Spread of oil sludge effect

Full Text

Самотлорское нефтяное месторождение (Самотлор) - крупнейшее в России и одно из крупнейших в мире месторождений нефти. Расположено в Ханты-Мансийском автономном округе, вблизи Нижневартовска, в районе озера Самотлор. Географически район месторождения приурочен к водоразделу рек Вах (являющейся судоходной) и Ватинский Еган - правых притоков Оби. Рельеф слабопересеченный, с абсолютными отметками от плюс 45 до плюс 75 метров. Площадь месторождения сильно заболочена, отмечаются также многочисленные озера, наиболее крупными из которых являются: Самотлор (его площадь 62 км2), Кымыл-Эмтор, Белое, Окунево, Калач, Проточное, Мысовое, Урманное и др. [12]. Растительность представлена смешанными лесами с преобладанием хвойных пород и ивняками, произрастающими преимущественно по берегам рек и озер. Климат территории континентальный, с коротким прохладным летом и продолжительной холодной зимой. Среднемноголетняя годовая температура воздуха составляет -30С. Наиболее холодным месяцем года является февраль (-230С), самым теплым - июль (+180С) [14. С. 107]. На сегодняшний день в многочисленных работах описаны основные закономерности формирования химического состава вод и почв Нижневартовского района и в частности рассматривается территория Самотлорского месторождения. Техногенное влияние на изменение минерального и органического состава поверхностных вод подробно описано в работе А.Г. Бабушкина (2007). В процессе исследовательских работ, выполненных и в ХМАО - Югре и за его пределами, было установлено, что загрязнение почвы нефтью и нефтепродуктами приводит к изменению скорости роста и развития растений [2-11; 13]. Колесников С.И. (2007), рассматривая фактор воздействия нефтепродуктов на растения и изучая действие высоких концентраций, отмечает замедление развития растений или их гибель в результате нарушений поступления воды, питательных веществ и кислородного голодания. Согласно его данным, негативное влияние нефти на рост и развитие растений проявляется уже при внесении ее в дозе выше 50 мг/кг. Другие исследователи отмечают стимулирующее действие нефти на рост растений. В работах этих авторов указывается, что в почвах с повышенным содержанием органического вещества низкие дозы загрязнения (1 г/кг) усиливают рост и развитие тест-культур. Влияние нефтезагрязнения проявляется с дозы 15-30 г/кг. В почвах с низкими агрохимическими показателями внесение загрязнителя сказывается на развитии тест-культур при самых низких дозах [8. С. 134; 7. С. 17-23; 9. С. 360]. В основе стимулирующего действия углеводородов нефти лежат несколько факторов, из которых сложно выделить основные. Среди них: действие на растения ростовых веществ, имеющихся в нефти; внесение в почву дополнительного органического вещества и минеральных элементов, улучшающих питание растений, а также увеличение площади питания выживших растений и уменьшение конкуренции вследствие прореживания травостоя [15. С. 75]. Целью данной работы является определение аккумуляции нефтепродуктов и изменения состава почвы вокруг шламового амбара. В процессе исследования были взяты пробы почвы и собран растительный материал, проведен их химический анализ. Сбор материала проводился на территории Самотлорского месторождения в летний период 2014 г. Отбор проб почвы осуществялся около нефтешламого амбара в 4 точках. Общее количество взятых проб - 48. Для анализа растительного материала был выбран вейник Лангсдорфа, т.