Полная версия

Главная arrow География arrow Гидрогеоэкология городов

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Процессы в зоне аэрации

По результатам силикатного анализа главным породообразующим компонентом литосферы в пределах зоны аэрации Калужской области является кремний, пределы содержания которого 80,45- 94,73 вес.% (табл. 4.4).

Макрокатионы в пересчете на оксиды образуют ряд К20 > > Na20 > MgO > СаО. Превышение доли магния над кальцием объясняется, по-видимому, большей по сравнению с кальцием его связью с фосфором, о чем свидетельствует идентичное распределение концентраций магния и фосфата в породах проанализированных проб (см. табл. 4.4).

Карбонатная часть пород, определяемая потерей при прокаливании, составляет от 0,48 до 3,74 вес.%. Большее содержание карбонатных минералов, по данным ППП (2,44-3,74 вес.%), приходится на пробы, в которых понижено содержание кремния (80,45- 88,02 вес.%).

Существенная особенность в составе рассматриваемых пород представлена повышенным содержанием в породах проб органических веществ.

Это пробы № 8, 11, 19, отобранные в районах заводов «Турбинный», «Гигант» и на территории южного водозабора на участке скв. 1 (см. табл. 4.4). Подтверждениями этой особенности являются: а) повышение величины потерь при прокаливании; б) существенно повышенное содержание в породах алюминия (А1203), что, по-видимому, связано с его сорбцией «органикой» и вхождением в состав органо-минеральных комплексов; в) повышенные содержания органогенных К, Р, Са, Mg; 2) пониженное по сравнению с Fe3+ содержание двухвалентного закисного железа, которое уходит из пород в восстановительных (создаваемых «органикой») условиях в водные растворы (в данном случае — в атмосферные осадки и сточные воды) в форме хорошо мигрирующих органо-минеральных соединений.

Наблюдается близкая связь валового состава пород с его гранулометрическим составом (см. табл. 4.3. и 4.4).

Выделяются две группы пород:

  • 1) песок среднезернистый, характеризующийся относительно повышенным содержанием кремния и пониженным содержанием всех показателей органогенности;
  • 2) песок пылеватый, а также пылеватый и глинистый, характеризующийся пониженным содержанием кремния и повышенным содержанием всех органогенных компонентов.

Табл и ца 4.4

Результаты (в пересчете на оксиды) силикатного анализа пород зоны аэрации территории г. Калуги

Адрес

Проба №

Si02

ai2o3

FeO

Fe203

Ti02

р2о5

CaO

MgO

МпО

Na20

к2о

н2о

ППП

I

Скв. 2 Ю. водозабор

1

91,60

1,60

0,32

0,97

0,18

0,04

н.о.

0,13

0,02

0,68

1,92

0,22

1,70

99,38

Скв. 3 Ю. водозабор

2

94,73

2,07

0,2

0,29

0,08

0,03

н.о.

0,38

0,01

0,74

1,38

н.о.

0,48

100,48

Скв. 23 Ю. водозабор

5

93,17

1,00

0,28

0,88

0,10

0,06

0,35

н.о.

0,03

0,61

1,62

0,16

1,78

100,04

Скв. 2 ПХГ

6

92,62

1,77

0,19

0,60

0,09

0,04

0,18

0,13

0,01

1,01

2,28

0,02

1,26

99,93

Скв. 4 ПХГ

7

91,62

2,01

0,21

0,34

0,11

0,04

0,18

0,13

0,02

0,88

2,28

0,04

0,98

98,84

3-д «Турбинный»

8

81,03

6,35

0,42

2,36

0,49

0,07

0,35

1,26

0,04

0,94

3,24

0,98

3,30

100,83

3-д «Гигант»

11

80,45

6,84

0,29

1,87

0,34

0,10

0,88

0,50

0,04

0,61

2,82

1,18

3,74

99,66

Скв.1 Ю. водозабор

19

88,02

2,65

0,28

1,57

0,24

0,08

0,35

0,25

0,02

0,81

2,22

0,38

2,44

99,31

н.о. — не обнаружено.

По данным водных вытяжек (табл. 4.5) минерализация, сложенная водорастворимыми компонентами, имеет диапазон 35,5— 217,6 мг/дм3. Преобладающим компонентом является гидрокарбонат; в повышенных концентрациях практически во всех пробах присутствует хлорид; в некоторых пробах хлорид заменяется на NOj; в районе хозяйственно-бытовых отходов наряду с HCOj значительно представлен S04~. Главным катионогенным компонентом является Са2+; за ним следует Na+; Mg2+ представлен в минимальных концентрациях; NH| и NOj — в следовых. Сульфаты содержатся в породах в концентрациях 2—3 мг/дм3, что составляет 2—4% от минерализации. Несколько (6—14 мг/дм3) повышено содержание сульфатов в породах участков болот, заводов «Турбинный» и «Гигант»; существенно оно повышено в породах участка хозяйственно-бытовых отходов.

