Химический состав и токсикологические свойства бурового раствора

Цель. Исследование химического состава бурового раствора и его токсичности на основе оценки среднесмертельных доз.

Материалы и методы. Исследование химического состава бурового раствора и бурового шлама на металлы и неорганические оксиды проведено методом атомно-абсорбционной спектроскопии (AgilentAA240FS), а также с использованием атомно-эмиссионной спектроскопии. В эксперименте на половозрелых крысах-самцах установлена среднесмертельная доза бурового раствора при внутрибрюшинном однократном введении.

Результаты и обсуждение. Результаты собственных исследований указывают на то обстоятельство, что буровой раствор и буровой шлам отличаются многообразностью химического состава, обусловленного наличием в них тяжелых металлов и неорганических оксидов. В буровом растворе найдены Pb и As, в буровом шламеAs, Ba, Cd, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb, Zn; P₂O₅, SiO₂, CaO, Na₂O, K₂O. В остром опыте, в условиях однократного внутрибрюшинного введения бурового раствора, установлены летальные дозы (ЛД₁₆, ЛД₅₀, ЛД₈₄, ЛД₁₀₀), а также показатели выживаемости. Выявленные дозозависимые эффекты токсического действия бурового раствора, определяемые среднесмертельной дозой и соответствующей выживаемостью, свидетельствуют о потенциальной опасности бурового раствора и бурового шлама.

Выводы. Буровой раствор и буровой шлам обладают определенной токсичностью и опасностью, которая во многом зависит от их химического состава, обусловленного наличием тяжелых металлов и неорганических оксидов. Установленные летальные дозы и показатели выживаемости свидетельствуют об умеренной токсичности бурового раствора.

1. Asadimehr Sh. Investigating the Use of Drilling Mud and the Reasons for its Use. EJCMPR. 2024; 3 (2): 543- 551. https://doi.org/EJCMPR/20241131

2. Ibrahim Z. Z., Hamidi H., Afzal W.,Huseyin M. Investigating the effects of nano-Fe-O- and MWCNTs on the filtration and rheological properties of water-based muds at elevated temperature and pressure. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2024; 701 (20): 134912. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2024.134912

3. Девилль Ж. П. Буровые растворы. Химия жидкостей, бурение и закачивание скважин. Амстердам; 2022: 115-185.

4. Murtaza M., Tariq Z., Kamal M.S. et al. Improving Water-Based Drilling Mud Performance Using Biopolymer Gum: Integrating Experimental and Machine Learning Techniques. Molecules. 2024; 29: 2512. https://doi.org/10.3390/molecules29112512

5. Pan Y., Cui X., Wang H. Research Progress of Intelligent Polymer Plugging Materials. Molecules. 2023; 28: 2975. https://doi.org/10.3390/molecules28072975

6. Ali K.A.O., Hasan Sh.M., Muhsin J.J. Artificial Intelligent for Real-Time Prediction of Rheological Drilling Mud Properties. Iraqi Geological Journal. 2024; 57 (1E): 147- 161. https://doi.org/10.46717/igj.57.1E.10ms-2024-5-21

7. Awaka-Ama J.J., Udo G.J., Nyong A.E. Heavy Metals, Polycyclic Aromatic Hydrocarbons, Total Petroleum Hydrocarbons and Total Hydrocarbons Contents in Drilling Mud Effluents From Eastern Obolo Oilfield In The Niger Delta Region Of Nigeria. J. Appl. Sci. Environ. Manage. 2024; 28 (9): 2849-2854. https://doi.org/10.4314/jasem.v28i9.30

8. Ndubuisi E.C., Eguzoro C.Ch. Environmental and living organisms’ disaster caused by discharge of drilling fluid waste. World Journal of Advanced Research and Reviews. 2024; 22 (01): 393-400. https://doi.org/10.30574/wjarr.2024.22.1.1082

9. Саксонов М.Н., Балаян А.Э., Бархатова О.А. Токсикологическая оценка компонентов буровых растворов методами биотестирования. Вестник Бурятского государственного университета. 2008; 4: 80-84.

10. Прокопенко П.А., Тенищева В.Е. Определение токсичностии класса опасности буровых растворов и отходов бурения экспериментальным методом. Материалы XI региональной научно-технической конференции «Вузовская наука – Северо-Кавказскому региону». Ставрополь: СевКавГТУ; 2007: 278-280.

