Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,791

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ВОД МАЛЫХ ОЗЕР НЕФТЕГАЗОДОБЫВАЮЩИХ РАЙОНОВ СЕВЕРА ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

Агбалян Е.В. 1 Шинкарук Е.В. 1
1 ГКУ ЯНАО «Научный центр изучения Арктики»
В настоящее время все более весомый вклад в формирование химического состава вод суши вносит хозяйственная деятельность человека. Цель исследования заключается в изучении состояния поверхностных вод малых озер, расположенных на территории нефтегазодобывающих районов Ямало-Ненецкого автономного округа и оценке уровня их загрязнения. В работе представлены результаты оригинальных исследований химического состава 25 озер, расположенных в подзоне северной тайги Западно-Сибирской равнины на исследовательских участках: Лонгъюганский, Надымский, Правохеттинский, Пуровский и Тазовский. В пробах поверхностных вод проводилось определение биогенных элементов, тяжелых металлов, органических веществ, нефтепродуктов. В озерных водах установлены повышенные концентрации органических веществ, ионов аммония, фосфат-ионов, Fe, Mn, Al, Cu. К антропогенно-привнесённым химическим веществам в изученных поверхностных водах относятся нефтепродукты – основной загрязнитель, сопутствующий нефтедобыче. Значительные загрязнения поверхностных вод выявлялись в озерах Пуровского, Тазовского и Лонгъюганского участков. В озерных водах Пуровского участка уровни нефтепродуктов достигали 8,3 ПДК и 17,4 ПДК. В малых озерах Тазовского полуострова концентрации нефтепродуктов превышали нормативные уровни и составляли соответственно 6,1 ПДК и 7,4 ПДК. На Лонгъюганском участке в поверхностных водах озер выявлялись загрязнения нефтепродуктами в концентрациях 6,4 ПДК и 5,8 ПДК. Анализ гидрохимических показателей позволил выявить малые озера, подвергающиеся наибольшей антропогенной нагрузке – озера Пуровского участка. Интегральная оценка качества поверхностных вод в большей степени указывает на гидрохимические и геохимические особенности территории. Количественные оценки качества вод требуют разработки новых методов, объективно и с учетом региональной специфики отражающих существующее качество воды.
Надым-Пур-Тазовский регион
малые озера
гидрохимические показатели
качество природных вод
аммонийный азот
нефтепродукты
фосфаты
1. Моисеенко Т.И., Гашкина Н.А., Дину М.И. Закисление вод: Уязвимость и критические нагрузки. М.: ЛЕНАНД, 2017. 400 с.
Moiseenko T.I., Gashkina N.A., Dinu M.I. Water Acidification: Vulnerability and Critical Loads. M.: LENAND, 2017. 400 p. (in Russian).
2. Лезин В.А. Водные ресурсы рек и озер Тюменской области // Вестник Тюменского государственного университета. 2011. № 12. С. 62–69.
Lezin V.А. Water resources of rivers and lakes of the Tyumen region // Vestnik Tyumenskogo gosudarstvennogo universiteta. 2011. № 12. P. 62–69 (in Russian).
3. Моисеенко Т.И., Калабин Г.В., Хорошавин В.Ю. Закисление водосборов арктических регионов // Известия Российской академии наук. Серия географическая. 2012. № 2. С. 49–58.
Moiseenko T.I., Kalabin G.V., Khoroshavin V.Yu. Acidifi cation of Drained Areas of Arctic Regions // News of the Russian Academy of Sciences. Geographical series. 2012. № 2. Р. 49–58 (in Russian).
4. Гашкина Н.А. Пространственно-временная изменчивость химического состава вод малых озер в современных условиях изменения окружающей среды: дис… докт. геог. наук. Москва, 2014. 207 с.
Gashkina N.A. Spatio-temporal variability of the chemical composition of the waters of small lakes in modern conditions of environmental change: dis… dokt. geog. nauk. Moskva, 2014. 207 p. (in Russian).
5. Кремлева Т.А., Моисеенко Т.И., Хорошавин В.Ю., Шавнин А.А. Геохимические особенности природных вод Западной Сибири: микроэлементный состав // Вестник Тюменского государственного университета. 2012. № 12. С. 80–89.
Kremleva T.A., Moiseenko T.I., Khoroshavin V.Yu., Shavnin A.A. Geochemical features of natural waters of Western Siberia: the trace element composition // Vestnik Tyumenskogo gosudarstvennogo universiteta. 2012. № 12. Р. 80–89 (in Russian).
6. Справочник по применению средних региональных значений содержания контролируемых компонентов на мониторинговых полигонах при оценке состояния и уровня загрязнения окружающей среды на территории Ямало-Ненецкого автономного округа. Братск, 2014. [Электронный ресурс]. URL: https://dprr.yanao.ru/documents/active/22460/ (дата обращения: 01.07.2019).
Reference book on the application of average regional values ​​of the content of monitored components at monitoring sites in assessing the state and level of environmental pollution in the Yamalo-Nenets Autonomous District. Bratsk, 2014. [Electronic resource]. URL: https://dprr.yanao.ru/documents/active/22460/ (date of access: 01.07.2019) (in Russian).
7. Гагарина О.В. Оценка и нормирование качества природных вод: критерии, методы, существующие проблемы: учебно-методическое пособие Ижевск: Удмуртский университет, 2012. 199 с.
Gagarina O.V. Assessment and regulation of the quality of natural waters: criteria, methods, existing problems: Teaching guide. Izhevsk: Udmurtskiy universitet, 2012. 199 p (in Russian).
8. Гусева Т.В., Молчанова Я.П., Заика Е.А., Виниченко В.Н. Аверочкин Е.М. Гидрохимические показатели состояния окружающей среды: справочные материалы / Под ред. Т.В. Гусевой. М.: Социально-экологический союз, 2000. 148 с.
Guseva, T.V., Molchanova Y.P., Zaika E.A., Vinichenko  V.N., Averochkin E.M. Hydrochemical indicators of the state of the environment: reference materials / by ed. T.V. Guseva. M.: Sotsial’no-ekologicheskiy soyuz, 2000. 148 p. (in Russian).
9. Бабушкин А.Г., Московченко Д.В., Пикунов С.В. Гидрохимический мониторинг поверхностных вод Ханты-Мансийского автономного округа – Югры. Новосибирск: Наука, 2007. 152 с.
Babushkin A.G., Moskovchenko D.V., Pikunov S.V. Hydrochemical monitoring of surface waters of the Khanty-Mansiysk Autonomous Okrug – Ugra. Novosibirsk: Nauka, 2007. 152 p (in Russian).

