Основы нефтегазовой геоэкологии

ОСНОВЫ 
НЕФТЕГАЗОВОЙ 
ГЕОЭКОЛОГИИ

Ю.И. ПИКОВСКИЙ
Н.М. ИСМАИЛОВ
М.Ф. ДОРОХОВА

Под научной редакцией доктора географических наук, 
профессора А.Н. Геннадиева

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

Допущено 
Учебно-методическим объединением вузов РФ 
по классическому университетскому образованию 
в качестве учебного пособия для студентов 
высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки 
05.03.06 «Экология и природопользование»

2-е издание, переработанное и дополненное

Москва
ИНФРА-М
2022

УДК [550+504](075.8)
ББК 20.1:26.3я73
 
П32

Пиковский Ю.И.
П32  
Основы нефтегазовой геоэкологии : учебное пособие / Ю.И. Пиковский, Н.М. Исмаилов, М.Ф. Дорохова ; под науч. ред. д-ра геогр. 
наук, проф. А.Н. Геннадиева. — 2-е изд., перераб. и доп. — Москва : 
ИНФРА-М, 2022. — 414 с. + Доп. материалы [Электронный ресурс]. — 
(Высшее образование: Бакалавриат). — DOI 10.12737/1812652.

ISBN 978-5-16-017124-1 (print)
ISBN 978-5-16-109683-3 (online)
В учебном пособии освещены основные понятия и положения нефтегазовой 
геоэкологии: воздействие на биосферу нефти, углеводородного газа, нефтепродуктов и сопутствующих им веществ. В первом разделе рассмотрены состав, 
свойства и токсикология углеродистых веществ и их геохимических спутников, а также их природные и техногенные источники в биосфере. Второй раздел посвящен анализу нефтегазового техногенеза — изменениям в атмосфере, 
почвах, растительности, поверхностных и грунтовых водах и морской среде, 
происходящим под влиянием нефтегазового производства. В третьем разделе 
обсуждаются вопросы самовосстановления и рекультивации почвенных и водных экосистем, загрязненных нефтью и нефтепродуктами. В четвертом разделе 
рассмотрены основные методы охраны окружающей среды в условиях добычи 
и переработки нефти и газа. 
Материал основан на многолетних оригинальных исследованиях авторов 
и данных современных научных источников и соответствует требованиям федеральных государственных образовательных стандартов высшего образования 
последнего поколения. 
Рассчитано на студентов высших учебных заведений, специалистов экологических организаций нефтегазовой отрасли, а также на широкий круг читателей.

УДК [550+504](075.8)
ББК 20.1:26.3я73

Р е ц е н з е н т ы:
Горячкин С.В., доктор географических наук, заведующий лабораторией географии и эволюции почв Института географии Российской 
академии наук;
Хаустов А.П., доктор геолого-минералогических наук, профессор 
кафедры прикладной экологии Российского университета дружбы 
народов

ISBN 978-5-16-017124-1 (print)
ISBN 978-5-16-109683-3 (online)

© Пиковский Ю.И., Исмаилов Н.М., 
Дорохова М.Ф., 2015
©  Пиковский Ю.И., Исмаилов Н.М., 
Дорохова М.Ф., 2022, 
с изменениями

Материалы, отмеченные знаком 
, 
доступны в электронно-библиотечной системе Znanium

Памяти пионеров нефтегазовой геоэкологии
Марии Альфредовны Глазовской,
Александра Ильича Перельмана, 
Юрия Петровича Гаттенбергера,
Александра Антоновича Оборина,
Нины Петровны Солнцевой
Эмилии Адриановны Штиной

