image
energas.ru

Газовая промышленность № 02 2018

Экология

01.02.2018 11:00 Применение метода фитотестирования для оценки экологической безопасности состояния природной среды в пределах эксплуатируемых месторождений ооо «газпром добыча надым»
Статья посвящена проведению локального экологического мониторинга с помощью метода фитотестирования. Исследована степень выявления потенциальной токсичности поверхностных и талых снеговых вод в местах сброса сточных вод в сравнении с природными естественными водами рек Крайнего Севера России, а также талых снеговых вод разной степени загрязнения в зоне воздействия нефтегазоконденсатных промыслов и урбанизированных территорий. Сравнение результатов фитотестирования и стандартного химического анализа состава вод показало сопоставимые результаты. Применение биотестирования, и фитотестирования в частности, рекомендовано для экологического мониторинга в соответствии с СТО Газпром 2-1.19-415. Фитотестирование основано на ответной реакции растений определенного вида на негативное воздействие загрязняющих веществ. Преимущества метода состоят в доступности, простоте проведения экспериментов, воспроизводимости и достоверности полученных результатов, экономической целесообразности и низком уровне трудозатрат. Экологический мониторинг проводился на объектах ООО «Газпром добыча Надым» – в районах Медвежьего, Ямсовейского и Бованенковского нефтегазоконденсатных месторождений. Для 8190 растений вида кресс-салат (Lepidium sativum) выполнено 24 570 измерений по таким параметрам, как всхожесть семян, средний сухой вес проростков и средняя длина проростков. 1 сентября – 15 декабря 2017 г. в ООО «Газпром ВНИИГАЗ» в рамках реализации Концепции развития корпоративной системы подготовки научных кадров ПАО «Газпром» и его дочерних организаций был проведен I Всероссийский конкурс научно-технических печатных работ молодых ученых и специалистов. Публикуемое исследование Е.Ф. Гареевой заняло первое место в секции «Охрана окружающей среды, энергосбережение и охрана труда в нефтегазовом комплексе: инновации, технологии, перспективы углеводородов».
Ключевые слова: ФИТОТЕСТИРОВАНИЕ, КРЕСС-САЛАТ, КОРРЕЛЯЦИЯ, ТАЛЫЕ СНЕГОВЫЕ ВОДЫ, СТОЧНЫЕ ВОДЫ, ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ.
Открыть PDF


Экологический мониторинг в ООО «Газпром добыча Надым» осуществляется на основании Программ локального экологического мониторинга (ЛЭМ) окружающей среды на четырех лицензионных участках: Бованенковский, Медвежий, Юбилейный, Ямсовейский. К числу объектов мониторинга относятся атмосферный воздух, снежный покров, поверхностные воды, донные отложения, почвы. Нормативной базой для проведения экологического мониторинга является СТО Газпром 2-1.19-415–2010 [1].

1.png

Определение химического состава компонентов окружающей среды необходимо для комплексной оценки экологического состояния. Вместе с тем временные затраты на проведение химических анализов по определению состава вод значительны. Количество веществ-загрязнителей, способных влиять на экологическое состояние биоты, с каждым годом растет, синтезируются новые вещества, которые могут быть токсичнее исходных ингредиентов.

Помимо анализа химического состава вод, не дающего возможности оценки степени влияния талых снеговых вод, поступающих с водосбора в аквасистемы, на биологические объекты, предусматриватся использование такого метода, как биотестирование (процедура установления токсичности среды с помощью тест-объектов), являющегося приоритетным в случаях, когда действующий фактор, т. е. показатель состояния природной среды:

  • не может быть измерен;

  • является трудноизмеряемым по ряду обстоятельств;

  • может быть измерен, но не поддается моделированию в лабораторных условиях. Подчеркивается, что «актуальность и широкая распространенность биологического мониторинга обусловлена простотой и низкой стоимостью этой группы методов оценки качества компонентов природной среды» [1].

Кресс-салат (Lepidium sativum) является одним из наиболее часто используемых тест-объектов (рис. 1) в фитотестировании для биотестирования вод, донных отложений почв, природных и техногенных субстратов, воздействия синтезируемых химических веществ и их смесей, радиационного воздействия.

В настоящее время методы фитотестирования помимо экологической токсикологии начинают широко использоваться в практике экологического мониторинга. Например, такой подход опробован при анализе поверхностных вод и стоков предприятий и в ходе экологического мониторинга влияния биологических очистных сооружений Республики Башкортостан [2, 3].

