ЕКОЛОГО-ГІДРОГЕОЛОГІЧНИЙ СТАН НАФТОГАЗОПРОМИСЛІВ КАРПАТСЬКОЇ НАФТОГАЗОНОСНОЇ ПРОВІНЦІЇ - Еколого-гідрогеологічні особливості підземних пластових та супутніх (стічних) вод Пинянського газового родовища

Застосування у промисловості і великі обсяги виробництва широкого спектру органічних сполук призвели до значного забруднення довкілля. Серед найпоширеніших полютантів, що визначають характер техногенного забруднення природних вод вагому частку складають нафтопродукти. Їх загальна емісія у довкілля становить, за оцінками різних авторів, від 5 до 19 млн. т в рік [11, 12]. З них близько двох мільйонів тон виноситься у моря й океани [12]. Значна кількість нафтопродуктів та інших полютантів надходить у поверхневі води з територій нафтовидобувних регіонів. Так, згідно [13] у водах рік в межах Західно-Сибірської нафтогазоносної провінції вміст нафтопродуктів і фенолів у десятки раз перевищує встановлені норми гранично допустимих концентрацій (ГДК). Втрати нафти у нафтовидобувній галузі цього регіону оцінюють в межах 3 % річного видобутку, або 7 млн. т/рік. Джерелами забруднення виступають глибокі бурові свердловини різного призначення, нафтогони, пункти підготовки нафти тощо.

В результаті узагальнення досліджень забруднення нафтопродуктами геологічного середовища [12] встановлено, що основне забруднення природних вод нафтопродуктами пов'язане із систематичними втратами останніх при транспортуванні, зберіганні і переробленні, причому ці втрати на порядок перевищують обсяги витоків при аварійних ситуаціях (розриви трубопроводів, аварії танкерів). Стійкі зони забруднень нафтопродуктами приурочені до територій нафтопереробних підприємств, сховищ нафтопродуктів, автозаправних станцій вздовж автомагістралей. Загалом, умовно вважають, що втрати нафти з нафтопереробних заводів складають 0,6-0,8 %, а з мережі нафто - і нафтопродуктогонів - 1-1,2 % [12].

У стічних водах нафтовидобувної промисловості може міститись до 1,5-10 г/л нафтопродуктів [14]. Окрім нафтопродуктів, вони завжди містять також значні концентрації низки інших специфічних органічних сполук: органічних кислот, фенолів, альдегідів, складних ефірів тощо. Зокрема, вміст фенолів у пластових водах, що видобуваються з нафтою, може досягати десятків міліграм на літр. Природний фон фенолів у поверхневих водах незабруднених територій не перевищує 0,02 мг/л [14], а нафтопродуктів знаходиться в межах 0,01-0,2 мг/л, сягаючи в окремих випадках 1,0-1,5 мг/л.

У водному середовищі нафтопродукти, залежно від форм та умов надходження, існують у вигляді емульсій, комплексних сполук, адсорбованими на завислих частинках, у водорозчинному стані чи у вигляді плівки. Особливо небезпечною є водорозчинна частка нафтопродуктів (перш за все, це група ароматичних сполук) через їх здатність до тривалої міграції у воді, стійкість до деградації і високу токсичність [15]. Тривале забруднення нафтопродуктами, особливо в комплексі з іншими забрудненнями, наприклад хлоридами чи важкими металами, може спричинити значне погіршення якості природних вод та порушення екологічної рівноваги водних екосистем і руйнування екосистеми в цілому. Тому коректна еколого-гідрогеохімічна оцінка ступеню і характеру поширення такого типу забруднень є надзвичайно важливою.

Слід зауважити, що в процесі еколого-гідрохімічних досліджень постає достатньо складне питання щодо розмежування природної та техногенної складових забруднення. Наприклад, вуглеводневі сполуки можуть утворюватись внаслідок метаболічної активності живих організмів та розпаду їх решток. В такому випадку їх вміст буде визначатися трофністю водного середовища і величиною біологічної маси. Певна їх частка є у природних мінеральних утвореннях (нафта, пластові "нафтові" води, вугілля, вуглисті сланці та ін.) і може надходити у поверхневі води. Постає важливе завдання окреслення природного фону чи екологічної норми водного об'єкту стосовно вмістів цих сполук. Проблемними у визначенні ступеня забрудненості є також існуючі значення ГДК для нафтопродуктів і фенолів, оскільки існують різні групи фенолів і нафтопродуктів, які можуть досить суттєво відрізнятися за санітарно-гігієнічним, органолептичним чи токсикологічним впливом на якість вод. Недостатньою є інформація про скринінгові можливості поверхневих вод та закономірності трансформації органічних забруднень.

