ПРИНЦИПЫ ПРОГНОЗНОГО ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКОГО РАЙОНИРОВАНИЯ ТЕРРИТОРИЙ НЕФТЕДОБЫЧИ

Мелкомасштабное районирование крупных территорий по типам изменения природной среды при нефтедобыче

Добыча, переработка и использование углеводородного сырья сопровождаются постепенными глубокими изменениями в географической оболочке в целом, и в первую очередь в ландшафтах. Научно обоснованный прогноз изменения состояния недр и окружающей природной среды необходим для планирования в региональных масштабах эффективных мероприятий по рациональному использованию природных ресурсов и охране природы.

Целям такого прогноза служит комплексное геоэкологическое районирование территорий нефтедобычи по типам изменений всех компонентов природной среды: почв, вод, растительности под влиянием добычи и транспортировки нефти. В задачи районирования входит выделение природнохозяйственных районов, различающихся уровнем устойчивости к техногенным нагрузкам, способностью среды к самоочищению, степенью обратимости изменений, происходящих в природной среде в результате воздействия производства, а также определение характера и степени опасности повреждения природной среды для каждого типа районов.

Комплексное геоэкологическое районирование по типам изменения природной среды при нефтедобыче заключается в выделении прогнозных районов, различающихся характером потенциальных нагрузок нефтедобывающего производства на природную среду, типами ландшафтно-геохимических процессов, инициированных под влиянием механических и химических воздействий, уровнями устойчивости к техногенным нагрузкам, способностью природной среды к самоочищению и обратимостью ее изменений, характером и опасностью повреждений природной среды при загрязнении нефтью и сильно минерализованными пластовыми водами. Важнейшая особенность районирования - разграничение территорий по направлениям стока загрязняющих веществ, т.е. бассейновый подход к ландшафтно-геохимическому прогнозу.

Теоретической основой комплексного районирования служат положения о каскадных ландшафтно-геохимических системах и технобиогеомах как исходных физико-географических объектах ландшафтно-геохимического прогноза (Глазовская, 1972; 1988), ландшафтно-геохимических барьерах как аппаратах самоочищения природной среды (Перельман, 1975) и природно-техногенных ландшафтно-геохимических системах (Солнцева, 1976).

Каскадные ландшафтно-геохимические системы (К Л ГС) представляют собой сочетание местных геохимических ландшафтов, находящихся в одном бассейне стока на разных гипсометрических уровнях и связанных потоками веществ, движущихся от более высоких уровней к более низким. Каскадные ландшафтногеохимические системы разнообразны по сложности структуры, протяженности, типам функционирования, начиная от элементарных водосборных бассейнов и кончая бассейнами более высоких порядков, таких как Волга, Обь, Енисей и др.

Каскадные ландшафтно-геохимические системы надо рассматривать как территории, причастные в целом к судьбе продуктов загрязнения или изменения каких-либо компонентов природных ландшафтов. Например, загрязнение верховьев или верхних притоков какой-либо реки может привести к загрязнению всей речной системы или подземного стока внутри системы, и, наоборот, при загрязнении нижних каскадов системы верхние части, оставаясь чистыми, разбавляют концентрацию загрязняющих веществ и способствуют самоочищению. Каскадные ландшафтно-геохимические системы, по М.А. Глазовской, разделяются на линейные, рассеяния и концентрации, или ландшафтногеохимические арены. Последние разделяются в зависимости от характера конечной транзитной аккумуляции циркулирующих в их пределах веществ на открытые с конечным сбросом веществ в море и океан, полузамкнутые с конечным стоком во внутренние водоемы и замкнутые с конечным сбросом веществ в бессточные впадины. От типа арены зависит судьба поступающих в ее пределы техногенных веществ: в одних случаях происходит аккумуляция токсичных веществ в конечных областях стока, в других - загрязнение приморских дельт и эстуариев, в третьих -рассеяние на больших пространствах суши и океана.

