Еколого-гідрогеологічні особливості підземних пластових та супутніх (стічних) вод Пинянського газового родовища

Недостатньо дослідженим поки що є вплив експлуатації покладів нафти із застосуванням водної репресії. У випадку зміни гідродинамічного режиму пластових вод можуть відбуватися висхідні перетоки і забруднення ґрунтових та поверхневих вод.

Значно надійнішою виявилась природоохоронна забезпеченість на перекачувальних станціях нафтопроводу “Дружба”, де функціонує система замкнутої каналізаційної мережі, куди відводять стоки з технологічних блоків компресорних станцій і дощові стоки з відповідно обвалованих технологічних майданчиків. Там наявні також надійно ізольовані резервуари на випадок аварійних витоків.

Поширення забруднень нафтопродуктами. Концентрації нафтопродуктів у поверхневих водах на даній території, зокрема, у водах р. Стрий, визначені в межах від “не виявлено” до 6 мг/л. Найвищий їх вміст відзначено у р. Стрий і його допливах в межах дренування території Бориславського НГВР. Вміст нафтопродуктів 6,05 мг/л встановлений у лівому допливі Стрия р. Східничанці, в басейні водозбору якої розміщені нафтопромисли Східницького і Новосхідницького родовищ нафти. Вона виявилась найзабрудненішою річкою в басейні Стрия. У процесі гідрохімічного опробування неодноразово спостерігались плівки нафти на поверхні води. Емісія забруднення нафтопродуктами тут, в першу чергу, пов'язана із незадовільним станом технологічного забезпечення нафтопромислів щодо охорони довкілля. За повідомленням місцевих мешканців в цій річці ще водиться риба, але вона пахне нафтою. На думку [6], це є хорошим прикладом адаптації окремих видів гідробіонтів до забруднення і вказує на їх ненадійність, як біоіндикаторів. Аналогічне явище відмічено у р. Дністер в місці скидання стоків Калуського концерну “Оріана”, коли риба знаходилась у воді з мінералізацією близько 2 г/л і концентрацією нафтопродуктів у 10 разів вищою за ГДК [16]. Серед решти випробуваних допливів Стрия в межах Бориславського НГВР, високі концентрації нафтопродуктів відзначені у р. Стинавці (1,09 мг/л), потоці біля с. Підгородці, струмках, що дренують територію Заводівського нафтового родовища, правому допливі р. Уричанки (вміст у кілька разів вищий за ГДК). Загалом значно вищий рівень нагромадження нафтопродуктів притаманний водам допливів, які дренують території з розташованими там нафтовидобувними об'єктами. При цьому значний внесок належить супутнім пластовим водам з високим вмістом нафтопродуктів, зокрема, їх вміст у пластових водах Східницького і Заводівського нафтових родовищ був визначений у кількостях 20 і 9 мг/л відповідно.

У басейні р. Стрий вище впливу Бориславського НГВР, концентрації нафтопродуктів утримуються на рівні від “не виявлено” до 0,20 мг/л, і лише у створі біля смт. Верхнє Висоцьке вони були виявлені у кількості 0,82 мг/л, що можна пояснити локальним, можливо тимчасовим, джерелом забруднення. У верхів'ях більшості гірських потоків на цій ділянці вміст нафтопродуктів був нижче чутливості методу.

На окремих створах, де проводились періодичні гідрохімічні випробування, проявлялась достатньо помітна різниця вмістів нафтопродуктів. Зокрема, у створі Стрия, що знаходився 1500 м нижче впадіння р. Опір, в п'яти пробах вмісти нафтопродуктів коливалися в межах 0,12 - 0,53 мг/л. Така мінливість вмістів може бути зумовлена як спорадичними скидами стічних вод на нафтопромислах, так і змінами погодних умов.

Забруднення нафтопродуктами поширюється до водоносного горизонту в алювіальних відкладах в долині р. Стрий, де розташовані водозабори питних вод. Так, за даними хроматографічних досліджень [17] у водопровідній воді м. Львова, що постачається водогоном саме зі Стрийського водозабору, концентрація суми нафтопродуктів (без ароматичних вуглеводнів) складає від 0,08 до 0,25 мг/л, бензолу - 0,04-0,35 мг/л.

Концентрації природного фону, за даними [6], складають на різних ділянках від 0,01 (територія за межами впливу Бориславського НГВР) до 0,1 мг/л (Бориславський НГВР). Очевидно, що в межах території Бориславського НГВР основна частка фонової концентрації нафтопродуктів формується в результаті їх природної емісії з нафтових покладів. Відповідно до одержаних результатів, техногенна складова нафтопродуктів у поверхневих водах, які знаходяться під впливом розробки нафтових родовищ, може у десятки разів перевищувати фонові значення.

Інколи високий ступінь забруднення нафтопродуктами природних вод у нафтовидобувних регіонах пов'язують не стільки з наслідками експлуатації родовищ вуглеводнів, скільки з процесами вертикального розвантаження флюїдів продуктивної частини розрізу родовищ в зонах підвищеної проникності [18]. На думку [6], у забрудненні нафтопродуктами домінуючим є техногенний вплив, що добре засвідчили результати обстежень екологічного стану нафтовидобувних об'єктів.

Регіональний характер забруднення нафтопродуктами і фенолами поверхневих вод басейну Дністра та його допливів (у гирлових ділянках) було встановлено за результатами експедиційних гідрохімічних досліджень, проведених в період з 1995 по 1999 рік на відтинку від гирла р. Стривігор до кордону з Молдовою [17]. Концентрація нафтопродуктів у переважної більшості випробуваних пунктів була вищою за ГДК у кілька, а в окремих пунктах - у десятки разів. Цікаво, що при цьому максимальні концентрації нафтопродуктів встановлені у лівих допливах, хоча основні потенційні забруднювачі (родовища нафти, бітуміозних сланців, мережа розвідкових і нафтогазовидобувних свердловин, нафтопереробні комбінати, нафтохімічні заводи тощо) знаходяться у басейні правих (карпатських) допливів Дністра. Згідно [17] це пов'язано не з меншою мірою забруднення нафтопродуктами правих допливів, а з їх значно потужнішою здатністю до самоочищення. Зокрема, в них значно вищі витрати води і, відповідно, вища інтенсивність розведення полютантів. Басейн водозбору правих карпатських допливів складає лише 17 % площі усього водозбору Дністра, а формує близько 50 % його стоку. Крім цього, процесам самоочищення правих допливів суттєво сприяє їх гірський режим (наявність численних порогів, високі вмісти водорозчиненого кисню, незначна глибина водопливів, інтенсивне перемішування вод тощо) та відповідна інтенсифікація біохімічних процесів руйнування нафтопродуктів. Забруднення нафтопродуктами Дністра було підтверджене також проведеними одночасно гідробіологічними дослідженнями індикаторних сапробних форм [19].

