Лаборатория геологии техногенных процессов
Максимович Н.Г., Меньшикова Е.А., Блинов С.М. Загрязнение русла р. Косьвы (бассейн р. Камы) и его экологические последствия // Экология средних и малых городов: Тез. докл. науч.-техн. конф.-М.,1998.-С.15-17.
Загрязнение русла р. Косьвы (бассейн р. Камы) и его экологические последствия
Н. Г. Максимович, Е. А. Меньшикова, С. М. Блинов
Реки, протекающие в пределах промышленных районов, подвергаются интенсивному техногенному воздействию, что приводит к изменению химического состава вод, минерального и гранулометрического состава донных отложений и сказывается на биотических компонентах. Влияние прослеживается на многие десятки километров ниже по течению.
Объектом изучения авторами выбрана р. Косьва (левый приток р. Камы), которая берет начало на западном склоне Среднего Урала и протекает на протяжении 20 км по территории Кизеловского угольного бассейна. Длительная разработка месторождения (с 1797 г.), а также сосредоточение сопутствующих производств привело к тому, что в настоящее время территория бассейна относится к одному из самых неблаго-получных в экологическом отношении регионам России. Источниками загрязнения рек являются шахтные воды, породные отвалы и отходы коксохимического, химического и биохимического заводов, ГРЭС и др.
Кизеловский угольный бассейн расположен в пределах Западно-Уральской зоны складчатости. Все литологические типы пород угленосной толщи, относящейся к визейскому ярусу нижнего карбона, включают тонкорассеянный пирит и органическую серу.
Детальные исследования в 1988—1996 г. проведены на участке р. Косьвы протяженностью 90 км от зоны Кизеловского угольного бассейна и ниже по течению. Наибольшее техногенное воздействие на данном интервале отмечается в районе г. Губахи — центра Кизеловско-Губахинского промышленного района.
В бассейне р. Косьвы расположено 10 шахт, которые длительное время осуществляли сброс шахтных вод непосредственно в реку или ее притоки и карстовые полости. Шахтами Кизеловского угольного бассейна практически без очистки сбрасывалось более 100 млн.м3 сточных вод в год. В результате окисления соединений серы, содержание которой в угленосной формации достигает 4%, шахтные воды приобретают кислую реакцию среды (pH=2,3—2,9), сульфатный железисто-алюминиевый состав и значительную минерализацию (до 13,3 г/л). Для них характерно высокое содержание взвешенных веществ и микроэлементов (Pb, Zn, Cu, Ni и др.).
Существенным источником загрязнения реки являются твердые отходы угледобычи, которые явля-ются химически неустойчивыми в условиях земной поверхности. В породных отвалах Кизеловского бассейна нашими исследованиями обнаружено 60 минералов. Среди них выделяются первичные, характерные для угленосной толщи и вторичные, образующиеся в породных отвалах. Основная часть аутигенных минералов представлена неустойчивыми и растворимыми сультафами железа, алюминия, кальция (кокимбит, ярозит, копиапит, мелантерит, розенит, ссмольнокит и др.). Для водной вытяжки из пород отвалов характерны сильно кислая реакция среды (pH=1,8—4,3), высокое содержание (г/кг грунта) — сульфат-иона (5—25), трех- и двухвалентного железа (до 30 и 5 соответственно), алюминия (до 55).
Cкладирование породных отвалов и отходов переработки угля по берегам рек приводит к их размыванию, особенно в паводковый период, перемещению материала в русло и его дальнейшей миграции в водном потоке. Воды, фильтрующиеся через толщу отвалов и стекающие по их поверхности, обогащаются растворимыми и коллоидными соединениями, переносят большое количество механических взвесей, среди которых значительную роль играют соединения серы, железа, алюминия. Исследования поверхностного стока с отвалов шахт показывают, что основными загрязняющими компонентами стока являются (г/л) — сульфаты (до 30), железо (до 7,6). Водородный показатель колеблется 1,8—2,4.
