РЕКОМЕНДАЦИИ

Оценка состояния загрязненности поверхностных вод в регионах освоения нефтяных и газовых месторождений и влияния на них данного вида антропогенного воздействия

Федеральная служба России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды Москва 1997

СОДЕРЖАНИЕ

1    Область применения..................................... 1

2    Сокращения.......................................... 1

3    Методы оценки состояния загрязненности поверхностных вод и его из*

менения............................................. 2

3.1    Методы статистического анализа......................... 2

3.2    Метод оценки загрязненности воды с выявлением экстремальных

ситуаций......................................... 3

4    Методы оценки влияния объектов разработки месторождений нефти и

газа на качество поверхностных    вод...................... 4

4.1    Метод оценки пространственно-временной динамики качества поверхностных вод.................................... 4

4.2    Метод расчета элементов баланса химического вещества на участке

реки............................................ 9

5    Пути выявления приоритетных источников загрязнения поверхностных

вод в районах разработки месторождений нефти и газа............. 13

5.1    Основные подходы к установлению приоритетности источника загрязнения поверхностных вод........................... 13

5.2    Установление приоритетного источника загрязнения поверхностных вод по нефтепродуктам............................ 15

5.2.1    Анализ пространственно-временной динамики концентрации

нефтепродуктов в поверхностных водах по данным режимных наблюдений и с привлечением данных специальных натурных исследований................................... 15

5.2.2    Идентификация источников нефтяного загрязнения водных

объектов (специальные методики)............. 17

5.2.2.1    Использование комплекса оптических и газохроматогра

фических критериев для идентификации источников нефтяного загрязнения........................... 17

5.2.2.2    Идентификация нефтепродуктов с помощью изотопного

анализа углерода............................ 18

Приложение А Оценка загрязненности поверхностных вод с выявлением экстремальных ситуаций (на примере АГКМ). Обсуждение результатов исследования......................................... 20

Приложение Б Оценка влияния развития добычи нефти на макрокомпо-кентный состав речных вод Среднего Приобья. Обсуждение результатов исследования......................................... 22

ма^уя «'"•"‘бояия концентрации каждого из рассматриваемых компонентов с заданной вероятностью может быть найдена по уравнению

^cmax ^е С + ца;

нижняя граница — по уравнению

(7)

где и — коэффициент, которому придается численное значение критерия Стьюдента в зависимости от заданного уровня значимости (или доверительного уровня) и числа членов ряда.

Значения, выходящие за пределы заданного доверительного уровня, можно считать нехарактерными (аномальными) для анализируемой выборки данных.

3.2.2 Пример оценки современного состояния загрязненности с выявлением экстремальных ситуаций дан в приложении А.

4 МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ВЛИЯНИЯ ОБЪЕКТОВ

РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ НЕФТИ И ГАЗА НА КАЧЕСТВО ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД

4.1 Метод оценки пространственно-временной динамики качества поверхностных вод

4.1.1 В качестве основы интегральной оценки воздействия объектов разработки месторождений нефти и газа на поверхностные воды рекомендуется использовать метод оценки пространственно-временной динамики концентрации приоритетных для рассматриваемого вида антропогенного воздействия загрязняющих веществ. Этот метод можно применять одновременно при решении различных задач, в том числе таких, как:

—    оценка современного и ретроспективного состояния загрязненности поверхностных вод;

—    оценка изменения качества воды во времени и пространст-

—    оценка степени воздействия данного вида источника загрязнения на качество поверхностных вод;

—    выявление приоритетных факторов загрязнения поверхностных вод.

Метод оценки динамики развития исследуемого явления основан на сопоставлении результатов текущих исследований в кон-трольных створах с результатами наблюдений в створах, расположенных на данном водном объекте выше (по течению реки) зоны влияния рассматриваемого антропогенного фактора или же на водном объекте-аналоге, расположенном за пределами месторождения, а также с ретроспективными данными, характеризующими состояние качества воды в тех же створах в период до развития месторождения.

4.1.2    Сравнение обычно выполняют по тем компонентам (показателям) химического состава воды, которые являются индикаторами загрязнения под влиянием исследуемого источника.

4.1.3    Оценку пространственно-временной динамики качества поверхностных вод рекомендуется выполнять по следующей схеме.

