Scientific journal

Advances in current natural sciences

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,775

Арктика является уникальной территорией в России и на Земле в целом, имеющей огромный природный, ресурсный и культурный потенциал. При этом данные территории характеризуются крайней уязвимостью природной среды, сложностью ее восстановления, труднодоступностью и суровыми климатическими условиями [1, 2]. Но, несмотря на это, арктические регионы подвергаются влиянию хозяйственной деятельности человека по освоению ресурсного потенциала, и особенно здесь выделяется нефтегазодобывающая отрасль. Среди таких регионов выделяются пока еще малонарушенные тундровые территории, ярким представителем которых является Большеземельская тундра Ненецкого автономного округа и Республики Коми [3].

Большеземельская тундра ограничивается реками Печора и Уса с запада и юга, а также Полярным Уралом и хребтом Пай-Хой с востока [3]. Особенностью данной территории является большое количество нефтегазовых месторождений Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции. Расширение деятельности по разведке, добыче и обращению с нефтегазовыми ресурсами Большеземельской тундры может приводить к загрязнению объектов окружающей среды углеводородами, тяжелыми металлами. При этом в последнее время к традиционным, давно известным проблемам обеспечения безопасности в нефтегазодобывающей промышленности добавилась еще одна – обеспечение радиационной безопасности [4]. Связано это с тем, что залежи нефти и газа содержат высокие концентрации радионуклидов уранового и ториевого рядов, а также калий-40 [5]. Обогащение углеводородов радионуклидами, как правило, связано с тем, что нефти часто сопровождаются глинистыми сланцами с высоким естественным содержанием урана. Песчано-глинистые коллекторы содержат циркулирующие рассолы, в которых постепенно растворяется 226Ra и его дочерние продукты и вместе с нефтью и газом поступают на поверхность [5]. Второй путь обогащения углеводородов радионуклидами связан с диффузией 222Rn из глубинных пород в нефтяные пласты. 222Rn, и продукты его распада, такие как 210Ро и 210Pb, также являются главными радиоактивными загрязнителями нефти и газа. Наибольшее количество радионуклидов поступает на поверхность в составе минерализованных попутных вод, составляющих самый большой объем отходов в процессе добычи нефти и газа [6].

Таким образом, проблемы обеспечения радиационной безопасности в нефтегазовом комплексе страны и мира имеют место быть и определяют необходимость разработки соответствующих мероприятий по минимизации воздействия радиоактивности на окружающую среду и персонал. В связи с этим в последние годы международным научным сообществом уделяется большое внимание, как с научно-технической, так и с нормативно-правовой позиции, проблеме образования радиоактивных отходов естественного происхождения при добыче и переработке углеводородов [7, 8]. В России решению данной проблемы до сих пор не уделяется должного внимания [9]. Наличие таких отходов, а также общие подходы к их обращению частично зафиксированы и регламентированы в российском законодательстве и федеральных нормах и правилах, не дающих четкого и ясного регламента обращения с радиоактивными отходами нефтегазовой отрасли, содержащими радионуклиды естественного происхождения. В связи с этим крайне актуальным в настоящее время для Российской Федерации является вопрос создания нормативного обеспечения по организации обращения с радиоактивными отходами при нефтегазодобыче [9].

Целью исследования является оценка общего уровня радиоактивности по результатам проведения гамма-съемки в местах нефтяных загрязнений и присутствия нефтешламов на территориях Ненецкого автономного округа и Республики Коми, выявление радиационных аномалий (превышение уровня гама-излучения над фоновыми значениями), а также определение качественного и количественного радионуклидного состава загрязненных территорий в условиях наличия радиационной аномалии.

