Методы камеральной обработки результатов 1 страница

Полученные данные лабораторного анализа служат исходным материалом при анализе результатов мониторинга и разработке рекомендаций по рациональному природопользованию.

Обработка материалов начинается со статистического анализа, который включает расчеты средних величин, дисперсии, стандартного отклонения, коэффициента вариации, ошибки среднего и т.д. по принятым формулам.

Для выявления закономерностей поведения изученных параметров в почвах и растениях рекомендуется построение графиков, рисунков, диаграмм в среде Microsoft Office.

Определение химических типов природных вод проводится по генетической классификации природных вод Н.С. Курнакова и М.Г. Валяшко, которая основана на учете главных компонентов химического состава воды и выделении специфических компонентов. В соответствии с этой классификацией все многообразие природных вод Земли сводится к четырем разновидностям: хлоридно-кальцевые воды, свойственные преимущественно глубинным частям земной коры; хлоридно-магниевые, характерные для океанов и морей; сульфатно-натриевые и гидрокарбонатно-натриевые (содовые) воды, формирующиеся в верхних частях земной коры (воды озер, рек, атмосферы, неглубокие подземные воды). Первоначально были вычислены соответствующие коэффициенты на основании результатов анализа, выраженные в эквивалентной форме:

Cl – Na < 1 – хлоридно-магниевые воды

Mg > 1 – хлоридно-кальциевые воды

Na - Cl < 1 – сульфатно-натриевые воды

SO₄ > 1 – гидрокарбонатно-натриевые воды.

Химический состав определялся по формуле Курлова с отображением главных анионов и катионов по преобладающим компонентам

Вычисление запаса воды в снеге на водосборе определяется по формуле

Y_ср. = 10 h_ср. × d_ср., мм

где h_ср. – средняя высота снега, см;

d_ср. – средняя плотность снежного покрова, г/см³.

Плотность снежного покрова определяется:

d = или d = ,

где n – число делений на линейке весов;

h – высота пробы цилиндра с площадью основания 50 см².

ПДК загрязняющих веществ в донных осадках в настоящее время не установлены. Среди вариантов расчета индексов и нормированных показателей химического загрязнения донных осадков наиболее широко используемым является суммарный индекс загрязнения донных осадков

Z _C = - (n -1),

где C _i – фактическое содержание i -го загрязняющего вещества в донных осадках; C _iФ – фоновое содержание i -го загрязняющего вещества в донных осадках; n – количество веществ (в расчет включаются только вещества, содержание которых превышает фоновые значения). В определенной степени это аналог суммарного индекса загрязнения почв, однако в окончательной интерпретации используется шкала экологического состояния донных осадков, предложенная Е.П. Яниным (2002). В ней заложен комплексный подход к оценке экологического состояния водного объекта. В дополнение к суммарному показателю загрязнения донных осадков введен показатель санитарно-токсикологической опасности (Z _CТ). Его расчет выполняется по формуле для Z _C, но только для веществ 1-го и 2-го классов опасности в водной среде. Итог этого объединения отражен в ориентировочной шкале оценки состояния (табл. 2.2).

Таблица 2.2

Ориентировочная шкала оценки степени загрязнения водных объектов по концентрациям химических элементов в донных отложениях (Янин, 2002)

Z C	Z CТ	Уровень техногенного загрязнения	Степень санитарно-токсикологической опасности	Содержание токсичных элементов в воде
< 10	< 10	Низкий	Допустимая	Большинство в пределах фона
10–30	10–30	Средний	Умеренная	Многие повышены относительно фона; некоторые эпизодически достигают ПДК
30–100	30–100	Высокий	Опасная	Многие элементы выше фона; некоторые превышают ПДК
100–300	100–300	Очень высокий	Очень опасная	Многие во много раз выше фона; некоторые стабильно превышают ПДК
> 300	> 300	Чрезвычайно высокий	Чрезвычайно опасная	Большинство во много раз выше фона; многие стабильно превышают ПДК

В качестве критериев оценки степени загрязнения почв выступали ПДК и ОДК загрязняющих веществ в почвах (ГН 2.1.7.2041-06) (табл. 2.3). Сравнение полученных результатов может также проводиться с локальным фоном, региональным фоном или фоновым содержанием в почвах и воде (Методические…, 1993).