к. он представлен на всей территории и находился в стадии активной вегетации. Для математической обработки использовали расчеты по средним показателям, среднему отклонению по точкам сбора и в общем по всей территории, а также определение корреляции между химическими веществами. На участке, где размещается нефтешламовый амбар, была проведена отсыпка территории. В северной и северо-восточной части исследуемой площади - небольшое понижение, почва суглинистая, влажная, а в других точках отбора почва песчаная. На расстоянии 10-20 м от амбара уже наблюдается активное зарастание травяными видами растений: Calamagrostis langsdorffii, Equisetum pratense, Epilobium palustre, Chenopodium album, Chamaenerion angustifolium, Hieracium umbellatum и др. Общее количество видов высших травяных растений - 21. На небольшом расстоянии от амбара (до 50 м) узкой полосой размещается злаково-хвощовое сообщество с проективным покрытием от 20 до 45%. Смена видового состава высших сосудистых растений по мере удаления от амбара приведена в таблице 1. Таблица 1 Смена видов растений по мере удаления от амбара № п/п Виды растений 10-20 м от амбара 20-50 м от амбара 100 от амбара 1 Calamagrostis langsdorffii + + + 2 Equisetum pratense + + + 3 Epilobium palustre + 4 Chenopodium album + 5 Chamaenerion angustifolium + + + 6 Hieracium umbellatum + + 7 Rorippa amphibia + 8 Bromopsis inermis + + 9 Crepis capillaris + + 10 Plantago major + + 11 Polygonum aviculare + 12 Phleum pratense + 13 Agrostis clavata + + 14 Carex acuta + + + 15 Alopecurus pratensis + 16 Rumex acetosella + 17 Artemisia vulgaris + + 18 Trifolium repens + + 19 Ranunculus acris + + 20 Tussilago farfara + + 21 Taraxacum officinale + 22 Ptarmica cartilaginea + + 23 Urtica dioica + 24 Juncus bufonius + 25 Trifolium pratense + + 26 Phalaroides arundinacea + + 27 Eriophorum vaginatum + + 28 Stellaria graminea + Таблица 1. Продолжение № п/п Виды растений 10-20 м от амбара 20-50 м от амбара 100 от амбара 29 Matricaria recutita + 30 Persicaria amphibia + 31 Melilotus albus + 32 Dactylis glomerata + 33 Vicia cracca + + 34 Leucanthemum vulgare + + 35 Potentilla anserina + 36 Veronica longifolia + + 37 Ledum palustre + 38 Chamaedaphne calyculata + 39 Rubus chamaemorus + 40 Vaccinium myrtillus + 41 Vaccinium vitis-idaea + 42 Andromeda polifolia + 43 Oxycoccus palustris + 44 Vaccinium uliginosum + 45 Eriophorum vaginatum + 46 Carex cespitosa + 47 Salix caprea + 48 Salix viminalis + + 49 Rosa acicularis + 50 Sorbus sibirica + 51 Betula pubescens + 52 Populus tremula + 53 Pinus sylvestris + 54 Pinus sibirica + Вдоль дороги площадку окружает восстанавливающийся кустарничково-сфагновый сосняк. Поверхность исследуемого участка ровная, микрорельеф слабо выражен, образование моховых кочек наблюдается только в приствольных частях деревьев. Сомкнутость древесного яруса - 0,4. В первом ярусе доминирует Betula pubescens, среднее количество экземпляров составляет 600 ед. на 1 га. Высота яруса - 16-18 м, средний диаметр деревьев - 22,75 см (минимально - 16 см, максимально - 36 см). Сомкнутость яруса - 0,4. Сомкнутость второго яруса - 0,1-0,2, высота - 10-12 м. В составе яруса присутствуют Pinus sylvestris и Betula pubescens в равном соотношении - по 125 экз. на 1 га. Средний диаметр стволов: Pinus sylvestris - 3,6 см (минимально - 6 см, максимально -10 см), Betula pubescens - 8,5 см (минимально - 5 см, максимально - 12 см). Подрост высотой 0,5-3 м располагается относительно равномерно, в составе преобладает Betula pubescens (1175 экз. на 1 га), также представлены Pinus sibirica (750 экз. на 1 га) и Pinus sylvestris (475 экз. на 1 га). Общее количество подроста составляет 2400 экз. на га. Кустарниковый ярус в сообществе не выражен, встречаются отдельные экземпляры Salix caprea и Rosa acicularis. В травяно-кустарничковом ярусе доминируют кустарнички: Ledum palustre (31%), Chamaedaphne calyculata (16%), Rubus chamaemorus (6%), Vaccinium