Реферат: Природные уровни ртути в некоторых типах почв нефтегазоносных районов Тюменской области

Выполнен анализ содержания ртути в различных типах почв севера Западной Сибири, проведено сопоставление с другими северными районами. Определено, что большое значение имеют процессы фиксации ртути органическим веществом почв и отложений. Это определяет относительно высокое содержание ртути в болот- но-торфяных почвах и оторфованных отложениях озер. Определенную роль играет дополнительная миграция ртути из мест загрязнения, связанных с освоением месторождений углеводородного сырья.

Данные о природных уровнях ртути в почвах и озерных отложениях северных районов Тюменской области, являющихся территориями интенсивной добычи углеводородного сырья, в литературе практически отсутствуют. В то же время известно, что в углеводородных газах и нефтях содержатся значимые концентрации ртути [Мельников и др., 1983]. Авторы цитируемой работы даже предполагают, что огромные объемы газа, ежегодно извлекаемые и перерабатываемые в Сибири, являются существенным источником поступления ртути в окружающую среду. Необходимо отметить, что аэраль-ная составляющая ртути, в конечном счете аккумулирующаяся в почвах и донных отложениях, может формироваться и за счет региональных потоков, обусловленных наличием на территории источников эмиссии этого металла [Ртуть..., 1995].

В связи с освоением новых месторождений углеводородного сырья особое значение приобретают изучение природных (фоновых) уровней содержания ртути в различных объектах окружающей среды и оценка интенсивности техногенного загрязнения. В настоящей работе авторы предприняли попытку систематизировать результаты исследований, выполненных на территории некоторых месторождений в 1995 г. и 1997-1998 гг.

Заполярное газоконденсатно-нефтяное месторождение, находящееся на стадии обустройства, расположено в 80 км к юго-западу от п. Тазовский, в бассейне р. Таз. Лицензионные участки Пырейного газового месторождения (готовится к освоению) и Берегового газового и газоконденсатного месторождения (в 1987-1988 гг. осуществлялось поисково-разведочное бурение на газ; сейчас проводятся изыскательские и сопутствующие им работы под объекты обустройства месторождения) находятся в Пуровском районе Тюменской области соответственно в 80 км к юго-востоку и в 110 км к востоку от г. Новый Уренгой. На территории Уренгойского газового и газоконденсатно-нефтяного месторождения, расположенного близ г. Новый Уренгой, исследования по выявлению содержаний ртути в почвах проводились преимущественно в его южной части (УКПГ-1 - УКПГ-3). Это месторождение активно эксплуатируется более 20 лет.

Отбор и предварительная подготовка проб почв и донных отложений (верхние горизонты) на территории указанных месторождений проводились в соответствии с рекомендациями [Сает и др., 1990]. При обработке полученного материала пробы с аномальными концентрациями ртути, явно обусловленными техногенным воздействием, не включались в общую выборку. Ограниченность материала не дает возможности оценить геохимические параметры распределения ртути во всех типах почв. Полученные данные отражают, в определенной мере, природные (фоновые) содержания ртути в почвах, наиболее распространенных на исследуемых территориях.

Заполярное месторождение расположено в южной тундре (сибирские лесотундровые и тундровые редколесья), где преобладают зональные тундровые глеевые почвы (на хорошо дренированных суглинистых водоразделах преимущественно развиты слабоглеевые гумусные почвы), местами распространены болотные и аллювиально-тундровые почвы. Для тундровых глеевых почв характерна слабая дифференциация профиля и малая мощность торфянисто-гумусового горизонта, ниже которого расположен глеевый горизонт [Мельников и др., 1983].

Береговое и Пырейное месторождения, а также исследуемая южная часть Уренгойского месторождения находятся преимущественно в подзоне северной тайги (сибирская провинция), которая с ландшафтно-геохимических позиций относится к таежно-лесному хелювио-глее-детритоморфному поясу бо-лотно-таежной Западно-Сибирской области [Глазовская, 1988]. Для этих ландшафтов характерны процессы подзолообразования для почв легкого механического состава и поверхностного оглеения для суглинистых и глинистых почв. Широко распространены болотные торфяные и торфяно-глеевые почвы, которые развиты на глинистых и суглинистых почвообразующих породах [Кау-ричев и др., 1989]. Все разности болотных и болотно-торфяных почв богаты органикой, в составе гумусовых веществ преобладают фульвокислоты.