Окислительно-восстановительные и щелочно-кислотные условия изменяются, мВ: первые — от 137 до 241,3; вторые — от 6,49 до 8,6. Четко выраженной зависимости между ними не наблюдается. Однако выделяются следующие две группы пород: а) большая — с pH > 8 и Eh < 200 мВ; б) меньшая — с pH < 7 и Eh > 200.

Закономерности распределения компонентов водных вытяжек из пород заключаются (рис. 4.4): а) в возрастании HCOj, Са2+ по мере повышения минерализации; б) в уменьшении СГ, Na+, Mg2+ и практически не изменяющегося по концентрации S04- по мере повышения минерализации. Закономерности обусловлены тем, что: 1) НСО^ и Са2+ являются главными минералообразующими компонентами карбонатной части пород; 2) СГ, Na+, Mg2+, SO2- вымываются (удаляются) из пород водными растворами (атмосферными осадками, стоками); и чем больше их концентрация, тем выше вероятность выхода из породы.

Характер и распределение солевых форм (табл. 4.6) в водных вытяжках подтверждают и детализируют особенности распределения водорастворимых компонентов в породах:

  • 1) преобладание в их составе солей карбонатов кальция и в целом преимущество карбонатных солевых форм. Некарбонатные формы представлены NaCl, NaN03, Na2S04. Минерал СаСОэ занимает первые места в распределении минеральных и органических солей в пределах пород всех проб;
  • 2) все породы обогащены «органикой», представленной солевой формой NaN03, присутствующей во всех пробах пород;
  • 3) незначительное содержание в породах сульфатных солей объясняется восстановительными условиями зоны аэрации. В этих

Табл и ца 4.5

Состав водорастворимых соединений по результатам анализа водных вытяжек из пород зоны аэрации района г. Калуги, 2005 г.

Проба

Адрес

Формула состава

Единица

измерения

Компоненты

ХМ, мг/дм3

рн

Eh

НСО-

LTt

О

-&? М 1

Cl"

N0-

Са2+

Мд2+

(Na+ + К+)

ХАп,

мг-экв/дм3

7

Скв. 4 ПХГ HC03CICaNaMg

мг/дм3

17,1

2,0

5,0

2,0

4,0

1,46

3,91

35,5

1,82

мг-экв/дм3

0,28

0,04

0,14

0,03

0,2

0,12

0,17

0,49

194,4

экв.%

57

8

28

7

41

24

35

5

Скв. 23 бор Ю. водозабор

мг/дм3

22,0

2,0

2,84

4,5

4,0

1,7

4,8

41,8

6,49

HC03nCINaCaMg

мг-экв/дм3

0,36

0,04

0,08

0,07

0,2

0,14

0,21

0,55

232,7

экв.%

65

7

15

13

36

26

38

2

Скв. 3 Ю. водозабор HC03nCICaNaMg

мг/дм3

26,8

2

3,55

1

4,8

2,67

3,2

  • 44
  • 0,6

7,89

мг-экв/дм3

0,44

0,04

0,1

0,02

0,24

0,22

0,14

193,3

экв.%

73

6

17

4

40

37

23

1

Скв. 2 Ю. водозабор HC03nClnN03CaNaMg

мг/дм3

26,8

2

3,55

4

4,8

2,2

5

48,4

6,75

мг-экв/дм3

0,44

0,04

0,1

0,06

0,24

0,18

0,22

0,64

226,5

экв.%

69

6

16

9

38

28

34

6

Скв. 2 ПХГ HC03CICaNaMg

мг/дм3

39

2,0

8,52

2,5

10

2,43

6

70,4

8,51

мг-экв/дм3

0,64

0,04

0,24

0,04

0,5

0,2

0,26

0,96

158,3

экв.%

67

4

25

4

52

21

27

4

Скв. 21 бор Ю. водозабор HC03nCICanNanMg

мг/дм3

43,9

2,0

4,3

4,5

12,4

1,9

3,9

72,9

7,9

мг-экв/дм3

0,72

0,04

0,12

0,07

0,62

0,16

0,17

0,95

163,3

экв.%

76

4

13

7

65

17

18

208

Проба

Адрес

Формула состава

Единица

измерения

Компоненты

ХМ, мг/дм3 ХАп,

мг-экв/дм3

рн

Eh

НСО-

so42"

ci-

N0"

Са2+

Мд2+

(Na+ + К+)