11. Никитин О.В., Насырова Э.И., Кузьмин Р.С., Миннегулова Л.М., Латыпова В.З., Ашихмина Т.Я. Влияние частиц микропластика полистирола на морфологические и функциональные показатели Daphnia magna. Теоретическая и прикладная экология. 2022; 4: 96-203. https://doi.org/10.25750/1995-4301-2022-4-196-203

12. Шкаева И.Е., Солнцева С.А., Никулина О.С., Николаев А.И., Дулов С.А., Земляной А.В. Токсичность и опасность фталатов. Токсикологический вестник. 2019; 6 (159): 3-9.

13. Mfoniso A., Anthonet N.E., Cecilia N.O., Orish E.O. Environmental and public health effects of spent drilling fluid: An updated systematic review. Journal of Hazardous Materials Advances. 2022; 7: 100120. https://doi.org/10.1016/j.hazadv.2022.100120

14. Finney D.J. Probit analysis. Cambridge: University Press; 1980: 333.

15. Прозоровский В.Б. Статистическая обработка результатов фармакологических исследований. Психофармакология и биологическая наркология. 2007; 7 (3-4): 2090-2120.

16. Nwadinigwe C.A., Udo G.J., Nwadinigwe A.O. Investigations of Heavy Metals Concentrations in Leaves of Telfairiaoccidentalis (Fluted Pumpkin) within Farmland in Ibeno Coastal Area, Niger Delta, Nigeria. Pol. J. Environ. Stud. 2015; 24 (4): 1733-1742.

17. Nyong A., Nsi E., Awaka-Ama J., Udo G. Comparative Evaluation of the Photodegradation of Stearic Acid by TiO2 - Modified Cement Under UV Irradiation Through Water Contact Angle and Absorbance Studies. Adv. Mater. 2020; 9 (1): 1-7. https://doi.org/10.11648/j.am.20200901.11

18. Udo G.J., Nwadinigwe C., Nwadinigwe A., Awakaama J.J. Correlation between Extractable Heavy Metals (Ni, V, Cd, and Pb) in Soil and ColocasiaSpp (Cocoyam corm) from Farm Lands in Ibeno Coastal Area, Niger Delta, Nigeria. J. Sci. Eng. Res. 2017; 4 (8): 54-61.

19. Monisha J., Tenzin T., Naresh A., Blessy B.M., Krishnamurthy N.B. Toxicity, mechanism and health effects of some heavy metals. Interdiscip. Toxicol. 2014; 7 (2): 60- 72. https://doi.org/10.2478/intox-2014-0009

20. Brilliance O. A., Anthonet N. E., Zelinjo N. I., Orish E.O. Heavy Metal Mixture Exposure and Effects in Developing Nations: An Update. Toxics. 2018; 6 (4): 65. https://doi.org/10.3390/toxics6040065

21. Chisom E., Anthonet N.E., Kenneth M.E., Orish E.O. Metal oxide nanoparticles in oil drilling: Aquatic toxicological concerns. Journal of Hazardous Materials Advances. 2022; 7: 100116. https://doi.org/10.1016/j.hazardv.2022.100116

22. Deming X., Xu H. Particular pollutants, human health risk and ecological risk of oil-based drilling fluid: a case study of Fuling shale gas field. Environmental Geochemistry and Health. 2023; 45: 981-995. https://doi.org/10.1007/s10653-022-01259-z

23. McLoone P., Dyussupov O., Nurtlessov Zh., Kenessariyev U., Kenessary D. The effect of exposure to crude oil on the immune system. Health implications for people living near oil exploration activities. International Journal of Environmental Health Research. 2021; 31 (7): 762-787.

24. Семенов В.В. Экологическая идентификация источников загрязнения нефтяными углеводородами. М.: Недра; 2005: 57-61.

25. Климова А.А., Язиков Е.Г., Шайхиев И.Р. Минералого-геохимическая специфика буровых шламов нефтяных месторождений на примере объектов Томской области. Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2020; 331 (2): 102-114.

26. Скипин Л.Н., Скипин Д.Л., Петухова В.С., Кустышева И.Н. Эффективность влияния коагулянтов на физико-химические свойства буровых шламов. Вестник Кемеровского государственного университета. 2015; 4-3 (64): 88-92.

27. Mikos-Szymańska M., Rusek P., Borowik K., Rolewicz M., Bogusz P. Characterization of drilling waste from shale gas exploration in Centraland Eastern Poland. Environmental Science and Pollution Research. 2018; 25 (36): 35990-36001.

28. Kujawska J., Cel W. Mobility of metals from drill cuttings. International Journal of Waste Resources. 2017; 7: 1-3.

29. Исхакова Д.Р., Алакаева Р.А., Габдулвалеева Э.Ф., Шайхлисламова Э.Э. Нефть и здоровье. Сборник научных трудов Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 75-летию башкирской нефти. Уфа; 2007: 271-273.