Таблица 2.3

Ориентировочные допустимые концентрации (ОДК) валовых содержаний (мг/кг) тяжелых металлов и мышьяка в почвах (1995)

Элемент	Класс опасности	Группа почв	Величина ОДК с учетом фона	Агрегатное состояние вещества в почвах
Никель		а) песчаные и супесчаные; б) кислые (суглинистые и глинистые), рН КСl < 5,5; в) близкие к нейтральным, нейтральные (суглинистые и глинистые), рН КСl > 5,5		Твердое: в виде солей, в сорбированном виде, в составе минералов
Медь		а) песчаные и супесчаные; б) кислые (суглинистые и глинистые), рН КСl < 5,5; в) близкие к нейтральным, нейтральные (суглинистые и глинистые), рН КСl > 5,5		Твердое: в виде солей, органо-минеральных соединений, в сорбированном виде, в составе минералов
Цинк		а) песчаные и супесчаные; б) кислые (суглинистые и глинистые), рН КСl < 5,5; в) близкие к нейтральным, нейтральные (суглинистые и глинистые), рН КСl > 5,5		Твердое: в виде солей, органо-минеральных соединений, в сорбированном виде, в составе минералов
Мышьяк		а) песчаные и супесчаные; б) кислые (суглинистые и глинистые), рН КСl < 5,5; в) близкие к нейтральным, нейтральные (суглинистые и глинистые), рН КСl > 5,5		Твердое: в виде солей, органо-минеральных соединений, в сорбированном виде, в составе минералов
Кадмий		а) песчаные и супесчаные; б) кислые (суглинистые и глинистые), рН КСl < 5,5; в) близкие к нейтральным, нейтральные (суглинистые и глинистые), рН КСl > 5,5	0,5   1,0     2,0	Твердое: в виде солей, органо-минеральных соединений, в сорбированном виде, в составе минералов
Свинец		а) песчаные и супесчаные; б) кислые (суглинистые и глинистые), рН КСl < 5,5; в) близкие к нейтральным, нейтральные (суглинистые и глинистые), рН КСl > 5,5		Твердое: в виде солей, органо-минеральных соединений, в сорбированном виде, в составе минералов

Оценка степени загрязнения почв тяжелыми металлами дается в соответствии с “Руководством …, ” (1993). Оценка условий использования почв в зависимости от уровня содержания в них химических веществ и степени опасности загрязнения может проводиться по принятым в системе СЭС показателям и критериям эколого-гигиенического состояния почв (Методические…, 1993). Она позволяет обосновать целесообразность перепрофилирования хозяйственного назначения земель, разработать комплекс и очередность осуществления природоохранных мероприятий, а также прогнозировать качество пищевых продуктов растительного и животного происхождения. При загрязнении почвы одним компонентом неорганической природы с учетом класса опасности химического элемента, его ПДК и максимальным значением критерия эколого-гигиенического состояния К_max (общесанитарным, транслокационным, миграционным водным и миграционным воздушным) степень загрязнения определяется по шкале оценок степени загрязнения почв для неорганических токсикантов:

Содержание в почве,	Класс опасности соединения
мг/кг
больше Кmax	очень сильная	очень сильная	сильная
от ПДК до Кmax	очень сильная	сильная	средняя
от 2 фонов до ПДК	слабая	слабая	слабая

При многокомпонентном загрязнении степень опасности оценивается аналогичным образом и принимается по одному максимально проявившемуся компоненту. Условия использования почв определяются в зависимости от степени опасности их загрязнения:

Слабая и средняя степень - разрешается использование почв без ограничений. Здесь необходимо строго учитывать дополнительные источники загрязнения и периодически проводить анализ почв и растений.