Воздействие перечисленных выше факторов повлекло за собой изменение геохимической обстановки реки. Результаты опробования воды р. Косьвы и ее притоков, исследования донных отложений, показали, что ниже в зоне разработки месторождения и ниже по течению наблюдается существенная трансформация геохимии реки. Наибольшее техногенное воздействие отмечается в районе г. Губахи. Неблагоприятная ситуация наблюдается в местах впадения притоков, в которые непосредственно сбрасываются кислые шахтные воды (рр. Шумиха, Губашка, Каменка-Берестянка).
В зоне техногенного загрязнения в период интенсивного сброса шахтных вод наблюдалось снижение водородного показателя воды р. Косьвы (pH=3,6), увеличение минерализации (до 360 мг/л, в естественных условиях — 50—150) при частичном или полном вытеснении гидрокарбонат-иона сульфат-ионом. В районе г. Губахи в речных водах содержание (в мг/л) фенолов составило — 0,88, Mn -0,97, Cu — 0,16, Ni — 0,19, Zn — 0,08, нефтепродуктов — 0,32. Значительным загрязнителем речных вод и в настоящее время являются взвешенные угольно-породные частицы, которые плохо поддаются осаждению и мигрируют на значительные расстояния, уменьшая прозрачность воды и заиливая берега.
Для аллювия р. Косьвы на данном интервале валовое содержание серы составило 1,2—1,7%. Отмечено присутствие минералов несвойственных естественным условиям (%): пирита (до13), ярозита (до 4). Значительный процент составляют минералы железа: лимонит (до 21), гетит (до 4), магнетит (до 4), гематит (до 1,7). Присутствие сульфатов и гидроксидов железа объясняется привносом этих минералов при размыве береговых отвалов, во взвеси с водами притоков, а также процессами экзогенного преобразования пирита в русле. Химический состав водной вытяжки донных отложений р. Косьвы характеризуется кислой реакцией среды (pH=2,8) повышенным содержанием (г/кг грунта): сульфатов (до 4,6), двух — и трехвалентного железа (до 0,26 и 0,06 соответственно). В составе песков прирусловой отмели на всем протяжении реки ниже разработки месторождения отмечены повышенные содержания (%): угольно-породных частиц (до 90), силикатных, магнетитовых, гематитовых шлаков (до 1,5) и шариков (до 3). Этот материал, обладающий высокой миграционной способностью и значительной устойчивостью, сносится к устьевой части реки и накапливается в водохранилище.
В среднем и нижнем течении реки в результате разбавления, нейтрализации, осаждения, сорбции и других процессов в речных водах отмечено восстановление роли гидрокарбонатного иона при сохранении существенного влияния сульфатиона, уменьшение содержания железа, алюминия, водородный показатель колеблется в пределах 6,6—6,7. На удалении порядка 70 км от г. Губахи превышение ПДК составило для Fe — 39 раз, Mn — 12, фенолов — 7, Cu — 2. В донных отложениях, согласно химическому анализу водной вытяжки, наблюдалось постепенное увеличение водородного показателя (pH=6,9—7,1). Для донных отложений Камского водохранилища в районе устья р. Косьвы этот показатель колебался в пределах 6,0—5,3, что связано с интенсивным осаждением кислых грунтов при переходе от речного режима к водохранилищному.
В настоящее время на большинстве шахт в связи с нерентабельностью добыча угля прекращена. Это привело к сокращению поступления загрязняющих веществ в бассейн р. Косьвы (%): железа — на 40, взвешенных веществ — на 54, сульфатов — на 50. Тем не менее, береговые отвалы, мощные толщи ожелезненных донных отложений в местах впадения притоков, а также техногенные компоненты аллювия еще в течении многих лет будут служить источником загрязнения реки.
Таким образом, разработка Кизеловского угольного бассейна, а также развитие сопутствующих производств, привели к существенному изменению химического состава воды и минерального состава аллювия р. Косьвы. Загрязнению подвержена река на всем протяжении ниже границы разработки и очевидно имеет место в Камском водохранилище.
|
|
|