Введение

Геоэкология – это наука о воздействии на биосферу процессов, 
происходящих под влиянием солнечной активности, внутренней 
энергии Земли, хозяйственной деятельности человека, природных 
и техногенных потоков вещества. В нее входит нефтегазовая геоэкология — самостоятельная область знания, связанная с изучением воздействия на биосферу углеводородов и сопутствующих им веществ.
Нефтегазовая геоэкология изучает вопросы изменения, защиты 
и восстановления компонентов окружающей среды, нарушенных нефтегазовым производством. Эти нарушения носят глобальный характер, что делает объектом нефтегазовой геоэкологии биосферу в целом. 
Нефть и газ в современном мире — главнейшие топливно-энергетические и сырьевые ресурсы. Они оказывают огромное влияние на 
развитие экономики и социальной жизни. Нефть и углеводородный 
газ добывают, перерабатывают и транспортируют во всех природных 
зонах Земли: от Арктики до саванн, а на территории России — от арктической тундры до сухих степей и полупустынь. Нефтегазовая промышленность использует природные углеводороды из глубоких земных пластов, находящихся фактически вне современной биосферы. 
В мире ежегодно из земных недр на поверхность поднимается более 
4 млрд т нефти и 3 трлн м3 газа. Из них в 2012 г. выработано 3,6 млрд т 
нефтепродуктов, которые расходуются на работу транспорта и другие 
промышленные нужды. В России ежегодно добывается более 500 млн т 
нефти и около 0,7 трлн м3 газа. 
Использование нефти и продуктов ее переработки происходит 
всюду, где человек осуществляет хозяйственную деятельность, т.е. 
практически повсеместно. Это позволяет считать нефть, газ и нефтепродукты глобальными геоэкологическими факторами, оказывающими существенное влияние на окружающую среду. Глобальность их 
распространения позволяет рассматривать нефтегазовую геоэкологию 
как самостоятельное научное направление. 

В задачи нефтегазовой геоэкологии входит исследование воздействия на окружающую среду и биосферу в целом нефтегазового производства — разведки, добычи, транспортировки и переработки нефти 
и газа, получения и потребления нефтепродуктов. Возникающая при 
этом совокупность геохимических процессов составляет нефтегазовый 
техногенез — мощный фактор изменения биосферы. Вместе с тем, 
как в самой биосфере, так и в окружающем ее пространстве — Космосе и внутренних оболочках Земли, циркулируют и не менее мощные природные потоки углеводородов. Их нельзя рассматривать как 
нечто чуждое или вредное для биосферы. Изучение реальной роли 
природных углеводородов в жизни биосферы помогает понять и экологическое значение техногенных веществ аналогичного состава. 
Изучение природных углеродистых веществ не менее важно, чем изучение их техногенных аналогов — близких по формам и составу газообразных, жидких и твердых продуктов промышленной переработки нефти и природного газа (нефтепродуктов). 
В число объектов нефтегазовой геоэкологии входят постоянные 
и часто встречающиеся геохимические спутники нефти и газа — минерализованные воды и рассолы с высокой концентрацией хлоридов, 
сероводорода, ртути, некоторых редких и рассеянных элементов, радионуклидов, а также входящих в состав нефти тяжелых металлов. 
Эти геохимические спутники обычно оказываются более опасными 
для живой природы, чем углеводороды. 
Биосфера обладает мощным потенциалом к самовосстановлению 
нарушенных наземных и морских ландшафтов, приповерхностной 
геологической среды. Задача нефтегазовой геоэкологии — понять 
механизмы самовосстановления компонентов окружающей среды 
(почв, биоценозов, поверхностных и подземных вод, загрязненных 
и нарушенных нефтегазовым производством) и использовать эти механизмы для ликвидации негативных последствий нарушений и восстановления нормальных функций экосистем. 
Таким образом, нефтегазовую геоэкологию можно рассматривать 
как область знания об изменении, защите и восстановлении компонентов 
окружающей среды, нарушенных воздействием потоков нефти, углеводородного газа, нефтепродуктов, сопутствующих им веществ и явлений. 
Область нефтегазовой геоэкологии — это вся биосфера в целом, 
включая континенты и окружающие моря. 
Данное учебное пособие призвано помочь в изучении университетских дисциплин по направлению «Экология и природопользование», входящих в модули «Воздействие на окружающую природную 
среду» основной части ООП и «Геохимия и биогеохимия ландшафтов» 
ее вариативной части. Пособие полезно и для повышения квалификации специалистов-экологов, работающих в топливно-энергетическом комплексе. Освоение этой области знания способствует форми

