авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

Эколого-геохимическое состояние подземных вод зоны активного водообмена юга кузбасса

-- [ Страница 2 ] --

Детальный анализ собранных нами данных по уровням воды в скважинах показал, что условия движения подземных вод определяются прямым влиянием гидростатических напоров (Корректировка и…, 2007). Формирование фильтрационных потоков происходит под влиянием климатического круговорота воды. Области питания подземных вод расположены на возвышенных водораздельных пространствах. Области разгрузки приурочены к отрицательным формам рельефа, часто имеющим эрозионное происхождение и руслам рек.

Величина модуля подземного стока зоны активного водообмена изменяется в зависимости от ландшафтных условий, проницаемости пород и расчлененности рельефа от 1 до 6 л/с·км2. Зона активного водообмена, по сравнению с ниже расположенными, характеризуется большей проницаемостью коренных пород и соответственно более высокими значениями коэффициентов водопроводимости и фильтрации.

Мощность зоны активного водообмена. В целом, по имеющимся данным, мощность зоны активного водообмена Кузбасса преимущественно составляет от 10 до 300 м (Рогов, 1985). Выделять зону активного водообмена возможно, используя различные подходы и критерии. Нами были использованы значения: минерализации подземных вод, мощности зоны газового выветривая, фильтрационные параметры пород, морфологические особенности территории.

Принято считать, что мощности зоны активного водообмена и мощности зоны газового выветривания совпадают (Газоносность..., 1979), поскольку последняя характеризуется проникновением газов воздушного происхождения и биохимическими окислительными реакциями. Используя данную закономерность в своих исследованиях, мы определили зависимость минерализации подземных вод от мощности зоны газового выветривания на тех участка, где она известна. Оказалось, что в пределах зоны газового выветривания минерализация подземных вод максимально достигает 0,9 г/л.

Принимая во внимание этот факт, мы установили глубину залегания подземных вод с соленостью 0,9 г/л и по ней проводили нижнюю границу зоны активного водообмена.

Согласно этим критериям и разработанной методике построена карта мощности зоны активного водообмена в южной части Кузбасса (рис. 1). Как видно из этого рисунка, ее мощность на данной территории изменяется от нескольких до 400 м. В пониженных участках рельефа местности она минимальная, а на водоразделах достигает наибольших величин. Уменьшение мощности происходит с востока на запад. На западном склоне Кузнецкого Алатау, где развита глубоко врезанная речная сеть (перепады отметок рельефа могут достигать 300 м) и интенсивность фильтрации возможна до глубины несколько сот метров, мощность изучаемой зоны достигает 400 м. С падением отметок рельефа врез речных долин, глубина зоны трещиноватости горных пород и мощность исследуемой зоны постепенно снижаются: в долинах рек она падает до 80 - 40 м. На участках примыкания основных притоков р. Томи (Мрассу, Кондома, Средняя и Верхняя Терсь) искомые значения имеют наименьшие значения.

На левом берегу р. Томи картина более сложная. Здесь наибольшая мощность исследуемой зоны выявлена в восточной части Журинского взброса, где в пределах центральной части Талдинской брахисинклинали она изменяется от 400 до 200 м. Уменьшение мощности также отмечается в направлении речных долин. На территории водоразделов р.р. Иня и Чумыш мощность этой зоны в основном составляет от 130 до 90 м. В долине р. Иня местами она менее 40 м.

Сопоставление мощности рассматриваемой зоны и основных типов ландшафтов также позволило выявить их взаимосвязь. На участках развития всхолмленной лесостепи с умеренным увлажнением мощность зоны активного водообмена составляет 30 – 60 м (Прокопьевска, Киселевска, Новокузнецка, Белово), а в районах с преобладанием избыточного увлажнения она увеличивается в несколько раз.

На основании всего выше сказанного можно утверждать, что основными факторами, определяющими конкретные значения мощности зоны активного водообмена, являются мощность рыхлых отложений и глубина простирания зоны трещиноватости, а также геоморфологические и ландшафтные особенности территории.

Глава 4. ГЕОХИМИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД

В главе описана методика исследований, рассмотрен химический состав и зональность подземных вод.

В гидрогеохимическом разрезе выделяются типы подземных вод в соответствии с зонами водообмена: активного и замедленного. В первой зоне минерализация подземных вод в основном не превышает 0,9 г/л, во второй 10 г/л. Для зоны замедленного водообмена характерно распространение гидрокарбонатных натриевых (содовых), иногда HCO3-SO4-Ca-Na или Cl-SO4-Na вод (Рогов, 1985, Домрочева, 2005).

