Наблюдающийся в последние годы устойчивый подъем уровня нефтедобычи приводит к быстро возрастающей техногенной нагрузке на природную среду. Это в свою очередь требует усиления экологического контроля за деятельностью предприятий нефтегазового комплекса. Сибирскими учеными разработан новый комплексный геоинформационный подход, основанный на сочетании санитарно-гигиенического и ландшафтно-геохимического методов, с использованием которого получены количественные оценки относительных площадей загрязненных лесоболотных выделов на территории Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции.

В работе на обширном фактическом материале проведен системный анализ эколого-геохимического воздействия нефтегазодобывающего комплекса на природную среду Западной Сибири. Рассмотрены основные геохимические характеристики природных ландшафтов тундровой и таежной зон, выполнена оценка микроэлементного сотава почвообразующих пород и почв. Проанализированы виды техногенного загрязнения на стадиях геолого-разведочных работ и эксплуатации месторождений, отражены закономерности миграции различных загрязнителей. Обобщены данные гидрохимического мониторинга на месторождениях Ханты-Мансийскогго автономного округа. Доказано формирование гидрохимических аномалий при нарушении принципов безопасного природопользования. Отмечена тенденция к постепенному снижению солевого и нефтяного загрязнения. Издание рассчитано на специалистов в области геоэкологии и охраны природы.

На примере двух торфяных разрезов Мочажина и Гряда приводятся результаты комплексной палеоэкологической реконструкции грядово-мочажинного комплекса, расположенного в южнотаежной подзоне Западной Сибири. Анализ ботанического состава растительных остатков и радиоуглеродное датирование выявили особенности стратиграфии торфяных залежей и динамику развития растительности. Результаты качественного анализа сообществ раковинных амеб в совокупности с данными по степени гумификации и увлажненности позволили реконструировать и количественно оценить палеогидрологические условия торфяных залежей. Элементный химический состав выявил сходство торфяных залежей по геохимическим условиям развития. Обнаружена связь соотношения Sr/Ba с палеогидрологическими параметрами торфяных разрезов грядово-мочажинного комплекса.

На примере четырех суходольных ценопопуляций сосны кедровой сибирской (западносибирское Приобье, южная граница ареала), расположенных по градиенту убывания запаса почвенной влаги, проведен сравнительный анализ численных и качественных признаков состояния мужской генеративной сферы. Установлено, что по мере усиления сухости почвы резко сокращается заложение микростробилов на побегах, уменьшаются размеры структурных элементов пыльцевых зерен (длина и высота тела, длина и высота воздушных мешков), сокращаются доля проросшей пыльцы и длина пыльцевых трубок. По числу и размеру микроспорофиллов южные ценопопуляции, напротив, превосходили более северные. Такая разнонаправленность тенденций предположительно связана с фенологическими различиями отдельных этапов морфогенеза мужской генеративной сферы. Недостаток почвенной влаги также негативно сказывается на морфогенезе, как и ее избыток. что подтверждается снижением значений большинства анализируемых признаков в долинных кедровниках (сограх), которые на юге ареала служат основным источником семян при формировании послепожарных суходольных кедровников.

Представлены результаты анализа динамики показателей экстремальности климата на территории Западной Сибири. Для вычисления индексов использованы суточные данные 75 метеорологических станций Западной Сибири за период 1961-2013 гг., который для оценки тенденций был разделен на два интервала: 1961-1980 и 1991-2013 гг.Выявлены уменьшение частоты холодных дней и ночей за период 1991-2013 гг. по сравнению с периодом 1961-1990 гг., значимое лишь на нескольких станциях. и увеличение теплых экстремальных температурных показателей, значимое на большей части территории. Изменения от периода к периоду индексов экстремальности осадков неравнозначны и разнонаправлены в различных частях Западной Сибири. В северной части рассматриваемой территории произошло уменьшение числа дней с осадками различной интенсивности на 1-2 дня. Южная территория характеризуется ростом на 1-2 дня числа дней с осадками различной интенсивности. Изменения в динамике индексов экстремальности осадков в среднем от периода к периоду в большинстве случаев незначимы. что может быть связано отчасти с редкой наблюдательной сетью, особенно севернее 60-го градуса широты, и что подтверждает необходимость ее оптимизации. Наиболее успешно эта проблема может быть решена за счет использования автоматических автономных измерительных установокПрименение компонентного анализа для оценки синхронности изменения температурных критериев по территории показало их высокую пространственную согласованность, что может быть обусловлено вкладом крупномасштабных процессов в динамику показателей экстремальности температурного режима. Компонентный анализ динамики экстремальных осадков показал несогласованность его изменений в пределах территории исследования. что подтверждает существенное влияние местных факторов на режим осадков.

