К оглавлению журнала

Нефть и газ как виды УВ-сырья в основной своей массе малоопасны в качестве химических токсикантов. Основной ущерб нефти наносят за счет механического загрязнения окружающей среды и разрушения трофических цепей в биоценозах. Однако существуют месторождения, сырье которых потенциально токсично по своему составу, например тяжелые сернистые нефти и природные битумы с высокими содержаниями металлов, сероводород- или ртутьсодержащие газы и пр. Поэтому при освоении такого типа УВ-сырья первоочередная задача оценки экологических рисков сводится к изучению качества сырья еще на стадии разведки, с тем чтобы превентивно регламентировать условия его экологически безопасного освоения, переработки и утилизации. Это обычно и делается, но только в очевидных случаях. Поэтому подчеркнем и еще одну важную особенность, которую надо иметь в виду, – явный или скрытый, кратко- или долговременный характер воздействия УВ-сырья на среду. Явный – это разливы нефти из прорванных трубопроводов, аварийных скважин или танкеров, утечки в атмосферу сероводородсодержащих газов. Обычно принимаемые в таких случаях защитные меры адекватны ситуации и в меру возможности их устраняют или уменьшают последствия. Изыскиваются самые разные методы по рекультивации загрязненных земель (вод) – химические, механические, биологические и пр.

Имеются также виды УВ-сырья с высоким содержанием токсичных элементов в активной форме и в их естественном состоянии. Среди них нефти и газы с ртутью, мышьяком, сероводородом, радиоактивными излучателями и пр. И если присутствие сероводорода выявляется по запаху практически сразу, то большинство других биотоксикантов остается незамеченным. Так, пары ртути в газоконденсатах месторождения Гронинген (Нидерланды) были случайно обнаружены в виде металлической ртути, скопившейся на дне сепараторов. Но мышьяк или радиоактивные элементы можно выявить только при специальном исследовании, что подчеркивает необходимость не только ординарного изучения качественного состава нефтей (газов), но и наиболее часто встречающихся в них токсичных компонентов.

В табл. 1 приведены сведения по наиболее обогащенным металлами нефтям и природным битумам в различных нефтегазоносных бассейнах мира.

В табл. 2 приведены краткие сведения по токсикологической характеристике некоторых из токсичных элементов, часто присутствующих в тяжелых нефтях. К сожалению, имеющиеся данные разрознены, но и их достаточно для понимания необходимости учета возникающей опасности при реализации обогащенного этими элементами нефтяного сырья.

Используя данные табл. 2, обратим внимание, что для многих токсичных элементов приведены параметры по воздушной составляющей, что вызвано наиболее распространенной формой производственных контактов человека с такими элементами. Поэтому важен вопрос о реальной трансформации нефтей, обогащенных этими элементами, в усвояемую контактную форму. В табл. 3 приведены отдельные примеры концентрирования металлов в продуктах, получаемых из тяжелых сернистых нефтей конкретных месторождений.

При реализации продуктов переработки тяжелых ванадиево-никеленосных нефтей следует также учитывать, что эти металлы концентрируются в основном в смолах (табл. 4), а в маслах их практически нет.

Необходимо учитывать также и процессы аномальных реакций живого вещества, в частности их обогащения токсикантами в зонах биоценоза. Геохимическая неоднородность биосферы очевидна. Очевидны также и широкие возможности ассимиляции биоактивных элементов биологическими объектами, в том числе и высшими, приводящими к концентрированию в их организмах токсичных компонентов. Ярким примером специфического металлогенического биоценоза является урановый биоценоз р. Колумбия, изученный американскими биологами в районе Хенфорда (США), где расположен ядерный реактор АЭС. Исследования речной воды ниже станции по течению показали ее незначительную, близкую к фоновой радиоактивность. Экспертное экологическое заключение могло бы быть благополучным. Однако при этом содержание изотопа 235U в живом веществе по сравнению с таковым в речной воде увеличилось: в планктоне – в 2 тыс. раз; в рыбах и водоплавающих птицах – в 15-40 тыс. раз; в птенцах ласточек, питающихся насекомыми, – в 500 тыс. раз; в желтках яиц водоплавающих птиц – в 1 млн раз (Куркин Б.А., 1988). Таким образом, даже малые концентрации токсикантов в окружающей среде могут быть интенсивно накоплены живыми организмами, постоянно в ней проживающими. В неменьшей мере это может относиться и к ванадию, кобальту, никелю и другим биологически активным элементам, присутствующим в нефтях.