Сильная степень - 1. При превышении уровня содержания химических элементов по общесанитарному, миграционному водному и миграционному воздушному показателям допустимо использование почв под любые культуры при условии проведения агрохимических мероприятий (известкование, внесение органических удобрений) при поступлении химических веществ в сопредельные среды (вода, воздух) ниже ПДК для вод водоемов хозяйственно-бытового назначения и атмосферного воздуха населенной местности соответственно. Необходим постоянный контроль за содержанием токсикантов в почве, сельскохозяйственных растениях, в кормах, в воде местных водоисточников (при превышении миграционного водного показателя), атмосферном воздухе на уровне дыхания сельскохозяйственных рабочих (при превышении воздушно-миграционного показателя) и биологической активностью почв (при превышении общесанитарного показателя).

2. - При превышении уровня содержания химических элементов по транслокационному показателю (переход в растения) возможно использование данной почвы под технические культуры, продукты, которые не идут непосредственно в пищу, плодопитомники и т.п. Выращивание сельскохозяйственных культур ограничивается их подбором, не накапливающих токсикантов в продуктивных частях. При необходимости выращивания продуктов питания на исследованных почвах рекомендуется их разбавлять продуктами, полученными на чистой почве с учетом ПДК контролируемых токсикантов в смеси питания.

очень сильная - исключается выращивание сельскохозяйственных культур для продовольственных целей. Характер использования почв должен быть решен при помощи экспертной оценки с учетом региональной обстановки и полученных результатов исследования почв, растений и сопредельных природных сред.

Оценка уровня химического загрязнения почв как индикатора неблагоприятного воздействия на здоровье населения проводится по показателю суммарного загрязнения (Z_c) (Методические…, 1993), который рассчитывается по формуле:

где: С_{i опр} – определяемое содержание i –го токсиканта в почве;

С_{i рф} – значение регионально-фонового содержания в почве i –го токсиканта.

В соответствие с оценочной шкалой опасности загрязнения почв по суммарному загрязнению (Z_с) определяется категория загрязненности почв (табл. 2.4).

Численное значение Z_C при условии загрязненности почв зависит от состава и количества ингредиентов, используемых в расчетах. Увеличение количества поллютантов приводит к завышению результата. Первоначально Ю.Е. Саетом предлагался перечень металлов (Cu, Zn, Pb, Cd, Ni, Fe, Co, Hg), содержания которых следует использовать при расчетах (Геохимия…, 1990).

Важным практическим аспектом рационального природопользования является оценка экологической обстановки и выявление зон экологического бедствия и зон чрезвычайных экологических ситуаций. Оно проводится на основании ряда критериев (Критерии…, 1992) с целью определения источников и факторов ухудшения экологической обстановки и разработки обоснованной программы неотложных мер по стабилизации и снижению степени экологического неблагополучия. Среди широкого спектра показателей большая роль отводится оценке состояния почвенного и растительного покровов.

Таблица 2.4

Ориентировочная оценочная шкала опасности загрязнения

почв по суммарному показателю загрязнения (Zc) (Геохимия…, 1990)

Категория загрязнения почв	Величина ZC	Изменения показателей здоровья населения
Допустимая	1-8	отсутствуют
Слабая	8-16	наиболее низкий уровень заболеваемости населения
Средняя	16-32	увеличение общей заболеваемости
Сильная	32-64	увеличение общей заболеваемости, в том числе детской
Очень сильная	64-128	увеличение общей заболеваемости, в том числе детской, нарушение репродуктивной функции женщин, увеличение онкологической заболеваемости

3. Экологический мониторинг состояния территории

3.1. Источники антропогенного воздействия

Береговое нефтегазоконденсатное месторождение расположено на территории Пуровского района Ямало-Ненецкого автономного округа Тюменской области в 30 км к юго-востоку от пос. Уренгой (рис. 3.1).

Месторождение было открыто в 1982 году. По результатам поисково-разведочных работ было открыто 32 газовых, газоконденсатных, нефтегазоконденсатных и нефтяных залежи с различными по величине запасами. Месторождение характеризуется сложным геологическим строением, обусловленным условиями формирования коллекторов и тектогенезом. В 1998 году лицензию на право пользования недрами Берегового участка приобрело ОАО «ССС».