Сфера и интенсивность воздействия техногенных потоков на природные системы зависит, при прочих равных условиях, от типа структуры природной ландшафтно-геохимической системы и местоположения (в каскадных системах) блоков, подверженных техническому воздействию. Скорость самоочищения геохимически автономных и транзитных звеньев каскадных систем за счет сброса загрязняющих веществ с поверхностным и грунтовым стоком зависит от величины стока: она уменьшается пропорционально уменьшению слоя стока.

Принципы выделения единиц районирования покажем на примере карты территории России и сопредельных стран (рис. 17), составленной под руководством М.А. Глазовской (Глазовская, Пиковский, Коронцевич, 1983).

Внутри ландшафтно-геохимических арен (каскадных Л ГС), целиком или частично находящихся в пределах нефтегазоносных бассейнов, выделяются ландшафтно-геохимические прогнозные районы. При выделении районов учитываются: 1) единообразие на всем протяжении района условий трансформации, рассеяния и аккумуляции нефти и минерализованных пластовых вод; 2) тип возможных изменений природной среды при данном техногенном воздействии; 3) состав нефти и промысловых вод на конкретном участке нефтегазоносного бассейна. Границы районов проводились в большинстве по границам водосборных бассейнов второго и третьего порядков, представляющих собой подсистемы в пределах данной ландшафтно-геохимической арены.

Вся совокупность выделенных на карте районов сгруппирована по их положению относительно нефтегазоносных территорий:

1) лежащие в их пределах: а) целиком; б) частично; 2) лежащие

вне нефтегазоносных территорий, но в пределах общей с ними каскадной ландшафтно-геохимической системы: а) выше райо

нов нефтедобычи, не подверженные опасности загрязнений; б) находящиеся под воздействием стекающих из загрязненных территорий речных (возможно, и грунтовых) вод; в) инертные по отношению к процессам загрязнения или очистки территории от нефтепродуктов.

Ландшафтно-геохимические районы с реальной или потенциальной опасностью повреждения природной среды при нефтедобыче находятся полностью или частично в пределах нефтегазоносных и перспективных нефтегазоносных бассейнов или в КЛГС ниже очага загрязнения. Эти районы объединяются в типологические группы по формам возможных изменений природной среды.

Районы, лежащие в КЛГС выше очагов загрязнения, на типологические группы не разбивались. Они характеризовались величиной суммарного объема годового стока со всей площади района (в км³). Этот параметр приближенно указывает на роль данного района в самоочищении каскадной Л ГС от продуктов загрязнения. Характеристика конкретных районов как определенных типов технобиогеомов проведена по совокупности признаков, индицирующих возможные изменения всех компонентов природной среды, формы этих изменений, их обратимость (относительную или абсолютную скорость регенерации, в годах) или необратимость.

В соответствии с формами и устойчивостью изменений природной среды при нефтедобыче сходные районы объединяются в типологические группы двух рангов (табл. 38): 1) груп

пы ландшафтно-геохимических районов (группы технобиогеомов);

2) типы ландшафтно-геохимических районов (типы технобиогеомов).

Для групп районов характерны некоторые общие формы возможных техногенных изменений природной среды, обусловленные господствующими на их территории ландшафтно-геохимическими процессами превращения, рассеяния и вторичной концентрации загрязняющих веществ: нефти и минерализованных промысловых вод. Характеристика групп ландшафтно-геохимических районов по условиям миграции и аккумуляции нефти в ландшафтах приведена в ч. ш.

Названные выше группы объединяют 29 типов районов. Свойственные различным типам районов формы изменения природной среды и устойчивость этих изменений видны из табл. 39. Наряду с общими свойствами данной группы техногенными геохимическими процессами типы районов выделяются в связи с усилением или ослаблением этих процессов, а также с появлением особых форм изменения природной среды, не свойственных другим районам данной группы.

Различаются типы районов одной и той же группы по месту положения геохимических восстановительных и седиментацион-ных барьеров, на которых происходит накопление устойчивых фракций нефти. Это могут быть болота, поймы и донные отложения рек, дельты рек и эстуарии, донные отложения шельфа открытых морских побережий, естественные и искусственные замкнутые или слабопроточные водоемы (озера и водохранилища). Так, типы районов 14, 17, 19, 20, 23 принадлежат бассейнам крупных водохранилищ; типы 1, 2, 11, 18, 21, 22, 23 открываются в области дельт эстуариев и открытых морских побережий, где и можно ожидать вторичного накопления устойчивых к разложению нефтепродуктов.