рованию у студентов ясного представления о геохимии природных 
и техногенных углеродистых веществ, прежде всего о роли нефти 
и нефтепродуктов, имеющих глобальное распространение, в изменении окружающей среды, методах их диагностики, концепциях охраны 
и восстановления экосистем, находящихся под влиянием нефтегазового комплекса.
Задачи учебного пособия:
 
• дать представление о геохимических циклах углерода и углеводородов в биосфере;
 
• ознакомить с химическим составом и геохимическими особенностями природных и техногенных углеродистых веществ, процессами их миграции, аккумуляции и эволюции в биосфере;
 
• ознакомить с природными источниками и естественными проявлениями в ландшафтах нефти, углеводородного газа и полициклических ароматических углеводородов (ПАУ);
 
• ознакомить с источниками загрязнения окружающей среды при 
добыче, транспортировке и переработке нефти и газа; 
 
• дать представление о характере и последствиях воздействия углеводородов на экосистемы в разных природных условиях;
 
• познакомить с научными концепциями рекультивации земель, 
загрязненных нефтью и нефтепродуктами;
 
• дать представление о методах нефтегазовой геоэкологии;
 
• ознакомить с диагностикой нефти, нефтепродуктов и ПАУ в объектах окружающей среды люминесцентными методами и методами оценки устойчивости почв к углеводородному загрязнению.
Все это должно способствовать умению квалифицированно интерпретировать результаты химических анализов нефтепродуктов 
и ПАУ в природных средах (воздухе, воде, почве), давать оценку устойчивости ландшафтов и их компонентов к загрязнению нефтью и нефтепродуктами с учетом состава загрязняющих веществ и природных 
условий, выбирать оптимальные методы таких анализов и проводить 
дополнительные исследования, необходимые для интерпретации результатов.
Изучение основ нефтегазовой геоэкологии необходимо для обладания профессиональными компетенциями (ПК), в основном такими, как: 
 
• способность использовать знание базовых законов экологии, теоретических основ геоэкологии и геоэкологического подхода для 
анализа изменений природной среды и прогноза ее дальнейшего 
развития и в целях рационального природопользования;
 
• готовность к решению практических задач в области экологии 
и природопользования на основе базовых знаний об общих и правовых основах природопользования, а также законов экономики 
природопользования;

• владение методами и принципами оценки воздействия на окружающую среду, умение применять на практике методические подходы к географо-экологической оценке антропогенного воздействия, а также для решения задач в области экологической экспертизы и экологического мониторинга и др.
Данная книга имеет целью освещение принципиальных научных 
положений и фундаментальных понятий нефтегазовой геоэкологии. 
Основы нефтегазовой геоэкологии как науки были созданы многими трудами М.А. Глазовской, положившей ее главные принципы 
на прочный фундамент геохимии ландшафтов. Здесь необходимо 
отметить вклад сотрудников кафедры геохимии ландшафтов и географии почв географического факультета Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова, работавших в тесном сотрудничестве с исследователями разных специальностей из регионов 
России и других государств — Азербайджана, Белоруссии, Украины.
В книге использованы результаты собственных оригинальных исследований авторов, их коллег по работе и многих исследователей, 
публиковавших свои труды в течение последних 40 лет. 
В первом разделе пособия рассмотрены особенности состава и токсикологии природных и техногенных углеродистых веществ, циркулирующих в биосфере, и их основные источники как очаги воздействия 
на окружающую среду, главное внимание уделено составу и распространению нефти и природного газа.
Во втором разделе показан характер изменения компонентов ландшафта — атмосферы, почв, поверхностных и грунтовых вод, морской 
среды и биоценозов. 
Третий раздел книги посвящен устойчивости компонентов окружающей среды к техногенному воздействию, природным механизмам 
защиты и самовосстановления экосистем, научным основам рекультивации загрязненных нефтью и нарушенных земель, очистке поверхностных и грунтовых вод суши и морских акваторий. 
В четвертом разделе рассмотрены основные инструменты нефтегазовой геоэкологии. К ним относятся химические и биологические 
методы диагностики загрязнения компонентов окружающей среды, 
изучение углеводородных геохимических полей в почвах, геоэкологический мониторинг окружающей среды и способы прогнозирования 
изменений природной среды под влиянием нефтегазового техногенеза.
Задача книги — обозначить основные проблемы и методы нефтегазовой геоэкологии как науки. Углубиться в детали конкретных проблем, по которым опубликовано много научных исследований, в рамках одной книги невозможно. На русском, английском и других языках мира опубликована не одна тысяча работ. В числе рекомендуемых 
дополнительных трудов и использованных источников в основном 