В 2003 году на территории месторождения закончено строительство первой очереди объектов обустройства: дороги, УКПГ производительностью 40 млн. м³ газа в сутки, проложен газопровод-подключение протяженностью 32,8 км, соединивший промысел с магистральным газопроводом «Заполярное – Уренгой», введена в эксплуатацию газотурбинная электростанция собственных нужд производительностью 15 мегаватт, энергосети, складские помещения, транспортный цех, ремонтные мастерские, вахтовый жилой комплекс. В апреле 2007 года начата промышленная эксплуатация сеноманской газовой залежи.

Рис. 3.1. Территория Берегового месторождения вблизи УКПГ

К концу 2008 года количество эксплуатационных скважин достигло проектной величины и составило 63 единицы, сгруппированные в 25 кустов по 2-3 скважины в кусте (рис. 3.2). С выходом Берегового газового промысла на проектную мощность, в газотранспортную систему страны ежегодно поставляется до 9,35 млрд. м³ природного газа.

Вторым объектом на Береговом месторождении, по величине запасов, является группа пластов ПК19-21, к которым приурочены нефтегазоконденсатные и газоконденсатные залежи. По объекту выполнен проект опытно-промышленной эксплуатации, проект бурения эксплуатационных скважин, готовится проект обустройства. По результатам сейсморазведочных работ проведено дополнительное бурение разведочных скважин, корректировка запасов углеводородов и Технологической схемы разработки месторождения. Разработку ведет ЗАО «ГЕОТР».

Месторождение расположено в районе со слаборазвитой инфраструктурой. В 30 км севернее месторождения проходит автодорога Уренгой - Заполярное месторождение. В 40 км северо-западнее находится станция Коротчаево железной дороги Сургут-Новый Уренгой. Доставка грузов возможна водным путем по р. Пур, воздушным и железнодорожным транспортом. Для грузоперевозок используются также временные дороги (зимники). Дорога с твердым покрытием подведена к северной части лицензионного участка и соединяет площадки промзоны, УКПГ и ВЖК. Собственно на территории месторождения отсутствуют автодороги с твердым покрытием и нефтегазопроводы (рис. 3.3).

Рис. 3.2. Куст скважин К-12 на территории Берегового лицензионного участка ОАО «ССС»

Рис. 3.3. Песчаная отсыпка автомобильной дороги на территории Берегового лицензионного участка

Как показали исследования фонового состояния территории лицензионного участка, вред окружающей среде наносят содержащиеся в составе газоконденсата и нефти, буровых растворов, ГСМ, подземных и пластовых вод различные химические элементы и соединения (V, Ni, Cr, Zn, Cu, Hg, Pb, Cd, As, нафталин, нефтяные углеводороды и др.). В основе критериев оценки состояния компонентов окружающей среды лежат нормативные показатели (ПДК, ОДК) содержания загрязняющих веществ в поверхностных водах и почвах, результаты фоновой оценки территории, выполненной в 2004-2006 гг., и мониторинговых исследований, проведенных в 2007 г., в виде статистических характеристик содержания загрязняющих веществ в поверхностных водах, донных осадках водных объектов, почвах и индикаторных видах растений, а также характеристики гидрохимического состава поверхностных вод и величина суммарного показателя загрязнения почв.

3.2. Мониторинг состояния поверхностных вод

В ходе работ на станциях мониторинга было опробовано 21 водный объект: 12 рек и ручьев, 6 стариц, 3 озера, скважина водозабора и амбар (рис. 3.4).

