авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 10 | 11 || 13 | 14 |   ...   | 15 |

«Посвящается светлой памяти Константина Евгеньевича Иванова, одного из основоположников гидрологии болот и ...»

-- [ Страница 12 ] --

396 Глава 14. Гидроэкологические аспекты хозяйственного освоения заболоченных территорий Отдельные месторождения, занимающие десятки и даже сотни квадратных ки лометров, можно рассматривать в настоящее время как зоны экологического бедст вия. Причины состояния экологической незащищенности водных объектов весьма многоплановы и противоречивы. Однако, несомненно, одной из таких причин явля ется недостаточная экологическая проработка проектов обустройства нефтяных и газовых месторождений. Недостаточность этой проработки в значительной степени обусловлена отсутствием рекомендаций по защите природных объектов от техноген ной нагрузки как в период обустройства, так и при эксплуатации месторождений в условиях исключительно высокой заболоченности территории.

Несмотря на относительно продолжительное изучение природных процессов, проводимое различными научными и проектными организациями на ненарушен ных ландшафтах, полученных знаний оказывается недостаточно для разработки рекомендаций по надежной защите водных объектов заболоченных территорий от антропогенных воздействий. Это объясняется в значительной степени как особен ностями природных условий исследуемого района, так и спецификой техногенной нагрузки. В связи с этим разработка рекомендаций по снижению негативных по следствий от техногенных нагрузок на водные объекты должна вестись в направле нии повышения точности методов инженерных, в том числе и гидрологических расчетов, обеспечивающих аварийную безопасность сооружений;

разработки мето дов защиты водных объектов от техногенных нагрузок;

разработки методов (и их гидрологического обоснования) эффективной локализации аварийных разливов нефти. При этом необходимо учитывать региональные особенности водных объек тов и, прежде всего, болот.

Виды техногенных воздействий на водные объекты и результаты этих воздейст вий во многом сходны для любых природных зон. Однако, учитывая специфичность природных условий исследуемого региона, считаем целесообразным привести пере чень видов этих воздействий и техногенных нарушений, характерных для нефтегазо носной провинции Севера Западной Сибири (табл. 14.1, 14.2).

Анализируя табл. 14.1, 14.2, нельзя не заметить значительного количества видов техногенного воздействия на водные объекты и еще большего числа нарушений при родных условий от этих воздействий. Ниже несколько подробнее остановимся на рассмотрении этих нарушений на болотах, реках и озерах.

14.2. Болота 14.2.1. Изменение природных условий болот при изменении климата Потепление климата, которое началось в конце 20-го столетия, несомненно, вызовет некоторое изменение границ ландшафтных зон, о чем отмечается в рабо те [70]. В этом отношении болота, строение и тип которых всецело определяется климатическими факторами — один из наименее устойчивых элементов ланд шафта Земли. Зависимость развития болот от климатических условий подтвер ждается их широтной зональностью, которая особенно четко проявляется в наи 14.2. Болота более заболоченном регионе Земного шара, каким является Западно-Сибирская равнина. Здесь последовательно с севера на юг сменяются 5 болотных зон — полигональные болота (севернее 67° с. ш.), бугристые болота (от 67° до 63 ° с. ш.), олиготрофные сфагновые болота (от 63° до 56–57° с. ш.), евтрофные и ме зотрофные болота (от 56–57° до 58° с. ш.) и, наконец, евтрофные и засоленные болота (южнее 58° с. ш.).

Таблица 14. Основные виды техногенных воздействий, характер нарушений болот Вид техногенного Характер техногенного нарушения Предложения по снижению воздействия водных объектов негативных последствий Изменение климата Изменение водно-теплового режима, приводящего к: Разработка прогноза возможных изме а) изменению растительного покрова;

нений природных характеристик раз б) изменению микрорельефа поверхности;

личных типов болот в) изменению структуры болотных микроланд шафтов;

г) изменению толщины деятельного слоя Строительство соору- Подтопление или осушение участков болот, при- 1. Составление сеток линий стекания жений на болотах водящее к: болотных вод.

а) изменению или деградации растительного 2. Определение мест размещения водо покрова;

пропускных отверстий на линейных б) изменению водного и теплового баланса участ- сооружениях.

ка болота;

3. Расчет размеров водопропускных в) растеплению поверхностных слоев многолет- отверстий.

ней мерзлоты;

г) заболачиванию суходольных участков;

д) возникновению процессов пучения Механическое площад- Нарушения микро- и мезорельефа поверхности, 1. Рекультивация нарушенных участков ное нарушение поверх- растительного покрова, приводящие к: болот.

ности болота и расти- а) изменению водного и теплового режима почво- 2. Борьба с эрозией почво-грунтов.

тельного покрова грунтов;

б) изменению направлений и механизма поверх ностного стока;

в) возникновению эрозионных процессов Разливы нефти при Загрязнение поверхности болот и дренирующих 1. Составление сетки линий стекания авариях на нефтепро- их водотоков, приводящее к: болотных вод на участок разлива неф мыслах и нефтепрово- а) деградации растительного покрова;

ти.

дах б) уменьшению интенсивности испарения;

2. Быстрая локализация пятнаразлива в) изменению водного и теплового баланса за- нефти.

грязненных участков болот 3. Рекультивация загрязненного участ ка болота.

Движение автотранс- Образование колеи, приводящей к: 1. Борьба с эрозией почво-грунтов.

порта по болоту в теп- а) нарушению микрорельефа поверхности и рас- 2. Рекультивация нарушенных участков лый период года тительного покрова;

болот.

б) изменению направлений и механизма поверх ностного стока;

в) возникновению эрозионных процессов 398 Глава 14. Гидроэкологические аспекты хозяйственного освоения заболоченных территорий Гидронамыв грунта на 1. Уничтожение участков болот как природных Предложений нет.

болото образований.

2. Минерализация прилегающих участков болот, приводящая к смене растительного покрова Сброс промышленных Загрязнение болотных вод, включая и тепловое Очистка и охлаждение сточных вод и хозяйственных стоков перед сбросом на болота.

Эксплуатация промыш- Загрязнение атмосферы, приводящее к: Предложений нет.

ленных объектов и а) загрязнению поверхности болот;

автотранспорта б) загрязнению болотных вод.

Таблица 14. Основные виды техногенных воздействий, характер нарушений рек и озер Вид техногенного Характер техногенного нарушения Предложения по снижению воздействия водных объектов негативных последствий Реки Строительство дамб в Сезонное подтопление паводочными водами уча- Устройство водопропускных сооруже поймах рек стков пойм, гибель подтопленных лесных масси- ний для сброса паводочных вод.

вов.

Строительство надвод- 1. Эрозия берегов. 1. Повышение точности гидрологиче ных переходов через 2. Разрушение переходов при необоснованном ских расчетов.

реки занижении высоты сооружаемых объектов. 2. Укрепление берегов.

3. Загрязнение водотока при разрыве нефтепрово да.

Строительство подвод- 1. Возникновение эрозионных процессов в местах Повышение точности расчета эрозион ных переходов переходов. ных процессов 2. Увеличение мутности потока.

Строительство водоза- Превышение возможных объемов водозабора, Повышение точности расчета возмож боров появление заморных явлений. ных объемов водозабора в лимити рующие периоды Строительство ледовых Усиление руслового процесса вследствие увели- Выбор мест устройства переправ на переправ чения толщины льда плесовых участках рек Сброс промышленных Загрязнение речных вод, включая и тепловое Расчеты ПДС и хозяйственных стоков Озера Сброс промышленных Загрязнение озерных вод, включая и тепловое. Расчеты ПДС и хозяйственных стоков Выемка грунта со дна 1. Изменение морфометрии озера Предложений нет озер 2. Изменение гидрологического режима Строительство водоза- Изменение гидрологического режима Расчет водного баланса с целью рацио боров нального использования озерных вод Болота зоны многолетней мерзлоты по структуре и растительному покрову силь но отличаются от болот талой зоны, что хорошо показано в главе 3 настоящей моно графии. Принципиальное же отличие теплового, да и водного режима сравниваемых болот заключается в ежегодном промерзании деятельного слоя и смыкании сезонной и многолетней мерзлоты на болотах криолитозоны. Талики на этих болотах могут 14.2. Болота наблюдаться лишь на их пониженных элементах мезорельефа (МБП), которые в це лом ряде случаев полностью не промерзают. В качестве основного критерия устой чивости мерзлых болот (полигональных и бугристых), по-видимому, можно принять величину существующего в настоящее время соотношения величин потенциального оттаивания и промерзания деятельного слоя, которая для мерзлых болот не должна превышать 1, а для «талых» (олиготрофных сфагновых) — быть меньше 1. В случае, когда величина указанного соотношения превысит 1, болотная система, представлен ная полигональным или бугристым типом болот, входит в неустойчивое, переходное состояние. В аналогичное состояние входят «талые» олиготрофные болота, когда ве личина соотношения оттаивания и промерзания деятельного слоя становится меньше 1. Очевидно, что для перехода болота в неустойчивое состояние необходимо, чтобы изменившаяся величина критерия устойчивости оставалась постоянной в течение достаточно длительного времени.

В случае потепления климата на мерзлых болотах будет увеличиваться мощность существующих таликов и появятся новые талые слои. В результате этого произойдет изменение в процессе водообмена между повышенными и пониженными элементами мезорельефа болот, которое может привести к просадке торфяной залежи и образо ванию внутриболотных микроозерков, а также замене лишайников сфагновыми мха ми. На талых болотах этой зоны уменьшится глубина сезонного промерзания, повы сится эффективность стока болотных вод. Следует отметить, что все эти процессы наиболее интенсивно будут происходить на границе распространения многолетней мерзлоты.