Производят выбор репрезентативных водных объектов (или их участков), сопряженных с территорией месторождения, и водных объектов (или их участков), не сопряженных с этой территорией, но формирующихся в аналогичных физико-географических условиях.

На выбранных водных объектах (или их участках) в соответствии с требованиями 5.2 из [17] намечают наиболее репрезентативные для решения поставленной задачи пункты (створы) наблюдений.

Выделяют наиболее информативные показатели (компоненты) изменения химического состава воды под влиянием данного вида антропогенного воздействия, используя в качестве справочной основы приложение А из [17].

По каждому выбранному створу формируют массив данных по наиболее информативным компонентам (показателям) химического состава воды. При этом для оценки временных изменений последний разбивают как минимум на два периода, например:

—    период, предшествующий разработке месторождения (или функционированию какого-то конкретного объекта);

—    период разработки месторождения (или функционирования какого-то конкретного объекта).

Выполняют сравнение гидрохимических ситуаций:

—    в одном и том же водном объекте (или створе) в характерные периоды времени (например, до развития и в период развития исследуемого источника загрязнения);

—    в одном и том же водном объекте, но в различных створах, расположенных на различном удалении от основного источника загрязнение (включая контрольный и фоновый створы);

—    в водных объектах (или на их участках), сопряженных и не сопряженных с территорией разрабатываемого месторождения.

4.1.4    Сопоставление качества воды рекомендуется проводить с использованием следующих статистических параметров: средняя концентрация, интервалы изменения средней концентрации, частоты превышения ПДК, кратности превышения ПДК по осред-ненным и экстремальным значениям концентрации и др.

Сравнение гидрохимических ситуаций чаще производят по ос-редненным значениям концентрации приоритетного загрязняющего вещества. Последние рассчитывают по формулам (1)—(3). При отсутствии в рассматриваемом интервале времени сезонов (или гидрологических периодов) с существенно отличающимися данными используется формула (1), при их наличии — формула (2), при достаточно выраженной связи между расходом воды и концентрацией — формула (3). Для характеристики динамики временного ряда могут быть использованы следующие показатели изменения средней концентрации:

—    абсолютная величина изменения — разность параметров, характеризующих два сравниваемых периода временного ряда;

—    относительная величина — процентное отношение значений средней концентрации, характеризующей два сравниваемых периода временного ряда (отношение значения средней концентрации последующего периода к значению предыдущего).

Аналогичным образом поступают и с выбором показателей для характеристики пространственного изменения исследуемого явления, используя в качестве сравниваемых массивов статистического ряда массивы данных, характеризующих фоновый и контрольный створы.

4.1.5    Наиболее простой пример использования данного метода для оценки влияния разрабатываемых месторождений нефти на качество речных вод дан в приложении Б. Оценка проведена путем сравнения средних и максимальных значений приоритетных показателей загрязнения воды на участках рек, протекающих в районах разработки месторождения, и на участках рек, формирующихся в естественных условиях.

4.1.6    Применение данного приема сравнения ограничено условиями:

—    на выбранном участке водного объекта не должно сказы* ваться влияние других источников загрязнения с аналогичными последствиями воздействия;

—    на выбранном участке водного объекта не должно быть факторов, существенно затушевывающих влияние рассматриваемого источника загрязнения (например, боковых притоков с высокой разбавляющей способностью).

4.1.7 Наиболее информативным и надежным в случае применения данного метода для оценки влияния рассматриваемого источника загрязнения на качество поверхностных вод является прием с использованием вероятностно-статистических методов. При этом для сравнения применяют параметрические критерии однородности — средние концентрации С и дисперсии их распределения а². Поскольку эти критерии базируются на предположении о нормальном законе распределения сравниваемых эмпирических рядов, данный метод может быть применен лишь для компонентов, распределение концентраций которых подчиняется названному закону.

Сравнение параметров распределения средних концентраций химического состава воды проводят с использованием критерия Стьюдента, чаще для доверительной вероятности Р = 95 % .

К статистически значимым относятся различия в средних концентрациях, удовлетворяющие условию

где п — число определений в выборке данных; С_1э С2 — средние концентрации соответственно в выборках 1 и 2.

В случае решения задачи по оценке временных тенденций в выборки 1 и 2 включают данные, характеризующие соответственно период, предшествующий развитию, и период функционирования исследуемого источника загрязнения; в случае решения задачи по оценке пространственного изменения качества воды в выборки 1 и 2 соответственно включают данные, характеризующие условный фоновый створ (или водный объект-аналог) и сравниваемый с ним контрольный створ.