Поширення фенольних забруднень. Поширення фенольних забруднень також розглядається [6] на прикладі природних вод басейну р. Стрий і є доволі контрастним. Загалом можна виділити дві суттєво відмінні ділянки басейну: одна відповідає території Бориславського НГВР, друга - решті території басейну. Хоч, звичайно, ступінь забруднення тих ділянок теж не є рівномірним. Виявлено вміст фенолів у діапазоні від перших одиниць мкг/л до одиниць мг/л.

Аномально висока концентрація фенолів, 3,6 мг/л, виявлена в межах Бориславського НГВР у воді нижньої течії р. Східничанка, що дренує територію Східницького нафтового родовища. У супутній пластовій воді з НЗП цього ж родовища кількість фенолів складала 26 мг/л. Ступінь забруднення фенолами від 3 до 1 мг/л (3000-1000 ГДК) встановлено також у водопливах, що дренують територію Заводівського та Урицького нафтових родовищ у гирлі р. Східничанки. Майже 1 мг/л фенолів встановлений також у воді лівого допливу Стрия - р. Уричанці неподалік від нафтової свердловини Східниця-30. Для території впливу об'єктів нафтовидобутку Бориславського НГВР концентрація фенолів менше десяти мкг/л знаходиться лише у воді верхів'їв допливів Стрия.

За межами впливу об'єктів Бориславського нафтогазопромислового району достатньо високі вмісти (десятки мкг/л) фенолів встановлені у воді р. Стрий нижче м. Турка, смт. Бориня і Верхнє Висоцьке. Очевидно, тут фенольні сполуки мають інше походження, а саме, вони обумовлені впливом комунальних стоків цих населених пунктів або деревообробних підприємств чи, наприклад, асфальтового заводу м. Турка. За наявними даними фенольне забруднення підземних вод з боку звалищ побутових і промислових відходів може складати до 50 мг/л, а в деяких випадках - до 600 мг/л і навіть до 8125 мг/л у стоках газокомпресорних станцій [20].

Мінімальні концентрації фенолів (одиниці мкг/л або "не виявлено") притаманні гірським допливам межиріччя Стрия і його правого допливу Опору.

Природний фон фенолів у поверхневих водах басейну Стрия, визначений на різних ділянках коливається від 3 (верхня частина басейну р. Стрий за межами впливу Бориславського НГВР) до 20 мкг/л (басейн р. Стрий в межах впливу Бориславського НГВР).

Таким чином, у поверхневих водах басейну р. Стрий не було виявлено вмісту фенолів на рівні ГДК - усі визначення показали більші значення. Тобто формально поверхневі води усієї дослідженої території басейну різною мірою забруднені фенолами. Але слід зауважити, що про рівень забруднення вод певним компонентом звичайно судять за ГДК, яка за змістом відображає санітарно-гігієнічні, органолептичні та токсикологічні показники якості вод. Згідно стандартів України феноли належать до четвертого класу токсичності і їх концентрації у водах господарсько-побутового призначення лімітуються як органолептичний показник на рівні 1 мкг/л. У деяких країнах Європи вміст фенолів обмежується на рівні від 1 до 5 мкг/л. У разі інтерпретації результатів дослідження фенольних забруднень відносно ГДК, виникає низка запитань. По-перше, незрозуміло, вміст якого фенолу чи групи фенолів лімітують. У нормативних документах такого роз'яснення немає. У ґрунтовній праці Г.П.Безпам'ятнова та О.А.Кротова [21] проаналізована велика кількість досліджень з визначенням рівня шкідливого впливу фенолів у воді. За цими даними підпорогове значення вмісту фенолів, що визначає органолептичний шкідливий вплив на якість вод, за одними джерелами, складає 1 мкг/л, за іншими - 50 мкг/л для суми летких та 140 мкг/л - нелетких фенолів. Токсикологічний підпороговий вплив визначається вмістом фенолів 1000 мкг/л, сумою летких фенолів - 1000000 мкг/л і нелетких фенолів - 1400000 мкг/л, що на багато порядків перевищує значення ГДК фенолів у воді. Тобто незрозуміло, який характер шкідливого впливу відображає прийнятий показник фенольного забруднення ГДК. Беручи ГДК за критерій визначення рівня забруднення, не враховують природній фон, який інколи може бути вищим за встановлену норму. Природна концентрація фенолів у поверхневих водах певних регіонів, наприклад, у нафтогазоносних провінціях, може перевищувати встановлені ГДК. Басейн р. Стрий належить саме до таких регіонів. У такому випадку очевидно коректніше оцінювати рівень антропогенного забруднення шляхом співставлення встановленої концентрації не з ГДК, а з природним фоном (екологічною нормою).

Співставлення виявленого природного фону концентрації фенолів із загальним рівнем їх концентрації в басейні р. Стрий дозволяє оцінити його антропогенну складову як десятки й сотні мікрограмів у літрі.

Неузгодженість високого вмісту фенолів у природних водах з встановленим лімітуючим показником відзначається у працях низки дослідників. Відповідно до результатів досліджень нижнього Дністра Г.Г. Горбатеньким, А.М. Зелениним, Ф.П. Чорик [22] вміст фенолів до 15 мкг/л пропонується розглядати як природний фон. За даними О.Д. Штогрин вміст фенолів у ґрунтових водах Передкарпаття складає переважно десяті і соті частки мг/л, і наявні вони в усіх досліджених зразках вод, відібраних як у нафтових районах так і за їх межами. Згадки про наявність фенолів (до 24 % від вмісту нафтенових кислот) у фракціях бориславської нафти є ще у працях Є. Гольцмана за 1930 рік. Високий вміст фенолів (80-380 мкг/л) зафіксований також у мінеральних водах типу “Нафтуся” у Трускавці і Східниці Д.І. Скляруком та С.А. Шапіром в 1957. За даними проведених раніше досліджень екологічного стану поверхневих та прісних підземних вод Трускавецького курортно-рекреаційного району у колодязях села Новий Кропивник (басейн Східничанки - лівого допливу Стрия) вміст фенолів був вищим за рівень ГДК, а забруднення нафтопродуктами р. Східничанки відмічалось візуально. Високий вміст фенольних сполук був виявлений тут також у стічних водах при бурінні нафтових свердловин.

