УДК 663.63 (574.5)
Магистрант Жаркынбаев
М.Н., к.т.н. Сарбасов А.С.
Южно –Казахстанский
Государственный Университет им. М.
Ауезова
г.Шымкент
Мониторинг
и предотвращение загрязнения подземных вод
Туркестанского региона.
Актуальной
проблемой в Туркестанском регионе в настоящее время является качество питьевой
воды решение данной проблемы в целях устойчивого обеспечения населения
Туркестанского региона питьевой водой в необходимом количестве и
гарантированного качества возможно при наличии объективной информации о
состоянии качества водных объектов, научного обоснования антропогенного
воздействия на водные объекты. В последние годы в Туркестанском регионе
Южно-Казахстанской области ухудшилась геоэкологическая обстановка в целом и
состояние водных ресурсов в частности. Существующий источник водоснабжения г.Туркестан Карашикское месторождение - не отвечает требованиям в качестве источника питьевого водоснабжения и не соответствует
ГОСТ ам, по следующим показателям:
а) превышение ПДК по общей жесткости (2 ПДК);
б) превышение по сухому остатку - 1,5 ПДК;
в) превышение по бактериологическому показателю - до
14 ПДК.
Обострилась ситуация из-за затопления Миргалимсайского рудника.
Добыча полиметаллических руд в
нем сопровождалась откачкой на поверхность огромного количества воды. В свое
время пустоты выработанных шахт были заполнены бетоном вместе с хвостами
обогатительных фабрик, содержащих опасные химические соединения. Рудник «Миргалимсай» расположен в предгорьях
Большого Каратау, в основной области формирования подземных вод региона,
который является главным источником питьевой воды региона.
В
результате прекращения добычи полезных ископаемых на руднике и его полного
затопления возникло множество проблем, основной из которых является загрязнение
подземных вод вследствие растворения токсичных веществ из закладочного
материала шахт. Из результатов анализав подземной воды общешахтного слива рудника «Миргалимсай» за период 2007-2011гг.
можно отметить следующие характерные особенности:
- пробы воды проявляют
в основном нейтральную реакцию - рН 6,5-8;
-увеличивается концентрация сульфатов и кремнекислоты.
Содержание
сульфата в шахтной воде увеличивается в период полноводья и уменьшается в
летнюю межень. Такое колебание концентраций сульфата можно объяснить тем, что
во время весеннего полноводья происходит вымывание гидрозакладок.
Основной
причиной увеличения сульфатов в воде является сульфид натрия, который
содержится в количестве свыше 200 тысяч тонн в гидрозакладках, заложенных в пустотах
шахт. За годы хранения в шахтных закладках реагент, очевидно, полностью
разложился. При разложении сульфида натрия возможны два варианта окисления:
первый вариант -
«тиосульфатный»
2Na2S
+ H2O Na2S2O3
+ 2NaOH
второй - окисление до сульфата
натрия, которое приводит к росту
сульфатов в подземных водах
2Na2S
+ 2O2 Na2SO4
Тиосульфаты
не обнаружены в шахтной воде, но там увеличивается концентрация сульфатов, что
говорит о том, что процесс разложения происходит по второму варианту.
Повышение
содержания кремнекислоты можно отнести за счет миграции «жидкого стекла»,
используемого при закладках горных выработок отходами обогатительных фабрик.
Силикат натрия или «жидкое стекло» - очень распространенный флотореагент
регулирующего действия. По количеству попавшего в шламозакладки объема он
занимает второе место после сульфида натрия (190 тысяч тонн). Отмечено также
резкое увеличение двуокиси кремня, растворимой в щелочной среде, которая
преобладает в грунтах шламозакладок.
Повышение минерализации от 480-908 мг/л (ПДК=1000
мг/л) и общей жесткости
- от 6 до 13,5 мг-экв/л (ПДК=7) за 2007-2009гг. (рисунок 2) в воде связано с
затоплением шахты. Подобная тенденция наблюдалась и в 2007г., 2009г., 2011г.
Идет увеличение минерализации от 686 до 972 мг/л и общей жесткости от 9,3 до
14,1 мг-экв/л. Эти изменения показаны
на рисунках 2,3.