Химический состав вод зоны активного водообмена. Обобщение собранного материала показало, что в зоне активного водообмена распространены воды с минерализацией от 0,1 до 0,9 г/л и значениеми рН от 6,0 до 8,6 (табл. 1). Необходимо отметить, что такой состав вод характерен только для участков, не затронутых техногенной деятельностью и не подверженных процессам континентального засоления. В последних случаях минерализация может достигать 3,0 г/л и рН 9,5.

В пределах изучаемой зоны наблюдается прямая гидрогеохимическая зональность. Она проявляется в увеличении минерализации и щелочности вод с глубиной, что влечет изменение их состава, что в свою очередь выражается в постепенной смене катионного состава от пестрого, определяемого типом водовмещающих пород, через кальциево-натриевый и кальциево-магниевый к натриевому.

Таблица 1. Химический состав экологически чистых подземных вод зоны активного водообмена на территории юга Кузбасса, мг/л

Значения Глубина, м Na+ K+ Ca2+ Mg2+ HCO3- Cl- SO42- Общая минерали-зация рН SiO2
Миним. <35-450 3,9 0,5 0,14 3,0 42,7 0,9 0,1 114 6,0 6,0
Максим. 105 1,8 117,0 47,5 640,0 20 13,5 945 8,6 55,0
Среднее 39,3 1,0 60,5 21,2 378,5 5,4 5,4 520 7,4 14,3

Для зоны активного водообмена характерны НСО3-Са, НСО3-Са-Na, НСО3-Na-Ca и НСО3-Na типы вод. Изменение ионно-солевого состава большинства опробованных вод с глубиной представлено на рис. 2.

Для подземных вод исследуемой зоны нами составлена карта изменения их общей минерализации (рис. 3) и рН. Как видно из приведенной диаграммы, увеличение солености вод происходит в направлении от Кузнецкого Алатау к долине р. Томи.

Воды с наименьшей минерализацией (< 0,3 г/л) характерны для высокогорной части, где развит наиболее интенсивный водообмен и преобладает достаточное увлажнение.

В районах с меньшими уклонами земной поверхности более интенсивной растительностью, иным почвенным покровом, водообмен снижается и преимущественное развитие получили подземные воды с минерализацией 0,3 - 0,5 г/л. Ниже, в низкогорье, имеется достаточно мощный слой покровных отложений, что способствует еще более медленному движению подземных вод и увеличению минерализации до 0,7, а иногда и 0,9 г/л. Установленная закономерность является отражением гидрогеохимической поясности, связанной с интенсивностью водообмена.

В пределах водораздельных частей р.р. Иня и Чумыш минерализация вод изменяется от 0,3 до 0,5 г/л, в направлении речных долин она увеличивается до 0,7 г/л.

Наиболее минерализованные подземные воды выявлены на территории Талдинского угольного разреза, где соленость достигает 0,8 - 0,9 г/л. Это может быть связано с наличием на данной территории тектонических разрывных нарушений, высокой пористостью грунтов и проникновением атмосферных осадков на значительную глубину.

На карте не нашли отчетливого проявления участки, где имеют место процессы континентального засоления и техногенного загрязнения вод. В южной части Кузбасса, наиболее часто в районах развития степных и лесостепных ландшафтов, отмечается формирование щелочных и слабощелочных вод с минерализацией 1,5 – 2,0 г/л и повышенным содержанием сульфат – и хлор-ионов. Состав этих вод НСО3-SO4 Ca–Na, реже SO4–Cl (Рогов, 1985, Домрочева, 2005). Минерализация техногенных вод составляет 3,0 г/л, состав таких вод отличается разнообразием.

Картина изменения минерализации подземных вод исследуемой зоны обусловлена тем, что время движения вод в горных породах и их химический состав тесно взаимосвязаны. При фильтрации от областей питания (водоразделов) к областям разгрузки (долинам рек) в водах растет содержание макрокомпонентов, увеличивается соленость.

С увеличением минерализации вод происходит рост значений рН (рис. 4), поэтому в той или иной мере установленные зависимости изменения минерализации исследуемой зоны характерны и для распределения значений рН.

Детальный анализ показал, что величина минерализации подземных вод зоны активного водообмена зависит от глубины их залегания, длины пути фильтрации, степени испарения и времени взаимодействия воды с горными породами. Интенсивность водообмена выступает как интегрированный фактор. Чем выше интенсивность, тем ниже минерализация подземных вод и наоборот.

Глава 5. ЭКОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ВОД ЗОНЫ АКТИВНОГО ВОДООБМЕНА

В главе охарактеризовано качество и эколого-геохимическое состояние природных вод.

Зона активного водообмена района исследований в наибольшей степени подвержена влиянию техногенных факторов. Поэтому вопрос о ее современном эколого-геохимическом состоянии приобрел особо актуальное значение.