приведены работы, наиболее доступные студентам и специалистам, 
изучающим нефтегазовую геоэкологию на русском языке. В этих работах можно найти важные материалы для более глубокого изучения 
отдельных вопросов и обширные библиографические списки публикаций в данной области. 
В пособии сознательно опущены справочные данные, касающиеся 
существующих экологических нормативов и инструкций. Такие сведения приводятся во многих монографиях и справочниках по охране 
окружающей среды, так что их не трудно найти в литературе (см., 
например, Хаустов, Редина, 2015). Кроме того, с течением времени 
многие нормативы устаревают, им на смену приходят новые. Авторы 
надеются, что это пособие даст необходимые ориентиры для изучения 
и творческого развития нефтегазовой геоэкологии. 
Во втором издании полностью сохранена структура первого издания, уточнены некоторые термины и положения, добавлены ссылки 
на современные работы. 
Авторы благодарят академика РАН Н.С. Касимова и сотрудников 
кафедры геохимии ландшафтов и географии почв географического 
факультета МГУ им. М.В. Ломоносова за большой вклад в становление и развитие нефтегазовой геоэкологии. Отдельная благодарность 
научному редактору учебного пособия профессору А.Н. Геннадиеву 
за ценные советы по структуре и содержанию книги.

Раздел I 
ПРИРОДНЫЕ И ТЕХНОГЕННЫЕ 
УГЛЕРОДИСТЫЕ ВЕЩЕСТВА В БИОСФЕРЕ

Глава 1. 
ФОРМЫ И РАСПРОСТРАНЕНИЕ 
УГЛЕРОДИСТЫХ ВЕЩЕСТВ НА ЗЕМЛЕ

1.1. 
ПРИРОДНЫЕ УГЛЕРОДИСТЫЕ ВЕЩЕСТВА

Соединения углерода составляют химическую основу биосферы. 
В.И. Вернадский выделяет три различных формы углерода на Земле, 
играющие важную роль в ее истории:
«1) миллионы химически различных соединений углерода живого 
вещества, устойчивых лишь в биосфере (в пределах тела организма, 
во время его жизни);
2) тысячи продуктов отбросов и выдыхания живого вещества, мало-помалу превращающихся в минералы углерода и таким образом 
выходящих из химического равновесия жизни;
3) сотни минералов углерода, образовавшихся в результате земных 
химических реакций вне живого вещества» (Вернадский, 1983, с. 173).
Первые две формы входят в состав живого вещества и продуктов 
их жизнедеятельности. Третья форма углерода — оксиды углерода, 
карбонаты и углеродистые вещества — образуется как в биосфере, так 
и вне биосферы. Сложный структурный каркас углеродистых веществ, 
включающих нефть, уголь, углеводородный газ и множество других 
соединений, построен в основном из атомов углерода, который преобладает по массе над суммой всех других атомов. Кроме углерода 
в составе углеродистых веществ присутствуют в макроколичествах 
водород, азот, сера и кислород, а в малых количествах многие другие 
химические элементы. Эта форма углерода широко распространена 
во внутреннем пространстве Земли в целом.
Нефть, углеводородный газ, нефтепродукты — основные объекты 
изучения нефтегазовой геоэкологии, относящиеся к обширной группе природных и техногенных углеродистых веществ, имеющих на 
Земле и в особенности в биосфере глобальное распространение.
Углеродистые вещества — это разнообразные по составу и происхождению молекулярные агрегаты, представляющие собой сложно 