Основною причиною високого природного фону фенолів у поверхневих водах басейну р. Стрий, зокрема тієї частини басейну, де розташований Бориславський НГВР, є міграція з боку вуглеводневих покладів, пластових вод чи відкладів бітумінозних сланців менілітової світи. Слід зазначити, що феноли знаходяться в усіх генетичних типах природних вод, хоча найвищі їх концентрації притаманні пластовим водам нафтових родовищ. Феноли, на відміну від нафтових вуглеводнів, добре розчинні у воді, звідки їх значні вмісти у пластових водах. Експериментальні дослідження взаємодії нафт і води підтвердили, що джерелом фенолів в останніх може бути нафта. Так, за результатами експериментів В.В. Колодія і О.Д. Штогрин [23] у водних витяжках із нафт концентрація фенолів складала від слідів до 8 мг/л. Утворення фенолів при трансформації у водному середовищі компонентів нафти підтверджують також результати лабораторних досліджень Б.А. Бачуріна [24], які показали, що в системі "нафта - вода" чи "нафта - вода - порода" навіть короткочасний контакт (1-3 доби) приводить до збагачення вод органічними сполуками, у складі яких переважають нафтопродукти (до 9,5 мг/л), а вміст фенолів досягає 0,03-0,05 мг/л.

Враховуючи високі фонові концентрації фенолів і нафтопродуктів у водах басейну та наявні техногенні джерела їх надходження, експлуатація алювіального водоносного горизонту в долині р. Стрий для забезпечення населення питною водою ставить на порядок денний питання про доцільність санітарної обробки цієї води методом хлорування. Так, за даними Я.Й. Коренмана [25] знезараження питних вод методом хлорування зумовлює утворення високотоксичних моно-, ди- і тризаміщених хлорфенолів. Існує також небезпека трансформації дібензо-п-діоксинів з поліхлорованих фенолів безпосередньо у водопровідній мережі [26].

7. ЕКОЛОГО-ХІМІЧНА ХАРАКТЕРИСТИКА ФЕНОЛІВ

Фенол (бензенол) - кристалічна речовина з температурою плавлення 43 ⁰С, температурою кипіння 181 ⁰С, розчиняється у воді (при 15 ⁰С - біля 8 %). З водою утворює гідрат (температура плавлення 16 ⁰С), який називають карболовою кислотою. Невеликі кількості води значно знижують температуру плавлення фенолу. Він має характерний запах. Фенол викликає опіки на шкірі. Фенол був одним з перших антисептиків, застосованих у медицині.

Джерелом біогенних фенолів є рослинний і тваринний світ, при домінантній ролі рослинного. Техногенні феноли є продуктами: а) переробки органічних корисних копалин (торфу, вугілля, нафти та нафтопродуктів), рослинної сировини і б) промислового синтезу. Феноли групи “а” є відносно техногенними, або біотехногенними, оскільки утворюються у природних умовах при участі рослинного і тваринного світу і лише потім виокремлюються техногенними методами. Феноли групи “б” - абсолютно техногенні. При цьому біогенні і техногенні феноли можуть мати одну хімічну природу і виконувати одну і ту ж геобіоекологічну роль, або ж відрізнятися одні від інших. Ті фенольні сполуки, які не зустрічаються у природі, відносяться до ксенобіотиків і створюють найбільшу небезпеку внаслідок відсутності у природних умовах механізму до знешкодження цих речовин. Біогенні феноли потрапляють у довкілля внаслідок процесів життєдіяльності рослинних і тваринних організмів , а також при постнатальному розкладі рослинних і тваринних залишків. На кількість і склад продукованих фенолів здійснює суттєвий вплив видова приналежність, вік, характер живлення, враженість шкідниками і хворобами.

Рослинні феноли відрізняються надзвичайним різноманіттям. Загальна кількість рослинних фенолів сягає трьох тисяч. Серед них є мономерні феноли (одно-, двох- і поліатомні, одно-, двох- і поліядерні, з насиченими і ненасиченими бічними ланцюгами, карбо- і гетероциколами і різноманітними функціональними групами), олігомерні, які вміщують залишки від двох до десяти мономерних фенолів, і полімерні, які включають десятки, сотні і тисячі залишків фенолів і інших мономерних речовин.

Часто фенольні речовини є поліфункціональними і, окрім фенольного гідрооксиду, вміщують одну або декілька інших функціональних груп. Серед них часто зустрічаються карбоксильні (COOH), аміно- (NH₂), нітро- (NO₂), галоїдні (Cl, Br, J) та інші групи. Крім цього достаньо широко розповсюджені феноли, що вміщують три і більше різних функціональних груп. Поліфункціональність цих сполук призводить до високої активності і різноманіття хімічних перетворень.

Фенольні речовини характеризуються різноманіттям біологічної активності і багатоплановістю біосферних функцій, серед яких найважливіша фізіологічна. Вони регулюють проростання насіння, ріст і розвиток рослин, колір цвіту і плодів, приймають участь в репродукції [27, 28], виконують захисну роль при пошкодженні рослин. Особливо велика роль фенолів в організмі тварин. Амінокислоти, що вміщують фенольний гідрооксид, входять у структуру білків. Вітамін Е (токофероли) вітамін К і його аналоги вітамін Р, гормони, коферменти, антиоксиданти, медіатори, антибіотики, стероїди забезпечують життєві процеси [29].