В случае похолодания климата на мерзлых болотах будет уменьшаться мощность существующих в настоящее время таликов под топями и озерками, повысится устой чивость мерзлых болот.

Под устойчивостью природных ландшафтов, как правило, понимают либо потен циальный запас буферности исходных природных комплексов, либо способность по следних к самовосстановлению при прекращении техногенных нагрузок [183]. Под устойчивостью же болот [57] понимается их способность при воздействии на них техногенной нагрузки сохранять основные природные функции болотной системы, обеспечивающие дальнейшее развитие болотных массивов. В тех случаях, когда тех ногенные нагрузки превышают потенциальную устойчивость болотных систем, воз никают необратимые процессы распада этих систем как природных образований.

Основным показателем, характеризующим устойчивость болот, является средний многолетний уровень болотных вод, а для мерзлых болот криолитозоны еще и мощ ность деятельного слоя, численно равная среднемноголетней глубине сезонного от таивания торфяной залежи. Положение уровня воды относительно поверхности бо лота в значительной мере определяет видовой состав растительного покрова и мик рорельеф, которые характеризуют тип болотного микроландшафта. Изменение сред него уровня, вызванное природными или техногенными причинами, приводит к сме не растительного покрова, а, следовательно, и типа болотного микроландшафта и даже типа болота. Следует отметить, что толщина деятельного слоя мерзлых болот в основном зависит от количества тепла, поступающего в торфяную залежь, т. е. прак тически от теплового баланса болот. Характерной особенностью теплового баланса 400 Глава 14. Гидроэкологические аспекты хозяйственного освоения заболоченных территорий повышенных элементов мезорельефа мерзлых болот является превышение потенци альной средней многолетней величины промерзания над глубиной их сезонного от таивания. Это обстоятельство обеспечивает сохранность многолетней мерзлоты вблизи дневной поверхности и практически ежегодное слияние сезонного промерза ния с многолетней мерзлотой.

Потепление климата, которое прогнозируется рядом ученых [27, 28], и начало ко торого уже подтверждается анализом климатических данных последних двух деся тилетий, должно повлиять на изменение гидрологического режима территорий [210, 211] и размещение природных зон. Результаты исследований влияния изменения климата на размещение природных зон на территории бывшего СССР [70] показы вают на значительные смещения границ этих зон, особенно в северных широтах.

При этом просматриваются и большие изменения в площадях природных зон. Так, пло щадь тундры и лесотундры, занимающая в настоящее время 19,5 % территории стра ны, в результате глобального потепления климата на 2,2 С сократится до 3 %, пло щадь хвойных лесов уменьшится с 38,7 до 11,3 %, а площадь широколиственных ле сов возрастет с 1,1 до 14,5 %. При разработке прогноза размещения природных зон (при глобальном потеплении климата) авторами работы [70] в качестве индекса, учи тывающего климатические факторы, использовано отношение величины испаряемо сти к величине осадков. Будыко М. И. [27] в своих исследованиях в качестве такого индекса, названного им «индексом сухости», принимал отношение величины радиа ционного баланса к величине затрат тепла на испарение осадков.

Нами в данной работе сделана попытка определить размещение границ болотных зон в северной части Западно-Сибирской равнины при глобальном потеплении кли мата, используя индексы, полученные К. И. Кобак [70]. Для современных границ бо лотных зон (между зоной полигональных и зоной бугристых болот, а также между зоной бугристых и олиготрофных болот) в полосе шириной 30 были определены средние значения упомянутого выше индекса. Для первой границы, средняя широта которой равна 67 32, индекс оказался равным 0,549, для второй, средняя широта которой равна 63 27 — 0,608. На основе данных по индексам, полученным К. И.

Кобак, были построены поля этого индекса на северную часть Западной Сибири для двух случаев. Вначале были построены поля индекса для случая потепления гло бального климата на 1,40С, а затем и для случая потепления климата на 2,20С. Ис пользуя данные поля, были определены географические широты, соответствующие средним значениям индексов сухости на границах («безинерционный процесс») со временных болотных зон. Эти широты, соответствующие границам болотных зон, измененным в процессе потепления, и приняты в качестве прогнозных. При потеп ления глобального климата на 1,4 граница между полигональными и бугристыми болотами переместится на север на 50 (с 6732 до 6822) или примерно на 100 км.

При повышении температуры воздуха на 2,20 упомянутая граница сместится на север на 430 (с 6732 до72) или более чем на 400 км. Что касается границы между зона ми бугристых и олиготрофных болот, то она при потеплении глобального климата на 1,4 переместится на север на 348 (с 6327 до 6716) или на 400 км, при повышении же температуры воздуха на 2,2 эта граница сместится на север на 515 (с 6327 до 6842) или более чем на 500 км. Совершенно очевидно, что изменение растительного 14.2. Болота покрова и структуры болот, а, следовательно, и их типа произойдет не за один или два года, потребуется более длительное время. Анализ результатов исследований из менения древесной растительности под влиянием потепления климата [65] показал, что время восстановления первичного состояния биосферы после пертурбации, оп ределенное разными авторами, очень сильно варьирует — от нескольких сотен до миллионов лет. Такой большой разброс в продолжительности периодов установления новых границ растительных зон объясняется разными методическими подходами, используемыми авторами при составлении прогноза изменения растительного по крова под влиянием глобального потепления климата. Как отмечает К. И. Кобак [70], изучающая данный вопрос,…«Эта проблема достаточно сложна и требует дальней ших исследований».

Что касается оценки изменения границ болотных зон под влиянием потепления климата, то здесь необходимо учитывать специфику болот. Следует иметь в виду, что уровень воды на болотах, в отличие от суходолов, находится вблизи дневной поверх ности, а болотная растительность сама создает для себя почву (торф) для развития и обеспечивает рост болотного массива. Кроме того, состав растительного покрова се верных болотных зон (олиготрофных, бугристых и полигональных) по характеру ма ло различается. Структуру болот здесь определяет многолетняя мерзлота. Критерием их устойчивости является соотношение величин потенциального оттаивания и про мерзания деятельного слоя, которое полностью определяется тепловым фактором.

Потепление климата приведет к изменению этого соотношения, а, следовательно, и к смене типа болота. По результатам исследований О. А. Анисимова [3] «…в ближай шие десятилетия произойдет заметное сокращение вечной мерзлоты, ее площадь в северном полушарии уменьшится на 10–15 %». По его данным при потеплении кли мата произойдет увеличение глубины сезонного оттаивания грунта, например, в За падной Сибири — на 15–25 %. Совершенно очевидно, что в этих условиях произой дут изменения природных условий и на болотах. Эти изменения коснутся, прежде всего, растительного покрова и, в первую очередь, обилия тех или иных растений. На преобразование структуры болот, в связи с очень малой скоростью торфонакопления, потребуется несколько сотен лет.

14.2.2. Нарушение природных условий при строительстве на болотах Поскольку уровни воды на болотах находятся обычно вблизи дневной поверхно сти, то любые сооружения, возводимые на болотах, вносят изменения в механизм стока болотных вод. Особенно сильные изменения оказывают линейные сооружения, возводимые на болотах (дороги, трубопроводы при подземной и наземной укладке), которые в большинстве случаев выступают в качестве препятствий естественному стоку болотных вод. В результате этого, при отсутствии водопропускных отверстий, обеспечивающих нормальный пропуск воды, вдоль линейных сооружений образуют ся зоны подтопления (фото 21 во вкладке) и «подсушки» (фото 22 во вкладке, см. стр.

432) болот, а, следовательно, изменяются экологические условия в этих зонах.

При этом размеры зон воздействия линейного сооружения и степень нарушения зависит от ряда факторов и, в первую очередь, от угла, под которым линейное соору 402 Глава 14. Гидроэкологические аспекты хозяйственного освоения заболоченных территорий жение подходит к направлению движения болотных вод. Наибольшее влияние со оружение оказывает при угле подхода, равном 90, наименьшее — при угле 0. Оче видно, что если направление трассы совпадает с направлением движения болотных вод, то влияние ее на экологические условия болота близко к нулю. Отсюда следует вывод, что при трассировании линейных сооружений с учетом сетки линий стекания болотных вод, т. е. вдоль линий стекания, влияние дорог на водно-тепловой режим болота практически будет отсутствовать. Отсутствие негативного влияния линейных сооружений на экологию болот будет и в случае устройства водопропускных отвер стий через сооружения, обеспечивающих нормальный (необходимый) пропуск бо лотных вод, следовательно, и близкий к естественному уровенный режим. Однако, как показывает обследование освоенных в настоящее время заболоченных террито рий, проектирование и прокладка линейных сооружений на болотах проводится без должного гидрологического обоснования. Отсутствие такого обоснования, как пра вило, приводит к нарушению условий стока и образованию участков подтопления и «подсушки» болот. Изменение режима уровней на нарушенных участках приводит, в свою очередь, к изменению теплового режима, режима стока, испарения, промерза ния, и, как следствие, к смене состава растительного покрова.

На участках подтопления повышенных элементов поверхности полигональных и бугристых болот несколько возрастает их радиационный баланс за счет уменьшения альбедо поверхности, а в связи с повышением коэффициента теплопроводности дея тельного слоя увеличивается поток тепла в торфяную залежь. Увеличивается испаре ние и глубина сезонного протаивания болот, понижается устойчивость повышенных элементов к разрушению. На участках «подсушки» полигональных и бугристых бо лот все рассмотренные выше процессы противоположно направлены. Аналогичные изменения экологических условий происходят и при прокладке линейных сооруже ний на олиготрофных болотах, которые нередко встречаются в зоне бугристых болот (см. главу 3).