По данным реанализа было проведено исследование пространственно-временных изменений мериодиональных ячеек циркуляции для сибирского сектора Северного полушария для двух временных интервалов: периода интенсивного глобального потепления 1976-1998 гг. и периода замедления темпов потепления 1999-2014 гг. Выявлено, что наиболее существенных изменения наблюдаются в зимний сезон в начале XXI в.: произошло почти полное исчезновение полярной ячейки и увеличение интенсивности ячее Хэдли и Феррела. Получены и проанализированы тенденции изменений адвективных и вихревых меридиональных потоков тепла. а также их связь с функцией тока. Установлено, что в период ослабления процесса глобального потепления во все месяцы наблюдается увеличение интенсивности и количества центров вихревой циркуляции, что приводит к развитию мериодиональной циркуляции, усилению процессов блокирования и, как следствие. к уменьшению меридионального притока тепла в сибирском секторе в начале XXI в.

На основе экспериментальных данных спутника Envisat исследована территориальная распространенность водяного пара для различных природно-климатических зон юга западной Сибири в летние сезоны 2008-2011 гг. Анализ коррелированности временных рядов содержания водяного пара в атмосфере по данным спутника Envisat W и радиозондовых наблюдений w для территории аэрологической станции г. Омске показал, что абсолютные величины W и w линейно связаны между собой. Коэффициент корреляции равен 0.77 (уровень значимости р = 0.05). Рассчитаны функции распределения количества водяного пара по числу случаев его измерений со спутника Envisat для безоблачного неба для трех зон с разными физическими параметрами подстилающей поверхности: степной, Большого Васюганского болот (БВБ) и лесной зоны. Функции распределения носят бимодальный характер, причем каждя отдельная мода подчиняется нормальной логарифмическому закону. Приведены параметры этих распределений.

Рассмотрены вопросы использования данных дистанционного зондирования для изучения структуры растительности на нефтедобывющих трриториях. Определена пространственная структура растительного покрова территории на основе дешифрирования космических снимков. Карта пространственной структуры растительного покрова центральной и юго-восточной частей Западной Сибири, где сосредоточен основной нефтдобывающий комплекс России, создана с применением средств геоинформационной ситемы ArcView 3.2. Результаты работы могут использоваться в задачах мониторинга воздействий нефтедобычи.

Исследованы распространение и состав низкомолекулярных гетероатомных компонентов в нефтях Западной Сибири, различающихся содержанием смолисто-асфальтеновых веществ. Смолистые нефти содержат больше низкомолекулярных соединений серы и азота, чем малосмолистые. Качественный состав этих соединений не зависит от смолистости нефтей. Различия наблюдаются и в распределении отдельных структур.

Изучено распределение сернистых и азотистых соединений в нефтях юрского и палеозойского комплексов Западной Сибири. Показаны отличия в количественном содержании и качественном составе гетероорганических соединений в нефтях, различающихся геолого-геохимическими условиями залегания.

Изучен структурно-групповой состав кетонов нефтей Западной Сибири. Установлена взаимосвязь состава и структуры кетонов и типа углеводородов в нефтях. Показано, что в нефтях метанонафтенового типа преобладают кетоны алифатического строения, в то время, как в нефтях нафтенового типа - кетоны с циклановыми и ароматическими заместителями.

Применительно к условиям, типичным для пластов юрских и меловых отложений месторождений Западной Сибири, изучены закономерности вытеснения остаточной нефти при применении комплексного микробиологического и физико-химического метода увеличения нефтеотдачи. Прирост коэффициента нефтевытеснения при применении комплексного микробиологического и физико-химического метода увеличения нефтеотдачи составляет 14-34%.