1_1.png 

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ

Целью исследования является интегральная оценка степени выявления потенциальной токсичности поверхностных и талых вод в местах сброса сточных вод в сравнении с природными естественными водами рек Крайнего Севера, а также талых снеговых вод разной степени загрязнения в зоне воздействия нефтегазоконденсатных промыслов и урбанизированных территорий. Сравнение результатов оценки экологического состояния компонентов природной среды, полученной при использовании физико-химических и биоиндикационных методов, в данной работе осуществлено на следующих объектах мониторинга:

  • снежный покров, отобранный в условно-фоновых (УФ), условно-контрольных (УК) и контрольных (К) точках, установленных Программой производственного экологического мониторинга на объектах ООО «Газпром добыча Надым», с использованием снегомера, в районах Медвежьего, Ямсовейского и Бованенковского нефтегазоконденсатных месторождений (НГКМ);

  • поверхностные воды – приемники сточных вод Медвежьего НГКМ (р. Нгева-Яха, левый приток первого порядка р. Ныда, в которую осуществляется сброс очищенных стоков газового промысла (ГП) № 6; р. Хе-Яха, левый приток р. Ныда, – приемник сбрасываемых очищенных сточных вод ГП № 8). Местоположение точек, периодичность отбора, перечень определяемых показателей были определены графиком лабораторного контроля за составом сточных вод, работой очистных сооружений и влиянием сточных вод на водоем ООО «Газпром добыча Надым», в соответствии с которым отбор осуществлялся раз в месяц в летний период (в июне, июле, августе) в 500 м выше и ниже точки сброса сточных вод.

Параллельно изучался химический состав поверхностных вод и снежного покрова лабораторией отдела физико-химических исследований Инженерно-технического центра ООО «Газпром добыча Надым».

Оценка результатов фитотестирования была проведена по следующим параметрам кресс-салата: всхожесть семян (VCH, %); средний сухой вес проростков (W, мг); средняя длина проростков (L, мм). Проанализировано 8190 растений вида кресс-салат, выполнено 24 570 измерений.

1_1_1.png 

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Фитотестирование снежного покрова

Снежный покров относится к депонирующим средам. Снег является одним из наиболее информативных индикаторов состояния окружающей среды, поскольку в течение 6–9 мес накапливает все загрязняющие вещества, поступающие как трансгранично, так и локально. Доля снегового питания в районах Крайнего Севера России составляет 70–80 %, соответственно, все накопленные загрязняющие компоненты впоследствии поступают с водосборов в аквасистемы. В снежном покрове определялось 19 химических показателей. В табл. 1 представлены данные химического состава талых снеговых вод по наиболее важным биогенным компонентам.

Для снежного покрова нормативы допустимых концентраций отсутствуют, но результаты показателей железа (0,1 мг/дм3) и марганца (0,01 мг/дм3) соответствуют нормативам качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения (для Крайнего Севера) [4]. Результаты анализов химического состава талых снеговых вод идентичны химическому составу поверхностных вод. Показатели химического состава талых снеговых вод по Медвежьему, Ямсовейскому и Бованенковскому НГКМ друг от друга отличались незначительно, и значения находились в пределах погрешности. Среди всех параметров химического состава наибольшие значения концентрации хлоридов зафиксированы для Бованенковского НГКМ, что обусловлено близким расположением к Карскому морю. При этом корреляции между средней длиной проростков (рис. 2) и большинством показателей химического состава не отмечалось.

Полученные результаты параметров кресс-салата показали небольшое стимулирующее влияние на длину проростков для снежного покрова, отобранного на условно-фоновых (107 %) и условно-контрольных участках (101 %) Медвежьего НГКМ и в условно-контрольных точках Бованенковского НГКМ (111 %) (рис. 2).

Результаты измерений средней длины и сухого веса проростков для остальных проб снежного покрова выявили тенденцию к снижению определяемых величин. Результаты по средней длине проростков, полученных на талой снеговой воде с территории месторождений, следующие: 85–107 % для Медвежьего, 88–100 % для Ямсовейского и 81–111% для Бованенковского НГКМ.

Данные фитотестирования позволяют констатировать, что снег, отобранный на месторождениях Общества, достаточно чистый. Химический состав проб снежного покрова свидетельствует о том же. Средняя длина проростков, выращенных на талой снеговой воде с территории Медвежьего и Ямсовейского НГКМ, и водопроводной воде, практически одинакова.