Определение размеров зон подтопления при строительстве линейных со оружений. Размеры зон подтопления при прокладке линейных сооружений и, прежде всего, автомобильных дорог зависят от структуры болот (его мезорелье фа), уклона поверхности болот и высоты подпорных горизонтов воды. В отличие от олиготрофных сфагновых болот, где стекание воды происходит рассредоточен ным по территории болотного массива фильтрационным потоком, сброс талых и дождевых вод с полигональных и бугристых болот осуществляется по понижен ным элементам мезорельефа (топи, ложбины, межполигональные трещины) со средоточеным потоком. В главе 7 приводится классификация межбугорных пони жений, которые рассматриваются как элементы первичной гидрографической се ти болот, и дается их детальное описание.

Обобщение материалов полевых обследований межбугорных понижений, а также зон подтопления болот у линейных сооружений, выполненное В. И. Батуевым, по зволило получить количественные характеристики (глубина эрозионного вреза, про дольные уклоны поверхности болотных вод, глубина воды у сооружения) этих зон.

Следует отметить, что все эти характеристики получены инструментальным путем непосредственно на местности (табл. 14.3).

14.2. Болота Таблица 14. Характеристика зон подтопления у линейных сооружениях на бугристых болотах Вид межбугорного понижения проточные топи проточные топи межзападинные магистральные Руслообразую первичные ложбины ложбины Характеристика зон подтопления щие максимальная 0,8 0,9 1,4 2, Глубина вреза,м средняя 0,4 0,7 1,0 1, минимальная 0,1 0,2 0,5 0, максимальная 0,0080 0,0080 0,0040 0, Уклон поверхности болотных вод средняя 0,0028 0,0020 0,0018 0, минимальная 0,0018 0.0014 0,0008 0. максимальная 0,70 0,95 1,30 1, Глубина воды у сооружения, м средняя 0,45 0,70 1,05 1, минимальная 0,20 0,30 0,65 0, половодья 270 480 810 Радиус зоны подтопления, м летней межени 170 350 650 зимней межени 75 160 400 На форму зоны подтопления на бугристых болотах в определенной мере сказы вается форма пересекаемого сооружением межбугорного понижения, хотя в ряде случаев она представляет собой полуокружность, примыкающую к сооружению. На олиготрофных массивах с рассредоточенным фильтрационным потоком форма зоны подтопления в преобладающем числе случаев представляет собой сегмент окружно сти. На бугристых болотах выделяются три зоны подтопления (табл. 14.3).

Зона половодья — это зона наибольшего подтопления болот у линейных соору жений. Она образуется в период весеннего половодья и высоких дождевых паводков.

Продолжительность функционирования этой зоны составляет порядка 15–25 суток. В летний меженный период размеры зоны подтопления сильно (в 2–3 раза) сокраща ются, что видно из табл. 14.3. Подтопление в зимнюю межень минимальное. В зоне половодья отмечается частичное изменение состава растительного покрова и разру шение мерзлых бугров. В зоне летнего меженного подтопления происходит интен сивная деградация растительного покрова, разрушение верхнего слоя многолетней мерзлоты, увеличение площади МБП. Наибольшее влияние на экологические усло вия болот оказывает постоянное зимнее подтопление: участки болотных микроланд шафтов в этой зоне превращаются в сильно обводненные застойные топи.

Обследование участков подтопления болот, выполненное В. И. Батуевым (глава 7) в районе нефтяного месторождения им. В. И. Муравленко (стационар Муравлен ковский), показало, что обычно высота подпорных уровней вдоль дорог на топяных участках составляет около 0,5 м. Приняв эту величину за исходную, была сделана 404 Глава 14. Гидроэкологические аспекты хозяйственного освоения заболоченных территорий попытка оценить в первом приближении изменение водно-теплового режима бугри стых болот при искусственном повышении или понижении уровня воды на различ ных элементах мезорельефа на 0,5 м. Расчет выполнен В. И. Батуевым по разрабо танной Ю. П. Москвиным модели водно-теплового режима бугристых болот [глава 10] по данным многолетних наблюдений метеорологических станций, расположен ных в южной части зоны бугристых болот (Тарко-Сале, Нум-То, Толька, Березово, Казым). Расчет проводился в следующей последовательности: вначале рассчитыва лись ежедневные величины всех элементов водно-теплового режима болот (испаре ние, влажность, глубина оттаивания, температура торфяной залежи, уровень болот ных вод и др.) в их естественном состоянии, а затем уровни болотных вод изменя лись на 0,5 м и все перечисленные характеристики вычислялись по измененным уровням. Обобщенные за многолетний период результаты расчета представлены в табл. 14.4, 14.5.

Таблица 14. Среднемноголетние и обеспеченные характеристики водно-теплового режима бугров бугристых болот в естественном (ест), подтопленном (+0,5) и подсушенном (–0,5) состоянии Обеспеченность 5% 50 % 95 % Состояние обводненности –0,5* ест +0,5** –0,5* ест +0,5** –0,5* ест +0,5** Уровни болотных вод на буграх, см июнь –29 –14 38 –24 –18 32 –22 –22 июль –42 –24 28 –37 –33 17 –33 –34 август –54 –27 23 –50 –41 9 –44 –45 – сентябрь –62 –27 23 –58 –42 8 –49 –52 – Влажность деятельного слоя бугров, % июнь 34 38 99 30 34 99 27 25 июль 46 51 97 42 44 97 38 36 август 54 60 96 50 53 95 46 47 сентябрь 59 66 94 55 60 92 50 55 Оттаивание деятельного слоя бугров, см июнь 21 22 38 16 16 28 14 14 июль 34 36 59 29 30 52 25 26 август 46 48 73 42 43 68 36 37 сентябрь 54 55 82 48 50 76 41 44 Температура торфяной залежи бугра на глубине 5 см, 0С июнь 9,3 9,4 10,0 6,9 7,0 8,1 5,0 5,0 6, июль 12,6 12,6 12,6 11,3 11,3 11,3 9,7 9,7 9, август 10,7 10,7 10,7 9,1 9,1 9,1 8,0 8,0 8, сентябрь 7,7 7,7 7,7 6,1 6,1 6,1 4,3 4,3 4, Температура торфяной залежи бугра на глубине 10 см, 0С июнь 6,2 6,4 7,9 3,9 4,1 6,5 2,4 2,5 5, июль 9,6 9,7 9,9 8,6 8,7 9,0 7,4 7,4 8, август 8,6 8,6 8,6 7,6 7,5 7,6 6,8 6,8 6, 14.2. Болота Обеспеченность 5% 50 % 95 % сентябрь 8,7 8,7 8,7 5,6 5,6 5,6 4,4 4,4 4, Температура торфяной залежи бугра на глубине 15 см, С июнь 3,1 3,4 6,1 1,0 1,2 4,5 0,3 0,4 3, июль 7,3 7,3 7,7 6,1 6,3 7,1 4,6 4,9 6, август 6,8 6,8 6,8 6,1 6,1 6,1 5,6 5,6 5, сентябрь 5,5 5,5 5,5 4,7 4,7 4,7 3,9 3,9 3, Температура торфяной залежи бугра на глубине 20 см, С июнь 1,2 1,4 4,4 0,1 0,2 2,0 0,0 0,0 1, июль 5,1 5,3 5,7 3,8 4,1 5,3 2,3 2,8 4, август 5,1 5,1 5,1 4,6 4,6 4,6 4,2 4,3 4, сентябрь 4,2 4,2 4,2 3,7 3,7 3,7 3,2 3,2 3, Примечание: * — уровень на 0,5 м ниже естественного, ** — уровень на 0,5 м выше естественного уровня.

Таблица 14. Среднемноголетние и обеспеченные характеристики водно-теплового режима топей бугристых болот в естественном (ест), подтопленном (+0,5) и подсушен ном (–0,5) состоянии Обеспеченность 5% 50 % 95 % Состояние –0,5* ест +0,5** –0,5* ест +0,5** –0,5* ест +0,5** обводненности Уровни болотных вод на топях, см июнь –35 15 65 –42 8 58 –50 0 июль –42 8 58 –50 0 50 –59 –9 август –38 12 62 –48 2 52 –58 –8 сентябрь –38 12 62- –44 6 56 –53 0 Оттаивание деятельного слоя топей, см июнь 24 40 42 16 24 25 12 20 июль 35 59 63 26 44 46 23 39 август 43 72 76 36 58 63 32 53 сентябрь 55 92 98 40 68 75 35 58 Температура торфяной залежи топи на глубине 10 см, С июнь 5,5 8,2 8.6 2,9 4,8 4,9 1,0 2,7 3, июль 8,3 12,7 12,9 6,0 11,4 11,4 5,0 9,3 10, август 9,4 12,1 12,3 7,9 10,6 10,8 7,4 9,8 10, сентябрь 9,4 9,4 9,4 5.3 7,4 7,4 4,2 6,2 6, Температура торфяной залежи топи на глубине 20 см, 0С июнь 2,0 4,5 4,8 1,1 1,7 1.7 0 0,3 0, июль 4,5 8,1 8.3 2,8 7,1 7,2 2,0 5,3 5, август 5,6 8,0 8,2 4,4 7,7 7,7 4,0 7.4 7, сентябрь 4,5 7,3 7,6 3,1 6,2 6,2 2,5 3.4 3, Примечание: * — уровень на 0,5 м ниже естественного, ** — уровень на 0,5 м выше естественного уровня.