В табл. 1 приведены данные по распределению ртути в изученных типах почв и в донных отложениях озер. Анализ распределения ртути по типам почв подтвердил известную закономерность: наиболее высокие концентрации ее свойственны почвам, обогащенным органическим веществом, прежде всего болотно-торфяным почвам. Многочисленные данные свидетельствуют о том, что сорбция практически всех соединений ртути в почвах обнаруживает положительную корреляцию с концентрациями органики [Кабата-Пендиас, Пенди-ас, 1989; Химия..., 1985; Johansson et al., 1995]. Важнейшей особенностью распределения ртути в верхнем горизонте изученных почв является высокая пространственная вариация, в том числе в пределах конкретных месторождений,- минимальные и максимальные уровни ртути в почвенном покрове исследуемых территорий различаются в 10-30 раз.

Отмеченные явления в значительной мере обусловлены сложным пространственным сочетанием типоморфных для данной ландшафтной зоны геохимических процессов [Глазовская, 1988], проявляющихся, видимо, даже на локальном уровне и определяющих неоднородный характер распределения ртути в верхних горизонтах почв. Повышенными концентрациями отличаются также тундровые слабоглеевые гумусные почвы. О значимости органического вещества в концентрировании ртути говорит тот факт, что сильно оторфован-ные донные отложения озер в районе Пырейного месторождения, в отличие от озерных отложений с литогенной основой Берегового месторождения, характеризуются более высокими (на порядок) концентрациями ртути.

Средние показатели содержания металла в подзолах и таежных поверх-ностно-глеевых почвах довольно близки, однако для последних характерны не только несколько высокие уровни ртути, но и более выраженная пространственная вариация ее концентраций. Отчасти это может быть связано с развитием в пределах исследованных территорий процессов детритогенеза, особенно при ухудшении условий дренирования. Есть сведения [Кабата-Пендиас, Пендиас, 1989], что в кислых глеевых почвах в естественных условиях может происходить образование сульфидных соединений ртути и даже металлической ртути.

Таблица 1

Содержание ртути в почвах и озерных отложениях

Группы почв	Кол-во проб	Hg, мг/кг
		Среднее	Пределы
Заполярное месторождение *
Тундровые слабоглеевые гумусные	10	0,055	0,013-0,172
Береговое месторождение **
Подзолы песчаные	11	0,018	0,003-0,04
Таежные поверхностно-глеевые	6	0,029	0,013-0,08
Болотные торфяные	8	0,2	0,02-0,28
Донные отложения озер (преимущественно с литогеннойосновой)	5	0,023	0,008-0,04
				Пырейное месторождение **
Подзолы песчаные	10	0,038	0,003-0,05
Таежные поверхностно-глеевые	10	0,023	0,01-0,04
Болотные торфяные	20	0,25	0,04-0,30
Донные отложения озер (в основном оторфованные)'	8	0,28	0,01-0,30
Уренгойское месторождение **
Подзолы песчаные	30	0,009	0,001-0,042
Уренгойское месторождение *
Общая выборка (преимущественно подзолистые почвы)	26	0,017	0,005-0,038

*- Лаборатория ИМГРЭ, анализатор ИМГРЭ-900 (в основу положен дифференциальный атомно-абсорбционный способ измерения концентраций металла с применением модифицированной схемы эффекта Зеемана).

** - Лаборатория СибрыбНИИпроекта, атомно-абсорбционный метод.

Существенных различий между содержаниями ртути в почвах интенсивно эксплуатируемого Уренгойского месторождения и месторождений, находящихся на стадии проектирования, не наблюдается. Более того, подзолы в окрестностях Уренгойского месторождения отличаются пониженными по сравнению с подзолами других районов концентрациями ртути. Возможно, это связано с особенностями местных ландшафтов и неодинаковыми условиями пробоотбора (судя по всему, почвогрунты Уренгоя более обогащены литоген-ными частицами).

Систематизация полученных данных позволяет предложить в качестве природных уровней следующие концентрации ртути в некоторых почвах северных районов Тюменской области (табл. 2).