Водные ресурсы Ямало-Ненецкого автономного округа представлены многочисленными реками, озерами, болотами и заливами Карского моря, эстуариями Оби и Таза. Формирование химического состава поверхностных вод происходит под влиянием многих факторов. Определяющее значение имеют физико-географические условия: климат, рельеф, горные породы, почвы и растительность. В настоящее время все более весомый вклад в сложные многокомпонентные водные системы вносит хозяйственная деятельность человека [1–3]. Интенсивное промышленное освоение территории Надым-Пур-Тазовского экономического региона приводит к загрязнению водных объектов и значительному снижению качества вод. Исследование экологического состояния водных экосистем необходимо для получения данных о текущем состоянии водных ресурсов и своевременного выявления загрязнений в процессе хозяйственной деятельности, оценки и прогнозирования развития ситуации в дальнейшем [4, 5].

Цель исследования: изучить состояние поверхностных вод малых озер, расположенных на территории нефтегазодобывающих Надымского и Пуровского районов Ямало-Ненецкого автономного округа, и оценить уровень их загрязнения.

Материалы и методы исследования

Представлены результаты оригинальных исследований химического состава 25 озер, расположенных в подзоне северной тайги Западно-Сибирской равнины (рис. 1). По морфометрическим показателям обследованные озера относятся к малым (площадь зеркала менее 10 км2).