406 Глава 14. Гидроэкологические аспекты хозяйственного освоения заболоченных территорий При анализе данных, приведенных в табл. 14.4, 14.5, следует иметь в виду, что бугристые болота имеют хорошо развитый мезорельеф. Так, превышение средней поверхности бугров над топями, как правило, составляет около 0,5–0,7 м, хотя может достигать и несколько большей величины. Отсюда следует, что при среднем подтоп лении топей на 0,5 м бугры будут подтоплены на величину меньшую, чем 0,5 м, при чем относительно непродолжительное время (лишь в течение весеннего половодья и высоких дождевых паводков). Поэтому, сравнивая возможные последствия измене ний уровенного режима на различных элементах мезорельефа бугристых болот, сле дует иметь в виду, что в естественных условиях при подтоплении техногенная на грузка на топи оказывается значительно больше, чем на бугры. Последствия измене ний уровенного режима при подсушке участков бугристых болот также в большей степени проявятся на топях, поскольку бугры практически имеют только атмосфер ное питание, тогда как водный режим топей в основном определяется стоком с буг ров. В связи с этим сокращение указанного стока для водного режима топей весьма существенно.

Результаты расчетов, приведенные в таблице 14.4, 14.5, свидетельствуют о раз личном влиянии изменения уровней на водно-тепловой режим повышенных (буг ров) и пониженных (топей) элементов мезорельефа бугристых болот (при одинако вой величине их подтопления или осушения). Подтопление в основном изменяет водно-тепловой режим бугров, в то время как осушение в большей степени сказы вается на водно-тепловых характеристиках топей.

Так, при повышении уровней воды на буграх на 0.5 м их поверхность в период весеннего половодья и высоких дождевых паводков оказывается практически под водой. В результате влажность торфяной залежи на них увеличивается до полного насыщения. Такая влагонасы щенность торфа приводит к интенсивному оттаиванию бугров, приблизительно в 1,5 раза превышающему интенсивность оттаивания в естественных условиях. Так, в наиболее теплые годы оттаивание бугров будет достигать 80–85 см, а в наиболее холодные — 65–70 см. Как видно из табл. 14.4, 14.5, наибольшая интенсивность оттаивания, приблизительно в 2 раза превышающая естественную, отмечается в начале теплого периода. Соответственно в этот период наблюдается существенный прогрев корнеобитаемого слоя торфяной залежи бугров. Так, уже в июне темпера тура на глубине 10–15 см на 2–3° выше, чем в естественных условиях. Если учесть, что в наиболее холодные летние сезоны температура на глубине 15 см в июне равна 0,0–0,5°, становится понятным значительное отепление верхнего слоя торфяной залежи бугров при их подтоплении.

Специальных осушительных работ на болотах зоны многолетней мерзлоты не проводится. Однако при строительстве разного рода сооружений, и, прежде всего, дорог, образуются участки подсушенных болот. Снижение уровней воды на буграх незначительно сказывается на их водно-тепловом режиме. Влажность деятельного слоя снижается всего на 5–8 %, глубина оттаивания уменьшается лишь на 2–3 см, температура торфяной залежи практически не изменяется.

Воздействие осушения на водно-тепловой режим топей проявляется в значи тельно большей степени, чем подтопления. Так, оттаивание топей при снижении уровней уменьшается в 1,5–2,0 раза. Соответственно на 2–5° уменьшается темпера 14.2. Болота тура торфяной залежи в корнеобитаемом слое. Как следует из выше приведенной таблицы, максимальное оттаивание торфяной залежи топи в наиболее теплые годы (при снижении уровня на 0,5 м) будет составлять 55 см, в средние — 40 см, а в хо лодные — 35 см. Глубина же промерзания топей, как правило, колеблется в преде лах 45–55 см. В связи с этим возникает возможность появления многолетнемерзло го слоя в торфяной залежи топей и постепенного увеличения его мощности. В ес тественных условиях торфяная залежь топей на бугристых болотах обычно оттаи вает полностью.

Рассмотренная выше количественная оценка изменений водно-теплового режи ма бугристых болот при повышении и понижении уровня воды на 0,5 м дает первое представление о возможных последствиях таких видов антропогенных нагрузок, как подтопление и осушение. Выше уже отмечалось, что величина подтопления и осушения различных элементов мезорельефа бугристых болот не является посто янной, а варьирует в определенных пределах, следовательно, изменяются и разме ры воздействия на природные условия. Следует заметить, что нарушение водно теплового режима болот влечет за собой изменение растительного покрова. Смена видового состава растительности скажется на величине альбедо поверхности, сле довательно, на радиационном балансе и в конечном итоге на водно-тепловом ре жиме (испарение, промерзание и оттаивание). На данном этапе исследований рас смотреть всю цепочку преобразования природных условий бугристых болот под воздействием даже одного вида антропогенной нагрузки — подтопления, пока не представляется возможным.

Качественные изменения природных условий этих болот проявятся, прежде всего, в смене состава растительного покрова. Так, на буграх в результате их подтопления, следовательно, и потепления корнеобитаемого слоя произойдет смена лишайников на сфагновые мхи. На топях при этом виде воздействия су щественных изменений в растительном покрове не произойдет, хотя при значи тельных величинах подтопления возможна частичная замена сфагновых мхов на гипновые мхи. Как на топях, так и на буграх будет наблюдаться усиление про цесса торфонакопления. В результате осушения в составе растительного покро ва бугров следует ожидать некоторого угнетения мохового покрова, постепенное увеличение доли лишайников, проявление процессов морозобойной трещинова тости.

Аналогичные, но менее выраженные изменения природных условий при подтоп лении и осушении отдельных участков заболоченных территорий можно ожидать и на полигональных болотах.

Влияние подтопления на олиготрофные сфагновые болота, которые встречаются в зоне многолетней мерзлоты, проявляется, прежде всего, в изменении состава рас тительного покрова и, как следствие, в изменении типа болотного микроландшафта.

Смена микроландшафтов по мере повышения среднемноголетнего уровня болотных вод имеет следующую последовательность: сосново-сфагново-кустарничковый, сфагново-кустарничково-сосновый, сфагново-кустарничково-пушицевый, сфагново осоково-шейхцериевый.

408 Глава 14. Гидроэкологические аспекты хозяйственного освоения заболоченных территорий 14.2.3. Механическое площадное нарушение поверхности болота и растительного покрова Нарушение поверхности болота и растительного покрова на значительных пло щадях происходит обычно при строительстве линейных сооружений (дорог, линий электропередач и разного рода трубопроводов). Подготовка трасс этих сооружений предусматривает очистку коридоров трасс от древесной растительности. При выпол нении этих работ строительной техникой сильно нарушается кустарничково травяной и мохово-лишайниковый покров, а также микрорельеф поверхности болота (фото 23 во вкладке, см. стр. 432).

Нарушение растительного покрова, очесного слоя и микрорельефа поверхности болота приводит к изменению шероховатости поверхности и, как следствие, к из менению условий распределения снежного покрова. Последнее, в свою очередь, отражается на режиме промерзания торфяной залежи, и в конечном итоге, на изме нении теплового режима деятельного слоя. Более значительные повреждения по верхности болот строительной техникой (глубокие колеи, канавы, ямы) приводят к изменению направлений движения поверхностных вод и к изменению характера стока болотных вод. Однако, как показывают наблюдения, после строительства ли нейных сооружений придорожные и притрубопроводные полосы в дальнейшем уже не расчищаются, следовательно, и не нарушается их поверхность. Растительный покров на участках с ненарушенным водным режимом постепенно восстанавлива ется, восстанавливается и нарушенный болотный микроландшафт. На участках с нарушенным водным режимом растительный покров и микрорельеф поверхности изменяются, в результате формируется новый болотный микроландшафт. На на чальной фазе такого развития (15–25 лет) данный процесс имеет одностороннюю направленность — практически всегда в сторону увеличения площади МБП отно сительно бугров (деградация бугров). В дальнейшем элементы микроландшафта подстраиваются под изменившиеся характеристики водно-теплового баланса и тем самым уравновешивают новую (для данного участка) структуру экосистемы. Сле дует отметить, что дороги, отсыпанные минеральным грунтом, а также сам транс порт и перевозимые им грунты оказывают влияние на растительный покров придо рожной полосы, непосредственно примыкающей к дороге. В результате вдоль до рог на олиготрофных болотах появляется несвойственная для этих болот расти тельность — ивы, осины, березы, иван-чай и др.

Большой ущерб природной среде северных районов наносит гусеничный и ко лесный транспорт. Интенсивное хозяйственное освоение этих районов обусловило поступление на север и использование там огромного парка строительной и транс портной техники. Вся эта техника, особенно в период разведки нефтяных и газовых месторождений и в первые годы освоения территории, перемещалась не только зи мой, но и летом, практически по бездорожью, сильно нарушая, а часто и уничтожая растительный покров. При пятикратном проезде трактора по одной и той же колее мохово-лишайниковый покров практически полностью сдирается с минерального грунта и разрушается. В районе Нового Порта ширина полос с нарушенным расти тельным покровом от проезда вездеходной техники достигает 700–800 м. Уничтоже 14.2. Болота ние растительного покрова способствует развитию процесса эрозии почв и, как след ствие, оврагообразованию, особенно в зоне полигональных болот. Восстановление растительного покрова после прекращения движения гусеничной техники происхо дит лишь через 10 и более лет. Одно- и двухразовые проезды тракторов по болотам и заболоченной тундре в теплый период года приводят к нарушению растительного покрова, изменению его состава, и, в частности, появлению пушицы.