13

Скв. 1 з-д «Тара и упаковка» Ю. водозабор

мг/дм3

43,9

2

2,84

6,0

10,4

1,46

6,9

73,5

6,83

мг-экв/дм3

0,72

0,04

0,08

0,1

0,52

0,12

0,30

0,94

241,3

HC03nN03CaNanMg

экв.%

77

4

8

11

55

13

32

8

Скв. 5 з-д «Турбинный» HC03S04CICaNaMg

мг/дм3

34,2

14

7,1

2,5

12,0

2,43

6,67

78,9

7,75

мг-экв/дм3

0,56

0,29

0,20

0,04

12,0

0,6

0,29

1,09

199,0

экв.%

57

27

18

4

55

18

27

19

Скв. 1

HC03nCICaNaMg

мг/дм3

51,2

2

5

6,9

10,4

2,92

8,51

86,9

7,89

мг-экв/дм3

0,84

0,04

0,14

0,11

0,52

0,24

0,37

1,13

155

экв.%

75

3

12

46

21

33

14

Скв. 1 узел 1 С. водозабор HC03CaNaMg

мг/дм3

58,6

2

2,84

6

12,8

2,92

6,9

92

8,14

мг-экв/дм3

0,96

0,04

0,08

0,1

0,64

0,24

0,3

1,18

173

экв.%

81

3

7

9

54

20

26

12

Скв. 5384 Нефтебаза HC03nClnN03CaNa

мг/дм3

58,6

2

5,68

7,2

16

0,97

9,2

  • 99,65
  • 1,28
  • 7,32
  • 180

мг-экв/дм3

0,96

0,04

0,16

0,12

0,8

0,08

0,4

экв.%

75

3

12

10

63

6

31

3

Скв. 17 Ю. водозабор НС03пС1СапМд

мг/дм3

78,1

2

8,5

2,5

24

3,4

2,8

121,3

  • 8,6
  • 144

мг-экв/дм3

1,28

0,04

0,24

0,04

1,2

0,28

0,12

1,6

экв.%

80

2,5

15

2,5

75

17

8

14а

Скв. 7 узел 3 С.водозабор

мг/дм3

87,8

2

3,55

12

21,6

2,92

10,6

  • 140,5
  • 1,78
  • 8,45
  • 148

мг-экв/дм3

1,44

0,04

0,1

0,2

1,08

0,24

0,46

HC03nN03CaNanMg

экв.%

81

2

6

11

61

13

26

Продолжение табл. 4.5

Окончание табл. 4.5

Проба

Адрес

Формула состава

Единица

измерения

Компоненты

ХМ, мг/дм3

рн

Eh

нсо-

so42-

а-

NOJ

Са2+

Мд2+

(Na+ + К+)

ХАп,

мг-экв/дм3

15

Болото

HC03nClnN03CaNa

мг/дм3

78,1

6

13,5

12

20,8

2,43

17,0

  • 149,8
  • 1,98

7,63

мг-экв/дм3

1,28

0,12

0,38

0,2

1,04

0,2

0,74

172,3

экв.%

65

6

19

10

53

10

37

11

Скв. 1078 з-д «Гигант» HC03nN03CaNa

мг/дм3

100

2

5,68

12

26,8

2,43

11,5

  • 160.4
  • 2.04

8,34

мг-экв/дм3

1,64

0,04

0,16

0,2

1,34

0,2

0,5

163,5

экв.%

80

2

8

10

63

6

31

16

Хоз.-быт. стоки ул. Болдина, д.47

мг/дм3

78,1

28,5

8,52

4,5

24,0

1,94

18,86

  • 164,4
  • 2,18

8,58

мг-экв/дм3

1,28

0,59

0,4

0,07

1,2

0,16

0,82

157,3

HC03S04nCICaNa

экв.%

59

27

11

3

55

7

38

9

Скв.1 ПТФ HC03nN03CaNanMg

мг/дм3

139,1

3,18

5,68

15,9

35,2

4,86

13,8

  • 217,6
  • 2,76

8,34

мг-экв/дм3

2,28

0,06

0,16

0,26

1,76

0,4

0,6

137,8

экв.%

83

2

6

9

64

14

22

210

Солевой состав водных вытяжек из пород зоны аэрации района г. Калуги

по данным 2005 г.