4.1.8 На основе такого сравнения выявляют:

— наличие (или отсутствие) статистически значимых различий между распределением средних концентраций компонентов

химического состава воды, формирующейся в районе развития месторождения (или в зоне влияния конкретного объекта загрязнения) и в районе за его пределами (в условном фоновом створе);

— наличие (или отсутствие) статистически значимых различий между распределением концентраций компонентов химического состава речной воды в период до развития и в период функционирования исследуемого источника загрязнения.

4.1.9    Пример оценки влияния рассматриваемого вида антропогенного воздействия на качество поверхностных вод методом пространственно-временной динамики с использованием вышеописанного приема и интерпретация полученных результатов даны в приложении В.

4.1.10    Убедительным обоснованием наличия (или отсутствия) влияния исследуемого источника загрязнения могут быть результаты оценки тенденции изменения качества поверхностных вод в районе его воздействия за определенный непрерывный период времени. Однако незначительная частота наблюдений, что чаще всего наблюдается в районах разработки месторождений нефти и газа, позволяет использовать для данной цели лишь наиболее простые способы оценки тенденции изменения качества поверхностных вод. Наиболее приемлемыми из них являются: метод скользящей средней и метод выравнивания по способу наименьших квадратов.

4.1.11    Метод скользящей средней сводится к построению нового ряда значений, каждое из которых представляет собой среднее из трех значений: рассматриваемого, предыдущего и последующего. Этот прием нередко помогает выявить основную тенденцию, затушеванную случайными колебаниями концентрации.

4.1.12    Уравнение для определения выравненных уровней имеет вид

Ух = «0 + «1*.    (в)

где о© — вычисленный начальный уровень; a_t — изменение уровня; х — время.

Значения Oq и а₍ определяют путем решения системы двух уравнений или упрощенным способом — по сдвигу линии отсчета а в середину динамического ряда, т. е. так, чтобы сумма времени х была равна нулю. Для этого расположенным в хронологическом порядке единицам времени —датам (годам) — даются порядковые

номера (1,2, Зит. д.) с отрицательным и положительным знаком (соответственно вверх и вниз от середины динамического ряда). Средний член ряда имеет нулевой номер. В таком случае а₀ и а_х вычисляют по формулам

I у а°* п '•	(Ю)
£ ху	(11)
“'"lx2’

где у — фактический уровень ряда; п — число членов ряда; х — обозначение условных единиц времени.

Порядок расчета выравненных уровней дан по [1].

Примеры определения тенденции изменения концентрации вещества с использованием метода скользящей средней даны в приложении Г, метода выравнивания по способу наименьших квадратов — в приложении Д.

4.2 Метод расчета элементов баланса

химического вещества на участке реки

4.2.1    Специфической особенностью влияния объектов разработки месторождений нефти и газа на поверхностные воды является то, что основная часть загрязняющих веществ от них поступает в водные объекты с распределенным стоком — с поверхностным склоновым и подземным. Для количественной оценки этого вида поступления загрязняющего вещества целесообразно использовать метод баланса химического вещества для участка реки, подверженного данному виду загрязнения.

4.2.2    Наиболее простой формой уравнения для расчета поступления загрязняющего вещества от объектов разработки месторождения нефти или газа является

^ЗВ = &х “    -    Оуь*    (12)

где Gfy и G_K — количество вещества, прошедшее за расчетный период через фоновый и контрольный створы соответственно, т (кг); G_Me — количество вещества, поступившее в реку в пределах рас-

четного участка с местным стоком при естественном формировании его химического состава.

Примечание — В зависимости от поставленной задачи G«*может обозначать:

а)    суммарное поступление загрязняющего вещества от объектов разработки месторождений нефти (газа), включая поступление как с организованным стоком (со сточными водами), так и с распределенным стоком (поверхностным склоновым н подземным);

б)    поступление загрязняющего вещества только с распределенным стоком.