В настоящее время разработано большое количество методик оценки такого состояния вод. В основном, все они носят рекомендательный характер и не лишены своих достоинств и недостатков (Шитиков, 2005). На наш взгляд, при оценке эколого-геохимического состояния природных вод, загрязненными следует считать воды, состав и физические свойства которых изменены под влиянием только деятельности человека. Воды, которые содержат отдельные элементы, в концентрациях превышающих ПДК, но не подвержены влиянию техногенных факторов, мы не считаем загрязненными.

Исходя из этого, сначала нами выполнена оценка качества вод с позиций санитарно-гигиенического нормирования (установлены элементы, которые превышают ПДК). Затем по комплексу гидрогеохимических данных установлена степень техногенного влияния на конкретных участках.

Для оценки санитарно-гигиенического состояния исследуемых вод нами использованы значения ПДК для веществ с одинаковыми лимитирующими признаками вредности (ЛПВ). В группу органолептических показателей включены – Fe, SO42-, Mn, Сu, фенолы и нефтепродукты, в группу санитарно-токсикологических - NO3-, NO-2, NH4+, Sr, Li, Al, Cd, Hg, Si. В каждой пробе для групп с одинаковыми ЛПВ вычислен коэффициент Кр. Он представляет собой сумму отношений существующих содержаний элементов к их ПДК. В чистых водах он не должен превышать 1. Состояние вод в зависимости от величины Кр оценивается следующим образом: 1-10 - «потенциально опасное», 10-100 - «опасное», более 100 «особо опасное» (Нежниховский, 1990). Результаты исследований приведены в табл. 2.

Если рассматри-вать распределение значений Кр в плане, то воды, характеризую-щиеся как особо опасные, сосредоточены в пределах шахт и карьеров, на небольших участках промышлен-ных территорий и городов, крайне редко на участках проявления процессов континентального засоления. Воды, имеющие состав, удовлетворяющий нормативным требованиям, расположены в пределах малоосвоенных территорий.

Несоответствие вод необходимому качеству носит как природный, так и техногенный характер, поэтому при эколого-геохимической характеристике исследуемых вод нами в зависимости от показателей качества и степени изменения их состояния выделяются воды: 1) слабозагрязненные (превышающие фоновые значения, но не превышающие нормативные); 2) загрязненные (<5 ПДК); 3) сильнозагрязненные (>5 ПДК) (Основы гидрогеологии…, 1983). Также нами дополнительно учитывалось содержание выявленных в водах органических микропримесей. Согласно выбранных критериев воды можно охарактеризовать следующим образом.

В зоне активного водообмена подземные воды с техногенно измененным макрокомпонентным составом на данной территории встречаются редко. Тем не менее, местами отмечаются случаи, когда соленость вод достигала 3 г/л. В основном это воды, развитые на территории отстойников, золохранилищ или промплощадок (табл. 3).

Сопоставление содержаний в конкретных пробах воды Sr, Li, Al, Mn, Cd, Hg, F, значений общей минерализации и рН выявило, что наиболее часто перечисленные элементы встречаются в водах в концентрациях, которые носят природный характер. Однако, в некоторых случаях, эти элементы имеют и техногенное происхождение. Так, в районе Форштадт г. Новокузнецка, установлено загрязнения вод F (концентрация составила 190 мг/л), в пределах угольных разрезов Hg (3,55 мкг/л) (табл. 3), в водах на территории золоотвала Южно-Кузбасской ГРЭС (г. Калтан) Fe (до 34,35 мг/л). Кроме этого на территории шахт, карьеров, промплощадок также золоотстойников выявлены аномально высокие содержания NO3-, Sr, Al, Pb, Cd, Zn, фенолов, нефтепродуктов, бензолов и других не свойственных природным средам вещества. Подробно эти и другие случаи техногенного воздействия на воды изложены в работе.

Таблица 3. Химический состав подземных вод различного состояния

Общая Минерализация рН NO3- NН4+ Fe Li Al F Hg Zn Cd
г/л мг/л мкг/л
Чистые воды
0,11 6,8 5,42 0,15 0,3 0,02 0,02 0,19 0,069 2,0 0,1
0,48 7,3 0,90 0,20 0,25 0,01 0,03 0,19 0,11 2,0 0,1
Техногенно загрязненные воды
2,92 8,2 0,84 0,66 2,84 -* 0,70 93 - 7,2 0,1
2,23 7,4 66,0 0,34 0,92 - 0,67 190 - 22,5 0,2
0,51 6,9 4,66 0,20 1,9 - - 0,93 3,55 10,5 0,9
0,63 7,2 172 1,2 12,0 0,04 - 0,34 0,12 2,3 0,03


Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.