Трансформация почв под воздействием солей буровых растворов и пластовых вод

В районах добычи нефти и газового конденсата развиваются процессы засоления почв, грунтов, поверхностных, внутрипочвенных и подземных вод, впервые подробно описанные Н.П. Солнцевой под названием техногенного галогенеза (1981, 1998).

Специфика засоления заключается в том, что оно имеет место в почвах гумидных территорий, где находится большая часть нефтепромыслов России. Суммарное содержание солей может варьировать от 0,01 до 10% в почвах тундровой и таежной зон. Накопление солей в почвах определяется не только их высокой концентрацией в загрязнителях, но и частыми авариями на нефтепроводах, а также природными факторами: заболоченностью и/или слабой дренированностью таежных и тундровых почв.

В составе солей доминируют хлориды, много сульфатов и карбонатов. Наиболее распространено хлоридно-натриевое засоление, однако состав солей, равно как их содержание и пути миграции в ландшафтах, крайне динамичны. В самом общем виде отмечается тенденция «классической» геохимической зональности солевого состава ореолов загрязнения и вертикальной дифференциации солей в профилях почв гумидных территорий. Так, карбонаты концентрируются в ядрах ореолов, ближе к источникам солей, а хлориды, как самые активные мигранты, обрамляют периферию ореолов. Геохимическая зональность обычно нарушается повторными выбросами солевых масс, особенностями «носителей» солей, например, составом пластовых вод и долей нефтяных компонентов в солевых растворах или смесях, составом и строением почвенного покрова - приемника солей (рис.

Рис. 8.5. Пространственное варьирование содержания воднорастворимых солей в почвах после многократных сбросов загрязнителей (Солнцева, 1998)

Сумма солей (%): 1) lt;0,07; 2) 0,07 - 0,1; 3) 0,1 - 0,15; 4) 0,15 - 0,25; 5) gt;0,25 114...407 - номера точек

Битуминозные компоненты техногенных потоков замедляют поступление солей в почвы, органогенные горизонты почв также удерживают некоторую часть солей. Самой низкой «солеемкостью» отличаются легкие по гранулометрическому составу грунты, почвы и их отдельные горизонты.

Кроме того, высокая миграционная способность солей, оказавшихся в почвах достаточного или избыточного увлажнения, определяет динамичность техногенного засоления во времени. Непосредственно после сброса соли концентрируются в верхних горизонтах почв, постепенно распространяясь вглубь. Существенно изменяется количество и состав солей, как во времени, так и по почвенному профилю. Все это объясняет

сложность процесса техногенного засоления, мозаичность его пространственных проявлений и разнообразие формирующихся химически- трансформированных почв.

Под воздействием буровых растворов и пластовых вод формируются химически-преобразованные почвы (хемоземы и хемо-почвы). К хе- моземам относятся почвы, содержащие соли во всем профиле. Они молоды в отношении техногенного галогенеза; поступление солей имело место не позднее, чем 5-10 лет назад, либо оно было неоднократным, и солевой профиль поддерживался новыми поступлениями. В качестве «приемника» солей выступают почвы с природным профилем, техно-почвы, или грунты, редко - техноземы.

Основные ионы:

Как правило, засоление сочетается с поступлением в профиль битуминозных веществ нефтяного происхождения.

К хемо-почвам (хемо-грунтам) могут быть отнесены почвы (грунты) с засолением не по всей толще, что наблюдается при относительно давнем разовом поступлении солей и промывном водном режиме.

В процессе техногенного засоления почв гумидных ландшафтов происходит перестройка почвенного поглощающего комплекса (ППК), впервые выявленная исследованиями Н.П. Солнцевой для дерново-подзолистых почв на нефтепромыслах Пермского Прикамья и впоследствии подтвержденная для ряда почв севера Западной Сибири.

После сброса в почвы сырой нефти или других загрязнителей с высоким содержанием легкорастворимых солей свойства ППК меняются следующим образом: сумма поглощенных катионов может возрастать в 1,3-1,5 раза; в ППК внедряются ионы натрия, при одновременном увеличении содержания катионов кальция и магния. Среднее содержание поглощенного натрия в почвах составляет 8-10% от емкости катионного обмена. В исключительных случаях содержание поглощенного натрия может достигать 45-80%; в тундрово-глеевых, подзолистых и дерново-подзолистых почвах происходит активное вытеснение ионов водорода и алюминия из ППК; увеличивается щелочность (pH водных суспензий достигает значений 7,8-8,3).

Повышение содержания поглощенного натрия в техногенных почвах может служить показателем развития солонцового почвообразовательного процесса. Как известно, в фоновых дерново-подзолистых почвах гумидных ландшафтов этот процесс невозможен. Морфологические признаки солонцеватости в техногенных почвах выражены неотчетливо: горизонты дерново-подзолистых почв с высоким содержанием обменного натрия плотнее аналогичных горизонтов фоновых почв; вместе с тем, как и в фоновых, в них отмечаются иллювиальные кутаны и призмовидная структура. Это несоответствие объясняется разными характерными временами для консервативных морфологических и лабильных химических свойств.

Рассмотренные особенности почв позволяют отнести их к хемозе- мам - к солонцеватым или солончаков(ат)ым дерново-подзолистым почвам (или солончаков(ат)ым солонцам по дерново-подзолистым почвам). Н.П. Солнцевой выделены также битуминозные солонча- гп новые солонцы по природной (дерново-подзолистой) почве. По I новой классификации почв России (1997) данные почвы можно от- jfjy нести к отделу хемодеграземов, типу - химически-преобразован- Ч? ных почв.

В почвах, переживших разные стадии техногенного галогенеза, наблюдается изменение физических свойств: повышается гидрофоб- ность, дисперсность, плотность, появляется глыбистость при высыхании.