1_1_3.png 

Фитотестирование поверхностных вод

Поверхностные воды относятся к миграционным средам. Это более подвижная среда, взвешенные вещества и соединения, поступившие с территории водосборов, могут как переноситься водотоком на разные расстояния, так и оседать на дно, где будут формировать ареалы вторичного загрязнения. В поверхностных водах определялось 15 показателей химического состава, данные по наиболее важным биогенным компонентам представлены в табл. 2.

Если сравнивать химический состав воды каждой из рек выше и ниже точки сброса сточных вод, то небольшие различия в значениях показателей находились в пределах статистической погрешности методики анализов. Таким образом, можно констатировать, что сброс очищенных сточных вод не влиял на химический состав как биогенных, так и остальных элементов.

Результаты измерений по показателям рН и аммоний-ион (NH4+) изменялись с июня по август для обеих рек как выше, так и ниже точек сброса. Результаты анализов химического состава талых снеговых вод идентичны химическому составу поверхностных вод.

Далее для вод обеих рек была проведена интегральная оценка загрязнения и рассчитан гидрохимический индекс загрязнения воды (ИЗВ) [5]. При интегральной оценке загрязнения поверхностных вод используется ИЗВ, расчитываемый по формуле (1) и представляющий собой среднюю долю превышения предельно допустимой концентрации (ПДК) по строго лимитированному числу индивидуальных ингредиентов, имеющих утвержденные ПДК:

1_1_2.png,                                        (1)

 

где K – ИЗВ; n – число показателей, используемых для расчета индекса; Ci – концентрация компонента (в ряде случаев – значение физико-химического параметра), мг/дм3; Pi – установленная величина норматива ПДК для соответствующего типа водного объекта, мг/дм3.

ИЗВ для исследуемых рек рассчитывался по шести показателям: рН, биохимическое потребление кислорода (БПК5), аммонийный азот, железо, нефтепродукты, растворенный кислород.

Таким образом, проведенный анализ выявил высокую степень корреляции для р. Нгева-Яхи между длиной проростков кресс-салата и интегральной оценкой загрязнения (табл. 3).

Результаты исследований параметров семян кресс-салата при их проращивании в водах р. Нгева-Яха и р. Хе-Яха показали следующее: всхожесть проростков семян кресс-салата была высокой на протяжении всего исследуемого периода, при измерениях сухого веса и всхожести проростков достоверных отклонений от контроля не наблюдалось; самым информативным из исследуемых параметров оказалась средняя длина проростков, но в августе достоверных отклонений от контроля по средней длине проростков не наблюдалось у обеих рек.

Для р. Нгева-Яха средняя длина проростков представлена на рис. 3. В июне наблюдалась минимальная средняя длина проростков в большинстве вариантов исследования. Возможно, это связано с более низкими температурами в период проведения исследования (21,2 ºС), высокой концентрацией аммоний-ионов и низкой концентрацией нитрат-ионов (NO3–) и фосфат-ионов (PO43–), что могло способствовать угнетению роста длины проростков. При разбавлении пробы результаты приближаются к значениям контроля.

В июле фиксируется стимулирующее действие. Возможно, это связано c более высокой температурой среды в период проведения эксперимента (23,5 ºС).
В июле в два раза выше концентрация нитрит-ионов по сравнению с июнем.

Для р. Хе-Яха средняя длина проростков представлена на рис. 4.
В июне контроль достоверно отличается от всех видов разбавления. Наблюдалось стимулирующее действие вод. Возможно, такой стимулирующий эффект был обусловлен более высоким уровнем фосфатов. При разбавлении пробы результаты приближаются к значениям контроля.

В июле достоверных отклонений от контроля не наблюдалось. Высокий рост средней длины проростков связан с более высокими температурами в период проведения исследования по сравнению с июнем (23,5 ºС).

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании рассмотренных данных по Медвежьему, Ямсовейскому, Бованенковскому НГКМ метод фитотестирования может применяться для проведения экспресс-анализа степени токсичности талых снеговых и поверхностных вод в районах Крайнего Севера.

Полученные данные для талых снеговых вод и поверхностных вод методом фитотестирования и проведения стандартного химического анализа показали сопоставимые результаты. При сбросе очищенных сточных вод в поверхностные воды рек территории Медвежьего НГКМ ухудшения качества вод не происходит. 