Ванадий и никель активно ассимилируются растительностью, поступают в естественный биоцикл, переходят в грунтовые воды, пыль с их включением вдыхается. То есть создаются множественные возможности опосредованного контакта всего живого с металлами из нефтей. И если можно избежать потребления сельскохозяйственных продуктов, выросших на пораженных токсокомпонентами почвах, добывать из защищенных водоносных горизонтов воду для хозяйственно-питьевого водоснабжения, то отказаться от физиологически необходимых человеку 16 кг воздуха в сутки невозможно, а сжигание мазутов переводит серу, ванадий, никель и другие токсически опасные вещества именно в парогазовые воздушные смеси, а затем и в воздушно-пылевые. Хроническая интоксикация населения, проживающего в зоне действия такого рода объектов без защитных мероприятий, становится неизбежной. Можно привести немало зафиксированных примеров. В частности, в 80-х гг. в Дзержинске (б. Горьковская область) были зарегистрированы массовые отравления работников ТЭЦ, сходные с отравлениями соединениями мышьяка. Их причиной оказалось ураганное содержание ванадия в мазутах, полученных из тяжелых нефтей Поволжья. Клиническая картина отравления мышьяком и ванадием сходна, но последний более токсичен. Не менее яркий пример – поражение жителей пос. Никольское Оренбургской области сернистыми соединениями. Причиной ночной эвакуации 1200 жителей поселка и отравления 61 из них явилась утечка газа с высоким содержанием сероводорода (1,8 %) из запорного устройства ремонтируемой скважины Оренбургского газоконденсатного месторождения. При этом в поселке было отмечено превышение ПДК по сернистым соединениям в 69 раз. В целом можно уверенно говорить, что длительная утилизация тяжелых металлосодержащих нефтей европейской части России и сернистых газов внесла свой вклад в снижение общей продолжительности жизни ее населения.

Устранить последствия подобного загрязнения среды обитания очень сложно. Тяжелые металлы накапливаясь почти не рассеиваются. В почве часть соединений может химически модифицироваться и стать еще более токсичной или, наоборот, нейтральной. Для естественной рекультивации пораженных территорий могут потребоваться десятки–сотни лет. Но предотвратить дальнейшее нарастание загрязнения территории достаточно легко, ориентируясь на уже во многом выявленные закономерности накопления и размещения металлосодержащих нефтей. Изучению этой проблемы уделялось много внимания в нефтяной геологии, преимущественно с точки зрения решения вопросов генезиса, источников поступления нефти, ее геохимии, миграции и пр. Поэтому существует большой объем фактического материала об условиях накопления различных элементов-примесей в составе нефтей. Весь имеющийся материал может быть в настоящее время использован для характеристики нефтяного сырья в различных нефтегазоносных бассейнах с позиций его токсичности, с привлечением медико-биологических сведений, частично приведенных в табл. 2.

В значительно меньшей мере изучена геохимическая трансформация токсичных элементов, содержащихся в остаточных продуктах утилизированных нефтей в поверхностных условиях, особенно если учитывать естественное разнообразие почв, климата, рельефа и пр. Отмечается также противоречивость и в применении нормативов при оценке класса опасности отдельных веществ. Так, ванадий по нормам питьевой воды отнесен к 2-му классу, т.е. высокоопасному веществу, с предельной величиной нормы 0,1 мг/л [3]. При оценке шахтных отвалов в угледобывающей промышленности он отнесен к 3-му, т.е. умеренно опасному, классу веществ с учетом фонового содержания в почвах сухих степей – 79 мг/кг (Виноградов А.П., 1950), а по нормам для воздуха – к 1-му классу, т.е. к чрезвычайно опасным веществам (см. табл. 2). И это объективно, поскольку степень опасности воздействия токсичных элементов на организм резко меняется в зависимости от вида контакта с ним. А именно, они как раз менее всего очевидны в естественной среде обитания и могут оказаться в любых средах (например, воздушных) и продуктах – питьевых (водоснабжение) и пищевых (растительных, мясных, молочных и пр.). Учесть многообразие всех этих ситуаций практически невозможно, проще избежать их, ориентируясь на очевидные геолого-геохимические параметры и критерии своевременной оценки биотоксикологического качества нефтей на стадии их разведки. Для нефтей, в частности, это контроль за содержанием в первую очередь серы, ванадия, никеля, кобальта, урана и мышьяка, для газов – сероводорода, паров ртути и мышьяка. Основой для прогноза их содержаний могут быть уже выявленные закономерности нахождения соединений этих элементов в нефтях и газах и накопленные сведения о их концентрациях в месторождениях, а также данные об общем минерагеническом профиле осадочного чехла в нефтегазогеологических провинциях (Кривцов А.Н., 1989; Покалов В.Т., 1998). В частности, ванадий, никель и уран накапливаются в асфальтово-смолистых фракциях тяжелых нефтей как на стабильных участках древних платформ, особенно в зонах гипергенеза (Русская, Северо-Американская), так и в тектонически подвижных молодых прогибах, примыкающих к древним щитам (Ориноко, Маракаибский бассейны). Нефти и газы бассейнов с эвапоритовыми формациями часто богаты сернистыми соединениями, в том числе сероводородом.