В природних умовах одні феноли знаходяться на місці їх утворення - автохтонні, інші привносяться ззовні - алохтонні, головним чином з паводковими і ґрунтовими водами або з повітряними потоками. Тому в цьому чи іншому геобіоценозі можуть знаходитися феноли, які за кількістю і складом є не характерними для цієї природної системи. Серед алохтонних фенолів є як біогенні, так і техногенні. Донорами алохтонних природних фенолів переважно є геобіоценози з підвищеним вмістом фенольних речовин (болота, торф'яні ґрунти). Найактивнішими донорами великої кількості фенолів з чітко вираженою кислотною функцією є верхові болота, оскільки рослинність цих боліт (мох, лишайники) вміщують велику кількість рухомих низькомолекулярних фенолокислот, катехінів і флавонів. Активними акцепторами аллофенолів є заплавні і низинні ґрунти. Поглинаюча активність ґрунтів значним чином залежить від їхнього механічного складу та вмісту органічної речовини. Важкий механічний склад підвищує сорбційну активність ґрунту. Ґрунти, збагачені органічною речовиною також, як правило, є більш активними сорбентами.

Значним джерелом фенольного забруднення геобіоценозів є нафта. У нафті Західного Сибіру було встановлено присутність фенолів, крезолів, диметил (2,6-, 2,4-, 2,5-, 3,6-) фенолів, а також 2-етил-, 2-метил-6-етил-, 2,3-диметил-4-етил-, 2,3,6-триметил-2-ізопілфенолів [30]. Виявилося, що індивідуальний склад фенолів у нафтах різного віку та різних умов залягання подібний. Проте їхній груповий склад варіював у широких межах. Розподіл фенолів у фракціях також виявився неоднорідним. З підвищенням температури кипіння фракції кількість фенолів зростає, проте ця залежність інколи не зберігається. Феноли разом з карбоновими кислотами характерні для кислої фракції високов'язкої нафти.

У нафтах півночі Тюмені в більш глибоко залягаючих пластах кількість фенолів і крезолів зростає. У нафтах знаходяться також нафтоли, оксибензофурани, інданоли, двохатомні моноядерні феноли. Встановлена також присутність тіофенолів, кількість яких сягала від 50 до 96 % сірковмісних сполук. Наявність в складі нафти важких металів, особливо комплексоутворювачів (Fe, Cu, Co, Mo, Cr, Hg, As і ін.) створює передумови для утворення комплексних сполук з фенолами.

Незважаючи на низький вміст фенолів у нафті, який складає соті і навіть тисячні частки процента, нафта не може бути виключена зі списку фенольних забруднювачів довкілля, оскільки їхнє поступлення в середовище може бути дуже значним внаслідок великих втрат при видобутку і транспортуванні нафти. Так, тільки втрати нафти при транспортуванні по трубопроводах в межах Тюменської області щорічно складають 500 тис. тон. Прийнято вважати, що втрати нафти складають біля двох процентів від добутої.

Вміст фенольних сполук в поверхневих водах за кількістю і різноманіттям значно переважає їх вміст у підземних. Фенольні сполуки в залежності від особливостей складу, будови і концентрації здійснюють певний вплив на загальні і специфічні показники води. Феноли здатні змінити прозорість і колір води, впливати на величину pH, на концентрацію розчиненого кисню, на перманганатну і біхроматну окислювальність, на біологічне засвоєння кисню, на хімічне засвоєння кисню, ат також на гідробіологічні показники - біомасу фітопланктону, на валову первинну продукцію і на бактеріологічні - індекс сапрофітності і продукування органічної речовини.

Фенолокислоти здатні пригнічувати ріст і розвиток синьозелених водоростей. Проте в цих же концентраціях вони не пригнічують розвиток зелених, діатомових і інших водоростей. Таким чином, фенольні метаболіти можуть бути регуляторами груп фітопланктону.

Феноли не тільки переводять метали з розчиненого у воді стану, але і сприяють міграції елементів у гідросфері. Концентрація фенолів у воді деяких тайгових і тундрових рік Сибіру становить такі величини (мг/л): Об - 0,002, Єнісей - 0,003, Лєна - 0,004, Індигірка - 0,04 (Siklomanov et al., 1993). Вміст фенолів у цих ріках значною мірою зумовлений техногенним забрудненням.

У ґрунтах феноли існують у декількох формах: вільні, зв'язані і міцнозв'язані з ґрунтовою матрицею і не переміщуються в профілі ґрунту. Співвідношення між ними визначається хімічною структурою фенолів і сукупністю ґрунтових умов. Певна частина фенолів пов'язана з ґрунтовими ліпідами, інша - з вуглеводами чи іншими органічними або мінеральними речовинами. В “чистих” ґрунтах нафтогазового регіону, які не піддані забрудненню техногенними фенолами, вміст фенолів не виходить за межі ГДК. При забрудненні внаслідок розливу нафти, попадання стічних вод промислових чи комунальних підприємств концентрація фенолів маже в декілька разів перевищити ГДК.

Зв'язування фенолами токсичних речовин - важких металів, пестицидів [31] радіоактивних - важлива біосферна функція фенолів, внаслідок якої відбувається зниження токсичності зв'язаних речовин та змінюється характер їхньої поведінки. Перетворення фенолів в природному середовищі знаходиться під впливом ряду факторів: температури, вологи, реакції середовища та окисно-відновного потенціалу, мінералогічного складу, присутності органічних речовин, щільності ґрунту, аерації, каталітичних властивостей речовин і ін.

8. ЕКОЛОГО-ХІМІЧНА ХАРАКТЕРИСТИКА НАФТОПРОДУКТІВ

Нафтопродукти відносяться до найбільш розповсюджених і небезпечних речовин, що забруднюють поверхневі води. Нафта і продукти її переробки - це надзвичайно складна, непостійна і різноманітна суміш речовин (низько- і високомолекулярні аліфатичні, нафтенові, ароматичні вуглеводні, кисневі, азотні, сірчисті з'єднання, а також ненасичені гетероциклічні сполуки типу смол, асфальтенів, ангідридів, асфальтенових кислот). Поняття "нафтопродукти" у гідрохімії умовно обмежується тільки вуглеводневою фракцією (аліфатичні, ароматичні, аліциклічні вуглеводні).

Великі кількості нафтопродуктів надходять у поверхневі води під час перевезення нафти водним шляхом, зі стічними водами підприємств нафтовидобувної, нафтопереробної, хімічної, металургійної й інших галузей промисловості, з господарсько-побутовими водами. Певні кількості вуглеводнів надходять у воду в результаті життєдіяльності та розкладу рослин і тварин.

