Добыча углеводородов неразрывно связана с изъятием земель из лесного фонда [1; 2]. Изъятие земель необходимо с целью создания инфраструктуры нефтегазового комплекса, в том числе кустовых оснований, на которых размещают буровое оборудование, а затем установки, качающие нефть из скважин. Изымаемые земли после завершения их использования подлежат рекультивации, то есть возвращению в исходное состояние. Из общего перечня направлений рекультивации в условия подзоны северной тайги наиболее перспективным является лесохозяйственное, при котором на рекультивированных землях создаются искусственные или естественные насаждения.

Опыт проведения рекультивации нарушенных земель показал [3–5], что это мероприятие достаточно трудоемкое и дорогостоящее. Объем трудозатрат зависит от вида нарушенных земель и природно-географических условий региона [6; 7]. Так, нарушенные земли на горных склонах вблизи медеплавильного производства требуют создания террас и посадки древесной растительности [8]. При рекультивации золоотвалов и отвалов отходов обогащения бедных руд чаще всего необходимо землевание, то есть размещение на поверхности слоя почвогрунта [9; 10] или удобрений, в том числе нетрадиционных [11; 12].

В то же время при планировании и проведении рекультивационных работ в целях минимизации трудовых и финансовых затрат необходимо максимально использовать естественное лесовозобновление [13; 14].

При разведке и добыче нефти важнейшим объектом рекультивации являются шламовые амбары. Несмотря на то что возможности их рекультивации изучаются уже на протяжении нескольких десятилетий, однозначного решения в выборе оптимального способа рекультивации не найдено.

Целью исследований является изучение лесоводственной эффективности рекультивации шламовых амбаров посадкой черенков ивы и корневищ рогоза.

Материалы и методы исследования

В основу исследований положены материалы 9 пробных площадей (ПП), заложенных на шламовых амбарах ПАО «Сургутнефтегаз». Каждый из обследованных объектов прошел 2 этапа рекультивации. Технический, заключающийся в выравнивании наружного и внутреннего откосов, и биологический, включающий оторфовку на ряде шламовых амбаров, и без таковой, с последующей посадкой черенков ивы местных видов.

Ширина обваловки в верхней ее части 5–6 м, в нижней 10–12 м при высоте от 0,5 до 1,5 м. На откосах обваловки шламовых амбаров было посажено по 2 ряда ивы с наружной и внутренней сторон, а в амбаре – корневища рогоза.

На каждой из 9 ПП было равномерно по площади заложено 20–30 учетных площадок размером 2×2 м для определения количественных и качественных показателей подроста согласно апробированным методическим рекомендациям [15; 16]. Дополнительно учитывалась приживаемость (сохранность) высаженных черенков ивы и отмечалось развитие живого напочвенного покрова. Поскольку рекультивируемые шламовые амбары являются по своей сути новыми землями, механический состав почвогрунта, формирование подроста, подлеска и живого напочвенного покрова позволяет проследить формирование типа леса [17]. Последнее особенно важно, если учесть, что объекты нефтегазодобычи оказывают влияние на все компоненты прилегающих насаждений, включая репродуктивную систему деревьев [18] и даже сообщества дереворазрушающих грибов [19].

Результаты исследований и их обсуждение

Шламовые амбары представляют собой котлованы, которые создаются для сброса отходов при бурении скважин по традиционной технологии. Объем каждого шламового амбара, в зависимости от количества скважин и глубины бурения, варьируется от 1000 до 5000 м3. Складируемые в шламовых амбарах отходы представляют собой многокомпонентную смесь с доминированием бурового раствора и бурового шлама.

В целом в отходах, сбрасываемых в амбары, содержится 45,1 % воды, 51,4 % твердой фазы и 3,5 % органики.

В составе отходов возможно наличие нефти, поступающей при бурении пласта – коллектора. При этом токсичность отходов зависит от применяемых реагентов, их взаимодействия между собой. Во избежание распространения токсичных элементов отходов в окружающую среду вокруг шламовых амбаров выполняется обваловка.

В соответствии с действующими нормативно-правовыми документами, после завершения работ производится рекультивация шламовых амбаров [20; 21] путем вывоза накопленных отходов на полигон и засыпки амбаров песком. При этом чаще всего вывоз отходов не производится, а шламовые амбары засыпаются песком. В результате вредные химические элементы консервируются в почве и постепенно распространяются с грунтовыми водами. Кроме того, для засыпки шламовых амбаров требуется создание новых карьеров для добычи песка, которые также требуют рекультивации.

В.Н. Седых с соавторами [22] предложили рекультивацию шламовых амбаров без засыпки их грунтом. В основу рекультивации положен факт разложения нефтепродуктов и других отходов, содержащихся в шламовых амбарах при взаимодействии с кислородом воздуха. Для ускорения процесса биохимического разложения предлагалось высаживать в амбар корневища рогоза, а в обваловку амбара – черенки ивы местного происхождения. Нами проанализирована лесоводственная рекультивация шламовых амбаров, выполненная по указанной технологии.

Сохранность высаженных черенков ивы на наружном и внутреннем откосах обваловки спустя 1–5 лет после посадки приведена в табл. 1.