При наличии на участке организованных сбросов сточных вод,

содержащих искомое вещество, а также,притоков, формирующих свой сток за пределами данного физико-географического района, уравнение (12) принимает вид

(18)

где G_3B — количество загрязняющего вещества, поступившее на данном участке реки за расчетный период, т (кг); G_3Dj — количество вещества, поступившее в реку в пределах расчетного участка с |-м притоком, формирующим свой сток за пределами данного района, т (кг); G_CBf — количество вещества, поступившее с водой

го сброса, т (кг).

Примечание — При расчете только распределенного стока загрязняющего

вещества элемент £ G_eB) суммирует количество вещества, поступившее со сбросом 1

сточных вод как рассматриваемого источника загрязнения, так и от других предприятий. В случм необходимости оценки суммарного поступления загрязняющего вещества от данного источника загрязнения (включая как распределенный

сток, так и организованный сброс) элемент баланса £ G_C%₁ учитывает сбросы лишь

других предприятий, не имеющих отношения к рассматриваемому источнику загрязнения.

4.2.3 Расчет количества вещества G_x выполняется по формулам:

а) при наличии статистической связи типа С - f(Q)

^Gx = ^Cx'^wx>

б) при отсутствии статистической связи типа С = /(Q)

G_x = Cjv_x,

где C'_x — концентрация вещества, найденная по уравнению статистической связи и соответствующая среднему расходу воды за рассматриваемый период; С_х — средняя за расчетный период концентрация вещества в воде я-го створа (сброса), мг/дм³; w_x — объем стока воды х-го объекта за расчетный период, м.

Ориентировочный расчет природной составляющей количества вещества, поступившего в водный объект с местным стоком, производится по формуле

(16)

где С_ме — средняя концентрация вещества в воде местного стока при естественном формировании его химического состава, мг/дм³; ш_к, ш_ф — водный сток соответственно в контрольном и фоновом створах участка реки, м³; w_ni — водный сток i-ro бокового притока, формирующегося за пределами данного физико-географического района, м³; w_CBj — количество сточной воды, сбрасываемой в

водный объект через у'-й сброс, м³.

В конечном итоге уравнение для расчета количества вещества, поступившего в водный объект от рассматриваемого источника загрязнения за расчетный период, принимает вид:

— для консервативного вещества

G_aB = С_кш_к - С_фШф - С_ме(ш_к - ш_ф - £ ш - I ш_св) -

I    I    ¹

(17)

(18)

11

P 52.24.657-96

где e — безразмерный коэффициент, учитывающий консервативность загрязняющего вещества; к — коэффициент скорости самоочищения речной воды от загрязняющего вещества 1 /сут (значения коэффициентов приведены в приложении Е, при отсутствии сведений принимается к * 0); Тф, т_П(, т_св — время добегания водных масс соответственно от фонового створа, i-ro бокового притока, /-го сброса сточных вод до замыкающего на участке створа.

4.2.4 Для расчета количества вещества, поступившего в водный объект с распределенным стоком с единицы площади (модуля стока), используют уравнение

tSf

где V — количество вещества, поступившего с распределенным стоком с единицы площади, т (кг)/га; G_3B — общее количество вещества, поступившего в водный объект с распределенным стоком за весь расчетный период, т (кг); г — часть площади водосбора, с которой поступает искомое вещество; S — площадь водосбора расчетного участка реки, га; t — расчетный период, определяемый условием поставленной задачи. В том случае, когда источник загрязнения находятся на водосборе лишь относительно одного берега, можно принять г - 0,5; при загрязнении территории водосбора с того и другого берега г - 1.

Выбор участка для расчета баланса производят в соответствии с требованиями 5.3 из [17]; наблюдения с целью получения исходных данных для расчета баланса проводят с учетом требований, изложенных в пункте 6 того же руководящего документа.

Наиболее интенсивный вынос загрязняющих веществ, попавших на окружающую производственный объект территорию, в ближайший водный объект происходит, как правило, в период таяния снега и ливневых дождей. Поэтому оптимальным временем для проведения наблюдений с заданной целью является период весеннего половодья и период дождевых паводков, в районах распространения многолетнемерзлых пород, кроме того, период летней межени.

Баланс рассчитывается лишь по наиболее специфическим для рассматриваемого вида антропогенного воздействия загрязняющим веществам.

б ПУТИ ВЫЯВЛЕНИЯ ПРИОРИТЕТНЫХ ИСТОЧНИКОВ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД В РАЙОНАХ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ НЕФТИ И ГАЗА

5.1 Основные подходы к установлению приоритетности источника загрязнения поверхностных вод

5.1 Необходимость выявления приоритетного источника загрязнения возникает довольно часто, поскольку практически каждый водный объект испытывает влияние не одного, а, как правило, нескольких источников загрязнения.