Исследованы качественные и количественные изменения массы и углеводородного состава нефтяных систем при биодеградации в условиях модельных лабораторных экспериментов. Биодеградация образцов нефтей Советского и Стрежевского месторождений (Западная Сибирь) и месторождения Белый Тигр (Вьетнам) осуществлялась природными ассоциациями микроорганизмов, выделенными из пластовых вод и образцов почв, загрязненных нефтью. Анализ изменений углеводородного состава проведен методом хромато-масс-спектрометрии (ГХ/МС). Установлено, что в процессах биодеградации нефти происходит одновременное разрушение всех частей нефтяной системы - как насыщенных углеводородов, так и высокомолекулярных ее фрагментов - смол и асфальтенов.

Приведены сравнительные данные по характеру распределения углеводородов, металлопорфири-нов и серосодержащих соединений в нефтях вымского (ааленский ярус) и малышевского (батский ярус) горизонтов из среднеюрского нефтегазоносного комплекса Западной Сибири. Показано, что эти нефти характеризуются широкими вариациями в составе алканов, содержании тиофенов, сульфидов, дисульфидов, меркаптанов, металлопорфиринов и периленов. Содержание в среднеюрских нефтях Западной Сибири серосодержащих соединений находится в обратной зависимости от величины соотношения пристана к фитану, и чем больше эта величина, тем выше содержание сульфидов и ниже - тиофеновых структур.

Изучен состав углеводородов и гетероорганических соединений нефтей нижнеюрского комплекса юго-востока Западной Сибири. Показаны отличия в распределении алканов, периленов, металло-порфиринов, сульфидов, меркаптанов, тиофенов в нефтях Нюрольской и Усть-Тымской впадин и Колтогорского мегапрогиба.

Выделены широкие фракции карбонилсодержащих соединений из 6 нефтей различных стратиграфических комплексов Западной Сибири. Методом масс-спектрометрии структурно-группового состава и распределения по числу углеродных атомов кетонов в выделенных концентратах показано наличие гомологических рядов кетонов, включающих соединения от 10 до 32 атомов углерода в молекуле. Методом ГЖХ определено, что в нефтях различного типа присутствует ряд алканонов-2 с распределением по молекулярной массе, характерной для каждой нефти. Наблюдается тенденция уменьшения молекулярных масс алканонов-2 при погружении залежи нефти.

Методами реокинетики изучено гелеобразование в растворах полимера с нижней критической температурой растворения. Применительно к условиям месторождений Западной Сибири определены фильтрационные и нефтевытесняющие свойства гелеобразующих составов, генерирующих в нефтяном пласте гель. Приведены результаты промысловых испытаний технологии повышения нефтеотдачи с применением гелеобразующих составов.

Изучены особенности содержания и состава гетероатомных соединений в нефтях отложений юрского комплекса юго-востока Западной Сибири. Показано, что высокий окислительно-восстановительный потенциал в бассейне седиментации способствует генерации нефтей с низким содержанием азот-, кислород- и серосодержащих соединений. Рассмотрено влияние возрастания термической зрелости на содержание этих соединений в нефтях, сформированных за счет органического вещества, отлагавшегося в различных окислительно-восстановительных условиях.

Представлены результаты исследований по распределению и составу низкомолекулярных азот- и серосодержащих соединений в нефтях средне- и нижнеюрского комплексов Западной Сибири. Показано, что качественный состав низкомолекулярных гетероатомных компонентов не зависит от геолого-геохимических условий залегания нефтей и является типичным для нефтей Западной Сибири.

Метод ИК-спектрометрии использован для систематического анализа группового состава нефракционированных нефтей юрских отложений юго-востока Западной Сибири. Выявлено присутствие нефтей трех типов: метанового, метанонафтенового и нафтенометанового. Проведено территориальное и стратиграфическое зонирование их распространения. Определены характеристические особенности состава нефтей каждого типа, рассмотрены возможные факторы, способствующие их образованию.