Таблица 1. Химический состав талых снеговых вод
Table 1. Chemical composition of snow melt waters

Точки отбора проб

Sampling points

NH4+, мг/дм3 

NH4+, mg/dm3

NO3–, мг/дм3 

NO3–, mg/dm3

Сульфаты, мг/дм3

Sulphates,  mg/dm3

Cl, мг/дм3

Cl,mg/dm3

Нефтепродукты, мг/дм3

Oil products, mg/dm3

Fe, мг/дм3

Fe, mg/dm3

Mn, мг/дм3

Mn, mg/dm3 

Cd, мг/дм3

Cd, mg/dm3

Взвешенные вещества, мг/дм3

Suspended substances, mg/dm3

рН

Сухой остаток, мг/дм3

Dry residue, mg/dm3

УЭП*, мкСм/см

EC, mkS/cm

Бованенковское НГКМ 

Bovanenkovskoe oil and gas condensate field

УФ 

Сonditionally background points

0,053

0,53

0,52

5,58

0,026

<0,010

0,011

<0,0005

6,0

7,1

53

36

УК 

Сonditionally control points

0,067

1,08

0,77

1,17

0,022

<0,010

<0,010

0,00066

6,0

6,5

<50

19

К 

Control points

0,095

0,99

1,25

1,33

0,026

<0,010

<0,010

<0,0005

7,9

6,9

<50

14

Ямсовейское НГКМ 

Yamsoveyskoe oil and gas condensate field

УФ 

Сonditionally background points

0,28

1,04

0,60

0,74

0,022

<0,010

<0,010

<0,0005

<5,0

7,0

<50

29

УК 

Сonditionally control points

0,34

0,85

1,01

0,90

0,030

<0,010

<0,010

<0,0005

<5,0

6,8

<50

27

К 

Control points

0,20

0,76

0,96

0,96

0,032

<0,010

<0,010

<0,0005

<5,0

6,6

<50

27

Медвежье НГКМ 

Medvezhie oil and gas condensate field

УФ 

Сonditionally background points

0,71

0,79

0,98

0,78

0,021

<0,010

<0,010

<0,0005

<5,0

7,0

<50

27

УК 

Сonditionally control points

0,60

0,77

0,89

1,09

0,030

<0,010

<0,010

<0,0005

<5,0

6,6

<50

24

К 

Control points

0,56

1,02

1,05

1,11

0,032

<0,010

<0,010

<0,0005

<5,0

6,6

<50

29

* УЭП – удельная электропроводимость.

EC – electric conductivity.



Таблица. 2. Химический состав поверхностных вод
Table 2. Chemical composition of surface waters

Показатели

Indicators

рН 

NH4+, мг/дм3

NH4+, mg/dm3  

NO2–, мг/дм3

NO2–, mg/dm3

   

NO3–, мг/дм3

NO3–, mg/dm3

PO43-, мг/дм3

mg/dm3

Fe, мг/дм3

mg/dm3 

Месяцы

Months

6

7

8

6

7

8

6

7

8

6

7

8

6

7

8

6

7

8

р. Нгева-Яха 

Ngeva-Yakha River

Выше точки сброса 

Above discharge point

6,35

5,57

5,87

0,57

0,30

0,36

0,022

0,032

0,031

0,36

0,43

0,39

<0,05

<0,05

<0,05

0,53

0,64

0,64

Ниже точки сброса

Below discharge point

6,24

5,63

5,93

0,64

0,32

0,38

0,028

0,041

0,026

0,45

0,44

0,43

0,058

<0,05

<0,05

0,54

0,65

0,78

р. Хе-Яха 

Khe-Yakha River

Выше точки сброса 

Above discharge point

6,53

6,31

5,87

0,64

0,39

0,26

0,027

0,025

0,032

0,72

0,54

0,58

0,148

<0,05

0,214

0,61

0,79

2,04

Ниже точки сброса 

Below discharge point

6,56

6,36

5,95

0,65

0,42

0,28

0,028

0,03

0,029

0,77

0,56

0,63

0,161

<0,05

0,209

0,63

0,79

2,23

 

Таблица. 3. Индекс загрязнения воды для р. Нгева-Яха

Table 3. Water pollution index for the Ngeva-Yakha River    

Месяц
Month 
Выше точки сброса
Above discharge point  
Ниже точки сброса
Below discharge point   
  Значения ИЗВ
Water pollution index 
Качество вод
Water quality 
Значения ИЗВ
Water pollution index 
Качество вод
Water quality 
Июнь
June 
3,57    Загрязненные
Polluted
3,63  Загрязненные
Polluted     
Июль
July 
2,70  2,75
Август
August 
2,72  2,98





← Назад к списку