Критериями оценки качества поверхностных вод являются ПДК и ориентировочно допустимые уровни воздействия (ОДУВ) загрязняющих веществ. Эти нормативы используются в зависимости от статуса водоема: хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения (ГН 2.1.5.1316-03 «Ориентировочные допустимые уровни (ОДУ) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования» и ГН 2.1.5.1315-03 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) хиимических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования») или рыбохозяйственного использования (Приказ Госкомитета Российской Федерации по рыболовству от 28 апреля 1999 г. № 96 «О рыбохозяйственных нормативах» вместе с «Перечнем рыбохозяйственных нормативов: предельно допустимых концентраций (ПДК и ориентировочные безопасные уровни воздействия (ОБУВ) веществ для воды водных объектов, имеющих рыбохозяйственное значение»). ПДК анализируемых загрязняющих веществ, классы опасности и лимитирующие признаки вредности (ЛПВ) приведены в табл. 3.1. В качестве критерия оценки соответствия измеренных в ходе мониторинга показателей выступают характеристики фоновых концентраций загрязняющих веществ в природных водах севера Западной Сибири, а также ПДК загрязняющих веществ в водах водоемов рыбохозяйственного и хозяйственно-питьевого назначений.

Рис. 3.4. Отбор проб воды и донных осадков из амбара куста скважин

Формирование химического состава природных вод определяется двумя группами факторов (Алекин, 1979):

- прямые факторы, непосредственно воздействующие на воду (т.е. действие веществ, которые могут обогащать воду растворенными соединениями или, наоборот, выделять их из воды): состав горных пород, почвы, живые организмы, хозяйственная деятельность человека;

- косвенные факторы, определяющие условия, в которых происходит взаимодействие веществ с водой: климат, рельеф, гидрологический режим, растительность, гидрогеологические и гидродинамические условия и пр.

Таблица 3.1

Предельно допустимые концентрации химических веществ

в водоемах рыбохозяйственного (ПДК_РХ) и хозяйственно-питьевого (ПДК_ХП) назначения

№№ п/п	Химические вещества	Рыбохозяйственное назначение	Хозяйственно-питьевое назначение
		ПДКРХ	ЛПВ	Класс опас-ности	ПДКХП	ЛПВ	Класс опас-ности
1.	Азот нитритный, мг/л	0,08	токс.		3,3	с.-т.
2.	Азот нитратный, мг/л		с.-т.	4э		с.-т.
3.	Азот аммония, мг/л	0,5	токс.		1,5	орг.зап.
4.	Фосфаты, мг/л	0,05	сан.	4э	3,5
5.	Сульфаты, мг/л		токс.			орг.прив.
6.	Хлориды, мг/л		с.-т.	4э		орг.прив.
7.	Кальций, мг/л		с.-т.	4э
8.	Магний, мг/л		с.-т.	4э		орг.прив.
9.	Натрий, мг/л		с.-т.	4э		с.-т.
10.	Железо, мг/л	0,1	токс.		0,3	орг. окр.
11.	БПК5, мгО2/л
12.	АПАВ, мг/л	0,1			0,1
13.	ХПК, мгО2/л
14.	Калий, мг/л		с.-т.			с.-т.
15.	Нефтяные углеводороды, мкг/л		рыбох.			орг.пл.
16.	Барий, мкг/л		орг.			с.-т.
17.	Марганец, мкг/л		токс.			орг.окр.
18.	Цинк, мкг/л		токс.			общес.
19.	Медь, мкг/л		токс.			с.-т.
20.	Никель, мкг/л		токс.			с.-т.
21.	Кобальт, мкг/л		токс.			с.-т.
22.	Свинец, мкг/л		токс.			с.-т.
23.	Кадмий, мкг/л		токс.			с.-т.
24.	Хром трехвалентный, мкг/л		токс.			с.-т.
25.	Хром шестивалентный, мкг/л		токс.			с.-т.
26.	Ртуть, мкг/л	0,01	токс.		0,5	с.-т.
27.	Ванадий, мкг/л		токс.			с.-т.
28.	Мышьяк, мкг/л		токс.			с.-т.

Примечание: лимитирующий признак вредности (ЛПВ): токс. – токсикологический; с.-т. – санитарно-токсикологический; рыбох. – рыбохозяйственный; орг. – органолептический (запах, привкус, пленка); общес. – общесанитарный; э - экологический.

Свой вклад, часто весьма значительный, вносит антропогенное загрязнение. Оценивая общий гидрохимический состав воды в целом, необходимо подробнее остановиться на ее основных показателях: общей минерализации, жесткости воды, окислительно-восстановительном и кислотно-щелочном показателях (табл. 3.2).