2009 год
43%
2%%
4%
26%
а)
минерализация-480 мг/л
б) минерализация-908,7 мг/л
Рисунок 1 - Изменение
состава шахтной воды в зависимости
от минерализации
В 2009 году шахта
полностью заполнилась до 4 горизонта. Этот год характеризовался обильными
осадками, поэтому прослеживался процесс разбавления.
Рисунок
2 – Изменение минерализации в шахтной воде
за
период 2007, 2009, 2011 гг.
Резкое увеличение минерализации и жесткости в шахтной воде связано с
растворением хвостов обогащения, заложенных в шахте. После частичного
затопления шахты в 2007 году анализы отобранных водных вытяжек незатопленных
горизонтов lit.html
- 37показывали,
что во всех них содержится определенное количество химических реагентов,
использованных при флотации руд. Обращало
на себя внимание большое количество водорастворимых солей - 15820 мг/кг и
аномальные содержания кальция, магния, натрия и калия, а также карбонатов и
гидрокарбонатов Следовательно, при полном затоплении рудника нужно было ожидать
значительного повышения минерализации и жесткости подземных вод, что и
наблюдалось в 2007-2011 гг.
Рисунок 3- Изменение общей жесткости в шахтной
воде
за период 2007, 2009, 2011 гг.
Повышенное содержание кремниевой кислоты, общей жесткости и
минерализации свидетельствуют о присутствии в подземных водах общешахтного
водоотлива продуктов разложения использованных при обогащении руд
флотореагентов.
Ксантогенаты, цианиды, фенолы, кадмий, ртуть,
барий не обнаружены. Отсутствие токсичных веществ в подземных водах свидетельствует об очень сложных и
неподдающихся прямому прогнозу процессах. Их миграции видимо обусловлены
пористостью массива.
Обнаружено постоянное
присутствие в анализируемых пробах воды тяжелых металлов - свинца, цинка и
меди. Наибольшая концентрация цинка отмечается
в пределах 0,2-0,9 мг/л, что ниже ПДК. Превышение ПДК обнаруживалось
лишь у свинца - 2ПДК; 1,3ПДК; 0,9ПДК.
В связи с
этим встает вопрос о необходимости проведения экологического мониторинга водных
ресурсов в регионе и их антропогенных изменений с целью разработки
научно-методических основ прогнозирования и своевременного предупреждения о
возможных неблагоприятных последствиях.
В основе организации и проведения наблюдений за качеством поверхностных и
подземных вод лежат следующие принципы: комплексность и систематичность
наблюдений, согласованность сроков их проведения с характерными
гидрологическими ситуациями, определение показателей качества воды
едиными методами. Соблюдение этих принципов достигается установлением
программ контроля (по физическим, химическим, гидробиологическим и гидрологическим
показателям) и периодичности проведения
контроля, выполнением анализа проб воды по единым или обеспечивающим требуемую точность методикам.
Сеть гидрохимических наблюдений должна охватывать:
а) в пространстве:
-
по
возможности все водные объекты, расположенные на территории изучаемого
бассейна;
-
всю длину
водотока с определением влияния наиболее крупных его притоков и сброса сточных
вод в него;
-
всю
акваторию водоема с определением влияния на него наиболее крупных притоков и
сброса в него сточных вод;
Результаты проведенных исследований и
рекомендации могут быть применены для принятия решения и практической
реализации в системе водоснабжения, а также мер по стабилизации и улучшению
состояния водных объектов региона. Также могут использоваться в
научно-исследовательских и проектных организациях при разработке программ
экологического мониторинга и прогнозировании загрязнения подземных вод тяжелыми
металлами.
Список использованных источников
1 Богданов В.
Экологический мониторинг //Тверь: Вече Твери, -
10.09.2002.
- с.6.
2
ГОСТ 17.1.3.07-82. Охрана
природы. Гидросфера. Правила контроля качества воды,
водоемов и водотоков качества воды, водоемов и водотоков.
3
Методические указания по
принципам организации системы наблюдений и контроля за качеством воды водоемов и
водотоков на сети Госкомгидромета в рамках ОГСНК. - Л.: Гидрометеоиздат, 1984.
4
Беличенко Ю.П., Швецов М.М.
Рациональное использование и охрана водных ресрусов. - М.: Россельхозиздат,
1986.- 282 с.
5 Коробкин
В.И., Передельский Л.В. Инженерная геология и охрана природной среды.: Учебник для вузов - Ростов - на - Дону: Изд-во
Рост. Ун-та, 2003.- 352 с.:ил.