Процессы формирования хлоридных вод с высокими концентрациями катионов кальция и магния в пределах разрабатываемых участков ВКМС изучены в условиях лабораторного эксперимента с применением реальных объектов (техногенных рассолов, образцов грунтов). Экспериментальными исследованиями доказано, что рост содержаний ионов кальция и магния определяется протеканием ионообменных процессов между твердой фазой пород и жидкой фазой рассола.

Теоретическая значимость исследований обоснована комплексом полученных выводов. Разработан универсальный ряд химических элементов, определяющих специфику техногенных изменений в составе пресных подземных вод зоны активного водообмена под влиянием объектов калийного производства. Анализ этого перечня элементов, с учетом их роли в формировании химического состава калийных солей, способности к водной миграции и опасности для человека, позволил выделить основные группы химических веществ: ведущие макрокомпоненты солей (Cl, Na, K), второстепенные макрокомпоненты солей (S, Ca, Mg), ведущие микрокомпоненты солей (галогены, щелочные и щелочноземельные металлы), акцессорные микрокомпоненты солей, концентрирующиеся в их нерастворимой фазе (тяжелые металлы, полуметаллы и неметаллы).

Закономерности трансформации химического состава подземных вод изучены на территории Верхнекамского месторождения солей. Это уникальное месторождение, обладающее мировым значением. Гидрогеохимические исследования проведены в пределах трёх участков детальной разведки месторождения - Соликамского, Ново-Соликамского и Половодовского, находящихся на различных стадиях освоения. Основным водоносным подразделением в пределах изучаемой части ВКМС, приуроченной к бассейну р. Усолки, является водоносная верхнесоликамская терригенно-карбонатная подсвита.

Химический состав вод верхнесоликамской подсвиты в пределах планируемого к разработке Половодовского участка ВКМС формируется, преимущественно, под влиянием естественных факторов. Содержание макро- и микрокомпонентов стабильно во времени, воды подсвиты соответствуют действующим нормам для питьевого водоснабжения. Состав вод характеризуется преобладанием гидрокарбонат-ионов и катионов кальция. В микроэлементном составе наибольшую роль играют стронций, барий, бор, литий, селен, медь.

Химический состав подземных вод верхнесоликамской подсвиты в пределах разрабатываемых участков ВКМС изучен посредством опробования родников, разгружающихся в пределах влияния объектов складирования отходов калийной промышленности, а также скважин режимной наблюдательной сети. Таким образом, произведена оценка трансформации ионного и микроэлементного состава пресных подземных вод в результате техногенных процессов разработки ВКМС.

Результаты опробования родников, разгрузка которых происходит в непосредственной близости от действующих калийных предприятий и поверхностных объектов складирования отходов, показали значительную трансформацию химического состава подземных вод. Воды родников характеризуются значительным ростом минерализации и общей жесткости, хлоридным кальциево-натриевым составом. В микроэлементном составе значительную роль играют щелочные и щелочноземельные металлы (стронций, барий, литий, рубидий), полуметаллы (бор, мышьяк, селен, германий), происходит рост концентраций тяжёлых металлов - титана, никеля, хрома и др. Анализ корреляционных зависимостей показал изменение состава корреляционных групп микроэлементов по сравнению с фоновым участком, обусловленную ростом минерализации и снижением pH вод.

Процессы формирования хлоридных вод с высокими концентрациями катионов кальция и магния в пределах разрабатываемых участков ВКМС изучены в условиях лабораторного эксперимента с применением реальных объектов (техногенных рассолов, образцов грунтов). Результаты исследования взаимодействий в системе «рассол-порода» подтвердили наличие ионообменных процессов между твердой фазой пород и жидкой фазой рассола. В состав насыщенных рассолов переходят кальций и магний, при дальнейшем разбавлении формирующие подземные воды нетипичного для данной территории хлоридного магниево-кальциевого и кальциево-натриевого состава, обменные натрий и калий входят в состав грунтов.

При проведении исследований получен ряд результатов, имеющих практическое значение. По итогам анализа данных опробования режимных скважин действующего рудоуправления за многолетний период построены графические модели, иллюстрирующие основные закономерности распространения ореола засоления подземных вод. Наиболее минерализованные хлоридно- натриевые воды, ввиду их высокой плотности, погружаются и локализуются в нижней части разреза терригенно-карбонатной толщи. Для подземных вод, приуроченных к верхней части разреза ТКТ, характерна меньшая степень засолённости. Наблюдается тенденция снижения значения водородного показателя с ростом общей минерализации вод.