В целом водные объекты лицензионного участка характеризуются диапазоном значений кислотно-щелочного показателя от 4,36 до 6,91, отвечающим нейтральным (pH от 6,5 до 8,0), слабокислым (5,0-6,5) и кислым (3,5-5,0) водам. Средняя величина составляет 5,80. В целом кислая и слабокислая реакция воды определяет активную миграцию катионогенных тяжелых металлов (Cu, Pb, Co, Ni, Zn, Mn и др.) и связана с поступлением в воду угольной кислоты, фульво- и других органических кислот, образующихся при разложении органических веществ.

Значения окислительно-восстановительного потенциала изменяются от 70 до 315 мВ. Исключение составляет проба воды (пр. 102с) из олигоценового водоносного горизонта, используемого для технического водоснабжения. Величина Eh в этой воде составила минус 11 мВ, что отвечает восстановительным условиям, типичным для подземных вод ниже зоны аэрации. Во всех остальных замерах заметных отклонений от окислительных условий поверхностных вод, обусловленных техногенными или природными причинами, не отмечено. Наблюдается хорошо выраженная обратно пропорциональная зависимость значений окислительно-восстановительных и кислотно-щелочных показателей (рис. 3.5), указывающая на ведущее значение природных факторов формирования pH и Eh водной среды.

Рис. 3.5. Зависимость окислительно-восстановительных и кислотно-щелочных показателей природных вод на Береговом лицензионном участке

Тип вод определялся по методике, изложенной в гл.2. Расчеты показали, что в пределах лицензионного участка существует два четко выраженных гидрохимических типа вод: гидрокарбонатно-кальциевый и сульфатный типы. Последний представлен сульфатно-натриевым подтипом, за исключением пр. 109 и 116, в которых воды сульфатного типа характеризуются хлоридно-магниевый подтипом. По составу в основном установлены гидрокарбонатно-кальциевые воды (табл. 4.3). Гидрокарбонатно-кальциевый состав особенно типичен для рек и крупных озер. Следует добавить, что в сульфатном типе вод наиболее подвижными из главных катионов являются Mg²⁺ и Na⁺, а в карбонатном типе подвижен в основном Na⁺.

Показатель минерализации воды представляет сумму всех минеральных веществ, содержащихся в ней, и обычно оценивается по сухому остатку, который равен общему содержанию в воде нелетучих минеральных и некоторых органических соединений. По существующей классификации все воды изученных водных объектов относятся к группе ультрапресных (до 200 мг/л). Разброс значений составляет от 33 до 82 мг/л, при среднем значении 55 мг/л. В подземных водах олигоценового горизонта она чуть выше – 89 мг/л. Малая минерализация поверхностных вод обусловлена особенностями климата, наличием толщи многолетнемерзлых пород, ограничивающих поступление в реки и озера более минерализованных подземных вод, а также особенностями почвенного покрова с хорошо промытыми и бедными солями почвами. Известно, что наиболее значительной криогенной метаморфизации подвержены воды, в составе которых содержатся в больших количествах гидрокарбонаты и сульфаты щелочных металлов. Они интенсивно выпадают в осадок даже при небольшом понижении температуры. Неоднократный переход через границу замерзание-оттаивание снижает насыщенность грунтовых вод солями в несколько раз, вследствие чего воды превращаются в ультрапресные.

Общая жесткость воды обусловлена суммарным содержанием в воде ионов Са²⁺ и Мg²⁺ и является функцией общей минерализации. Все природные воды по присущей им жесткости делятся на пять групп: до 1,5 мг-экв/литр – очень мягкая; 1,5-3,0 мг-экв/литр – мягкая; 3,0-6,0 мг-экв/литр – умеренно жесткая; 6,0-9,0 мг-экв/литр – жесткая; более 9 мг-экв/литр – очень жесткая вода. В изученных водоемах жесткость воды очень низкая и меняется от 0,12 до 0,42 мг-экв/л. Таким образом, на рассматриваемой территории все поверхностные воды относятся к группе очень мягких вод (табл. 3.2, 3.3).

Дата добавления: 2015-08-18