Исследование нефтей Колтогорского прогиба и прилегающих к нему районов показало, что состав ароматических соединений не зависит от глубины залегания нефти, а определяется условиями накопления исходного нефтематеринского вещества и тектоническим строением территории.

Приведены данные о молекулярном составе алканов, содержании углеводородов, смолисто-асфальтеновых соединений, металлопорфиринов и перилена в нефтях из вымского и малышевского горизонтов среднеюрского нефтегазоносного комплекса Западной Сибири. Показана направленность изменения отдельных параметров состава по площади и особенности в составе нефтей различных районов.

Изучено распределение низкомолекулярных азотсодержащих компонентов в нефтях и рассеянном органическом веществе верхнеюрского комплекса Западной Сибири. Установлено, что их количество в органическом веществе пород выше, чем в соответствующих нефтях. Во всех исследованных образцах низкомолекулярные азотистые соединения представлены смесью сильных и слабых оснований. Качественный состав этих соединений одинаков. Азотистые основания рассеянного органического вещества отличаются от нефтяных повышенным содержанием слабоосновных компонентов и структур с малоэкранированным атомом азота.

Анализ состава и количественного содержания стеранов, терпанов, алканов и металлопорфириновв нефтях Колтогорского прогиба и прилегающих районов показал, что исследованные нефти либо генерированы преимущественно морским органическим веществом (ОВ), накапливавшимся в субокислительных и восстановительных условиях, либо сформированы за счет ОВ озерных и прибрежных фаций, отлагавшегося в окислительных, субокислительных и восстановительных условиях. Среди нефтей присутствуют малозрелые, зрелые и существенно термически преобразованные.

Исследован химический состав сапропелевых отложений озер Томской области, а также изучены особенности структуры и свойств гуминовых веществ данных сапропелей. Показано, что озерные отложения содержат высокое количество гуминовых веществ, обладающих парамагнитными и антиоксидантными свойствами.

Проанализирован состав алканов, углеводородов (УВ) ряда гопана, олеанана, абиетана и их производных, алкилбензолов, нафталинов, фенантренов, тетра-, пента- и гексациклических ароматических УВ в торфах верхового и низинного участков болота, расположенного на юге Западной Сибири и удаленного от возможных источников техногенного загрязнения. Обнаруженные различия в составе и содержании отдельных соединений могут быть обусловлены видовым составом биопродуцентов (мхи, бактерии, цветковые и хвойные растерия), условиями захоронения органического вещества, гидродинамическим режимом залежей торфов и частыми пожарами на одном из участков.

Изучен состав кетонов фракций слабополярных соединений, выделенных из нефтей юрских отложений южной части Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции. Установлено, что алифатические кетоны представлены гомологическим рядом н-алкан-2-онов и изопреноидным кетоном -6, 10, 14-триметилпентадекан-2-оном. В составе ароматических кетонов идентифицированы флуоренон, бензофлуореноны, дибензо- и/или нафтофлуореноны и их С1-С4 гомологи.

Изучен состав и распределение алкилзамененных би- и трициклических ароматических углеводородов в образцах рассеянного органического вещества (РОВ) четырех горизонтов среднеюрских отложений юго-востока Западной Сибири. Показано, что различия в распределениях алкилнафталинов и алкилфенантренов обусловлены влиянием катагенетических факторов, которые способствуют протеканию вторичных реакций изомеризации, алкилирования и дезалклирования. Данные по составу насыщенных и алкилароматических углеводородов проанализированы методом главных компонент факторного анализа, по результатам которого образцы распределены в семейства.Объединения образцов РОВ в естественные семейства обусловлено сходством характеристичных параметров состава исследуемых объектов. Показано, что в семейства объединены образцы из разных горизонтов, залегающие на разных глубинах и в большинстве территориально далеко расположенных друг от друга. Это указывает на то, что в разные периоды времени и на различных участках нефтегазоносных районов юго-востока Западной Сибири накопление и преобразование осадка проходило в сходных условиях.