Установление приоритетности источника загрязнения водного объекта является чрезвычайно сложной и методологически слабо решенной на сегодняшний день задачей. Объясняется ото сложностью и многообразием естественных факторов формирования химического состава природных вод, многообразием и спецификой путей воздействия на них антропогенных источников загрязнения. Выявление основного источника загрязнения поверхностных вод в регионах разработки месторождений нефти и газа осложняется, прежде всего, тем обстоятельством, что основная часть загрязняющих веществ от их объектов поставляется в водные объекты не столько с организованным сбросом сточных вод, сколько с неорганизованным стоком. Действие такого вида загрязнения может претерпеть значительное пространственно-временное смещение относительно его основного источника.

5.1.2 В целях достижения адекватной оценки загрязненности поверхностных вод и выявления основных виновников их загрязнения в районах НГД необходимо учитывать следующие основные предопределяющие факторы:

а)    степень сопряженности водного объекта с территорией разрабатываемого месторождения (виды сопряжения водного объекта с территорией месторождения указаны в [17]);

б)    многочисленность объектов, загрязняющих природную среду, и многообразие путей их воздействия на природные воды;

в)    наличие децентрализованной системы канализации на каждом нефте-, гаэопромысле;

г)    виды влияния нефте-, газопромысла непосредственно на водный объект, выбранный в качестве основного для решения поставленной задачи:

1) наличие и характеристика сбросов сточных вод непосредственно в водный объект или в понижение на местности на территории его водосбора (выше по течению от пункта отбора проб воды);

Приложение В Оценка влияния объектов Астраханского ™ юконденсатно-го месторождения на качество поверхностных вод. Обсуждение результатов исследования..................................... 25

Приложение Г Использование метода скользящей средней для оценки тенденции изменения концентрации загрязняющего вещества (пример расчета) ............................................... 29

Приложение Д Использование метода выравнивания динамического ряда по способу наименьших квадратов для оценки тенденции изменения концентрации загрязняющего вещества (пример расчета)........... 30

Приложение Е Ориентировочные коэффициенты скорости самоочищения

воды водотоков от загрязняющих веществ..................... 33

Приложение Ж Выявление приоритетности источников загрязнения поверхностных вод соединениями азота (район развития АГКМ). Обсуждение результатов исследования.............................. 34

Приложение И Выявление приоритетного источника загрязнения нефтепродуктами речной воды с привлечением результатов специальных исследований. Обсуждение результатов исследования............... 41

Приложение К Библиография............................... 46

2)    наличие загрязненного распределенного (поверхностного склонового или подземного) стока с загрязненной территории, прилегающей к производственному объекту;

3)    влияние воздушного переноса загрязняющих веществ от источников выбросов их в атмосферу объектами промысла и сопутствующей инфраструктуры;

д)    гидрометеорологические условия в районе водного объекта в период сбора данных о качестве поверхностных вод: характеристика запасов и таяния снежного покрова, ливневые дожди, засуха, длительность периода относительно высоких летних температур (в условиях распространения многолетнемерзлых пород), водность периода и т. д.;

е)    разбавляющую способность водного объекта-реципиента, по которому оценивается влияние данного вида антропогенного воздействия;

ж)    пути миграции от источника загрязнения до водного объекта, длительность времени аккумуляции и характер возможной геохимической трансформации загрязняющих веществ на водосборе, куда они первоначально поступают;

и)    возможность проявления в отдельных местах природных аномалий углеводородов, фенолов, соединений азота и других веществ, сопутствующих нефтяным и газовым месторождениям;

к)    наличие альтернативных источников загрязнения водного объекта, выбранного в качестве базового для решения поставленной задачи; возможные пути влияния на качество природной воды, основные изменения в параметрах их развития накануне и в период сбора данных о качестве воды исследуемого водного объекта и т. д.

Неполный или недостаточно компетентный учет этих положений может привести к неоднозначным и ошибочным выводам. Поэтому решение обсуждаемой задачи требует участия высококвалифицированных специалистов, компетентных в данной конкретной области исследования.