Типы районов, принадлежащие к одной группе, могут различаться по степени чувствительности к загрязняющим веществам и степени устойчивости, возникающих в различных компонентах природной среды изменений. Так, скорость самоочищения почв и восстановления растительности в различных типах районов групп А и Б варьирует от очень низкой до повышенной, скорость самоочищения вод - от очень низкой до низкой; для типов районов группы В скорость самоочищения почв и восстановления растительности варьируют от умеренной до высокой, группы Г - от высокой до очень высокой. Изменяется по типам районов одного ^{[1] [2]}

Группы и типы прогнозных ландшафтно-геохимических районов (технобиогеомов) нефтегазоносных провинций России и сопредельных территорий (по М.А. Глазовской)

и того же класса продолжительность криогенной метаморфизации вод в холодное время года, а также их испарительной концентрации в теплое время года. Криогенная метаморфизация по направлению к югу уменьшается, а испарительная концентрация

Типы изменения природной среды в ландшафтно-геохимических районах при добыче нефти (по Глазовской₁ Пикоескому, Коронцевич, 1983)

Продолжение табл. 39

Оі

со

Продолжение табл. 39

увеличивается. Характеристику каждого типа районов можно получить, анализируя вертикальные графы табл. 39.

Типы районов подразделены на подтипы в соответствии с особенностями химического состава нефтей и извлекаемых с ними пластовых вод. Совместное рассмотрение типов и подтипов ландшафтно-геохимических районов дает возможность оценить как степень опасности загрязнения для экосистем, так и возможные пути трансформации загрязняющих веществ.

Для каждого ландшафтно-геохимического района может быть определена в условных баллах относительная опасность повреждения среды. При введении индекса относительной опасности учитываются общее число неблагоприятных факторов, их устойчивость во времени, наличие токсичных компонентов в добываемой нефти, минерализация вод. В итоге выделено шесть градаций, из которых меньшими баллами обладают районы, быстрее восстанавливаемые, высокими баллами - более трудно восстанавливаемые (Глазовская, Пиковский, 1985).

Ландшафтно-геохимические районы, принадлежащие одной ландшафтно-геохимической арене (одному крупному бассейну стока), объединяются в ландшафтно-геохимические прогнозные области (ЛГО), представляющие собой каскадные ландшафтно-геохимические системы высшего порядка или их крупные подсистемы, имеющие промежуточную транзитную аккумуляцию в больших водохранилищах. Границы ландшафтно-геохимических областей совпадают с границами ландшафтно-геохимических арен и окон-туривают бассейны рек с единым стоком. В каждой конкретной Л ГО районы связаны между собой потоками вещества, основными транзитными каналами для которой являются реки и общий сток жидких и твердых продуктов со всей поверхности. Для характеристики условий, усиливающих или ограничивающих сопротивление техногенному воздействию на природную среду при нефтедобыче в данной области, особое значение имеет расположение источников загрязнения в каскадной системе.

Поэтому при типологии областей учитывались: условия транзитной или конечной аккумуляции трансформации и рассеяния в водной среде нефтепродуктов и минерализованных сточных вод; положение в данной каскадной системе первично-загрязняемых территорий.

По месту транзитной или конечной аккумуляции и условиям рассеяния техногенных продуктов ландшафтно-геохимические области объединяются в семь групп:

