Начиная с глубины 20-30 м, температурные изменения в грунте не зависят от характера приложения к поверхности тепловой нагрузки и определяются только ее суммарным значением. Если суммарный поток тепла в грунт через его поверхность после освоения территории окажется выше, чем до ее освоения, то на застроенной территории будет происходить деградация мерзлых толщ, а если ниже, - их аградация. При аградации мерзлых толщ усиливается интенсивность морозного пучения, морозобойного растрескивания и наледообразования, при деградации – термокарст, солифлюкция и термоабразия.

Как показывает практика строительства на вечной мерзлоте, оттаивание грунтов под зданиями часто является результатом плохой работы вентилируемых систем здания, утечек воды из труб, увеличения минерализации подземных вод; а охлаждение и промораживание – результатом очистки от снега транспортных магистралей и прилегающих к зданиям территорий, удаления растительного покрова.

Геоэкологические условия

Одним из основных дестабилизирующих факторов окружающей среды и состояния экологической обстановки на п-ове Ямал является гусеничный транспорт. Широкое применение этого транспорта для доставки грузов по бездорожью при разведочном бурении на Новопортовском, Каменномысском, Ростовцевском месторождениях привело к уничтожению почвенно-растительного покрова до 10 и более процентов на больших площадях. Таким образом, гусеницами вездеходов и тракторов перепахана вся тундра, а вдоль дорог, действующих в течение нескольких лет, тянутся "кладбища" брошенной техники. В результате техногенного нарушения поверхностного слоя изменяется его температурный режим, при этом в высокольдистых грунтах по колеям гусеничного транспорта, происходит резкая активизация термокарста, термоэрозии, солифлюкции, пучения.

Наиболее активное техногенное воздействие на окружающую среду наблюдается на площадях осваиваемых месторождений, где идет бурение скважин. По отводимой площади, буровые площадки находятся на втором месте после линейных сооружений. Производство этих работ связано с уничтожением почвенно-растительного слоя, более чем на 2/3 площади грунты перемешиваются. Буровые площадки и дороги, строящиеся на болотах, отсыпаются привозным грунтом. В настоящее время при разработке месторождений применяется кустовое бурение скважин. В данном случае увеличивается время бурения, что в свою очередь увеличивает техногенную нагрузку  на природную среду. На всех площадях осваиваемых месторождений отмечается загрязнение нефтепродуктами, буровыми растворами и химическими реагентами. Обычно загрязняющие вещества концентрируются в понижениях, приводя к гибели растительности или попадают в речную сеть по естественным стокам. Наиболее опасным источником загрязнения являются буровые растворы. Для придания им необходимых технологических свойств применяется большое количество химических реагентов, в том числе представляющих серьезную опасность для природы. В скважину подается метанол (метиловый спирт) для ликвидации возможности гидратации в газе и последующего замерзания. При бурении и испытании скважин используют различные промывочные жидкости, включающие органические и неорганические химические соединения. Наибольшее применение имеют следующие неорганические химические реагенты: едкий натр, кальцинированная сода, жидкое стекло, фосфаты и бихроматы, известь, мел, хлористый кальций и натрий и др.

Из органических соединений в буровых растворах широко используется карбонсилметилцеллюлоза, крахмальные реагенты, модифицированные лигнины, естественные и синтетические танины, а также реагенты на основе полимеров и реагенты специального назначения. Наряду с буровыми растворами на водной основе в отдельных случаях применяют растворы на углеводородной основе (дизтопливо, нефть). В среднем на бурение одного погонного метра скважин расходуется (кг): цемента - до  85, бария – 4, химических реагентов - до 6. Некоторые из выше перечисленных реагентов обладают значительной токсичностью, однако, для них до настоящего времени не установлены допустимые концентрации и лимитирующие показатели вредности. Химическое загрязнение (сброс и утечка промстоков, технических жидкостей, минерализованных вод, веществ искусственного происхождения и т.п.)  оказывает влияние в первую очередь на растительный покров, что выражается в выпадении из растительного сообщества отдельных видов и деградации сообщества либо к полному разрешению последнего. Разрушение растительности и активизирует экзогенные и криогенные процессы, к растеплению грунта может привести и попадание на грунт некоторых жидкостей или веществ либо попадание в грунт химреагентов имеющие отрицательную фазовую температуру и переводящие грунты в физически талое состояние даже при отрицательных температурах грунтов.