5.1.3 Специфика влияния рассматриваемого вида антропогенного воздействия значительно ограничивает применение наиболее простого и к тому же наиболее часто используемого для решения поставленной задачи метода сравнения качества воды в створах, расположенных соответственно ниже и выше фиксированных сбросов сточных вод, осуществляемых различными объектами производственной деятельности.

Для оценки приоритетности источника загрязнения поверхностных вод в регионах разработки месторождений нефти и газа

ВВЕДЕНИЕ

Освоение нефтяных и газовых месторождений создает огромный техногенный пресс на природную среду, угрожая ей загрязнением и деградацией. Необходимость разработки и принятия мероприятий по минимизации негативных экологических последствий развития данной отрасли хозяйства требует адекватной оценки состояния загрязненности поверхностных вод и влияния на них этого вида антропогенного воздействия. Последнее существенно осложняется специфическими особенностями воздействия объектов разработки месторождений нефти и газа на природную среду, что необходимо учитывать как при организации наблюдений за состоянием и изменением основных ее параметров, так и при решении на этой основе практических задач.

Специфика воздействия объектов нефте- и газодобычи (НГД) на качество поверхностных вод, а также принципы организации и функционирования системы специальных наблюдений за состоянием поверхностных вод в районах разработки месторождений нефти, газа и газоконденсата изложены в [17].

Основное содержание настоящих методических рекомендаций составляют научно-методические подходы к решению конкретных практических задач гидрохимии на базе данных вышеназванных наблюдений и интерпретация полученных результатов исследований.

Из всего многообразия практических задач, решаемых на базе гидрохимической информации, в настоящих методических рекомендациях выделены три основные:

—    оценка состояния загрязненности поверхностных вод и его пространственно-временного изменения;

—    оценка влияния объектов разработки месторождений нефти и газа на качество поверхностных вод;

—    выявление приоритетных источников загрязнения поверхностных вод.

В каждой из перечисленных задач оценка может носить региональный характер (с охватом всей территории месторождения) или локальный (по какому-то водному объекту или какой-то части территории месторождения). Решение поставленных задач проводится на базе информации, полученной в пунктах (створах) наблюдений, отвечающих требованиям [17].

Для решения вышеназванных задач рекомендуется применение общепринятых в настоящее время в гидрохимии статистических методов обработки информации. Специфика данного вопроса

применительно к объекту исследования учтена в части пространственно-временного разрешения используемой информации, а также в части интерпретации полученных результатов. При этом, поскольку требования к сбору информации для решения поставленных задач подробно изложены в [17], в настоящих методических рекомендациях основной акцент сделан на интерпретацию полученных результатов. В связи с этим в рекомендациях значительное внимание уделено конкретному решению вышеназванных практических задач применительно к реальной экологической ситуации. Варианты обсуждения полученных результатов по различным наиболее часто встречаемым на практике ситуациям подробно изложены в приложениях.

Адекватное решение природоохранных задач на базе гидрохимической информации применительно к районам разработки месторождений нефти и газа требует учета особенностей загрязнения поверхностных вод в этих районах, основными из которых являются следующие.

В районах разработки месторождений нефти и газа по пространственно-временному масштабу воздействия на природную среду условно можно выделить два вида загрязнения: региональное (стабильное), связанное с систематическим поступлением загрязняющих веществ в природную среду как непосредственно на территории месторождения, так и на прилегающей территории; локальное (залповое), связанное с аварийной ситуацией в каком-либо звене технологической цепи данного производства (в скважинах, трубопроводах и др.).

Индикатором загрязнения поверхностных вод в районах нефте- и газодобычи (НГД) может быть резкое увеличение в их составе содержания минеральных и органических веществ, высокий уровень и значительная вариабельность загрязненности воды нефтепродуктами, фенолами, СПАВ (особенно неионогенными), биогенными соединениями (в первую очередь азотом аммонийным и железом); в районах добычи газа — появление несвойственных естественному составу воды диэтиленгликоля и метанола. В районах добычи сырья с повышенным содержанием серы (каким является, например. Астраханское газоконденсатное месторождение), наряду с вышеизложенным, информативными показателями прямого (первичного) загрязнения поверхностных вод являются также изменения значений pH (показателя закисления среды), концентрации сульфатов и соединений азота (продуктов кислотных выбросов объектов АГКМ), концентрации гидрокарбонатов и кальция (показателей устойчивости воды к закислению). Наиболее информативным показателем вторичного загрязнения поверхностных вод под влиянием кислотных выбросов в этих рай-

онах является увеличение концентраций соединений металлов, в первую очередь Al, Mn, Fe, Cd, Си, Zn, Pb, Hg и др., переход их в более токсичные формы.