У результаті процесів, що протікають у водоймі, тобто випаровування, сорбції, біохімічного і хімічного окислювання концентрація нафтопродуктів може істотно знижуватись, а хімічний склад суттєво змінюватись. Найбільш стійкими є ароматичні вуглеводні, найменш - н-алкани.

Нафтопродукти знаходяться в різних міграційних формах: розчинній, емульгованній, сорбованній на твердих частках суспензій і донних відкладів, у вигляді плівки на поверхні води. Звичайно, в момент надходження маса нафтопродуктів зосереджена в плівці. При віддаленні від джерела забруднення відбувається перерозподіл між основними формами міграції, спрямований у бік підвищення частки розчинених, емульгованих, сорбованих нафтопродуктів. Кількісне співвідношення цих форм визначається комплексом факторів, найважливішими з яких є умови надходження нафтопродуктів у водний об'єкт, віддаль від місця скиду, швидкість течії і перемішування водних мас, характер і ступінь забруднення природних вод, а також склад нафтопродуктів, їх в'язкість, розчинність, щільність, температура кипіння компонентів. При санітарно-хімічному контролі визначають, як правило, суму розчинених, емульгованих і сорбованих сполук нафти [32].

Вміст нафтопродуктів у річкових, озерних, морських, підземних водах і атмосферних опадах коливається в досить широких межах і звичайно складає соті і десяті частки мг/дм³. У незабруднених нафтопродуктами водних об'єктах концентрація природних вуглеводнів може коливатися: в морських водах - від 0,01 до 0,10 мг/дм³ і вище, у річкових і озерних водах - від 0,01 до 0,20 мг/дм³, іноді досягаючи 1-1,5 мг/дм³. Концентрація природних вуглеводнів визначається трофічним показником вод і значною мірою залежить від біологічної ситуації у водоймі.

Несприятливий вплив нафтопродуктів різними способами позначається на організмі людини, тваринному світі, водній флорі, фізичному, хімічному і біологічному стані водойми. Низькомолекулярні аліфатичні, нафтенові й особливо ароматичні вуглеводні, які входять до складу нафтопродуктів, токсично і, до певної міри, наркотично впливають на організм, вражаючи серцево-судинну і нервову системи. Найбільшу небезпеку представляють поліциклічні конденсовані вуглеводні типу 3,4-бензапирена, що мають канцерогенні властивості. Нафтопродукти змочують пір'я птахів, поверхню тіла й органи інших гідробіонтів, викликаючи захворювання і загибель.

Негативний вплив нафтопродуктів, особливо в концентраціях 0,001-10 мг/дм³, присутність їх у вигляді плівки, позначається і на розвитку вищої водної рослинності і мікрофітів.

При наявності нафтопродуктів вода набуває специфічного смаку і запаху, змінюється її колір, рН, погіршується газообмін з атмосферою.

Нафта і нафтопродукти на сучасному етапі є основними забруднювачами Світового океану, морів, внутрішніх водойм. Потрапляючи у водойми, вони створюють різні форми забруднення: нафтову плівку, що плаває на воді, розчинені чи емульговані у воді нафтопродукти, важкі фракції, що осіли на дно і т.д. При цьому змінюється запах, смак, колір, поверхневий натяг, в'язкість води, зменшується кількість кисню, з'являються шкідливі органічні речовини, вода набуває токсичних властивостей і є загрозою для людини та інших живих організмів. 12 грам нафти роблять непридатною для вживання тонну води.

9. ОЦІНКА МОЖЛИВОСТЕЙ ПІДЗЕМНОГО ЗАХОРОНЕННЯ СТІЧНИХ ВОД У МЕЖАХ СТРУКТУРИ ПИНЯНСЬКОГО ГАЗОВОГО РОДОВИЩА

Одним з найбільш екологічних та економічно вигідних методів усунення супутніх вод нафтогазовидобувної галузі є захоронення їх у глибокі водоносні горизонти. Останнім часом широкого розвитку набуло скидання супутніх вод у законтурні частини нафтових родовищ для підтримання пластового тиску. При цьому економиться велика кількість прісної води необхідної для систем заводнення. При неможливості застосування супутніх вод вказаним методом, тоді їх закачування здійснюється у поглинаючі горизонти земної кори. Ці горизонти переважно добре виділяються при бурінні свердловин частковим чи повним поглинанням промивної рідини.

Інтенсифікація методів розробки родовищ призводить до збільшення кількості пластової води, яка добувається попутно з нафтою і газом. Отримані при цьому супутні (стічні) води забруднені нафтопродуктами, фенолами, мінеральними солями, завислими речовинами і іншими компонентами. Кількість супутніх вод на великих родовищах сягає 30-50 тис. м³/добу. Тому, використання їх у системах заводнення нафтових родовищ, а при неможливості такого застосування, скид у поглинаючі горизонти має велике значення для охорони довкілля.

У СРСР 80% нафти добувалося на родовищах, які розроблялися із застосуванням методу підтримання пластового тиску шляхом заводнення покладів. У США в останні роки із введенням нових правил скиду стічних вод метод підземного захоронення вважається найефективнішим способом охорони довкілля. Тут нагнітання висококонцентрованих солянок у глибокі горизонти складає близько 4 млн. м³/рік [33].

Сучасне насосне обладнання дозволяє досягати тиску на усті свердловини до 200-500 атм., а на момент гідророзриву пласта - до 500-600 атм. і більше. Водопоглинання свердловин у середньому становить не більше 500-600 м³/добу, в окремих випадках 2000-3000, а інколи і 5000-10000 м³/добу. Так, на Шпаковському родовищі Башкирії св.122 і 359 скинуто більше 11 млн. м³ стічних вод при середньодобовому розході 5000-10000 м³/добу. У палеокарстові пустоти намюрського ярусу скидались нафтові води (при рН 4-6, щільності 1,12-1,15, температурі 40-46 ^оС), забруднені нафтопродуктами, завислими речовинами і які характеризувалися підвищеною корозійною активністю [34].

Основні передумови використання методу підземного закачування стічних і зокрема супутніх нафтових вод наступні:

1) на глибині повинні бути достатньо пористі і проникні породи з оптимальним дебітом поглинання;

2) резервуари, які вибрані для закачування, повинні бути надійно ізольовані від експлуатаційних або придатних для експлуатації водоносних горизонтів;

3) водовмісні породи не повинні швидко кольматуватися під час експлуатації свердловин;

4) закачувані води повинні бути геохімічно сумісними з водовмісними породами і водами, які у них поширені [35].