Широкое использование техники на сильно заболоченных территориях является одной из основных причин повышения пожароопасности исследуемого района. Не осторожность обращения с огнем людей, работающих в поле, и несоблюдение пра вил по пожарной безопасности водителей транспортных средств приводит к частым и обширным пожарам. Сильно страдают от пожаров болота, на которых полностью выгорает растительный покров на повышенных элементах микрорельефа. На восста новление растительности на выгоревших территориях требуется не менее 15–20 лет (на примере последствий обширного пожара 1977 года в районе нефтяного месторо ждения им. В. И. Муравленко).

14.2.4. Разливы нефти на болотах 14.2.4.1. Состояние вопроса Нефть — один из самых интенсивных загрязнителей поверхностных и подзем ных вод. Около 100 г нефтепродуктов загрязняют 8 тыс. литров воды настолько, что она становится непригодной для жизни гидробионтов и хозяйственного потребления [218]. Нефтяная пленка затрудняет и даже прекращает обогащение воды кислородом.

Растворимость нефти в воде невелика, распад ее происходит медленно, особенно при низких температурах.

Добыча и транспортировка нефти оказывают значительное влияние на природ ную среду. В связи с этим проблеме охраны поверхности суши (почво-грунты, по верхностные и подземные воды) от загрязнения нефтью и нефтепродуктами посвя щено большое количество работ. Довольно обширная библиография по вопросам влияния добычи и транспортирования нефти на природную среду приведена в моно графии Н. П. Солнцевой [183]. В работах, упомянутых в этой монографии, рассмат риваются самые различные аспекты данной проблемы:

– характер распространения нефтяных загрязнений в почво-грунтах и по терри тории;

– последствия аварийных выбросов нефти на природные ландшафты;

– изменения фракционного состава нефти при взаимодействии с почво грунтами, поверхностными и подземными водами;

– разработка эффективных методов борьбы с нефтяными загрязнениями по верхности суши и водной поверхности;

– деградация растительности под влиянием длительного нефтяного загрязнения и пути её восстановления.

Большое внимание в литературе уделяется вопросам, касающимся предотвраще ния нефтезагрязнения почв и вод в нефтедобывающих районах, а именно, поиску эффективных методов обезвреживания и утилизации отходов нефтяных производств, 410 Глава 14. Гидроэкологические аспекты хозяйственного освоения заболоченных территорий таких как создание оборотного водоснабжения, захоронение промстоков в глубокие водоносные горизонты [153]. Описываются современные способы ликвидации по следствий аварийных утечек нефти, к которым относятся механические (автономные плавучие) приспособления и химические (различные дисперсанты и сорбенты) сред ства, а также интенсивно развивающиеся в последнее время микробиологические методы биодеградации [52]. В трудах ученых Западно-Сибирского НИГНИ было по казано, что ведущим фактором в процессе деструкции нефтепродуктов при попада нии на открытую водную поверхность является их биохимическое окисление с уча стием углеводородоокисляющих бактерий. На основе микробиологических исследо ваний проб пластовых вод районов нефтяных месторождений Тюменской области авторами был предложен комплексный метод борьбы с загрязнением водоемов — внесение нефтеокисляющих бактерий с минеральной подкормкой. Микробиологи ческие методы очистки получили распространение и за рубежом. Так, в Германии на основе селекции микроорганизмов, разлагающих ароматические и галоидированные углеводороды, разработана эффективная технология по ликвидации нефтепродуктов с помощью биологически активных пен [226]. Из анализа литературы по биологиче ским методам борьбы с нефтезагрязнениями можно сделать вывод, что бактериаль ная обработка дает эффективные результаты только в тех случаях, когда загрязнение наблюдается в виде тонкорастворенных дисперсных углеводородов, находящихся или на поверхности воды, или среди высокопроницаемых пород аллювиальных от ложений. Применение биологических средств для очистки малопроницаемых пород (ил, глина) с остаточной нефтенасыщенностью, по мнению некоторых авторов, не дает положительных результатов.

Одним из приоритетных направлений разработки природоохранных мероприятий при разведке и эксплуатации нефтяных месторождений является оценка последствий аварийных выбросов нефти в пределах нефтепромыслов и магистральных трубопрово дов в аспекте их влияния на окружающую среду. Согласно литературным данным, эта проблема решается по ряду направлений, ведущими из которых являются оценки степе ни изменения фракционного состава нефти при взаимодействии с различными компо нентами окружающей среды (почва, воздух, вода), а также исследование процессов де градации, процессов самоочищения природной среды и восстановления почвенного и растительного покрова нефтезагрязненных экосистем. В результате исследований, про веденных на ряде нефтяных месторождений Тюменской области, установлены измене ния фитоценозов под влиянием длительного нефтяного загрязнения, а также пути вос становления растительного покрова через злаковое разнотравье [215].

Полное окисление нефти, согласно работе [218], заканчивается в аэробных усло виях не ранее чем через 100–150 дней, а в анаэробных — еще позже. Для полного окисления 1 л нефти требуется количество кислорода, содержащееся в 400 тысяч литров воды при его нормальной летней концентрации (7–8 мг/л). В зимних услови ях 1 л нефти приводит в негодность около 1 млн. л воды.

В отношении болот подобных исследований крайне мало несмотря на то, что бо гатейшие месторождения нефти в нашей стране расположены на сильно заболочен ной территории и, в частности, в Западной Сибири. Кроме того, значительная протя женность магистральных нефтепроводов приходится на болота. В связи с тем, что 14.2. Болота разработка нефтяных месторождений в Западной Сибири ведется на сильно заболо ченных водораздельных пространствах, изучение миграционных процессов нефте загрязнений на болотах имеет большое значение. Весь комплекс природоохранных мер объектов нефтепромыслового строительства, расположенных на болотах, должен учитывать специфику этого природного образования, а именно: зависимости скоро сти движения нефтяных пятен от фильтрационных свойств торфяной залежи и уров ней болотных вод, сорбционную способность торфов и болотной растительности в отношении различных загрязняющих веществ, возможности консервации нефтепро дуктов на поверхности и в подповерхностном слое болотного массива и др. Совер шенно очевидно, что корректное решение таких гидроэкологических задач как про гнозирование скорости распространения нефти по мере удаления от источника за грязнения, определение уровня экологической безопасности в водах водоприемников болотной системы, должно основываться на количественной характеристике степени трансформации нефтепродуктов в процессе фильтрации их через торфяную залежь болотного массива.

По вопросам загрязнения болот нефтью имеется уже целый ряд работ [24, 50, 86, 87, 98, 110, 132, 156, 208], в которых рассматриваются некоторые аспекты затронутой проблемы. Так, в работе Д. В. Московченко [98] дается характеристика загрязнения окружающей среды на территории Тюменской области, приведен анализ устойчиво сти ландшафтов, в том числе и болотных, к загрязнению, а также дана оценка спо собности их к самоочищению. Влияние нефтяных загрязнений на растительный по кров болот рассматривается в работах [87, 208], характер распространения нефтяных загрязнений на болотах и их поглощения торфом — в работах [24, 50, 138, 139]. Ре зультаты, полученные при исследовании процесса распространения нефтяных за грязнений на болотах и поглощения их торфяной залежью, практически, не поддают ся обобщению. Это объясняется тем, что в работах по исследованию рассматривае мых процессов обычно отсутствует детальная ландшафтная характеристика места загрязнения и не приводится описание условий, при которых произошел выброс нефти и происходило её растекание. В частности, не приводится характеристика гид рометеорологической ситуации при разливе, не указывается положение уровня бо лотных вод, объем и время выброса нефти, время начала проведения наблюдений за растеканием нефти, прошедшее с момента её выброса и др. В связи с этим не пред ставляется возможным выявить какие-либо общие закономерности в процессах рас текания нефти на болотах и её аккумуляции торфяной залежью, следовательно, и со ставить рекомендации по определению площадей загрязнения и объемов поглощения нефти болотами при аварийных выбросах.

Ряд исследований посвящен вопросам самоочищения и рекультивации загряз ненных почв [41, 140] 14.2.4.2. Экспериментальные исследования поглощения нефти торфяной залежью К числу экспериментальных работ по определению поглощения нефти и нефте продуктов торфяной залежью относятся лишь две работы [24 и 139]. В статье А. П. Братцева [24] описываются результаты опытов по определению поглощения 412 Глава 14. Гидроэкологические аспекты хозяйственного освоения заболоченных территорий нефти и солярки торфом. Опыты проводились следующим образом. С помощью ме таллического цилиндра отбирались монолиты торфа ненарушенной структуры и за ливались сверху нефтью или соляркой до полного насыщения монолитов. После окончания процесса фильтрации через образец по разнице между объемом вылитой и профильтровавшейся нефти (солярки) определялся объем её поглощения. Основным недостатком этого эксперимента является недоучет реальных гидрологических про цессов, протекающих в торфяной залежи при нефтезагрязнении и взаимодействия при этом нефти и воды. Фактически определялась поглощающая способность торфа, а не торфяной залежи. К сожалению, данные экспериментов А. П. Братцева, как и всех других полевых обследований загрязненных участков болот, не увязаны ни с типом болотного ландшафта, ни с видами торфа.

По-видимому, наиболее научно обоснованным подходом при решении вопроса по оценке возможных объемов адсорбируемой болотами нефти будут эксперимен тальные (физическое моделирование) определения нефтепоглощающей способности не торфа, а торфяной залежи. В работе С. М. Новикова [139] рассмотрены результаты таких исследований. Эксперимент проводился по возможности с максимальным при ближением к реальным (естественным) условиям поглощения нефти торфяной зале жью болот. Практически был смоделирован процесс поглощения нефти на болоте.