Представлены результаты исследований по составу и строению серосодержащих соединений в малосернистых, сернистых и высокосернистой нефтях юрско-палеозойского комплекса Западной Сибири. Показано, что распределение органических соединений серы в нефтях определяется условиями накопления исходного нефтематеринского вещества. Впервые в составе сернистых соединений нефтей Западной Сибири идентифицированы высокоалкилированные дибензотиофены (до 15 атомов углерода в алифатической цепи), изомерные нафтобензотиофены и их С1- и С2-гомологи, гомологические серии a-н-алкилтиоланов и а-н-алкилтианов.

На основе обработки данных дистанционного зондирования Земли проведен анализ изменений криогенного состояния многолетнемерзлых грунтов на севере Западной Сибири. В качестве геокриологических индикаторов изменения состояния поверхности использованы термокарстовые озера. Анализ данных 16 метеостанций в период 1973-2006 гг. показал увеличение среднегодовой температуры воздуха в зоне вечной мерзлоты на территории Западной Сибири приблизительно на 1°С. Массив разновременных космических снимков территории тестового участка за период 1984-2001 гг. позволил исследовать динамику изменений состояния многолетнемерзлых пород в последние десятилетия. Установлено, что площади озер на исследуемом тестовом участке существенно изменяются, что может служить как показателем усиления криогенных процессов в условиях глобального потепления, так и рассматриваться в качестве одной из основных причин роста аварийности на трубопроводах на севере Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции.

Для увеличения нефтеотдачи юрских отложений Западной Сибири представлены результаты лабораторных и промысловых испытаний комплексной технологии, обеспечивающей увеличение охвата заводнением и интенсификацию разработки.

Методом масс-спектрометрии исследован групповой состав и распределение нафтеноароматических углеводородов нефтей Западной Сибири. В значимых концентрациях в нефтях присутствуют нафтеномоноароматические углеводороды, содержащие от 1 до 6 насыщенных циклов с общей формулой CnH2n-z, где z - 8, 10, 12, 14, 16, 18. Во всех нефтях доминируют нафтеномоноарены с одним насыщенным циклом. Отмечено увеличение содержания соединений с 3-6 насыщенными циклами в молекуле с ростом глубины залегания нефтей. Нафтенобиарены, содержащие от 1 до 6 насыщенных циклов, с общей формулойCnH2n-z, где z -14, 16, 18, 22, 24 присутствуют в нефтях в концентрациях от 20.0 до 54.0 мас.% на биароматическую фракцию. Для большинства нефтей характерно преобладание структур с 1 и 2 насыщенными циклами в молекуле. Зависимости цикличности нафтенобиаренов от природы исходного органического вещества не прослеживается. Отсутствие связи степени цикличности от типа ОВ, видимо, обусловлено тем, что поликонденсированные нафтенобиарены в большей степени отражают степень катагенетической преобразованности ОВ.

Исследованы слабоосновные азотсодержащие соединения нефтей из среднеюрских отложений Западной Сибири. Показано, что они представлены соединениями со слабоосновной функцией и сильными основаниями с развитым алифатическим замещением. В составе слабоосновных соединений исследованных нефтей присутствуют циклические амиды типа пиридинов, их гидрированные аналоги, хинолинкарбоновые кислоты и эфиры соответствующих хинолинкарбоновых кислот. Во всех нефтях преобладают циклические амиды. Среди сильных оснований, сопутствующих соединениям со слабоосновной функцией, установлены производные пиридина, хинолина, бензо-, дибензохинолина. Азотсодержащие сильноосновные соединения доминируют. С увеличением возраста среднеюрских отложений в составе низкомолекулярных азоторганических соединений нефтей возрастает доля лактамов и сильных оснований с общей формулой CnH2n-zN.

Изучено распределение и состав низкомолекулярных гетероорганических соединений в нефтях верхнеюрского комплекса Западной Сибири. Выявлена зависимость количественного содержания и качественного состава азот- и серосодержащих компонентов от условий залегания и смолистости нефтей.

Изучен индивидуальный состав моно-ароматических углеводородов нефтей Западной Сибири, залегающих в меловых и юрских отложениях. Среди моно-ароматических углеводородов идентифицированы н-алкил-, метилалкил- и этилалкилбензолы. Показано, что данные по составу алкилбензолов наряду с насыщенными и ароматическими углеводородами - биомаркерами несут информацию о биологических источниках и условиях формирования нефтей.