Базовым документом, характеризующим исходные экологические показатели нефтяных и газовых месторождений, должен быть его токсико-экологический паспорт. Он может быть самостоятельным или входить в общий паспорт месторождения. В него должны быть внесены все данные о наличии или отсутствии во всех залежах каждого месторождения биотоксикантов. Необходимость такого рода экологической паспортизации сырья неоднократно отмечалась и для месторождений твердых полезных ископаемых [5]. Перечень контрольных элементов для сырых нефтей может быть следующим: соединения серы, ванадий, никель, кобальт, ртуть, медь, титан, свинец, молибден, кадмий, цинк, германий, литий, мышьяк. В большинстве случаев для их определения достаточно дешевого полуколичественного или даже качественного спектрального анализа нефтей и лишь по мере выявления их значимых концентраций важна более детальная экспертиза.

Основное назначение паспорта – предостережения по выбору технологий освоения, переработки, транспортировки и реализации УВ-сырья. Для ртути, мышьяка и радиоактивных элементов защитные мероприятия необходимо предусматривать начиная со стадии разведки, для ванадия, никеля, кобальта – в основном на стадиях переработки и утилизации сырья, но возможно также и при добыче – в случаях применения термических или иных методов воздействия на пласт, разрушающих смолисто-асфальтеновые соединения в ходе добычи.

Создание и обоснование такого паспорта углеводородных, да и многих других месторождений полезных ископаемых мы рассматриваем как необходимый элемент цивилизованного ведения горных работ, который сможет служить базой для обоснованных правовых действий при экологическом контроле за всем циклом освоения природного сырья, без нанесения ущерба окружающей среде не только в зонах его разведки и добычи, но и особенно на удалении от них при транспортировке, переработке и утилизации, ибо УВ-сырье по своему назначению широко "расползается" по обширным территориям в планетарном масштабе, причем наиболее населенным, привнося с собой биологически опасные элементы, чуждые окружающей среде в районах его утилизации.

The article in detail describes a present-day state of ecological problem of using heavy oils and bitumen. The cases proving a potential ecological danger of heavy oils are reported. Ecological preventive measures of producing and using these oils are discussed - the author suggests and presents grounds for introducing "toxi-co-ecological sertificate" for oils of particular fields that will allow to decrease an ecological danger of oils due to the control of the entire cycle of their utilization.

1. Вредные химические вещества. Неорганические соединения I-IV групп: Справ, изд. / А.Л. Бандман, Г.А. Гудзовский, Л.С. Дубейковская и др. - Л.: Химия, 1988.
2. Вредные химические вещества. Неорганические соединения V-VIII групп: Справ, изд. / А.Л. Бандман, Т.Д. Грекова, В.И. Давыдов и др. – Л.: Химия, 1989.
3. Гигиенические нормативы содержания вредных веществ в питьевой воде. Госкомсанэпидемнадзор России. Постановление от 24.10.96, № 26, СанПиН 2.1.4.559-96 // Токсикологический вестник. – Март-апрель 1997. - № 2. - С. 37-43.
4. Справочник по геохимии нефти и газа / Под ред. С.Г. Неручева. –-Пб.: ОАО "Издательство "Недра", 1998. -С. 297-315, 447-457.
5. Экологический паспорт промышленного предприятия. Система стандартов в области охраны природы и улучшения использования природных ресурсов. ГОСТ 17.0.0.04-90. - М.: Госкомприрода СССР, 1990.