Как известно, процессы проникновения нефти в торфяную залежь при аварийных выбросах и её поглощения определяются многими факторами. К числу их следует отнести:

– структуру органического скелета деятельного слоя залежи и объемный вес аб солютно сухого вещества, влияющие на водно-физические свойства торфяной залежи, и, в первую очередь, на коэффициент водоотдачи;

– положение уровня болотных вод относительно поверхности;

– интенсивность выброса (разлива) нефти на болото;

– предшествующая разливу нефти гидрометеорологическая ситуация, значи тельно влияющая на интенсивность и величину поглощения нефти.

Однако главными факторами все же являются уровень болотных вод и коэффи циент водоотдачи залежи, определяющие величину «свободного пространства» для аккумуляции нефти в деятельном слое болот.


Рассмотрим один из реальных сценариев загрязнения торфяной залежи неф тью. Допустим, что аварийный выброс нефти на болото произошел в период ве сеннего половодья, когда уровни воды стоят вблизи поверхности. Нефть, быстро достигая уровня воды, вместе с ней растекается по болоту. При снижении уров ня болотных вод нефть, попавшая на болото, проникает в торфяную залежь в освобождающиеся от воды поры. Этот процесс продолжается до тех пор, пока идет снижение уровня болотных вод. Максимальная глубина проникновения нефти в торфяную залежь, следовательно, и наибольшая толщина слоя её за грязнения, по-видимому, должна быть при снижении уровня воды до его мини мального значения. При повышении уровня болотных вод, вызванном осадками, загрязненный слой залежи будет «промываться», часть нефти будет постепенно всплывать к поверхности болота и растекаться. Оставшуюся в торфяной залежи после «промывания» нефть и следует считать адсорбированной болотом. Экспе 14.2. Болота Таблица 14. Характеристика монолитов торфа и мест их отбора Размеры монолита, см № монолита Характеристика места отбора монолита Высота Диаметр 1 47,5 8 Сфагново-кустарничково-пушицевый, облесенный сосной, болот ный микроландшафт. Моховая кочка.

2 43,8 8 Сфагново-кустарничково-пушицевый,облесенный сосной, болот ный микроландшафт. Западина.

3 42,9 8 Сфагново-кустарничково-пушицево-сосновый болотный микро ландшафт. Западина.

4 44,3 8 Грядово-мочажинный комплексный микроландшафт. Гряда: сфаг ново-кустарничково-пушицевая, облесенная сосной. Западина на гряде.

5 44,8 8 Сфагново-пушицевый с кустарничком, редко облесенный сосной, болотный микроландшафт. Межкочечное понижение.

6 33,6 8 Грядово-мочажинный комплексный микроландшафт. Мочажина:

сфагново-шейхцериево-пушицевая.

риментальные исследования процесса проникновения нефти в торфяную залежь и её поглощения проводились по схеме, близкой к описанному выше сценарию.

Опытные работы выполнялись на полевой экспериментальной базе Государст венного гидрологического института (болото Ламмин-Суо). Эксперименты про водились на торфяных монолитах, характеристика которых приведена в табл.

14. Отобранные монолиты помещались в стеклянные мензурки-стаканы, специально подготовленные для проведения экспериментов. В опытах использовалась нефть с Киришского нефтеперерабатывающего завода (г. Кириши), одной из составных час тей которой является западносибирская нефть. Физико-химические параметры этой нефти представлены в табл. 14.7.

Таблица 14.7.

Физико-химические параметры нефти, использованной в экспериментальных работах с торфяными монолитами Параметры нефти Единицы измерения Величина 0 Плотность при 20 С кг/м Содержание воды %об 0, Содержание хлористых солей мг/г Содержание механических примесей % 0, масс. % Содержание серы 1, Кинематическая вязкость при 200С мм2/с 17, Следует иметь в виду, что физико-химические параметры нефти в зависимости от месторождения значительно варьируют. Поскольку при проведении опытов по 414 Глава 14. Гидроэкологические аспекты хозяйственного освоения заболоченных территорий поглощению болотами нефти главной задачей было выяснение самого механизма её проникновения в торфяную залежь, то тип нефти (башкирская, западносибирская и т. п.) не имел принципиального значения.

Работа по проведению самого эксперимента на торфяных монолитах, помещен ных в мензурки-стаканы, включала в себя следующее: насыщение монолита водой снизу;

определение послойного и суммарного коэффициентов водоотдачи методом дренирования колонн торфа;

повторное насыщение монолита торфа водой;

насыще ние монолита нефтью сверху при снижении уровня воды в монолите с одновремен ным определением послойного коэффициента водоотдачи;

промывка монолита при подаче воды снизу;

определение объема вымытой нефти;

определение объема нефти поглощенной монолитом для каждого интервала снижения уровня воды;

дренирова ние монолитов, извлечение их из мензурок-стаканов, продольный разрез монолитов с целью оценки характера загрязнения их нефтью.

Основой для привязки результатов моделирования к конкретным типам болотных микроландшафтов может служить большой экспериментальный материал по водно физическим свойствам торфяной залежи различных типов болот нашей страны, по лученный ГГИ при стационарных [112] и экспедиционных исследованиях болот [16].

Экспериментальное исследование процесса проникновения нефти в торфяную залежь в режиме снижения уровня болотных вод показало, что нефть достаточно бы стро проникает в верхние слои деятельного слоя болот, заполняя освобождающиеся от воды поры. По мере снижения уровня воды и уменьшения коэффициентов водоот дачи торфяной залежи с глубиной интенсивность процесса поглощения нефти посте пенно падает. Объем нефти, который может вместить в себя торфяная залежь при снижении уровня, практически равен объему слившейся из нее воды. Последний, как известно, можно определить, зная суммарный коэффициент водоотдачи торфяной залежи интересующего нас слоя. В качестве такого слоя, способного вместить в себя максимальный объем нефти, принят деятельный слой, т. е. слой колебания уровня болотных вод. Нижняя граница этого слоя определяется положением среднего мини мального уровня воды. В различных болотных микроландшафтах толщина выше упомянутого слоя разная (см. раздел 4.2). Коэффициенты водоотдачи этих слоев за лежи, по данным исследований Западно-Сибирской экспедиции ГГИ, приведены в разделе 4.3.

Как показали экспериментальные исследования процесса поглощения нефти торфяной залежью, значительная часть аккумулированной нефти вымывается при повышении уровня болотных вод. Причем степень её вымывания зависит от коэффи циента водоотдачи торфяной залежи: чем он больше, тем больше объем вымываемой нефти. Ограниченные сроки проведения экспериментальных работ и некоторые не предвиденные моменты процесса проникновения нефти в торфяную залежь не по зволили выполнить опыты с нефтью для всего диапазона изменения коэффициентов водоотдачи деятельного слоя торфяной залежи. Однако, несмотря на это, полученные результаты все же дают возможность в первом приближении оценить степень вымы ваемости нефти из насыщенного ею слоя торфяной залежи. Так, при суммарном ко эффициенте водоотдачи (), равном 0,20, процент вымываемости нефти (при отно сительно коротком периоде снижения — подъема уровня — неделя, месяц) составля 14.2. Болота ет порядка 30 %, при, равном 0,40 — порядка 50 %, при, равном 0,60 — порядка 70 %. Степень вымываемости зависит от времени, прошедшего с момента поглоще ния нефти и начала её вымывания. Чем дольше нефть находится в залежи, тем мень ше процент её вымывания. Заметный вклад в этот процесс вносит также температура воздуха и торфяной залежи в период процесса вымывания.

На бугристых и полигональных болотах объем нефти, который может вместить торфяная залежь, будет зависеть от толщины деятельного слоя, которая меняется в течение теплого периода, как уже отмечалось ранее (глава 5). Весной она минималь ная, в конце теплого периода — максимальная.

Перед постановкой опытов по изучению проникновения нефти в торфяную за лежь предполагалось, что ниже уровня воды нефть в торфяную залежь пройти в принципе не может. Однако результаты экспериментальных исследований показали на реальную возможность такого процесса.

Рассмотрим подробнее процесс насыщения залежи нефтью при проведении эксперимента. Следует отметить, что при насыщении монолита нефтью уровень ее постоянно поддерживается на отметке поверхности монолита. Наблюдения за про цессом насыщения в режиме ступенчатого снижения уровня воды в монолите ука зывают на то, что до некоторого определенного уровня (в разных монолитах этот уровень был разный) нижняя граница нефти следует за уровнем воды. При даль нейшем снижении уровня наблюдается размыв границы нефти с водой: появляются «языки» нефти разной формы ниже уровня воды. По мере понижения уровня языки удлиняются и постепенно достигают дна монолита, в результате чего нефть прони кает под монолит. В этот момент опыт по насыщению монолита нефтью прекра щался несмотря на то, что снижение уровня воды в монолите еще не достигало его дна. Величина снижения уровня в исследуемых монолитах составляла порядка 25– 37 см при высоте монолитов от 34 до 47 см. Провести до конца насыщение моноли тов нефтью, по указанной выше причине, не удалось. Возник вопрос, чем же мож но объяснить проникновение нефти в торфяную залежь ниже уровня воды? Одной из возможных причин этого явления может быть давление столба (слоя) нефти над уровнем воды в монолите. Эксперименты с набором стеклянных трубок, помещен ных в мензурку с водой и наполненных сверху нефтью, показывают, что при одном и том же столбе нефти над поверхностью воды нефть в них проникает в воду на разные глубины. Чем меньше внутренний диаметр трубки, тем меньше в ней слой нефти под уровнем воды.