Материалы и методы исследования

В рамках данной работы авторами были проведены экспедиционные работы на территориях Ненецкого автономного округа и Республики Коми на участке с. Хорей-Вер – п. Харьягинский – г. Усинск. По всей длине участка в местах наличия нефтяных загрязнений и присутствия нефтешламов проведена гамма-съемка с оценкой уровня гамма-излучения. В случае превышения уровня гамма-излучения над фоновыми значениями (за фоновое значение в данной работе принято 0,15 мкЗв/ч, превышением считалось значение уровня гамма-излучения от 0,16 мкЗв/ч и выше) в данных точках производился отбор проб для дальнейшего качественного и количественного анализа радионуклидного состава. Всего выявлено восемь участков с наличием нефтяных загрязнений и нефтешламов. На данных участках проведена гамма-съемка, по результатам которой отобрано три пробы нефтешлама и загрязненного грунта с превышением по уровню гамма-излучения. Экспедиционные работы были проведены вне охранных зон нефтепроводов и не нарушали нормы и правила в области обеспечения безопасности.

Гамма-съемка местности проводилась с применением сцинтилляционного геолого-разведочного прибора СРП-88 и дозиметра ДРГ-01Т.

Подготовка отобранных проб нефтешлама и загрязненного грунта осуществлялась путем высушивания при температуре 105 °С.

Определение качественного и количественного радионуклидного состава (радионуклиды Ra-226, Ra-228, Th-232, K-40, Pb-210) проводилось с применением полупроводникового гамма-спектрометрического комплекса ORTEC с детектором GEM 10 в низкофоновом исполнении с азотным охлаждением.

Результаты исследования и их обсуждение

Картограмма проведения гамма-съемки приведена на рис. 1. В результате оценки уровня дозы гамма-излучения в восьми точках присутствия нефтешлама или загрязненного нефтепродуктами грунта выявлено два участка с повышенными значениями измеряемого параметра.

В т. 5 обнаружено наличие нефтешлама на поверхности земли вокруг законсервированной скважины с уровнем мощности дозы гамма-излучения от 0,12 до 5,30 мкЗв/ч вплотную от места загрязнения. На данном участке выполнена локальная гамма-съемка местности с применением сцинтилляционного геолого-разведочного прибора СРП-88 с целью оценки пространственного распространения радиоактивного загрязнения. Результаты съемки приведены на рис. 2. Уровень гамма-излучения находится в основном в пределах от 18 до 40 имп./(с*10). Основной участок загрязнения находится в непосредственной близости к законсервированной скважине. Максимальный уровень гамма-излучения наблюдается вплотную от нижней части скважины и составляет 2656 имп./(с*10) (5,30 мкЗв/ч). Распространение загрязнения за пределы участка по результатам гамма-съемки отсутствует.

Рис. 1. Картограмма проведения гамма-съемки по маршруту в.п. Харьягинский – г. Усинск

Рис. 2. Картограмма участка в т. 5 (рис. 1) и точки отбора нефтешлама и загрязненного грунта

Необходимо отметить, что территория, на которой располагается законсервированная скважина, огорожена песчаными отвалами со свободным въездом/выездом непосредственно у дороги (рис. 2).

Предупреждающие знаки об опасности отсутствуют на исследованном участке. Дорога, которая располагается в непосредственной близости к скважине используется в том числе местным населением для проезда к месту рыболовства и отдыха на реке Колва. В рамках данной научной статьи на указанном участке проанализировано две пробы: загрязненный грунт и непосредственно нефтешлам, отобранные вокруг скважины. Нефтешлам на участке был представлен отдельными углеводородными включениями черного цвета размером до нескольких сантиметров, покрытых песком (рис. 3). Результаты измерений отобранных проб приведены в таблице.

Еще одним участком с повышенным уровнем гамма-излучения является точка 7 (рис. 1), в которой мощность дозы гамма-излучения варьировалась от 0,11 до 0,18 мкЗв/ч, незначительно превышая фоновые значения. Максимальное значение мощности дозы зафиксировано вплотную от законсервированной скважины. На данном участке отобрана одна проба загрязненного грунта нефтепродуктами. Результаты измерений представлены в таблице.