• 1) области, охватывающие ландшафтно-геохимические арены Северного Ледовитого океана; они наиболее опасны в отношении бассейнового загрязнения пойм, стариц, дельт, астуариев, всех донных отложений как аллювиальных, так и прибрежноприморских устойчивыми нефтепродуктами;
• 2) области бассейна Тихого океана (Берингова, Охотского и Японского морей); нефтегазоносные бассейны этих областей захватывают не только сушу, но и область шельфа; ландшафтногеохимические арены суши имеют небольшую протяженность, что усиливает опасность загрязнения морских побережий и шельфа; линейный характер ландшафтно-геохимических систем данной группы областей способствует рассеянию загрязняющих веществ вдоль побережий;
• 3) область бассейна Балтийского моря - Прибалтийская -характеризуется теми же особенностями, что и группа 2;
• 4) области Черного и Азоьского морей (Днестровский, Днепровский, Донецкий, Кубанский и Рионский каскады); ландшафтногеохимические арены этих областей характеризуются более благоприятными, чем в северных областях, условиями для самоочищения водных масс, почв и донных отложений;
• 5) области, принадлежащие бассейну Каспийского моря, выделены внутри крупной каскадной Л ГС Волги и открываются непосредственно в Каспийское море или в крупные водохранилища, где так же происходит транзитная аккумуляция загрязняющих веществ; эта область закатывает, кроме нижних каскадов Волжской арены, бассейн р. Урал, а также ряд замкнутых бассейнов; области данной группы контрастно отличаются друг от друга; опасность загрязнения нефтью здесь увеличивается с юга на север;
• 6) области, принадлежащие бассейну Аральского моря - Фер-гано-Сырдарьинская и Амударьинская, захватывающие долины крупных транзитных рек; бассейновое загрязнение ограничивается долинами и дельтами Амударьи и Сырдарьи; загрязняющие вещества попадают в Аральское море только транзитом, так как нефтеносные районы на самом побережье отсутствуют; условия разложения продуктов нефтяного загрязнения в этих областях благоприятны;
• 7) области, принадлежащие бассейнам внутреннего стока, занимают замкнутые арены; для них характерны малые реки местного иссякающего стока со слепыми дельтами; вода части подобных рек на предгорных равнинах Тянь-Шаня, Памиро-Алая и Копет-дага разбирается на орошение; для этих областей характерен ряд замкнутых ландшафтно-геохимических арен; водная миграция ограничена; локальное загрязнение нефтью и минерализованными водами может достигать большой величины.

В пределах названных групп можно различать области по положению находящихся в них Л ГР в общей каскадной системе нефтегазоносных территорий, представляющих в настоящее время или в будущем источник бассейнового загрязнения.

Области конечной аккумуляции в открытых аренах лежат в шельфах открытых или внутренних морей. Но в шельфы выносятся не все продукты загрязнения, которые подвергаются переме-

щению. Часть продуктов заканчивает свой транзит в различных внутренних водоемах, в том числе искусственных водохранилищах, в долинах рек.

• [1] Рис. 17. Районирование России и сопредельных территорий по типам возможных изменений природной среды при нефтедобыче (составили М.А. Глазовская, Ю.И.Пиковский, Т.И. Коронцевич): 1 - границы и номера ландшафтно-геохимических областей; 2 - типы и подтипы ландшафтногеохимических райнов. Группы ландшафтно-геохимических областей: 3 -Северного Ледовитого океана; 4 ~ Тихого океана; 5 - Балтийского моря; 6 - Черного и Азовского морей; 7 - Каспийского моря; - Аральского моря; 9 - бессточные бассейны; 10 - территории, не подверженные влиянию нефтедобывающего производства. Ландшафтно-геохимические области: I -Урало-Тиманская, II - Ямало-Гыданская, III - Западно-Сибирская, IV -Средне-Сибирская, V - Восточно-Сибирская, VI - Чукотско-Анадырская,
• [2] - Камчатская, VIII - Сахалинская, IX - Приамурская, X - Прибалтийская, XI - Прикарпатская, XII - Приднепровская, XIII - Донецко-Азовская, XIV - Западно-Предкавказская, XV - Западно-Закавказская, XVI - Верхневолжская, XVII - Волжско-Камская, XVIII - Прикаспийская, XIX - Восточно-Предкавказская, XX - Южно-Каспийская, XXI -Фергано-Сырдарьинская, XXII - Амударьинская, XXIII -• Прикаратауская, XXIV - Туркестан-Кызылкумекая, XXV - Копетдаг-Каракумская, XXVI -Усть юрт- Мангыш лакская