Пластові води і твердий скелет порід-колекторів, у порах яких вони знаходяться, мають здатність до стискання при підвищенні тиску, що визначає їхній пружний запас. Властиво на цій здатності і побудований принцип захоронення екологічно шкідливих рідких відходів, зокрема і супутніх нафтових вод. Оцінка придатності певного регіону для захоронення рідких відходів в першу чергу проводиться на основі визначення пружних запасів пластових гідрогеологічно закритих систем.

Як згадувалося у розділі 3, Пинянське родовище знаходиться в завершальній стадії розробки. Падіння видобутку газу відбувається в основному через обводненість свердловин з водоносних проверстків. Більша частина експлуатованих об'єктів вичерпали свій потенціал і в перспективі можуть служити для закачування у них супутніх вод із нафтових та газових родовищ Передкарпаття, а також і стічних вод промислових підприємств.

Метою даного розділу є дослідити можливості захоронення стічних вод у межах Пинянського газового родовища, встановити найперспективніші резервуари для захоронення, оцінити їх потенційні об'єми до водопоглинання.

Виходячи з геологічних та гідрогеологічних особливостей родовища та базуючись на основних передумовах використання методу підземного закачування, найсприятливішими горизонтами є НД-7 та НД-8. Ці горизонти сформовані високопористими (8-21 %) та високопроникними (0,1-435,0 мкм²) пісковиковими породами-колекторами (табл. 9.1), що вміщують солені води (мінералізація сягає 26,9 г/л). Іонно-сольові характеристики цих вод (див. додаток А) вказують на гідродинамічно закриту обстановку, сприятливу для закачування у ці горизонти забруднених стічних вод.

Оцінка придатності певного регіону для захоронення рідких відходів в першу чергу проводиться на основі визначення пружних запасів пластових гідрогеологічно закритих систем.

Оцінка пружних ємностей пласта здійснюється згідно формули, запропонованої Н. І. Плотніковим:

ДV = вS_плHДp,

де коефіцієнт пружної ємності пласта в = nв_в+в_п; в_в - коефіцієнт пружності пластової води, см²/кгс; в_п - коефіцієнт об'ємної пружності водовмісних порід, см²/кгс; Дp - перевищення пластового тиску (репресія), кгс/см²; S_пл - площа пласта, м²; H - потужність, м; n - пористість, %.

Коефіцієнт стисливості пластової води в_в обчислюється із врахуванням її газонасиченості, мінералізації, щільності, а також тиску та температури. Коефіцієнти пружної ємності порід в_п визначають лабораторними методами.

Виходячи з розрахункових та експериментальних даних [36] коефіцієнт пружності води для неогенових горизонтів Зовнішньої зони Передкарпаття становить 4,6 • 10^-5 см²/кгс, коефіцієнт пружності пісковиків - 1,956 • 10^-5 см²/кгс.

Таблиця 9. 1. Фізичні параметри порід Пинянського газового родовища

Площа структури Пинянського родовища становить близько 80,6 км².

Потужність пісковикових горизонтів серед загальної товщини горизонту НД-7 (133 м) не перевищує 30 м (див. табл. 9.1). Пластовий тиск у цьому горизонті на глибині 1790 м становить 182,7 атм (див. додаток В). Середня пористість водовмісних порід-колекторів становить 20 %. Звідси ДV для НД-7 при репресії 10 атм становитиме 22 • 10⁶ м³.

Потужність горизонтів пісковиків у межах горизонту НД-8 сягає 26 м (див. табл. 9.1). Пластовий тиск на глибині 2135 м становить 244,7 атм (див. додаток В). Пористість пісковикових відкладів становить 12 %. ДV для НД-8 при репресії 10 атм становить 11,9 • 10⁶ м³.

Як бачимо з розрахунків, пружні запаси глибоких горизонтів Пинянського родовища доволі значні, а їх ємнісний потенціал достатній для закачування промислових стоків підприємств регіону протягом десятків років. Геологічні характеристики Пинянської структури (перекриття потужним насувом моласових утворень) сприятимуть повній гідродинамічній ізоляції водоносних горизонтів, а контрольоване закачування та моніторинг стану підземної гідросфери дозволять позбутися великої низки екологічних проблем, пов'язаних з накопичення стічних вод.

10. БЕЗПЕКА ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ

Об'єктом вивчення безпеки життєдіяльності є комплекс явищ і процесів в системі “людина - навколишнє середовище”, що негативно впливають на людину та навколишнє середовище.

Навколишнє середовище поділяється на 2 комплекси:

1. Природні тіла, умови, ресурси. .

2. Предмети соціальної діяльності людини.

Предмет вивчення безпеки життєдіяльності - об'єктивні закономірності виникнення небезпечних та шкідливих факторів у системі, виявлення джерел їх виникнення, їх ідентифікація і таксономія; розробка стратегії, принципів і методів захисту навколишнього середовища і людини від впливу небезпечних та шкідливих факторів.

Безпека життєдіяльності в умовах виробництва використовує для вивчення наступну схему: " людина - машина (засоби виробництва) -виробниче середовище".

Мета і зміст безпеки життєдіяльності полягає у забезпеченні оптимальних умов діяльності людини на всіх стадіях її життєвого циклу і оптимально-допустимих рівнів впливу негативних факторів на людину і навколишнє середовище. ЇЇ основне завдання зводиться до вивчення компонентів системи “Людина - навколишнє середовище” і “Людина - засоби виробництва” та пристосування людини до цих компонентів. Особливість основних (польові, камеральні, геофізичні, бурові та ін.) і допоміжних (енерго-, водопостачання, ремонтні, транспортні та ін.) робіт в геології - це широке застосування джерел іонізуючих випромінювань, вибухових речовин, електроенегії, хімічних речовин, різноманітного виду транспорту та обладнання, приладів і т.д [37].

Проведення еколого-гідрогеологічних досліджень та оформлення дипломної роботи здійснено у таких основних етапах:

1. Підбір та опрацювання ретроспективного матеріалу з геології, гідрогеології та газоносності Більче-Волицького нафтогазоносного району Передкарпатської нафтогазоносної області.