Рис. 3. Отобранные пробы нефтешлама

Результаты измерений отобранных проб (таблица) показали типичный радионуклидный состав для отходов нефтяной промышленности [4]. Основная активность обусловлена радионуклидами радия, тория, калия, поступающими вместе с попутными минерализованными водами и осаждающимися на поверхностях технологического оборудования в виде солей радия и бария [5]. В дальнейшем планируется определить элементный состав отобранных проб, а также содержание нефтепродуктов, для более детального описания изученных технологических сред.

Результаты измерений радиационных параметров нефтешлама и загрязненного грунта

Примечание: *значения удельной активности Ra-226 и Th-232 приведены по результатам экспрессного измерения без герметизации счетных образцов. На текущий момент проводятся эксперименты по оценке коэффициента накопления радона-222 и определения достоверного значения удельной активности Ra-226.

Согласно пункту 4 документа [10] «твердые отходы, образующиеся при осуществлении не связанных с использованием атомной энергии видов деятельности по добыче и переработке минерального и органического сырья с повышенным содержанием природных радионуклидов, относятся к радиоактивным отходам в случае, если выполняется следующее условие:

ARa + 1,3*ATh + 0,09*AK > 10 Бк/г,

где ARa – удельная активность радия-226, находящегося в равновесии с радионуклидами уранового ряда, Бк/г; ATh – удельная активность тория-232, находящегося в равновесии с радионуклидами ториевого ряда, Бк/г; AK – удельная активность калия-40, Бк/г».

Если применить вышеуказанное требование к оценке соответствия отобранных проб критериям отнесения к радиоактивным отходам, то они не будут ими являться (сумма удельных активностей радионуклидов согласно законодательному условию ниже 10 Бк/г). Но необходимо отметить, что в рамках данной научной статьи удельная активность Ra-226 определена экспрессным методом без герметизации счетных образцов и приведения к равновесному состоянию с продуктами распада. На текущий момент проводятся эксперименты по оценке коэффициента накопления радона-222 и определения достоверного значения удельной активности Ra-226. В результате данных экспериментов удельная активность Ra-226 может существенно возрасти, что может привести к ситуации, когда отобранные пробы будут отнесены к радиоактивным отходам.

Заключение

Результаты исследований на участке в.п. Харьягинский (Ненецкий автономный округ) – г. Усинск (Республика Коми) показали наличие локальных участков, загрязненных нефтешламом и нефтепродуктами. Отдельные участки характеризуются повышенным уровнем мощности дозы гамма-излучения в пределах от 0,12 до 5,30 мкЗв/ч. Радионуклидный анализ данных участков показал повышенный уровень удельной активности радионуклидов Ra-226, Ra-228, Th-232, K-40, Pb-210. В соответствии с законодательством Российской Федерации в области радиационной безопасности данные пробы на текущем уровне проведенных измерений не являются радиоактивными отходами. Исследования проведены вне охранных зон нефтепроводов во избежание нарушений требований безопасности.

В условиях крайней ограниченности потенциально возможных мест проведения исследований в силу отсутствия разрешения на проведение работ в охранных зонах и на территориях месторождений, а также фактов выявления загрязненных нефтешламом и нефтепродуктами участков, в том числе с повышенным уровнем активности естественных радионуклидов, необходимость проведения комплексного изучения объектов окружающей среды на радиационный фактор не вызывает сомнений. Актуальности данным исследованиям добавляет тот факт, что месторождения и инфраструктура предприятий нефтегазовой отрасли располагаются в бассейне реки Колва, которая является основным источником рыбных ресурсов для местного населения и которая впадает в р. Уса и Печора, являющиеся главными водными артериями Республики Коми и Ненецкого автономного округа.

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РНФ № 22-27-20079 «Радионуклиды в экосистемах тундры: источники, уровни загрязнения, антропогенные механизмы трансформации (на примере Ненецкого автономного округа)».