организованные субстанции, в которых углерод преобладает по массе над всеми другими атомами. 
Углеродистые вещества широко распространены на Земле и в космическом пространстве. На Земле они присутствуют во всех геосферах. Углеродистые вещества, находящиеся в биосфере, могут иметь 
как природное, так и техногенное происхождение.
Углеродистые вещества в условиях, близких к условиям земной 
поверхности, существуют в твердой, жидкой и газообразной фазах. 
Они распространены в двух основных состояниях — концентрации 
и рассеяния. Концентрированное состояние углеродистых веществ — 
это скопления нефти, газа, твердых битумов, угля в земной коре, торфа и сапропеля в болотных ландшафтах и на дне озер. Основная масса углеродистых веществ в атмосфере, почвах, водах, горных породах 
находится в рассеянном состоянии. 
Помимо природных углеродистых веществ в биосфере циркулируют разнообразные техногенные углеродистые вещества, представляющие собой продукты промышленной переработки концентрированных природных углеродистых веществ и отходы от их хозяйственного использования в виде технологических выбросов промышленных 
предприятий, транспорта, машин и технических агрегатов. 
Углеродистые вещества в природе встречаются в виде простых углеродистых молекул, сложных многокомпонентных растворов, высокомолекулярных природных полимеров (геополимеров) или кристаллов, 
состоящих почти целиком из одного углерода. Важный диагностический 
признак углеродистых веществ — отношение к  растворимости в органических растворителях. Это свойство зависит от состава как углеродистого вещества, так и растворителя. Все углеродистые вещества и их 
компоненты разделяются на растворимые и нерастворимые формы. 
Растворимая часть углеродистого вещества называется битуминозным 
веществом, нерастворимая часть — карбоидом. Перечисленные группы 
существенно различаются по происхождению и по химическому составу (табл. 1.1). Все вещество, извлеченное из горной породы органическим растворителем, называется битумоидом.
В таблице 1.1 приведены основные морфологические группы природных и техногенных углеродистых веществ Земли.
Таблица 1.1

Основные морфологические группы углеродистых веществ Земли

Группа углеро-
дистых веществ
Основные представители

Растворимость 
в органических растворителях

Элементный соcтав,%

С
Н
S-O-N

Самороднокарбидная

Графит, алмаз, аморфный углерод, карбиды 
металлов и неметаллов
Отсутствует
Самородные — 
до 100
—
—

Группа углеродистых веществ
Основные представители

Растворимость 
в органических растворителях

Элементный соcтав,%

Углеводородная

Метан
Полная
75
25
—

Этан, пропан, бутан, 
изобутан
Полная

Газовый конденсат
Полная

Газовый гидрат
Частичная

Нефть
Полная
84–86
12,5–14,5
0,5–4

Твердых битумов

Асфальты жильные 
и пластовые
Полная
78–87
9–11
5–10

Асфальтиты (гильсониты 
и грэемиты)
Полная
76–86
7,5–10,5
5–10

Кериты  (альбертиты 
и импсониты)
Частичная
80–90
4–9
5–10

Антраксолиты
Отсутствует
90–99
5–10
0,5–5

Озокериты
Частичная
84,5–86,1
13,7–15,3
0,05–4

Оксикериты
Частичная
75–80
6,5–7,5
10–20

Гуминокериты
Частичная
5–75
4,5–7,5
20–30

Сланцевая

Горючий сланец
Частичная
65–78
7,4–9,9
10,9–
26

Черный сланец

Для сланцевых 
нефти 
и газа — 
полная

Угольная

Бурый уголь
Частичная
66–78
7,4–9,9

Каменный уголь
Частичная
63–75
4,6–5,6
1,3–17

Антрацит
Отсутствует
94–97,5
0,8–3,0
0,2–1,5

Торфа и сапропелитов

Торф
Частичная
50–60
4,5–6,5

Сапропель
Частичная

Сапропелит
Частичная

1.1.1. Группа самородного углерода и карбидов
Самородный  углерод. В литосфере разные формы свободного углерода (вещества, состоящие только из атомов углерода) образуются 
в результате полимеризации и поликонденсации углеродистых молекул и образования их кристаллических форм. В земной коре найдены 

Окончание табл. 1.1