Материалы табл. 1 свидетельствуют об отсутствии четкой зависимости между сохранностью черенков ивы и давностью ее посадки. Так, в частности, приживаемость ивы спустя один год после посадки на ПП–5С не превышает 2 %. Другими словами, практически все черенки не прижились (не укоренились), что, на наш взгляд, объясняется недостаточным перемешиванием торфосмеси. На откосах обваловки практически один торф. В то же время на ПП–7, где торф перемешан с песком, приживаемость черенков на наружном откосе составила 88 %, а на внутреннем 45 %.

Более низкие показатели сохранности черенков ивы на внутренних откосах по сравнению с наружными объясняются наличием в амбарах вредных для ивы химических элементов. В то же время если отходы, размещенные в шламовом отвале, не токсичны (ПП–12С), то сохранность высаженных на внутреннем откосе черенков ивы даже выше, чем на наружной стороне. Указанное свидетельствует о необходимости проверки амбаров на предмет токсичности содержащихся в них отходов перед проведением лесной рекультивации.

Посадка черенков ивы обусловила закрепление песка, предотвращение ветровой и водной эрозии откосов обваловки шламового амбара. Последнему во многом способствовало также внесение торфа. В результате на обваловке начал формироваться подрост основных пород лесообразователей (табл. 2).

Таблица 2

Видовой состав, встречаемость и количество жизнеспособного подроста на обваловке шламовых амбаров

Согласно материалам табл. 2, спустя год после посадки черенков ивы на ПП–5С всходы и подрост древесных пород отсутствуют, а на ПП–7С имеет место лишь мелкий и средний подрост мягколиственных пород. По мере увеличения давности проведения посадки черенков ивы в подросте на откосах обваловок шламовых амбаров формируется подрост сосны (Pinus sulvestris L.) и кедра (P. sibirica Du Taur.). Так, в частности, встречаемость подроста сосны спустя 6 лет после посадки черенков ивы составляет 80–85 % для мелкого и 75 % для среднего подроста. При этом густота жизнеспособного подроста сосны варьируется от 1,1 до 5,5 тыс. шт./га.

Более объективную картину о формировании древесной растительности на откосах шламового амбара позволяют получить данные о количестве подроста в пересчете на крупный (табл. 3).

Материалы табл. 3 свидетельствуют, что спустя 4 года после посадки черенков ивы на обваловке шламовых амбаров густота подроста в пересчете на крупный варьируется от 0,6 до 6,8 тыс. шт./га. При этом в составе подроста доля сосны обыкновенной и сосны сибирской составляет в совокупности от 4 до 9 единиц формулы состава.

Особо следует отметить, что встречаемость подроста сосны обыкновенной спустя 6 лет после посадки черенков ивы составляет 80–85 %.

Учитывая положительную роль посадки черенков ивы в склоны шламовых амбаров, можно предложить следующую технологию биологического этапа рекуль- тивации.

После консервации или пуска в эксплуатацию пробуренной скважины берется образец содержимого шламового амбара и определяется соответствие его предельно допустимым концентрациям (ПДК). Если содержимое амбара относится к IV классу опасности, то проводится биологический этап рекультивации посадкой черенков ивы и корневищ рогоза.

Если же токсичность содержимого отвала выше допустимых показателей для IV класса опасности, то производится изъятие отходов из амбара и их переработка на специализированной установке типа УТ–1С.

Указанная установка предназначена для термообезвреживания любых типов почв и грунтов. Конечным продуктом обезвреживания содержимого шламовых амбаров на установке УТ–1С является грунт, пригодный для использования в хозяйственных целях (отсыпка дорог, кустовых оснований и т.д.).

Изъятие нефтешламов из амбаров производится до доведения токсичности остатка ниже предельно допустимых уровней, что дает основания для проведения биологического этапа рекультивации. При этом откосы амбара покрываются торфо-песчаной смесью толщиной 10 см, высаживаются черенки ивы и корневища рогоза.

Использование передвижной установки УТ–1С исключает необходимость вывоза отходов на специальные полигоны, а отказ от засыпки шламовых амбаров песком исключает необходимость разработки новых сухоройных или гидронамывных песчаных карьеров.

Выводы

1. Шламовые амбары после завершения работ по бурению нуждаются в рекульти- вации.

2. Технология засыпки шламовых амбаров грунтом не решает задачу рекультивации и приводит к значительным неоправданным затратам, связанным с разработкой новых карьеров, их рекультивацией, а также с транспортировкой песка или торфа.

3. Изъятие содержимого всех шламовых амбаров, без учета уровня токсичности содержимого, приводит к необходимости создания полигонов для их хранения и затратам на транспортировку отходов.

4. Предлагаемый вариант рекультивации шламовых амбаров минимизирует затраты при решении экологических проблем рекультивации. Отпадает необходимость в создании специальных полигонов для хранения отходов и карьеров для засыпки амбаров.

5. Посадка черенков ивы и оторфовка откосов обваловки шламовых амбаров создают условия для естественного формирования смешанных молодняков с доминированием в составе сосны обыкновенной.

Работа выполнена в рамках тем FEUG – 2020 – 0013 «Экологические аспекты рационального природопользования».