2. Фізико-хімічні аналітичні дослідження підземних пластових вод та супутніх вод Пинянського газового родовища.

3. Оформлення проекту та графічних додатків на персональному комп'ютері.

Підбір та опрацювання ретроспективного матеріалу

Відповідна робота здійснювалася у науковій бібліотеці Львівського національного університету ім. І. Франка, Львівській науковій бібліотеці ім. В. Стефаника НАН України, фондосховищах ДП “Західукргеолгія” та у комп'ютерно-інформаційній мережі (Internet).

Вимоги щодо приміщень бібліотек та фондосховищ: достатня освітленість, наявність сприятливого мікроклімату для збереження друкованої літератури, оптимальна вентиляція та опалення. Відповідні приміщення повинні характеризуватись якісного звукоізоляцією та у повній мірі укомплектованими письмовими столами та стільцями. Їх висота повинна бути не нижчою 2,5 м. Рекомендована площа на одного інженерно-технічного працівника - від 6 до 10 м². Обов'язковою вимогою щодо використання бібліотечних фондів є наявність у їх приміщеннях засобів пожежогасіння.

Організація робочого місця

Для того, щоб робоче місце було зручним, воно має відповідати антропометричним даним працюючого. Середні антропометричні дані обчислюють за великою кількістю вимірювань основних антропометричних показників різних груп населення.

Для сприятливого функціонування органа зору має значення кут сприйняття зорового сигналу. Найкраще сприйняття зорового сигналу спостерігається в межах кута від нормальної лінії погляду ±15^о. Об'єкт спостереження в цих умовах сприймається центральним зором. У цій зоні мають розташовуватися найбільш важливі засоби інформації, які найчастіше використовуються. Відносно сприятливе сприйняття зорової інформації зберігається в межах кута ±30⁰.

При організації робочого місця для виконання роботи сидячи важливе значення має конструкція сидіння. Робочі стільці залежно від їх призначення можуть мати різну форму сидіння, спинки, підлокітники. Проте загальною вимогою для них є висота, яка регулюється (від 380 до 420 мм). Ширина сидіння коливається від 400 до 420 мм, форма сидіння залежить від характеру роботи. Для роботи з клавішними пристроями робоче сидіння має бути з невеликим нахилом вперед [38].

Для виконання відповідної роботи (сприйняття друкованої інформації) людиною застосовується зоровий аналізатор. Він склалається з трьох відділів: рецепторного (периферичного), провідникового і центрального, що виконує аналітичну функцію.

Для виникнення зорового сприйняття предмета у зоровому аналізаторі реалізуються три його основні функції: світловідчуття, контрастна чутливість і гострота зору. Ці функції дають можливість сприймати форму, розмір і яскравість предмета, який розглядається.

Зоровий аналізатор здатний регулювати світлову чутливість залежно від рівня освітленості. Цю здатність ока називають зоровою адаптацією. Якщо переходи від низької яскравості до вищої і навпаки відбуваються часто і не вкладаються у тривалість термінів адаптації, настає переадаптація, яка характеризується різким порушенням функціонального стану зорового аналізатора (різь в очах, сльозоточивість, втрата здатності зорового сприйняття).

Зорова адаптація має велике значення при вирішення оптимальних умов виробничого освітлення . Однією з з обов'язкових гігієнічних вимог до виробничого освітлення єрівномірність освітлення робочого місця.

Підчас виконання зорової роботи за несприятливих умов освітлення зорова працездатність спадає. Показники, що характеризують зорову втому, є насамперед показниками функціонального стану зорового аналізатора (збільшення порогів світлової, кольорової і контрастної чутливості, зниження гостроти зору і критичної частоти миготіння, продовження часу сприйняття і переробки зорової інформації, підвищення зорової хронаксії і ін.). Зорова втома зумовлює швидкий розвиток загальної втоми в організмі працівника і звичайно значною мірою відбивається на якісних і кількісних виробничих показниках.

Фізико-хімічні аналітичні дослідження

Фізико-хімічні аналізи підземних пластових та супутніх вод Пинянського газового родовища виконувалися в лабораторіях ГПУ "Львівгазвидобування" НАК "Нафтогаз України і ДП “Західукргеологія”.

Лабораторії обладнані витяжною вентиляцією з витяжкою газів, парів і пороху безпосередньо від місць їх виділення за допомогою витяжної шафи. Освітлення природне і штучне. Для штучного освітлення використовуються лампи денного світла.

Лабораторії обладнані хімічними столами з підведеними санітарно-технічними і електрохімічними комунікаціями (газ, вода, змінний струм, захисне заземлення). Всі хімічні речовини, що знаходяться в лабораторіях, зберігаються в спеціальних шафах у герметичних посудинах з притертими чи гумовими корками.

У лабораторіях є аптечка з набором медикаментів для надання першої допомоги, на випадок пожежі є вогнегасники марки ОХП-5 і ОУ-5, відра і лопати.

Підлога у лабораторіях є дерев'яною (паркет) і неслизькою.

Можливі небезпеки при виконанні аналітичної роботи

При виконанні дипломної роботи можуть мати місце такі небезпечні явища:

- хімічні і термічні опіки (хімічні опіки виникають при попаданні на шкіру кислот, лугів, пероксиду водню; термічні - при дотиканні голими руками до сильно нагрітих предметів лабораторного обладнання);

- можливість опіків в результаті пожежі (пожежа може виникнути за наступних умов: а) при загорянні хімічних сполук; б) при запалюванні електропроводки і електрообладнання при аварії);

- порізи (виникають при необережній роботі зі скляним посудом: під час миття посуду, при нагрівання розчинів в нетермостійкому посуді);

- ураження електричним струмом (виникає при неправильній експлуатації електроприладів);

- отруєння (виникає у випадку порушення правил роботи з концентрованими розчинами кислот і лугів, невикористання вентиляції);

- вибухи (можливі при роботі з концентрованими розчинами пероксиду водню: при неправильному зберіганні, виготовленні та переливанні цих розчинів) [39].

Санітарно-гігієнічні вимоги при роботі

- Лабораторія повинна забезпечуватись вентиляцією, водопроводом і каналізацією. Вентиляція повинна бути витяжною і загальнообмінною.

- Приготування розчинів і миття посуду, злив реактивів повинні проходити у витяжній шафі. Витяжна вентиляція у шафі забезпечує швидкість повітря 0,7 м/с при відкритій засувці на 40 см.