После окончания бурения на буровых площадках в больших количествах остаются пакеты с неиспользованными химическими и буровыми реагентами, емкости с барием и буровой глиной, бочки из-под ГСМ, емкости  из-под сыпучих и жидких веществ. Содержащиеся в них вещества создают ореолы распространения вредных химических компонентов, которые в условиях арктического климата и малого стока поверхностных вод сохраняются годами, отравляя вокруг ближайшие водоемы. Буровые растворы и буровые сточные воды являются одним из основных источников загрязнения ОС при бурении скважин.

Для подготовки добываемого газа к дальнейшей транспортировке строятся установки комплексной подготовки газа. При строительстве УКПГ площадь отчужденных земель в большинстве случаев в несколько раз превышает проектную. Только на одной УКПГ происходит нарушение почвенно-растительного слоя на площади около 15 га. При работе УКПГ применяются следующие химикаты: метанол, диэтиленгликоль, силикогель (состоящий из SiO2), используемые для осушки, очистки и разделения, иониты – для удаления накипи в котлах, KCl – для уравновешивания пластового давления.

Из-за недостаточной герметизации систем сбора, транспорта и хранения, легкие углеводороды теряются в результате испарения, загрязняя воздух.

Специфика геохимических процессов на исследуемой площади обусловлена наличием многолетнемерзлых пород, действующих как механический и температурный барьеры. Для района характерны аккумуляция твердых и жидких продуктов техногенеза на низкотемпературных, восстановительных и седиментационных барьерах, накопление их в водоемах и в донных отложениях. По данным геохимического опробования почвы, донных отложений, растительности и воды на буровых площадках и в поселках отмечаются повышенные содержания цинка, свинца, никеля, хрома, бора, стронция, по некоторым элементам превышающие ПДК в десятки раз. Наибольшее химическое загрязнение отмечается на Ростовцевской, Новопортовской, Каменномысской площадях Ямала.

На других  участках загрязнение выражено в меньшей степени, хотя в отдельных местах отмечаются повышенные содержания ряда элементов. По данным биогеохимического опробования наиболее загрязненными участками являются Ростовцевская и Новопортовская площади, где в пробах растительности содержание Zn достигает 10-15 г/кг; Pb – 1,5-10; CO – 0,1-0,3; Ba – 1,0; Sr – 1,0-1,5; Mn – до 10. Угнетенная и видоизмененная растительность хорошо видна на спектрозональных снимках в виде темно-бурых и бурых пятен неправильной формы.

Основным источником загрязнения водоемов являются стоки от буровых скважин, эксплуатация всех видов транспортных средств, бытовые сточные воды населенных пунктов. В пробах воды зафиксированы следующие загрязняющие элементы: Ba, Zn, Cu, Pb, Ni, Mn, Cr, Co, Nb, W, Sn, Y, Cd, Sr, Ti.

Благоприятная оценка экологической опасности характерна только для ненарушенных ландшафтов, где протекает естественный ход развития природы. Сюда же относятся территории с редкими зимниками, единичными дорогами и следами проезда гусеничного транспорта.

К геоэкологическим комплексам с удовлетворительной оценкой экологической опасности отнесены территории разведанных углеводородных месторождений, где число пробуренных скважин невелико, и дорожная сеть в местах их расположения существенно не влияет на экологическое состояние окружающей среды. В числе техногенных объектов на таких территориях отмечаются: отдельные строения, брошенные бочки, трактора, отдельные емкости с буровой глиной, барием, буровыми реагентами, кучи затвердевшего цемента. Все эти объекты не создают серьезной химической нагрузки на окружающую среду, ввиду незначительности занимаемых ими площадей.

Таблица 3. Среднее содержание элементов в пробах почв (мг/кг)