myrtillus (3%), Vaccinium vitis-idaea (1%), Andromeda polifolia (1%), единично встречаются Oxycoccus palustris, Vaccinium uliginosum. Из травяных видов встречаются Chamerion angustifolium (3%), единично - Eriophorum vaginatum, Carex cespitosa. Общее проективное покрытие травяно-кустарничкового яруса составило 63%. Характерным является неравномерное распределение видов и особей растений по площади сообщества. Прикопки почвы были выполнены на глубину до 60 см. Состав почвы однородный по всей глубине, для анализа был взят поверхностный слой почвы - до 10 см. В северной и восточной части участка почва суглинистая, а на юге и западе - песчаная. При проведении химического анализа почвы по всем точкам было установлено, что превышение содержания в почве нефтепродуктов наблюдалось в двух точках отбора: на севере и на востоке. На северной точке содержание было максимальным, более чем в 2 раза выше, чем на восточной точке. Как отмечалось ранее, почва здесь суглинистая, в отличие от песчаной на юге и западе участка (Таблица 2). Вероятнее всего именно особенность механического состава почвы способствует удержанию нефтепродуктов и других исследуемых компонентов. Таблица 2 Механический состав почвы Направление от амбара Расстояние от амбара (м) Тип почвы север 20-50 суглинистая запад 10-50 песчаная восток 20-50 суглинистая юг 10-50 песчаная Более подробно средние показатели содержания химических веществ в почве представлены в таблице 3. Таблица 3 Данные по содержанию веществ в почве (в среднем по точкам отбора) Точки отбора проб Хлориды в почве (ГОСТ 26425-85 ммоль/в 100 г почвы) Подвижные соединения общего железа в почве (ГОСТ 27395-87 г/кг) Обменный аммоний в почве (ГОСТ 26489-85 мг/кг) Органическое вещество (ГОСТ 26213-91 %) Обменный марганец (ГОСТ 26486-85 мг/кг) Нефтепродукты ПНД Ф (16.1:2.2.22-98 мг/кг) север 0 33,82+3,46 1,74+0,21 4,53+0,54 106,93+11,3 564,38+54,78 запад 0,45+0,054 15,81+1,165 1,21+0,11 0,21+0,032 3,17+0,38 77,94+8,78 восток 0,10+0,001 33,24+3,112 0,88+0,07 0,56+0,045 0,87+0,088 268,35+24,65 юг 0,10+0,001 15,47+1,64 1,27+0,23 0,32+0,045 3,87+0,41 12,98+1,45 среднее по территории Среднее 0,16+0,01 24,59+0,28 1,28+0,09 1,41+0,023 28,71+1,89 230,91+2,45 При расчетах корреляции содержания веществ в почве было определено, что наибольшая зависимость наблюдалась по содержанию органических веществ и марганца - 0,995771, а также органического вещества и нефтепродуктов - 0,922673. Наименьшие значения корреляции были получены между подвижными соединениями общего железа и аммония, а обратная зависимость выявлена от содержания хлоридов в почве. Показатели значений корреляции представлены в таблице 4. Таблица 4 Показатели корреляции химических веществ Хлориды Подвижные соединения общего железа Обменный аммоний Органическое вещество Обменный марганец Нефтепродукты Хлориды - -0,65293 -0,65293 -0,59091 -0,54265 -0,59331 Подвижные соединения общего железа -0,65293 - 0,135824 0,647577 0,576374 0,878194 Обменный аммоний -0,65293 0,135824 - 0,842508 0,886651 0,575656 Органическое вещество -0,59091 0,647577 0,842508 - 0,995771 0,922673 Обменный марганец -0,54265 0,576374 0,886651 0,995771 - 0,88786 Нефтепродукты -0,59331 0,878194 0,575656 0,922673 0,88786 - Подобная закономерность подробно описана в «Гидрохимическом мониторинге поверхностных вод Ханты-Мансийского автономного округа - Югры» А.