Стан екологічної безпеки нафтопромислових об'єктів. Приоритетною проблемою в охороні природних вод від забруднень нафтопродуктами є недостатня екологічна толерантність з боку промислових і, зокрема, нафтопромислових чинників. На нафтопромислах найчастіше виникають екологічно небезпечні ситуації двох типів: технологічні та аварійні. Перші зумовлені, низьким екозахисним рівнем технічних засобів та порушеннями технологічних вимог до якості робіт. Зокрема, недотримання таких вимог екологічної безпеки, як бетонування майданчиків, спорудження надійного ізоляційного обвалування і ємностей для стоків, виявлене на більшості обстежених нафтопромислів. Іншим прикладом небезпечного забруднення природних вод є аварійні ситуації на промислових свердловинах, що супроводжувались скидом високомінералізованої пластової води і нафти на прилеглу територію [6].

Забруднення вод відбувається також внаслідок скиду стічних вод з нафтозбірних пунктів (НЗП). Хоч стічні нафтові води після очистки переважно закачують у продуктивний пласт для підтримання пластового тиску, проте у випадках порушення технологічного режиму пластові води можуть скидати у найближчі поверхневі водопливи, що нами було відмічено на НЗП Східницького нафтового родовища. Ще одним чинником забруднення природних вод є т. зв. ліквідовані свердловини, коли відбувається просочування нафти та пластових вод стовбуром свердловини у позатрубному просторі чи через тріщини у цементних мостах. Такі виходи нафти ми спостерігали на ліквідованих свердловинах Заводівського і Стинавського родовищ. Тут видаються реальними два варіанти вирішення проблеми "ліквідованих свердловин": перший - повторне проведення ізоляційно-ліквідаційних робіт, другий - підтримання таких свердловин на балансі діючих з перманентним відбором нафти. Забруднення довкілля нафтою та пластовими водами також відбувається через несправності запірної арматури на свердловинах. При ліквідації нафтопромислів не завжди дотримуються вимог щодо якісної рекультивації ділянок [6].

Недостатньо дослідженим поки що є вплив експлуатації покладів нафти із застосуванням водної репресії. У випадку зміни гідродинамічного режиму пластових вод можуть відбуватися висхідні перетоки і забруднення грунтових та поверхневих вод.

Значно надійнішою виявилась природоохоронна забезпеченість на перекачувальних станціях нафтопроводу "Дружба", де функціонує система замкнутої каналізаційної мережі, куди відводять стоки з технологічних блоків компресорних станцій і дощові стоки з відповідно обвалованих технологічних майданчиків. Там наявні також надійно ізольовані резервуари на випадок аварійних витоків.

Поширення забруднень нафтопродуктами. Концентрації нафтопродуктів у поверхневих водах на даній території, зокрема, у водах р. Стрий, визначені в межах від "не виявлено" до 6 мг/л. Найвищий їх вміст відзначено у р. Стрий і його допливах в межах дренування території Бориславського НГВР. Вміст нафтопродуктів 6,05 мг/л встановлений у лівому допливі Стрия р. Східничанці, в басейні водозбору якої розміщені нафтопромисли Східницького і Новосхідницького родовищ нафти. Вона виявилась найзабрудненішою річкою в басейні Стрия. У процесі гідрохімічного опробування неодноразово спостерігались плівки нафти на поверхні води. Емісія забруднення нафтопродуктами тут, в першу чергу, пов'язана із незадовільним станом технологічного забезпечення нафтопромислів щодо охорони довкілля. За повідомленням місцевих мешканців в цій річці ще водиться риба, але вона пахне нафтою. На думку [6], це є хорошим прикладом адаптації окремих видів гідробіонтів до забруднення і вказує на їх ненадійність, як біоіндикаторів. Аналогічне явище відмічено у р. Дністер в місці скидання стоків Калуського концерну "Оріана", коли риба знаходилась у воді з мінералізацією близько 2 г/л і концентрацією нафтопродуктів у 10 разів вищою за ГДК [16]. Серед решти випробуваних допливів Стрия в межах Бориславського НГВР, високі концентрації нафтопродуктів відзначені у р. Стинавці (1,09 мг/л), потоці біля с. Підгородці, струмках, що дренують територію Заводівського нафтового родовища, правому допливі р. Уричанки (вміст у кілька разів вищий за ГДК). Загалом значно вищий рівень нагромадження нафтопродуктів притаманний водам допливів, які дренують території з розташованими там нафтовидобувними об'єктами. При цьому значний внесок належить супутнім пластовим водам з високим вмістом нафтопродуктів, зокрема, їх вміст у пластових водах Східницького і Заводівського нафтових родовищ був визначений у кількостях 20 і 9 мг/л відповідно.