Загрязняющие вещества от основных объектов НГД попадают в водоемы и водотоки в большей степени с неорганизованным поверхностным склоновым и подземным стоком, в меньшей мере — с фиксированным сбросом сточных вод, что весьма важно учитывать при оценке влияния источников данного вида загрязнения на природные воды. Так, при организованном сбросе степень и характер влияния сточных вод на качество поверхностных вод определяются, с одной стороны, соотношением объемов сточных вод и воды реки-реципиента, с другой стороны, степенью совместимости (несовместимости) химического состава названных категорий воды. При неорганизованном поступлении загрязняющие вещества по пути миграции от источника загрязнения до водного объекта могут существенно трансформироваться. Влияние их на водный объект, во-первых, может значительно запаздывать относительно времени поступления в природную среду, во-вторых, определяться многими факторами, в частности: особенностями аккумуляции и геохимической трансформации данного вещества на водосборе, особенностями физико-химического состава и водного режима почвенного покрова местности, водности и метеорологических условий исследуемого периода времени и т. д. Все эти факторы существенно осложняют количественный и качественный учет загрязнения поверхностных вод под влиянием рассматриваемого вида антропогенного воздействия.

На территории любого нефте-, газопромысла действует, как правило, комплекс источников загрязнения, каждый из которых имеет свою специфику воздействия на природную среду [17]. В связи со значительными площадями, занятыми данным видом производства, и большими расстояниями между отдельными производственными объектами на каждом нефте-, газопромысле обычно действует децентрализованная система канализации со сбросом сточных вод в разные водные объекты, искусственные резервуары (или в понижения на местности), с закачкой их в подземные горизонты. Поэтому при решении той или иной задачи, связанной с использованием информации о качестве поверхностных вод, первостепенное значение имеет пространственно-временное разрешение используемого массива данных, их информативная емкость относительно производства, территории месторождения в целом или же конкретного объекта (производственного или водного).

Особенностью данного вида производства является значительная загрязненность территорий, прилегающих к основным его

VU

объектам. Во время обильного снеготаяния и ливневых дождей происходит смыв накопившихся загрязняющих веществ с этих территорий вниз по уклону местности в ближайшие водные объекты, что может существенно повысить уровень загрязненности воды в них. Поэтому при обобщении имеющихся данных о качестве поверхностных вод в районах НГД большое значение имеет учет гидрометеорологической ситуации в период их сбора. Это же обстоятельство может вызвать существенное осложнение при оценке влияния источника загрязнения на водный объект по фиксированному сбросу сточных вод. В период интенсивного неорганизованного поступления в водный объект загрязненный сток может значительно затушевать или даже перекрыть влияние фиксированного сброса сточных вод. Поэтому общепринятое сравнение химического состава воды в створах, расположенных выше и ниже сброса сточных вод, для оценки влияния последнего без учета степени и характера загрязнения воды за счет неорганизованного стока может оказаться некорректным.

Большое значение при оценке данного вида антропогенного воздействия имеет учет разбавляющей способности водного объекта, определяющей в значительной мере его способность противостоять загрязнению. Влияние пластовых вод, например, на макрокомпонентный состав воды крупных рек остается незаметным, в то время как в воде небольших рек оно может вызвать увеличение (на 1 — 2 порядка и более) минерализации и концентрации соответствующих ионов и даже изменение класса воды. Поэтому при оценке влияния данного вида производства (как и любого другого) необходимо обращать особое внимание на малые водотоки, наиболее чутко реагирующие на загрязнение.

При интерпретации причины загрязненности поверхностных вод в нефтегазоносных районах необходимо учитывать также возможность проявления в отдельных местах природных аномалий углеводородов, фенолов, соединений азота и других веществ, сопутствующих нефтяным и газовым месторождениям.

Многие из этих положений на практике чаще всего не учитываются, что нередко приводит к выводам, искажающим фактическое состояние экологической ситуации.