Г. Бабушкина (2007). При нефтяном загрязнении вод происходит перенос на расстояние до нескольких десятков метров. Активность переноса и расстояние зависят от объема и площади нефтяного загрязнения. Пространственное распределение исследуемых веществ в почве показано на рисунках 1-6. Рис. 1. Распределение в почве хлоридов по точкам отбора (ммоль/в 100 г) Рис. 2. Распределение подвижных соединений общего железа в почве по точкам отбора (г/кг) Рис. 3. Распределение в почве обменного аммония (мг/кг) Рис. 4. Распределение в почве органического вещества (%) Рис. 5. Распределение в почве обменного марганца по точкам отбора (мг/кг) Рис. 6. Распределение в почве нефтепродуктов по точкам отбора (мг/кг) При проведении химического анализа вейника Лангсдорфа не было обнаружено присутствия нефтепродуктов и превышения содержания исследуемых веществ. Визуально было отмечено морфологическое изменение развития вейника на всей территории. Для определения различий в росте по всем точкам исследования были проведены замеры размеров побега, длины и ширины листьев, а также междоузлий. Результаты замеров представлены в таблице 5. Таблица 5 Морфологические данные вейника Лангдорфа на исследуемом участке Точки сбора Высота побега Длина листа Ширина листа Длина междоузлий 1 - север 77,67+8,68 35,67+0,45 0,7+0,67 11,73+1,29 2 - запад 64,56+0,69 28,0+0,31 0,83+0,09 10,5+2,13 3 - восток 57,8+0,64 20,33+0,38 0,69+0,078 8+0,98 4 - юг 39,33+0,56 17,67+0,39 0,8+0,091 8,16+1,08 Исследование изменчивости морфологических признаков вегетативных органов вейника выявило, что уровень изменчивости средний и высокий, изменчивость признаков характеризуется различной амплитудой. Наиболее изменчивыми являются длина и ширина листа. Изменчивость или вариабельность признаков составила: 21,3-38,4% и 30,32-33,4%. Наименее изменчивым оказался показатель высоты побега: СV 6-10,8%. При проведении анализа изменчивости исследуемых признаков морфологии вейника Лангсдорфа по всем точкам сбора были построены графики, представленные на рисунках 7-10. Пространственное распределение показателей морфологических изменений вейника совпадает с распределением нефтепродуктов и органического вещества. Рис. 7. Высота побега вейника Лангсдорфа по точкам сбора (см) Рис. 8. Длина листа вейника Лангсдорфа по точкам сбора (см) Рис. 9. Ширина листа вейника Лангсдорфа по точкам сбора (см) Рис. 10. Длина междоузлий вейника Лангcдорфа по точкам сбора (см) При расчете корреляции морфологических признаков была выявлена наибольшая зависимость между высотой побега и длиной листьев и длиной междоузлий: 0,93 и 0,978. Итак, согласно полученным данным, на территории, прилегающей к шламовому амбару, осаждение и задержка загрязняющих веществ большей частью происходит в суглинистых и глинистых почвах. Изменения морфологии вейника Лангдорфа показало зависимость накопления нефтепродуктов, органического вещества, аммония и развития особей этого растения. Согласно данным, представленным в таблице 5, видно, что максимальный рост вейника наблюдается на севере, где нефтепродуктов почти в 11 раз больше угнетающего уровня. Нефтепродукты оказывают стимулирующее действие на рост этого вида, на этой же стороне участка отмечается большее содержание органических веществ и аммонийного азота, в 10-20 раз больше, чем на других точках участка. Таким образом, в результате данного исследования не подтверждено угнетающее действие нефтешламов на рост и развитие вейника. Авторы выражают благодарность сотрудникам ОАО «Самотлорнефтегаз» за предоставленную возможность сбора материала.

About the authors

I. Yu Usmanov

Nizhnevartovsk State University

Email: iskander.usmanov@mail.ru
Doсtor of Biology, Professor at the Department of Ecology

E. S Ovechkina

Nizhnevartovsk State University

Email: pinus64@mail.ru
Candidate of Biological Sciences, Assistant Professor at the Department of Ecology

R. I Shayakhmetova

Nizhnevartovsk State University

Email: 19raj83@rambler.ru
Technician at the Geoecological Research Laboratory

References

Supplementary files