Поскольку торфяная залежь имеет пористую структуру, то при наличии слоя нефти над поверхностью воды в торфяном монолите нефть должна проникать под уровень воды, причем глубина этого проникновения в крупных порах будет больше, чем в мелких. С целью проверки этого положения был проведен специальный экспе римент. В дренируемый стеклянный сосуд объемом 0,75 л помещалась стеклянная трубка диаметром 40 мм, а в трубку — жгут из сфагнового мха. В банку наливалась вода, и уровень в ней поддерживался на постоянной отметке с помощью дренирую щей трубки. В стеклянную трубку на сфагновый жгут малыми порциями наливалась нефть, при этом ее уровень поддерживался на 1 см над поверхностью воды в сосуде.

Как показали наблюдения, нефть под давлением сантиметрового столба над водой 416 Глава 14. Гидроэкологические аспекты хозяйственного освоения заболоченных территорий проникает под ее уровень на незначительную величину (несколько миллиметров).


Небольшая величина проникновения нефти объясняется малыми размерами пор в сфагновом жгуте. Чтобы убедиться в правоте этого предположения, в жгуте было просверлено сквозное отверстие диаметром около 3 мм и проведен новый опыт. Про дольный разрез жгута после завершения опыта четко показал (по следам нефти) на движение нефти в его центральной части, где было просверлено отверстие. Убеди тельным доказательством проникновения нефти ниже уровня воды под влиянием давления столба нефти над водой является также значительное (в 1,5–2 раза) увели чение коэффициента водоотдачи торфяного монолита в процессе насыщения его нефтью в ранее описанных опытах. Слой (столб) нефти над водой при проведении эксперимента, по мере снижения уровня воды в монолите, постепенно увеличивался и достигал порядка 30 см. Однако экспериментально определить глубину проникно вения нефти под уровень болотных вод при разной высоте столба нефти нам не уда лось. Весьма сложно и теоретически рассчитать эту глубину ввиду резкого измене ния водно-физических свойств торфяной залежи с глубиной и необходимости учета взаимодействия нефти, твердой фазы торфа, воды, пузырьков воздуха и коллоидных частиц в условиях полидисперсной системы.

Как показывает анализ водно-физических свойств деятельного слоя торфяной за лежи, образование такого столба нефти в условиях болот вполне реально, если учесть, что ввиду большой разницы в уклонах скорость вертикальной фильтрации нефти в торфяной залежи значительно превышает скорость горизонтальной фильт рации. При относительно близком залегании уровня воды к поверхности болот (не более 50–60 см) вылитая на них нефть быстро достигает уровня болотных вод. По скольку коэффициент фильтрации торфяной залежи с глубиной быстро уменьшается, то образующийся над уровнем воды столб нефти имеет воронкообразную форму, ме няющуюся в зависимости от характера поступления нефти на болото и времени, прошедшего с момента ее выброса.

Вследствие растекания нефти по площади болота, после ликвидации аварии вы сота столба нефти над уровнем будет уменьшаться, в результате чего часть из про никшей в торфяную залежь ниже уровня болотных вод нефти будет подниматься (всплывать) вверх. Получить достаточно четкую картину характера проникновения, следовательно, и загрязнения торфяного монолита нефтью нам не удалось. При его продольном разрезе (после окончания опытов), ввиду слишком темного цвета торфа нижних слоев, трудно было определить следы нефти.

Для уточнения результатов выполненных экспериментальных работ и получения данных о нефтепоглощающей способности торфяной залежи различных болотных микроландшафтов во всем диапазоне изменения её водно-физических свойств необ ходимо продолжение начатых экспериментальных работ [139].

14.2.4.3. Условия и характер растекания нефти на болотах Загрязнение поверхности болот нефтью происходит, в основном, при растекании ее по поверхности в результате аварийных залповых выбросов на нефтепромыслах и магистральных нефтепроводах. При этом образующееся пятно нефти постепенно растекается по болоту. Другой тип аварийного выброса — фонтанирование и распы 14.2. Болота ление нефти с устьев скважин при проведении разведочных и ремонтных работ, либо при прорыве нефтепровода высокого давления. Из общего числа разливов загрязне ние фонтанированием составляет всего около 2 %. При этом сплошного пятна не об разуется, а имеет место относительно равномерный, не зависящий от характера мик рорельефа, нефтяной крап, интенсивность которого зависит от количества вылитой нефти и времени ее фонтанирования. Нами везде рассматривается первый тип за грязнения болот нефтью. Последствия аварий, связанные с выбросом нефти на боло та, являются весьма тяжелыми как по продолжительности воздействия, так по слож ности их устранения, поскольку собирать нефть с неровной покрытой растительно стью поверхности очень трудно. Разлив нефти на болото опасен возможностью бы строго распространения загрязнения болотными водами, особенно в период их высо кого стояния. Коротко остановимся на рассмотрении характера стока с различных типов болот, который и определяет интенсивность распространения нефти.

В исследуемом регионе распространены три основных типа болот (см. главу 3):

мерзлые полигональные и бугристые, а также талые олиготрофные, занимающие в среднем 10–15 % от общей площади болот. Характер стока воды на разных типах бо лот, в основном определяющий процесс растекания аварийных выбросов нефти, су щественно различается.

На полигональных болотах сток талых и дождевых вод осуществляется по меж полигональным трещинам, оконтуривающим полигоны с плоской или вогнутой по верхностью. Сток с самих полигонов происходит, в основном, в период весеннего половодья, а летом — лишь в период сильных дождей. В сухое время сток с полиго нов практически отсутствует.

На бугристых болотах, где топи и ложбины выступают в роли первичной гидро графической сети (см. главу 7), сток болотных вод осуществляется по этим элемен там мезорельефа, занимающих до 30–40 % площади болотных комплексов. Талые и дождевые воды с бугров стекают в топи, ложбины, западины и по ним попадают в ручьи, реки и озера. Большую часть года уровень болотных вод на топях находится вблизи их поверхности, повышаясь над нею в период весеннего половодья и дожде вых паводков. Сток с бугристых болот происходит в основном концентрированным фильтрационным и поверхностным путем по пониженным элементам мезорельефа.

Скорость движения воды по топям в весенний период может достигать 0,2–0,4 м/с, однако при падении уровня ниже поверхности топей скорость фильтрации воды по топям на несколько порядков ниже указанного. В сухие бездождные периоды грави тационные воды на буграх исчезают и появляются лишь после выпадения дождей.

Зимой болота практически полностью промерзают, включая и топи.

С олиготрофных сфагновых болот в большинстве случаев в течение всего года [16, 56] сток осуществляется рассредоточенным фильтрационным путем. Отсут ствие стока с болотных массивов отмечается лишь в очень сухие бездождные пе риоды, а также в очень холодные и малоснежные зимы при глубоком промерзании торфяной залежи. Во время весеннего половодья болотные воды поднимаются почти до поверхности болота, а в отдельных микроландшафтах (сфагново осоковый, сфагново-пушицево-осоковый) и выше её. В последнем случае наблю дается поверхностный сток. В большинстве же микроландшафтов в этот период 418 Глава 14. Гидроэкологические аспекты хозяйственного освоения заболоченных территорий отмечается фильтрационный, а при залитых водой микропонижениях — полуповерхностный сток.

Изложенное выше свидетельствует о том, что условия стока на болотах являются достаточно сложными. Поэтому и условия растекания нефти на болотах, если учесть, кроме типа болота, еще время года и степень обводненности массива в момент раз лива нефти, весьма разнообразны [138]. Рассматривая процесс растекания нефти на болотах, следует отметить, что благодаря малым уклонам их поверхности нефтяные выбросы (разливы) при низком стоянии уровня болотных вод, а также в холодный период, когда нефть загустевает, растекаются довольно медленно.

Быстрому растеканию нефти на талых болотах в большой степени препятствует растительный покров и торфяная залежь, которые сорбируют значительную её часть.

Проникновение нефти и нефтепродуктов в более глубокие слои торфяной залежи зависит от положения уровня болотных вод относительно поверхности болота. Так, при высоких уровнях воды, находящихся вблизи поверхности болота, нефть, попав шая на болото, довольно быстро растекается по поверхности воды и вместе с ней стекает с болот. Высокое стояние уровней болотных вод независимо от типа болот наблюдается в период весеннего половодья и дождевых паводков. В это время в свя зи с малой мощностью зоны аэрации поглощающая способность торфяной залежи минимальная. Следует иметь в виду, что при высоких уровнях болотных вод наблю даются и максимальные скорости воды, следовательно, и наиболее быстрое распро странение нефтяных загрязнений по территории болота. Весьма благоприятные ус ловия для растекания нефти в период высокого стояния уровней наблюдаются на пойменных болотах, затапливаемых речными и озерными водами. Здесь нефть под воздействием более сильного (по сравнению с болотами) течения воды в реках и вет ра над акваторией озер быстро распространяется на большие расстояния, загрязняя обширные территории. Достаточно благоприятные условия для распространения нефтяных загрязнений имеют место и в сильно обводненных микроландшафтах вер ховых болот (проточные топи). В микроландшафтах, где наблюдается только фильт рационный сток и в редких случаях полуповерхностный, условия для быстрого рас пространения нефти менее благоприятные. К этим микроландшафтам на олиготроф ных болотах можно отнести лесные, мохово-лесные, моховые и отчасти комплексные (фото 24 во вкладке, см. стр. 432).

На мерзлых (бугристые и полигональные) болотах процесс растекания нефти особенно интенсивно происходит на сильно обводненных их участках — топях, лож бинах (см. главу 7), которые концентрируют в себе поверхностные воды. Именно че рез них болотные воды попадают в реки, где скорость распространения загрязнений в десятки раз больше, чем на болоте. При низких уровнях болотных вод, которые на блюдаются в засушливые периоды летней межени, нефть, вылитая на болото, дохо дит до уровня воды, загрязняя практически всю зону аэрации торфяной залежи. На буграх и полигонах мерзлых болот вылитая в такие периоды нефть загрязняет всю толщу деятельного слоя. Очень малые уклоны поверхности этих элементов мезо рельефа и отсутствие гравитационных вод на них в засушливые периоды обусловли вают крайне медленную фильтрацию нефти через торфяную залежь. Усиление этого 14.2. Болота процесса происходит при выпадении дождей, когда появляется уровень болотных вод и начинается фильтрационный сток.