Отбор проб проводился с учетом требований ГОСТ Р 51592-2000 «Вода. Общие требования к отбору проб». Отбор осуществлялся с глубины 0,3–0,5 м в количестве 5 л в полиэтиленовые бутыли для общего гидрохимического анализа и 1 л в бутыли из темного стекла для определения содержания нефтепродуктов.

Химико-аналитические работы проводились в стационарной лаборатории качества вод, устойчивости водных экосистем и экотоксикологии, а также в сертифицированной Федеральной службой по аккредитации лаборатории экологических исследований Тюменского государственного университета.

В пробах поверхностных вод проводилось определение следующих показателей: pH, минерализация, биогенные элементы (аммонийный азот, фосфаты), кальций, магний, кремний и тяжелые металлы (Al, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, Cd, Pb), органические вещества (по ХПК), АПАВ, нефтепродукты,

Определения показателей проводились следующими методами: рН – потенциометрическим методом, кальций – титриметрическим методом, магний – хроматографическим методом, нефтепродукты – флуориметрическим методом, кремний, аммоний, фосфаты, АПАВ – спектрометрическим методом, валовое содержание элементов – методом эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой.

agbal1.tif

География исследований. Примечание. 1 – Лонгъюганский участок, 2 – Надымский участок, 3 – Правохеттинский участок, 4 – Пуровский участок, 5 – Тазовский участок

Результаты исследования и их обсуждение

Гидрохимической особенностью территории ЯНАО является низкая минерализация вод. Снеговое питание и пресные мономинеральные породы зоны аэрации, торфяные и песчаные почвы обуславливают малое содержание солей в поверхностных водах. Высокая цветность и окисляемость также относятся к характерным показателям состояния поверхностных вод севера Западной Сибири [4, 5]. Коричневый оттенок природных вод связан с большим количеством комплексных соединений гумусовых кислот, вымываемых из органической массы торфов и лесной подстилки.

Кислотно-щелочной показатель обследованных вод варьировал от 4,9 до 7,3 ед. pH (табл. 1). Минимальные уровни водородного показателя поверхностных вод выявлены в озерах Тазовского полуострова. Вода трех из пяти обследованных озер относилась к группе кислых природных вод. Исследованные озерные воды не соответствовали экологическим нормативам по показателю pH, за исключением одного озера на Надымском участке.

Высокая окисляемость поверхностных вод исследованных озер выявлена на Лонгъюганском и Надымском участках и связана с большим количеством природной органики, поступающей из болот и торфяников. Среднее значение перманганатной окисляемости высокое в озерах Надымского участка (10,37 ± 2,57 мгО2/дм3).

Аммонийная форма азота в поверхностных водах Западной Сибири имеет повышенные концентрации. Связано это с природными причинами – с низкой скоростью разложения органических веществ и анаэробными условиями разложения на дне водоемов [3, 7]. Аммонийный азот является индикатором сброса неочищенных хозяйственно-бытовых стоков. Средние концентрации аммонийного азота превышают экологические нормы на Тазовском и Лонгъюганском участках (1,432 ± 0,925 мг/дм3 и 0,732 ± 0,308 мг/дм3; ПДКрх составляет 0,5 мг/дм3). На Тазовском участке три озера относятся к «грязным» по уровню содержания ионов аммония. Самые чистые озера на Правохеттинском участке.

Анионные поверхностно-активные вещества (АПАВ) выявлены в поверхностных водах, в концентрациях превышающих ПДК для рыбохозяйственных водных объектов, только в озерах Лонгъюганского участка. Во всех остальных обследованных озерах концентрация АПАВ была ниже фоновых значений.

Средняя концентрация фосфатов в поверхностных водах обследованных озер более чем в два раза превышает экологические нормативы (0,417 ± 0,687 мг/дм3; ПДКрх составляет 0,2 мг/дм3). Поверхностные воды двух малых озер Надымского участка содержали 1,4 ПДК и 2,1 ПДК ионов HPO42- соответственно. Значительное превышение нормы фосфатов выявлено в озерах Пуровского участка – от 2,1 ПДК до 13,1 ПДК.