Как видно из вышеизложенного, решение практических гидрохимических задач применительно к районам разработки месторождений нефти и газа значительно осложнено специфическими особенностями данного вида антропогенного воздействия и может привести, в зависимости от степени полноты и способов их учета, к неоднозначным выводам. Поэтому необходимо участие высококвалифицированных специалистов, компетентных в данной конкретной области исследования.

VUI

РЕКОМЕНДАЦИИ

Оценка состояния загрязненности поверхностных вод в регионах освоения нефтяных и газовых месторождений и влияния на них данного вида антропогенного воздействия ^{1 2}

P 52..° ¹ "*7__Q6

3 МЕТОДЫ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ ЗАГРЯЗНЕННОСТИ ПОВЕРХНОСТНЫ^ оОД И ЕГО ИЗМЕНЕНИЯ

3.1    Методы статистического анализа

3.1.1    Оценка выполняется на базе данных о качестве поверхностных вод, полученных в пунктах, отвечающих требованиям

5.2    из [17].

В решении поставленной задачи используется информация прежде всего по тем компонентам, которые являются индика^,г"_ а-ми загрязнения воды под влиянием данного вида антр^ огенного источника.

3.1.2    Обработка данных выполняется непринятыми методами, основанными на статистическом анализе. Используются следующие основные параметры* средняя за заданный период концентрация вещества (средняя арифметическая, средневзвешенная по сезону, по гидрологическому периоду или по водному стоку), параметры колебания концентрации (интервалы изменения в пределах рассматриваемого периода времени), параметры, характеризующие неоднородность концентрации (среднее квадратическое отклонение, коэффициент вариации), частота повторяемости случаев превышения и кратность превышения ПДК, превышение концентрации над некоторым заданным уровнем (условным фоновым значением, характеризующим, например, предыдущий период) и др.

3.1.3    Расчет средней концентрации выполняется по формулам

я

(1)

(2)

£c,q₍

P 52.24.667—96

где C_ca, C_cc, С_св — соответственно средняя арифметическая, средневзвешенная по сезону (периоду) и по водному стоку концентра-ция^_мг/дм³; С/ — концентрация в данной пробе воды, мг/дм³;

— средняя арифметическая концентрация вещества за выделенный характерный сезон (период), мг/дм³; t\_t    *т    —

число месяцев (дней) в сезоне (периоде); Q, — расход воды в момент отбора пробы, м³/с; п — число определений, использованных в выборке.

Расчет среднего квадратического отклонения и коэффициента вариации выполняется по формулам соответственно:

(4)

v = = • 100 С

где о — среднее квадратическое отклонение, мг/дм³; С* — концентрация в момент отбора пробы, мг/дм³; С — средняя за период концентрация, мг/дм³; v— коэффициент вариации, %.

3.1.4 Оценка состояния загрязненности поверхностных вод и его изменения чаще решается параллельно с другими задачами, например с оценкой изменения загрязненности за какой-то период времени, оценкой влияния данного антропогенного источника загрязнения и др. Поэтому более подробно этот вопрос освещен в последующих разделах.

3.2 Метод оценки загрязненности воды с выявлением экстремальных ситуаций

3.2.1 Для учета влияния хозяйственной деятельности на качество воды существенное значение имеет определение крайних границ изменчивости концентрации приоритетного загрязняющего вещества в пределах интересуемых периодов времени. В случае нормального распределения анализируемых данных (или после приведения значений концентраций к нормальному распределению) и их общем числе более 20 верхняя граница общего раз-

1

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Настоящие рекомендации устанавливают научно-методические подходы к решению конкретных практических задач гидрохимии и приемы интерпретации полученных результатов исследования применительно к поверхностным водам, подверженным загрязнению в районах разработки месторождений нефти и газа.

Рекомендации предназначены для научно-исследовательских и проектных учреждений, занимающихся вопросами изучения состояния загрязненности поверхностных вод, оценкой и прогнозированием его изменения в районах разработки месторождений нефти и газа, а также для подразделений различных министерств и ведомств, осуществляющих природоохранную деятельность в этих районах.

2

СОКРАЩЕНИЯ

нефте- и газодобыча предельно допустимая концентрация руководящий документ инфракрасное излучение ультрафиолетовое излучение полициклические ароматические углеводороды Астраханское газоконденсатное месторождение Астраханский газоперерабатывающий завод Астраханский газоконденсатный комплекс Гидрохимический институт