Проникновение нефти в более глубокие слои торфяной залежи сдерживается уровнем воды, а в условиях многолетней мерзлоты — и многолетнемерзлым слоем.

При снижении уровней болотных вод увеличивается зона аэрации, следовательно, и зона поглощения нефти. Подъемы уровней воды способствуют частичному вымыва нию поглощенной торфяной залежью нефти. Оставшаяся в торфяной залежи нефть ведет к уменьшению водопроводимости деятельного слоя, о чем свидетельствуют результаты экспериментальных исследований [157].

Очевидно, что способность торфяной залежи поглощать нефть имеет определен ные пределы. В зависимости от вида торфа, амплитуды колебания уровней болотных вод, глубины промерзания и оттаивания залежи эти пределы в каждом конкретном случае будут различны. Реальное же поглощение нефти конкретным участком болота будет зависеть от сезона года и гидрометеорологической ситуации на момент ава рийного выброса нефти, а также характера ее поступления на болото. По предвари тельной оценке, основанной на результатах выше описанных экспериментальных работ, торфяная залежь в сфагново-кустарничковом, облесенном сосной микроланд шафте (Западная Сибирь) может вместить 260 л/м2 нефти при снижении уровня бо лотных вод от максимальных до минимальных его значений, а адсорбировать л/м2;

грядово-мочажинный комплекс и гряды грядово-озеркового комплекса могут вместить соответственно 310 и 240 л/м2, а адсорбировать 60 и 70 л/м2. Следует иметь в виду, что в приведенные величины не входит количество нефти, которое может вместить в себя верхняя половина горизонта (слоя) развития микрорельефа поверх ности болота. На олиготрофных болотах Западной Сибири высота этого слоя изменя ется в пределах от 35 см (сфагново-осоково-шейхцериевый микроландшафт) до 98 см (грядово-мочажинный комплекс). При крупных авариях на нефтепроводах нефть, попадая на болота, не только просачивается в торфяную залежь, но и заполня ет межкочечные понижения и западины в некомплексных микроландшафтах, а также мочажины и озерки в комплексных микроландшафтах. Объем нефти, который может вместить в себя верхний слой рассматриваемого горизонта, достаточно велик, однако адсорбировать он может лишь относительно небольшую его часть.

14.2.4.4. Локализация аварийных выбросов нефти Как уже отмечалось выше, нефть, поступившая на болото, растекается в направле нии максимального уклона поверхности. Эти направления на болотных массивах хоро шо отражает гидродинамическая сетка линий стекания болотных вод (см. раздел 3.4), составляемая на основе дешифрирования материалов аэрофотосъемки. Линии тока (сте кания) на этой сетке указывают направления движения поверхностных и фильтрацион ных вод (рис. 14.1), следовательно, и направления растекания нефти (нефтяных пятен). В борьбе с нефтяным загрязнением болот главным является быстрая локализация нефтя ного разлива и, в первую очередь, предотвращение растекания нефти в направлении элементов гидрографической сети (топей, ручьев, речек, озер). Попадание нефти в гид рографическую сеть в десятки и сотни раз увеличивает интенсивность распространения нефтяных загрязнений, следовательно, и площадь загрязнения.

420 Глава 14. Гидроэкологические аспекты хозяйственного освоения заболоченных территорий Рис. 14.1. Сетка линий стекания болотных вод (система олиготрофных болотных массивов) Основой для выполнения мероприятий по быстрой локализации пятна разлива нефти являются карта-схема сетки линий стекания болотных вод и типологическая карта болот, составленные заранее на районы (трассы) возможных загрязнений бо лот нефтью. По сетке линий стекания можно быстро определить направление рас текания аварийного нефтяного выброса и наметить главные участки первоочеред ного перехвата нефти. Типологическая карта при этом позволяет получить ланд шафтную характеристику болота на аварийном участке и прилегающей к нему тер ритории, следовательно, и представление о водном режиме различных болотных микроландшафтов и их проходимости, необходимые для разработки оперативного плана мероприятий по локализации пятна разлива. В качестве преграды для расте кающегося пятна нефти может служить торфяная дамба, возведенная вдоль фронта растекания нефти. Как показали экспериментальные исследования поглощающей 14.2. Болота способности деятельного слоя болот по отношению к нефти [157], торфяная залежь является достаточно эффективным естественным фильтром: пропускная способ ность торфяного монолита (в опытах длина исследуемых монолитов равнялась 70 см) в отношении нефтепродуктов очень мала и не превышает 5 %. Фильтрация нефтенасыщенных растворов через деятельный слой торфяной залежи верховых болот при низких уровнях болотных вод приводит к их очищению до концентра ции, не превышающей 0,1–0,2 мг/л;

при повышении уровня болотных вод вынос нефтеуглеводородов возрастает. Торфяная дамба, построенная на болоте из торфа даже средней степени разложения, обеспечит надежную преграду для дальнейшего распространения нефти. Канава (со стороны притока нефти), которая образуется при возведении дамбы, будет служить в качестве нефтеприемника для сбора и уда ления нефти. На бугристых болотах перехватывающие нефтяной разлив торфяные дамбы следует строить на топях, которые, как уже отмечалось ранее, являются эле ментами первичной внутриболотной гидрографической сети. При локализации нефтяных разливов в период весеннего половодья и дождевых паводков в топи под дамбой, во избежание перелива воды через гребень сооружения, укладывается тру ба для сброса вод, накапливающихся перед дамбой.

Одним из вариантов локализации нефтяных разливов может служить специаль ное устройство, предложенное для их ограждения [62].

В связи с тем, что естественное восстановление растительного покрова на болотах, загрязненных нефтью, происходит достаточно длительное время, то они нуждаются в технической и биологической рекультивации. По сравнению с суходолами техническая рекультивация залитых нефтью болот значительно сложнее, что обусловлено сильной обводненностью, рыхлой, кочковатой поверхностью болотных микроландшафтов и плохой их проходимостью. Существует ряд способов ликвидации нефтяных загрязне ний на болотах: непосредственный сбор нефти, выторфовывание зазрязненного участ ка болота, выжигание загрязненного участка, использование микробиологических препаратов. У каждого из этих способов имеются свои плюсы и минусы как по усло виям применения, так и по эффективности действия. В работе [218] проанализировано 58 источников, где рассматриваются разнообразные способы сбора нефти с грунтов, водной поверхности, а также методы технической рекультивации. В результате делает ся вывод о том, что на торфяниках данные способы либо неприменимы по техниче ским причинам, либо недостаточно эффективны. Отмечается также, что наиболее опасны для растительности битумные и другие высокомолекулярные фракции, осе дающие на поверхности и в верхнем 0,5 м слое торфа в виде мазутных корок. Считает ся перспективным для очистки деятельного слоя залежи от этих корок использовать метод «взрыва», предложенный специалистами АО «Ноябрьскнефтегаз». В результате взрыва сети мелких зарядов тротила мазутные корки распыляются. «Взорванные» бо лота зарастают естественным путем за 2–3 года.

Как отмечает Н. П. Солнцева [183], не следует ожидать «чуда» от применения микробиологических препаратов при рекультивации нефтезагрязненных земель, т. к.

фактически нет препаратов широкого действия, в частности, одинаково эффективно работающих как в аэробных, так и анаэробных условиях. Каждый препарат имеет свои геохимические ограничения и поэтому не является универсальным.

422 Глава 14. Гидроэкологические аспекты хозяйственного освоения заболоченных территорий 14.2.4.5. Экологические последствия разливов нефти на болотах Попавшая на болото нефть со временем претерпевает существенные изменения в результате фракционирования и окисления. Под действием солнечной радиации лег кие фракции нефти испаряются. Тяжелые фракции сорбируются растительным по кровом, торфяной залежью и частично деструктируются при биохимических процес сах, интенсивность которых заметно повышается в связи с повышением температуры загрязненной поверхности. Последнее обусловлено резким снижением альбедо за грязненных участков. С течением времени на поверхности болот остаются нефтяные загрязнения в виде высохших битумообразных корок, которые, постепенно разруша ясь, зарастают моховым покровом [87, 132]. Нефть, проникшая вглубь торфяной за лежи и адсорбирующаяся на частицах твердого скелета, длительное время остается в жидком состоянии, что объясняется резким снижением интенсивности окислитель ных процессов с глубиной.

Выбросы нефти на болота приводят к гибели растительного покрова, и, в пер вую очередь, на пониженных элементах микрорельефа. По мере разложения неф ти растительность болот постепенно восстанавливается. В условиях олиготроф ных (верховых) болот, где наблюдается значительный прирост сфагновых мхов, остатки нефти и её тяжелые фракции постепенно зарастают мхами, а затем тра вами и кустарничками и со временем погребаются. Время восстановления расти тельного покрова олиготрофных сфагновых болот зависит от целого ряда факто ров (тип болотного микроландшафта, степень залитости нефтью, время года, по ложение уровней болотных вод относительно поверхности и др.) и исчисляется 6–12 годами [81, 126]. Процесс восстановления болотных ландшафтов зоны мно голетней мерзлоты (полигональные и бугристые болота) более длительный в свя зи с малым приростом растительной массы и низкими температурами торфяной залежи.



Pages:     | 1 |   ...   | 10 | 11 || 13 | 14 |   ...   | 15 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.