Сравнение полученных значений (средних и вариаций) с уровнями ртути в почвах, близких по типу и/или условиям формирования, других районов показывает их схожесть (см. табл. 2). Почвы, обогащенные органическим веществом, характеризуются максимальными уровнями содержания ртути. Показательны результаты исследований, выполненных на торфяниках в северных районах Швеции [Westling, 1991]. Так, в поверхностном стоке с дренируемых торфяников уровни общей ртути составляли 5,3-21,3 нг/л (рН 3,79-4,08). При этом изученные болота отличались более высокими концентрациями всех форм ртути (общее содержание, растворенная ртуть, в том числе реакционно-способная и нереакционно-способная, метилртуть) в поверхностном стоке по сравнению с центральными районами Швеции.

Таким образом, установленные в почвах уровни содержания ртути отражают природные особенности изученных территорий Тюменской области и близки к известным в литературе ее концентрациям в схожих ландшафтно-геохимических условиях. Ведущее значение имеют процессы фиксации ртути органическим веществом почв и отложений, которые наиболее типичны для болотно-торфяных почв и оторфованных отложений озер. Определенную роль играет дополнительная поставка ртути местными источниками техногенного загрязнения, связанных с освоением месторождений углеводородного сырья.

Таблица 2

Природные уровни ртути в различных типах почв

Район, почвы	Нg, среднее (пределы), мг/кг
Тюменская область
Тундровые слабоглеевые гумусные	0,055(0,013-0,172)
Подзолы песчаные	0,021 (0,003-0,042)
Таежные поверхностно-глеевые	0,026(0,010-0,080)
Болотные торфяные	0,225 (0,020-0,300)
Канада [Кабата-Пендиас, Пендиас, 1 989]
Глейсоли	0,053(0,018-0,22)
Органические почвы (гистосоли, торфяные и др.)	0,41 (0,05-1,11)
Почвы на ледниковых отложениях	0,05(0,02-0,10)
Подзолы и песчаные почвы	0,06 (0,01-0,70)
Почвы Северо-запада страны (цит. по [Химия..., 1985])	0,05-0,14
США [Кабата-Пендиас, Пендиас, 1989] Торфянистые почвы	до 0,28
Почвы Швеции (цит. по [Химия..., 1985])	0,06 (0,004-0,992)
Почвы мира [Bowen, 1979]	0,06 (0,01-0,5)
Почвы мира [Ure, Berrow, 1982]	0,1
Торф (цит. по [Adriano, 1986])	0,060-0,300
Кларк земной коры [Виноградов, 1962]	0,08

В ходе освоения и эксплуатации месторождений углеводородного сырья необходимо учитывать тот факт, что северные районы Тюменской области характеризуются развитием озерно-болотных ландшафтов и болотно-торфяных почв, которые даже в естественных условиях отличаются повышенной способностью к аккумулированию ртути. Любые дополнительные источники ее поставки в окружающую среду могут, видимо, заметно интенсифицировать этот процесс.

Список литературы

Виноградов А. П. Среднее содержание химических элементов в главных типах извер-женных горных пород земной коры // Геохимия. 1962, № 7. С. 555-571.

Глазовская М. А. Геохимия природных и техногенных ландшафтов СССР. М.: Высш. шк., 1988. 328с.

Кабата-Пендиас А,, Пендиас Г. Микроэлементы в почвах и растениях. Пер. с англ. М.: Мир, 1989.439с.

Кауричев И. С., Панов Н. П., Розов Н. Н. и др. Почвоведение. М.: Агропромиздат, 1989. 719с.

Мельников Е. С., Вейсман Л. И., Москаленко Н. Г. и др. Ландшафты криолитозоны Западно-Сибирской газоносной провинции. Новосибирск: Наука, 1983. 164с.

Ртуть в окружающей среде Сибири: оценка вклада природных и антропогенных источников. Новосибирск: СО РАН, 1995. 30 с.

Сает Ю. Е., Ревич Б. А., Янин Е. П. и др. Геохимия окружающей среды. М.: Недра, 1990. 335с.

Химия тяжелых металлов, мышьяка и молибдена в почвах. М.: Изд-во МГУ, 1985. 208 с.

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--