При сопоставлении результатов гидрохимического анализа вод фоновой территории и разрабатываемых участков ВКМС выявлены следующие специфические компоненты ионного состава: хлориды, бромиды, катионы натрия, калия, кальция, магния, аммония. Перечисленные компоненты можно назвать гидрохимическими индикаторами влияния калийной промышленности на ионный состав подземных вод. Трансформация микроэлементного состава подземных вод зоны активного водообмена на территории разрабатываемых участков ВКМС выражается в значительном росте концентрации целой группы веществ. Перечень элементов- индикаторов воздействия калийной промышленности составлен с учетом наличия прямой зависимости их концентраций от роста минерализации и обратной зависимости от значения pH. В него входят марганец, кобальт, мышьяк, ванадий, никель, сурьма, барий, стронций, селен. Наряду с ними, значительный рост концентраций в подземных водах характерен для цинка, лития, германия, титана, галлия, бора и рубидия. Эти элементы входят в состав калийных руд и продуктов их переработки, однако прямой связи с уровнем минерализации и pH для них не выявлено.

Оценка степени опасности содержания специфических веществ в подземных водах зоны активного водообмена на территории отрабатываемых участков проведена с учетом требований действующих нормативных документов в природоохранной сфере. Санитарно-гигиеническая оценка максимальных содержаний изученных веществ показала, что наибольшую опасность в подземных водах, находящихся под влиянием объектов калийных производств, представляют мышьяк, селен, стронций, барий, натрий, магний, хлориды, бромиды, аммоний. С учетом вышеуказанного, именно этот перечень компонентов химического состава можно рекомендовать для обязательного изучения при проведении геоэкологических исследований подземных вод зоны активного водообмена на территориях функционирования калийной промышленности в качестве наиболее характерных загрязняющих веществ.

Список используемых источников

1. Водный кодекс Российской Федерации [Электронный ресурс]: от 03.06.2006 N74-ФЗ. Доступ из СПС «КонсультантПлюс».

2. Об охране окружающей среды [Электронный ресурс]: федер. закон от 10.01.2002 №7-ФЗ. Доступ из СПС «КонсультантПлюс».

3. Об экологической экспертизе [Электронный ресурс]: федер. закон от 23.11.1995 №174-ФЗ. Доступ из СПС «КонсультантПлюс».

4. Об отходах производства и потребления [Электронный ресурс]: федер. закон от 24.06.1998 №89-ФЗ. Доступ из СПС «КонсультантПлюс».

5. Об утверждении формы федерального статистического наблюдения с указаниями по ее заполнению для организации Федеральной службой по надзору в сфере природопользования федерального статистического наблюдения за отходами производства и потребления [Электронный ресурс]: приказ Росстата от 12.12.2019 №766. Доступ из СПС «КонсультантПлюс».

6. СанПиН 2.1.7.573-96 Гигиенические требования к использованию сточных вод для орошения и удобрения. - М.: Информационно-издательский центр Минздрава России, 1997. - 54 с.

7. СНиП 2.04.02-84. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.

8. Алексеев Е.В. Физико-химическая очистка сточных вод. М.: Изд-воАСВ, 2007 248 с.

9. Белов С.В. Безопасность жизнедеятельности и защита окружающей среды (Техносферная безопасность). 2010.

10. Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: Лес. Экология. Природопользование. 2013. №1 (17). Журкин Н.Н., Алибеков С.Я. Усовершенствование механической очистки сточных вод.

11. Водоотводящие системы промышленных предприятий / С.В. Яковлев, Я.А. Карелин, Ю.М. Ласков, Ю.В. Воронов. - М.: Стройиздат, 1990. - 511 с.

12. Водоснабжение и санитарная техника. 2013 Т. 8 С. 72-75.

13. Хлуденева, Н.И. Дефекты правового регулирования охраны окружающей среды / Н.И. Хлуденева. - М.: ИНФРА-М, 2017. 172 c.

Размещено на allbest.ru