Нефтепродукты являются типичными загрязнителями водной среды севера Западной Сибири. Средние концентрации нефтепродуктов в обследованных озерах более чем в 3 раза превышали ПДК. Значительные загрязнения поверхностных вод выявлялись в озерах Пуровского, Тазовского и Лонгъюганского участков. В озерных водах Пуровского участка уровни нефтепродуктов достигали 8,3 ПДК и 17,4 ПДК. В малых озерах Тазовского полуострова концентрации нефтепродуктов превышали нормативные уровни в двух озерах и составляли соответственно 6,1 ПДК и 7,4 ПДК. На Лонгъюганском участке в поверхностных водах озер выявлялись загрязнения нефтепродуктами в концентрациях 6,4 ПДК и 5,8 ПДК. Литературные источники указывают на возможность природного загрязнения водной среды нефтепродуктами (нефтяными углеводородами) до концентраций равных 1,0 мг/дм3 и 1,5 мг/дм3 [7, 8].

Высокие концентрации железа и марганца в поверхностных водах Ямало-Ненецкого автономного округа являются типичными и связаны с геохимическими особенностями территории и поступают в окружающую среду в процессе химического выветривания горных пород и минералов, высокой подвижностью соединений этих элементов в условиях болот [3, 9]. Средние величины концентраций железа и марганца в озерных водах всех участков превышали ПДК (табл. 2). Максимальные концентрации железо в поверхностных водах показаны для озер Надымского района. Озёра Правохеттинского и Тазовского участков содержали железа в пределах экологических норм. Содержание марганца в поверхностных водах было наибольшим в озерах Лонгъюганского участка.

Таблица 1

Гидрохимические показатели поверхностных вод малых озер Надым-Пуровского междуречья

Водные объекты

рН

Жесткость, °Ж

Перманганатная окисляемость, мгО2/дм3

NH4+, мг/дм3

АПАВ, мг/дм3

Фосфат, мг/дм3

Нефтепродукты, мг/дм3

Участок № 1

(Лонгъюганский)

(n = 7)

5,46 ± 0,15

5,2–5,7

0,13 ± 0,01

<0,1–0,14

3,93 ± 4,81

1,0–15,0

0,732 ± 0,308

0,172–1,0

0,022 ± 0,001

<0,015–0,024

0,043 ± 0,017

<0,01–0,057

0,131 ± 0,113

0,026–0,321

Участок № 2

(Надымский)

(n = 3)

6,47 ± 0,59

6,0–7,3

0,58 ± 0,44

<0,1–1,02

10,37 ± 2,57

8,5–14,0

0,414 ± 0,073

0,333–0,51

0,019 ± 0,000

<0,015–0,019

0,258 ± 0,148

0,066–0,427

0,0295 ± 0,0025

<0,02–0,032

Участок № 3

(Правохеттинский)

(n = 5)

5,78 ± 0,47

5,4–6,4

0,19 ± 0,05

0,14–0,26

2,26 ± 0,79

1,3–3,1

0,224 ± 0,085

<0,04–0,309

0,020 ± 0,000

<0,015–0,020

<0,01

0,079 ± 0,035

0,023–0,110

Участок № 4

(Пуровский)

(n = 5)

5,52 ± 0,32

5,1–5,9

<0,1

2,92 ± 2,33

1,1–6,0

0,290 ± 0,164

<0,04–0,506

0,017 ± 0,001

<0,015–0,018

1,331 ± 0,937

<0,01–2,62

0,453 ± 0,025

<0,02–0,87

Участок № 5

(Тазовский)

(n = 5)

