОТТЫНСКИЙ КОШИЛЬСКИЙ МЫХЛОРСКИЙ СОРОМИНСКИЙ СУСЛИКОВСКИЙ УЗУНСКИЙ
Высокая	ВОСТОЧНО-КОЛИКЪЕГАНСКИЙ ЗАПАДНО-ПЫЛИНСКИЙ ЗАПАДНО-СОРОМИНСКИЙ КУМСКИЙ ЛЮКПАЙСКИЙ МАКСИМКИНСКИЙ РУФЬ-ЕГАНСКИЙ СТРЕЖЕВСКОЙ ТУЛЬЕГАНСКИЙ ФОБОССКИЙ

Выделив наиболее неблагоприятные по структурно-функциональной устойчивости территории, можно сводить к минимуму негативные последствия добычи и транспортировки нефти, благодаря интенсификации проведения на них природоохранных и природовосстановительных мероприятий.

Следовательно, в текущем году, с целью оптимизации природопользования бассейна р. Вах, первоочередному природоохранному финансированию должны подлежать двенадцать лицензионных участков с низким уровнем структурно функциональной устойчивости геосистем (табл. 1), а также Самотлорский лицензионный участок (ОАО «Самотлорнефтегаз»), который выделен в техногенном ряду миграции вследствие радикального изменения ряда геохимических параметров представительных природных сред [8].

Особое внимание следует уделить обеспечению безопасности и надежности трубопроводных систем Нижневартовского, Новомолодежного и Северо-Хохряковского лицензионных участков с низкой устойчивостью геосистем, где средневзвешенный возраст трубопроводного транспорта превышает 15 лет. На них рекомендуется провести реконструкцию трубопроводного транспорта с применением стали высокого качества.

ЛИТЕРАТУРА

1. Атлас ХМАО-Югры. Том 2. Природа.Экология. Ханты-Мансийск – Москва. Правительство ХМАО-Югры, ОАО «Научно-производственный центр комплексного мониторинга и кадастра природных ресурсов», Географический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова, АНО Экспертно-аналитический центр по проблемам окружающей среды «Экотерра». 2004. С. 81-127.

2. Гвоздецкий Н.А., Криволуцкий А.Е., Макунина А.А. Физико-географическое районирование Тюменской области // Природные условия Западной Сибири. Вып. 1. — М.: Изд-во МГУ. 1971. С.145-156.

3. Глазовская М.А. Теория геохимии ландшафтов в приложении к изучению техногенных потоков рассеяния и анализу способности природных систем к самоочищению //Техногенные потоки вещества в ландшафтах и состояние экосистем. — М.: Наука. 1981. С.7-41.

4. Глазовская М.А. Принципы классификации природных геосистем по устойчивости к техногенезу и прогнозное ландшафтно-геохимическое районирование // Устойчивость геосистем.- М.: Наука, 1983. С.61-78.

5. Глазовская М.А. Геохимия природных и техногенных ландшафтов СССР: Учебное пособие для студентов географических специальностей вузов. -М.: Высшая школа. 1988. 328 с.

6. Козелкова Е.Н. Природоохранные аспекты управления качеством водных ресурсов в бассейне Средней Оби (на примере бассейна реки Вах). Автореф. дисс. канд. геогр. наук. Астрахань, 2009. 24 с.

7. Москвина Н.Н., Козин В.В. Ландшафтное районирование ХМАО. Ханты-Мансийск: ГУИПП «Полиграфист». 2001. 40 с.

8. Московченко Д.В. Геохимия ландшафтов севера Западно-Сибирской равнины: структурно-функциональная организация вещества геосистем и проблемы экодиагностики //

Диссертация на соискание ученой степени доктора географических наук. Санкт-Петербург. 2010. 391 с.

9. Нечаева Е.Г. Ландшафтно-геохимическое районирование Западно-Сибирской равнины // География и природные ресурсы. 1990. № 4. С.77-83.

10. Нечаева Е.Г. Природные и техногенные ландшафтно-геохимические преобразования территории Среднего Приобья //География и природные ресурсы. 2004. №3. С. 62-71.

11. Пиковский Ю.И. Прогнозное районирование территорий по геоэкологическим рискам при добыче и транспортировке нефти (к 30-летию пионерных исследований М.А. Глазовской) / Геохимия ландшафтов и география почв (к 100-летию М.А. Глазовской). Доклады Всероссийской научной конференции. Москва, 4-6 апреля 2012 г. — М.: Географический факультет МГУ. 2012. С. 254-255.

12. Соромотин А.В. Техногенная трансформация природных экосистем таежной зоны в процессе нефтегазодобычи (на примере Тюменской области //Автореф. дисс. докт. биол. наук. Тюмень. 2007. 47 с.