У басейні р. Стрий вище впливу Бориславського НГВР, концентрації нафтопродуктів утримуються на рівні від "не виявлено" до 0,20 мг/л, і лише у створі біля смт. Верхнє Висоцьке вони були виявлені у кількості 0,82 мг/л, що можна пояснити локальним, можливо тимчасовим, джерелом забруднення. У верхів'ях більшості гірських потоків на цій ділянці вміст нафтопродуктів був нижче чутливості методу.

На окремих створах, де проводились періодичні гідрохімічні випробування, проявлялась достатньо помітна різниця вмістів нафтопродуктів. Зокрема, у створі Стрия, що знаходився 1500 м нижче впадіння р. Опір, в п'яти пробах вмісти нафтопродуктів коливалися в межах 0,12 - 0,53 мг/л. Така мінливість вмістів може бути зумовлена як спорадичними скидами стічних вод на нафтопромислах, так і змінами погодних умов.

Забруднення нафтопродуктами поширюється до водоносного горизонту в алювіальних відкладах в долині р. Стрий, де розташовані водозабори питних вод. Так, за даними хроматографічних досліджень [17] у водопровідній воді м. Львова, що постачається водогоном саме зі Стрийського водозабору, концентрація суми нафтопродуктів (без ароматичних вуглеводнів) складає від 0,08 до 0,25 мг/л, бензолу - 0,04-0,35 мг/л.

Концентрації природного фону, за даними [6], складають на різних ділянках від 0,01 (територія за межами впливу Бориславського НГВР) до 0,1 мг/л (Бориславський НГВР). Очевидно, що в межах території Бориславського НГВР основна частка фонової концентрації нафтопродуктів формується в результаті їх природної емісії з нафтових покладів. Відповідно до одержаних результатів, техногенна складова нафтопродуктів у поверхневих водах, які знаходяться під впливом розробки нафтових родовищ, може у десятки разів перевищувати фонові значення.

Інколи високий ступінь забруднення нафтопродуктами природних вод у нафтовидобувних регіонах пов'язують не стільки з наслідками експлуатації родовищ вуглеводнів, скільки з процесами вертикального розвантаження флюїдів продуктивної частини розрізу родовищ в зонах підвищеної проникності [18]. На думку [6], у забрудненні нафтопродуктами домінуючим є техногенний вплив, що добре засвідчили результати обстежень екологічного стану нафтовидобувних об'єктів.

Регіональний характер забруднення нафтопродуктами і фенолами поверхневих вод басейну Дністра та його допливів (у гирлових ділянках) було встановлено за результатами експедиційних гідрохімічних досліджень, проведених в період з 1995 по 1999 рік на відтинку від гирла р. Стривігор до кордону з Молдовою [17]. Концентрація нафтопродуктів у переважної більшості випробуваних пунктів була вищою за ГДК у кілька, а в окремих пунктах - у десятки разів. Цікаво, що при цьому максимальні концентрації нафтопродуктів встановлені у лівих допливах, хоча основні потенційні забруднювачі (родовища нафти, бітуміозних сланців, мережа розвідкових і нафтогазовидобувних свердловин, нафтопереробні комбінати, нафтохімічні заводи тощо) знаходяться у басейні правих (карпатських) допливів Дністра. Згідно [17] це пов'язано не з меншою мірою забруднення нафтопродуктами правих допливів, а з їх значно потужнішою здатністю до самоочищення. Зокрема, в них значно вищі витрати води і, відповідно, вища інтенсивність розведення полютантів. Басейн водозбору правих карпатських допливів складає лише 17 % площі усього водозбору Дністра, а формує близько 50 % його стоку. Крім цього, процесам самоочищення правих допливів суттєво сприяє їх гірський режим (наявність численних порогів, високі вмісти водорозчиненого кисню, незначна глибина водопливів, інтенсивне перемішування вод тощо) та відповідна інтенсифікація біохімічних процесів руйнування нафтопродуктів. Забруднення нафтопродуктами Дністра було підтверджене також проведеними одночасно гідробіологічними дослідженнями індикаторних сапробних форм [19].

