Лаборатория геологии техногенных процессов
Максимович Н.Г., Блинов С.М., Малеев Э.Е. Техногенные изменения геологической среды Кизеловского района // Вопросы физической географии и геоэкологии Урала: Межвуз. сб. науч. тр.-Пермь,1994.-С. 32-39. /0,5/
Техногенные изенения геологической среды Кизеловского района
Н. Г. Максимович, С. М. Блинов, Э. Е. Малеев
Оценка техногенных изменений геологической среды в пределах Кизеловского района произведена по данным обследования поверхностных водотоков и источников их загрязнения. Наибольшему изменению в этом районе подвержены гидрохимический и гидродинамический режим подземных вод, состав и строение донных отложений практически всех наиболее крупных поверхностных водотоков-рек Кизел, Полуденный Кизел, Восточный Кизел и др. Отбор и химический анализ проб воды и водных вытяжек из грунтов проведены в лаборатории Геологии техногенных процессов ЕНИ Пермского университета (аналитик Н. П. Воложанинова).
В естественных условиях гидрохимический и гидрологический режимы поверхностных вод во многом определялся их взаимосвязью с водоносным комплексом карстующихся отложений нижней перми-среднего карбона (верхней карбонатной обводненной толщи). Значительная закарстованность территории обусловливает понижение уровня подземных вод по отношению к руслам мелких боковых притоков, что привело к поглощению поверхностного стока и образованию суходолов на реках Сухой Кизел, Опаленная и др. В устьевой части суходолов нередко отмечалась разгрузка карстовых вод. По данным В. И. Антипина родники в долине р. Кизел имели расход до 0,3 м3/с, родники у скалы Красный Камень в долине р. Опаленной с дебитом до 170 л/с использовались для водоснабжения. Воды такого типа имели гидрокарбонатно-кальциевый состав и небольшую минерализацию.
Большую роль в формировании поверхностного стока играют, также леса района, отнесенные к категории горных, и почвенный покров, представленый тяжелосуглинистыми, подзолистами, дерново-подзолистыми и заболоченными почвами. До данным анализа, воды в р. Полуденный Кизел вне зоны влияния источников загрязнения имеют сульфатно-гидрокарбонатный кальциевый состав и минерализацию 158.2 мг/л (табл. 1).
Таблица 1 — Химический состав вод бассеина р. Кизел, г/л
Источники загрязнения. Наибольший ущерб поверхностным водам наносит сброс в гидросеть шахтных вод. Шахтами Кизеловского района откачивается и сбрасывается практически без очистки 5522 м3/ч загрязненных вод (1991 г.). Контактируя с породами угленосной толщи, содержащими большое количество сульфидных минералов (пирит, марказит) подземные воды обогащаются загрязняющими компонентами. По данным гидрохимического обследования, шахтные воды содержат большое количество сульфатов, железа, алюминия, имеют сильнокислую реакцию среды (рН = 1,93—3,50) и минерализацию до 16,9 г/л (табл. 2).
Таблица 2 — Химический состав шахтных вод, мг/л
Источниками загрязнения поверхностных вод являются также твердые отходы угледобычи, складируемые в отвалах на поверхности. Обследование показало, что породы отвалов содержат большое количество водорастворимых солей (до 47,4 г/кг грунта). Основными загрязняющими компонентами является сера (содержание сульфатов достигает 35,6 г/кг), железо (до 6,6 г/кг), алюминий (до 2,4 г/кг). Водные вытяжки из грунтов отвалов имеют кислую реакцию среды (рН = 2,05 — 4,00) (табл. 3). Дождевые и талые воды. фильтруясь через толщу отвалов и стекая по их поверхности, обогащаются растворимыми соединениями и формируют техногенные геохимические потоки. Химический анализ фильтрационных вод с отвала ш. Севервой показывает, что в них содержится до 33 г/л сульфатов при общей минерализации 40,8 г/л и рН = 2,51. В кислой среде подвижны железо, алюминий, марганец, преобладающие в растворах и ряд токсичных тяжелых металлов.
Таблица 3 — Содержание водорастворимых солей в грунтах шахтных отвалов, мг/кг грунта (1989 - 1991 гг.)
Воздействие источников загрязнения на гидрографическую сеть. Постоянный и интенсивный сток шахтных и фильтрационных вод привел к тому, что химический состав рек Кизеловского района приблизился к химическому составу шахтных вод. В табл. 1 приведены данные по химическому составу вод р. Кизел и ее притоков. В р. Полуденный Кизел ниже впадения слива с ш. Широковская резко увеличивается минерализация — с 158,2 до 3455,1 мг/л, изменяется реакция среды с 6,57 до 2,57. Резко возрастает содержание сульфатов — с 57,6 до 2545,6 мг/л, железа — с 0,2 до 430,3 мг/л, появляется алюминий — 87,7 мг/л. Гидрохимическое опробование р. Кизел и ее притоков подтверждает изменение химического состава вод.
Химический анализ водной вытяжки данных отложений показывает, что в грунтах увеличивается содержание сульфатов, железа, алюминия, натрия и калия. Водные вытяжки имеют сильнокислую реакцию среды (рН = 2,3 — 2,8) (табл. 4). В донных отложениях появляются несвойственные аллювию минералы — пирит, лимонит, гетит, гематит, ярозит. Такие отложения служат источником вторичного загрязнения поверхностных вод.
Таблица 4 — Содержание водорастворимых солей в донных отложениях бассейна р. Кизел, мг/кг грунта
До эксплуатации угольных шахт большинство рек частично или полностью поглощались карстовыми полостями (реки Кизел, Вьящер Полуденный Кизел, Сухой Кизел). Накопление осадков приводит к заилению дна, заполнению карстовых полостей в долинах рек осадками. Многие суходолы в настоящее время имеют живой поток до устьев.
Все мелкие речки в межень имели расходы до нескольких литров в секунду, а ручьи пересыхали полностью. В зимний и летний меженные периоды водотоки, куда сбрасываются шахтные воды, питаются почти исключительно ими.
Анализ гидрологических условий Кизеловского района указывает на настоятельную необходимость проведения мероприятий по уменьшению количества сбрасываемых шахтных вод и снижению их отрицательного воздействия на поверхностные воды. Они должны включать в себя работы по снижению водопритоков в шахты и очистке и нейтрализации кислых шахтных вод. Для этого в ряде случаев может быть использован разрабатываемый в ЕНИ Пермского университета способ нейтрализации и грубой очистки шахтных вод, не требующий строительства специальных очистных сооружений.
|
|
|