5,14 ± 0,44

4,8–6,0

0,14 ± 0,03

0,11–0,19

2,98 ± 0,94

1,7–4,0

1,432 ± 0,925

0,323–2,590

0,017 ± 0,000

<0,015–0,017

<0,01

0,20 ± 0,142

<0,02–0,372

М ± σ

5,62 ± 0,55

4,9–7,3

0,211 ± 0,207

<0,1–1,02

3,92 ± 3,68

0,68–8,6

0,696 ± 0,638

<0,04–2,59

0,022 ± 0,001

<0,015–0,024

0,417 ± 0,687

<0,01–2,62

0,181 ± 0,191

<0,02–0,87

ПДКрх

6,5–8,5

7,0 (х/п)

5,0 (х/п)

0,5

0,2

0,2

0,05

Фон*

6,93–7,35

0,52–0,78

0,03–0,056

0,038–0,046

0,016–0,028

Примечание. В числителе – среднее значение и среднеквадратичное отклонение, в знаменателе – пределы содержания; ПДКрх – экологические нормативы для водоемов рыбохозяйственной категории; * – данные для Надымского, Пуровского и Тазовского районов (по [6]).

Таблица 2

Содержание тяжелых металлов в поверхностных водах малых озер Надым-Пуровского междуречья

Водные объекты

Zn, мг/дм3

Cu, мг/дм3

Cr, мг/дм3

Ni, мг/дм3

Pb, мг/дм3

Si, мг/дм3

Al, мг/дм3

Mn, мг/дм3

Fe, мг/дм3

Участок № 1

(Лонгъюганский)

(n = 7)

0,005 ± 0,005

<0,0005–0,0113

0,0032 ± 0,0006

<0,0005–0,0039

<0,001

0,005 ± 0,002

0,001–0,009

0,0236 ± 0,0185

0,0051–0,042

<0,5

0,03 ± 0,02

<0,01–0,06

0,06 ± 0,04

<0,01–0,09

0,76 ± 0,76

<0,1–1,82

Участок № 2

(Надымский)

(n = 3)

0,003 ± 0,003

<0,0005–0,0058

0,0013–0,0002

<0,0005–0,0016

0,001 ± 0,0003

0,0003–0,0017

0,002 ± 0,001

0,001–0,003

0,0006 ± 0,0001

0,0005–0,0007

2,9 ± 2,4

<0,5–5,3

0,03 ± 0,006

<0,01–0,03

0,02 ± 0,00

<0,01–0,02

1,24 ± 0,59

0,57–2,0

Участок № 3

(Правохеттинский)

(n = 5)

0,0005 ± 0,0001

<0,0005–0,0005

0,0031 ± 0,0008

0,0023–0,0045

<0,001

0,003 ± 0,001

<0,001–0,003

0,0058 ± 0,0018

0,0034–0,0077

0,8 ± 0,02

<0,5–0,8

0,05 ± 0,03

0,015–0,07

<0,01

<0,1

Участок № 4

(Пуровский)

(n = 5)

0,002 ± 0,0003

<0,0005–0,0017

0,0008–0,0003

<0,0005–0,0012

<0,001

0,001 ± 0,0001

<0,001–0,001

0,0003 ± 0,0001

0,0002–0,0003

0,6 ± 0,004

<0,5–0,6

0,16 ± 0,08

<0,01–0,20

<0,01

0,94 ± 0,02

<0,1–0,96

Участок № 5

(Тазовский)

(n = 5)

0,001 ± 0,0003

<0,0005–0,0012

0,0036–0,0009

0,0027–0,0052

<0,001

0,003 ± 0,001

0,002–0,006

<0,0001

1,8 ± 0,00

<0,5–1,8

0,03 ± 0,01

0,03–0,04

0,02 ± 0,00

<0,01–0,018

<0,1

М ± σ

0,003 ± 0,003

<0,001–0,042

0,0027 ± 0,0012

<0,0005–0,0052

0,002 ± 0,001

<0,001–0,003

0,003 ± 0,002

<0,001–0,009

0,0062 ± 0,0103

<0,0001–0,042

1,3 ± 1,4

<0,5–1,8

0,06 ± 0,06

<0,01–0,20

0,04 ± 0,03

<0,01–0,09

0,91 ± 0,57

<0,1–1,82

ПДКрх

0,01

0,001

0,4

0,01

0,006

10,0

0,04

0,01

0,1

Фон*

0,0066–0,0095

0,00098–0,0013

0,007–0,008

0,0023–0,0032

0,00137–0,0017

0,024–0,044

0,63–2,11

Примечание. В числителе – среднее значение и среднеквадратичное отклонение, в знаменателе – пределы содержания; * – данные для Надымского, Пуровского и Тазовского районов (по [1]).