Поширення фенольних забруднень. Поширення фенольних забруднень також розглядається [6] на прикладі природних вод басейну р. Стрий і є доволі контрастним. Загалом можна виділити дві суттєво відмінні ділянки басейну: одна відповідає території Бориславського НГВР, друга - решті території басейну. Хоч, звичайно, ступінь забруднення тих ділянок теж не є рівномірним. Виявлено вміст фенолів у діапазоні від перших одиниць мкг/л до одиниць мг/л.

Аномально висока концентрація фенолів, 3,6 мг/л, виявлена в межах Бориславського НГВР у воді нижньої течії р. Східничанка, що дренує територію Східницького нафтового родовища. У супутній пластовій воді з НЗП цього ж родовища кількість фенолів складала 26 мг/л. Ступінь забруднення фенолами від 3 до 1 мг/л (3000-1000 ГДК) встановлено також у водопливах, що дренують територію Заводівського та Урицького нафтових родовищ у гирлі р. Східничанки. Майже 1 мг/л фенолів встановлений також у воді лівого допливу Стрия - р. Уричанці неподалік від нафтової свердловини Східниця-30. Для території впливу об'єктів нафтовидобутку Бориславського НГВР концентрація фенолів менше десяти мкг/л знаходиться лише у воді верхів'їв допливів Стрия.

За межами впливу об'єктів Бориславського нафтогазопромислового району достатньо високі вмісти (десятки мкг/л) фенолів встановлені у воді р. Стрий нижче м. Турка, смт. Бориня і Верхнє Висоцьке. Очевидно, тут фенольні сполуки мають інше походження, а саме, вони обумовлені впливом комунальних стоків цих населених пунктів або деревообробних підприємств чи, наприклад, асфальтового заводу м. Турка. За наявними даними фенольне забруднення підземних вод з боку звалищ побутових і промислових відходів може складати до 50 мг/л, а в деяких випадках - до 600 мг/л і навіть до 8125 мг/л у стоках газокомпресорних станцій [20].

Мінімальні концентрації фенолів (одиниці мкг/л або "не виявлено") притаманні гірським допливам межиріччя Стрия і його правого допливу Опору.

Природний фон фенолів у поверхневих водах басейну Стрия, визначений на різних ділянках коливається від 3 (верхня частина басейну р. Стрий за межами впливу Бориславського НГВР) до 20 мкг/л (басейн р. Стрий в межах впливу Бориславського НГВР).

Таким чином, у поверхневих водах басейну р. Стрий не було виявлено вмісту фенолів на рівні ГДК - усі визначення показали більші значення. Тобто формально поверхневі води усієї дослідженої території басейну різною мірою забруднені фенолами. Але слід зауважити, що про рівень забруднення вод певним компонентом звичайно судять за ГДК, яка за змістом відображає санітарно-гігієнічні, органолептичні та токсикологічні показники якості вод. Згідно стандартів України феноли належать до четвертого класу токсичності і їх концентрації у водах господарсько-побутового призначення лімітуються як органолептичний показник на рівні 1 мкг/л. У деяких країнах Європи вміст фенолів обмежується на рівні від 1 до 5 мкг/л. У разі інтерпретації результатів дослідження фенольних забруднень відносно ГДК, виникає низка запитань. По-перше, незрозуміло, вміст якого фенолу чи групи фенолів лімітують. У нормативних документах такого роз'яснення немає. У грунтовній праці Г. П.Безпам'ятнова та О. А.Кротова [21] проаналізована велика кількість досліджень з визначенням рівня шкідливого впливу фенолів у воді. За цими даними підпорогове значення вмісту фенолів, що визначає органолептичний шкідливий вплив на якість вод, за одними джерелами, складає 1 мкг/л, за іншими - 50 мкг/л для суми летких та 140 мкг/л - нелетких фенолів. Токсикологічний підпороговий вплив визначається вмістом фенолів 1000 мкг/л, сумою летких фенолів - 1000000 мкг/л і нелетких фенолів - 1400000 мкг/л, що на багато порядків перевищує значення ГДК фенолів у воді. Тобто незрозуміло, який характер шкідливого впливу відображає прийнятий показник фенольного забруднення ГДК. Беручи ГДК за критерій визначення рівня забруднення, не враховують природній фон, який інколи може бути вищим за встановлену норму. Природна концентрація фенолів у поверхневих водах певних регіонів, наприклад, у нафтогазоносних провінціях, може перевищувати встановлені ГДК. Басейн р. Стрий належить саме до таких регіонів. У такому випадку очевидно коректніше оцінювати рівень антропогенного забруднення шляхом співставлення встановленої концентрації не з ГДК, а з природним фоном (екологічною нормою).