- Всі електроприлади і електрощитки повинні бути заземлені.

- У лабораторії має бути аптечка з набором медикаментів, необхідних для надання першої медичної допомоги.

-Освітленість в лабораторії повинна становити 1,5% природнього світла і 200 люкс штучного.

Заходи безпеки при роботі з обладнанням

При роботі з електроприладами можливі ураження електричним струмом, виникнення пожеж і вибухів. Тому при використанні електроприладів у хімічній лабораторії забороняється:

- в процесі виконання роботи відкривати електричні щити, ремонтувати їх;

- використовувати для підключення приладів провідники з пошкодженою ізоляцією;

- залишати увімкнені прилади без догляду;

- працювати з приладами без заземлення.

При виявленні дефектів проводки прилад потрібно негайно відключити від мережі і вжити заходів щодо усунення несправності. У випадку запалювання електропроводки, прилад потрібно негайно вимкнути і приступити до гасіння пожежі. У разі розриву в подачі струму всі прилади вимикають.

Використання скляного посуду

При невмілому використанні скляного посуду можливі випадки травматизму. Нагріті скляні колби не можна закривати притертим корком доти, поки вони не охолонуть. У випадку “заїдання” скляних корків потрібно прогрівати їх гарячою водою. Для роботи з гарячими рідинами необхідно використовувати термостійкий посуд.

Оформлення проекту та графічних додатків на персональному комп'ютері

Характеристика обладнання

Персональні електронно-обчислювальні машини (ПЕОМ) складаються з системного блоку, систем уведення інформації (клавіатура, сканер та ін.) і її виведення (монітор, принтер та ін.). Найбільшу кількість інформації оператор отримує з монітора. Саме із зображенням на моніторі здебільша пов'язані рішення, які приймає оператор.

В процесі комп'ютерної обробки матеріалів використовувались наступні програми: Microsoft Exel, Word, Corel Draw. Cтатистична обробка матеріалів включала побудову графіків, карт, схем. Використовувався персональний комп'ютер на базі процесора Athlon 2200, монітор фірми LG (17 дюймів) на основі електронно-променевої трубки (ЕПТ), особливість якої полягає у перетворенні енергії електронів, які випромінює катод, на світлову енергію за допомогою шару люмінесцентного матеріалу, нанесеного на внутрішню поверхню колби ЕПТ. Окрім того для написання дипломної роботи використовували сканер, цифрову камеру, принтер.

Основними несприятливими чинниками [40], що впливають на тих, хто працює з ПК, є електромагнітні поля, що їх генерують монітори на основі ЕПТ.

Джерелами шуму на робочих місцях операторів ПК є друкуючі пристрої (матричні та струменеві принтери), сканери, дисководи. Рівні шуму на робочих місцях операторів можуть досягати 56-76 дБ, а при роботі друкуючого устаткування - 82 дБ.

Організація робочого місця та санітарно-гігієнічні вимоги до умов праці

В Україні розроблені й діють Державні санітарні правила і норми роботи з візуальними дисплейними терміналами електронно-обчислювальних машин від 10 грудня 1998 р. № 7 (ДСанПіН 3.3.2007-98). У цих правилах, зокрема, регламентується, що приміщення, де люди працюють з ПЕОМ, повинно розміщуватися в північній або північно-східній частині будівлі. Площа одного робочого місця повинна становити щонайменше 6 м², об'єм - щонайменше 20 м³ , відстань між робочими столами - щонайменше 2,5 м у ряду і 1,2 м між рядами. Стіни приміщень потрібно фарбувати у пастельні тони з коефіцієнтом відбиття 0,5-0,6.

Для того щоб особи, які працюють з ПЕОМ, меншою мірою втомлювались і зберігали високий рівень працездатності, потрібно раціонально організовувати їхні робочі місця. Зокрема, робоче місце має відповідати основним антропометричним даним людини. Крісло або стілець на робочому місці повинні мати висоту сидіння 40-50 см від рівня підлоги, а також відповідний кут нахилу спинки. Стегна працюючих при правильно організованому робочому місці мають розміщуватися паралельно підлозі, а стопи ніг - на підлозі або підставці.

Передній ряд клавіш ЕОМ має бути розташований так, щоб можна було без зусиль натискати клавіші трохи зігнутими пальцями при вільно опущених плечах і горизонтальному положенні рук. При цьому кут між плечем і передпліччям повинен становити 90°.

Монітори потрібно розміщувати на висоті рівня очей (висота від підлоги до нижнього краю екрана має становити 95-100 см) на відстані 60-70 см від оператора (відстань від краю столу - 50-70 см). Найдоцільніше розміщувати екран перпендикулярно до лінії погляду користувача. Кут нахилу екрана по вертикалі має становити 0-30°. З цією метою сучасні монітори комплектують підставкою з поворотним кронштейном, що дає змогу регулювати кут нахилу монітора і горизонтально обертати його навколо вертикальної осі. Висоту екрана від поверхні підлоги регулюють змінюючи висоту робочої поверхні столу. Іноді монітори встановлюють на спеціальні підставки, що уможливлює його переміщення у просторі у вертикальному та горизонтальному напрямах.

При написанні дипломної роботи і обробці матеріалів усіх наведених вище вимог було чітко дотримано.

Вплив зовнішніх факторів на комп'ютерну систему

Вплив температури. Значна частина потужності, що використовується машиною, перетворюється на тепло. Якщо це тепло не відводити, тобто не охолоджувати машину, то температура всередині неї буде зростати, створюючи значну небезпеку для елементів схем із-за перегріву. Також можуть бути пошкоджені вузли пам'яті ПК, може проходити окислення металів, корозія тощо.

Вплив вологості повітря. Нормальним вважається значення відносної вологості 60-70%. При 40% повітря вважається сухим, а при 80% - вологим. Знижена вологість повітря призводить до поступового пересихання і зневоднення багатьох матеріалів, в результаті чого вони кородуються і втрачають свою міцність.

Вплив пилу. Створює найбільший вплив на носії інформації, також прискорює знос механічних пристроїв системи вводу і виводу інформації. Крім цього, осаджуючись на контакті з'єднаннь апаратури, пил знижує і навіть повністю перериває провідність струму.