Алюминий поступает в окружающую среду в результате растворения бокситов, алюмосиликатов, глин. Возможен аэротехногенный путь поступления алюминия в водную среду с атмосферными осадками [8]. В кислой среде алюминий находится в виде подвижных гидроксидов Al(OH)2+. Максимальные концентрации алюминия выявлялись в поверхностных водах малых озер Пуровского района. Уровни алюминия в воде трех озер в 5 раз превышали ПДК. На первом и третьем участках в поверхностных водах также отмечались высокие концентрации алюминия, но не более чем 2 ПДК.

Превышения концентраций цинка в поверхностных водах исследованных озер не выявлено, за исключением одного озера Лонгъюганского участка, воды которого содержали 1,1 ПДК цинка.

Средние концентрации меди в малых озерах Надым-Пуровского междуречья составляли 2,7 ПДК и превышали фоновый уровень. На Правохеттинском и Тазовском участках превышение ПДК по меди выявлялось в 100 % обследованных озер с максимальным значением 5,2 ПДК.

Средние содержания свинца в обследованных озерах незначительно превышают экологические нормативы. В обследованных озерах Лонгъюганского участка среднее содержание свинца составляло 0,024 ± ± 0,019 мг/дм3. Загрязнение поверхностных вод свинцом, выявленное в озере Лонгъюганского участка, достигало уровня 7 ПДК и в Правохеттинских озерах – 1,3 ПДК. Известно, что в кислой среде увеличивается миграционная активность многих металлов.

Воды Лонгъюганских и Надымских озер относились к 3 и 4 классам качества с умеренно загрязненными и загрязненными водами. Правохеттинские озера имели наилучшие показатели качества по сравнению с другими участками. Индексы загрязнения воды Правохеттинских озер находились в интервале от 0,9 до 1,3. Поверхностные воды озера б/н № 3, расположенного на Пуровском участке, отличались повышенным индексом загрязнения вод – 5,9, что соответствует 5 классу качества: «грязные воды». Поверхностные воды малых озер Тазовского полуострова относятся к разным классам качества: от 2 класса «чистые воды» до 4 класса «загрязненные воды».

Выводы

Поверхностные воды каждого третьего обследованного озера относились к чистым водам, каждого второго – к загрязненным водам. Основную роль в формировании качества поверхностных вод играет так называемое «природное загрязнение» – смыв загрязняющих веществ с прибрежных территорий озер. Интегральная оценка качества поверхностных вод ведет к простому осреднению показателей и в большей степени отражает гидрохимические и геохимические особенности территории. Количественные оценки качества вод требуют разработки новых методов, объективно и с учетом региональной специфики отражающих существующее качество воды. Анализ гидрохимических показателей позволил выявить малые озера, подвергающиеся наибольшей антропогенной нагрузке – озера Пуровского участка.

Исследования проведены в 2015 г. в рамках темы НИР «Экологический мониторинг исконной среды обитания коренного малочисленного населения Ямало-Ненецкого автономного округа».


Библиографическая ссылка

Агбалян Е.В., Шинкарук Е.В. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ВОД МАЛЫХ ОЗЕР НЕФТЕГАЗОДОБЫВАЮЩИХ РАЙОНОВ СЕВЕРА ЗАПАДНОЙ СИБИРИ // Успехи современного естествознания. – 2019. – № 7. – С. 45-51;
URL: https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=37158 (дата обращения: 24.10.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074