Співставлення виявленого природного фону концентрації фенолів із загальним рівнем їх концентрації в басейні р. Стрий дозволяє оцінити його антропогенну складову як десятки й сотні мікрограмів у літрі.

Неузгодженість високого вмісту фенолів у природних водах з встановленим лімітуючим показником відзначається у працях низки дослідників. Відповідно до результатів досліджень нижнього Дністра Г. Г. Горбатеньким, А. М. Зелениним, Ф. П. Чорик [22] вміст фенолів до 15 мкг/л пропонується розглядати як природний фон. За даними О. Д. Штогрин вміст фенолів у грунтових водах Передкарпаття складає переважно десяті і соті частки мг/л, і наявні вони в усіх досліджених зразках вод, відібраних як у нафтових районах так і за їх межами. Згадки про наявність фенолів (до 24 % від вмісту нафтенових кислот) у фракціях бориславської нафти є ще у працях Є. Гольцмана за 1930 рік. Високий вміст фенолів (80-380 мкг/л) зафіксований також у мінеральних водах типу "Нафтуся" у Трускавці і Східниці Д. І. Скляруком та С. А. Шапіром в 1957. За даними проведених раніше досліджень екологічного стану поверхневих та прісних підземних вод Трускавецького курортно-рекреаційного району у колодязях села Новий Кропивник (басейн Східничанки - лівого допливу Стрия) вміст фенолів був вищим за рівень ГДК, а забруднення нафтопродуктами р. Східничанки відмічалось візуально. Високий вміст фенольних сполук був виявлений тут також у стічних водах при бурінні нафтових свердловин.

Основною причиною високого природного фону фенолів у поверхневих водах басейну р. Стрий, зокрема тієї частини басейну, де розташований Бориславський НГВР, є міграція з боку вуглеводневих покладів, пластових вод чи відкладів бітумінозних сланців менілітової світи. Слід зазначити, що феноли знаходяться в усіх генетичних типах природних вод, хоча найвищі їх концентрації притаманні пластовим водам нафтових родовищ. Феноли, на відміну від нафтових вуглеводнів, добре розчинні у воді, звідки їх значні вмісти у пластових водах. Експериментальні дослідження взаємодії нафт і води підтвердили, що джерелом фенолів в останніх може бути нафта. Так, за результатами експериментів В. В. Колодія і О. Д. Штогрин [23] у водних витяжках із нафт концентрація фенолів складала від слідів до 8 мг/л. Утворення фенолів при трансформації у водному середовищі компонентів нафти підтверджують також результати лабораторних досліджень Б. А. Бачуріна [24], які показали, що в системі "нафта - вода" чи "нафта - вода - порода" навіть короткочасний контакт (1-3 доби) приводить до збагачення вод органічними сполуками, у складі яких переважають нафтопродукти (до 9,5 мг/л), а вміст фенолів досягає 0,03-0,05 мг/л.

Враховуючи високі фонові концентрації фенолів і нафтопродуктів у водах басейну та наявні техногенні джерела їх надходження, експлуатація алювіального водоносного горизонту в долині р. Стрий для забезпечення населення питною водою ставить на порядок денний питання про доцільність санітарної обробки цієї води методом хлорування. Так, за даними Я. Й. Коренмана [25] знезараження питних вод методом хлорування зумовлює утворення високотоксичних моно-, ди - і тризаміщених хлорфенолів. Існує також небезпека трансформації дібензо-п-діоксинів з поліхлорованих фенолів безпосередньо у водопровідній мережі [26].

Похожие статьи