Таблица 4.6

Проба

Адрес

IM,

мг/дм3

Формула состава

Eh

pH

IM до 100 мг/дм3, загрязнители: Copr > CC > NO~ > Na+

Соли

CaC03>

MgC03>

NaCI>

NaN03>

Na2S04>

Na2C03

5

Скв.23

Ю. водозабор

41,8

HC03nCINaCaMg

  • 232,7
  • 6,49

0,20

0,14

0,08

0,07

0,04

0,02

2

Скв. 3

Ю. водозабор

47,0

HC03nCICaMgNa

  • 193,3
  • 7,89

0,24

0,20

0,10

0,06

0,04

0,02

1

Скв. 2

Ю.водозабор

48,4

HC03nClnN03CaNaMg

  • 226,5
  • 6,75

0,24

0,18

0,10

0,06

0,04

0,02

19

Скв.1

Ю.водозабор

86,9

HC03nCICaMgNa

  • 155,0
  • 7,89

0,52

0,24

0,14

0,11

0,08

0,04

4

Скв. 21

Ю.водозабор

72,9

HC03nCICanNanMg

  • 163,9
  • 7,90

0,62

0,12

0,10

0,06

0,04

0,01

IM до 100-200 и более мг/дм3, загрязнители: Copr» N03 > Cl > Na+

Соли

СаС03>

MgC03>

NaN03>

NaCI>

Na,C03>

Na2S04

13

3-д «Тара и упаковка»

73,5

HC03nN03CaNanMg

  • 241,3
  • 6,83

0,52

0,12

0,10

0,08

0,08

0,04

14

Скв. 1

С. водозабор

92,0

HC03CaNaMg

  • 173,0
  • 8,14

0,64

0,24

0,10

0,08

0,08

0,04

14а

Скв. 7

С. водозабор

140,5

HC03nN03CaNanMg

  • 148,0
  • 8,43

11,08

0,24

0,2

0,1

0,12

0,04

11

Скв.1878 3-д «Гигант»

160,4

HC03nN03CaMg

  • 163,5
  • 8,34

1,34

0,2

0,2

0,16

0,10

0,04

Окончание табл. 4.6

9

Скв. 1

Животновод.

комплекс

217,6

HC03nN03CaNanMg

  • 137,8
  • 8,34

1,76

0,40

0,26

0,16

0,12

0,06

IM неоднородная, мг/дм3, загрязнители: Copr > Cl > N03 > S04 > Na+

Соли

CaC03>

NaCI>

MgC03>

Mg(N03)2

Na2S04>

NaN03

7

Скв. 4 ПХГ

35,5

HC03CICaNaMg

  • 194,4
  • 7,82

0,2

0,14

0,08

-

0,04

0,03

6

Скв. 2 ПХГ

70,4

HC03CICaNaMg

  • 158,3
  • 8,51

0,50

0,24

0,14

0,04

0,02

0,12

12

Скв. 3384 Нефтебаза

99,65

HC03nClnN03CaNa

180,0

CaC03>

NaCI>

NaN03>

MgC03>

MgS04>

Na2C03

7,32

0,8

0,16

0,12

0,08

0,04

<0,08

15

Болото

149,8

HC03nClnN03CaNa

  • 172,9
  • 7,63

1,04

0,38

0,2

0,2

0,12

0,04

3

Скв. 17 Ю. водозабор

121,3

HC03nCICanNanMg

144,0

CaC03>

NaCI>

MgCI2

MgC03>

MgS04>

NaN03

8,6

1,2

0,12

0,12

0,08

0,04

0,04

IM >100 мг/дм3, загрязнители: Copr> Cl >S04 (SO| >CI)>Na+, N03

Соли

CaC03>

MgS04>

NaCI>

CaS04>

Mg(N03),

Na2S04

8

3-д «Турбинный»

78,9

HC03S04nCICaNanMg

  • 199,0
  • 7,75

0,56

0,20

0,20

0,04

0,04

0,03

16

Хоз.-быт. отходы, ул. Болдина, д. 47

164,4

HC03S04nCICaNa

  • 157,2
  • 8,58

CaC03>

Na?S04>

NaCI>

MgS04>

Na,C03>

NaN03

1,2

0,43

0,24

0,16

0,08

0,07

условиях устойчива форма H2S, которая в анализированных пробах не определялась;

  • 4) выделение на макроуровне двух групп пород: а) с дополнениями к солям карбоната кальция (реже — и магния) соли NaCl; б) с дополнением к карбонатным солям солей MgS04 и Na2S04. На микроуровне в пределах пород первой группы выделяются подгруппа пород с абсолютным преимуществом карбонатных солей над другими, подгруппа с повышенным содержанием NaCl и NaN03 и подгруппа с существенным добавлением к СаСОэ соли NaCl;
  • 5) существующая неоднородность, выражающаяся в своеобразии солевых форм и особенностях их распределения в породах, является результатом комплексного проявления разнонаправленных процессов, определяемых свойствами участвующих в них компонентов, природными и техногенными условиями, характером и свойствами отходов техногенных объектов.

По результатам анализа водных вытяжек из пород установлено, что преимущественная часть пород загрязнена относительно природного (фонового) состава водорастворимых соединений. Об этом свидетельствуют: а) значительная минерализация (по данным максимальных ее величин) водных вытяжек; б) существенная неоднородность по минерализации и почти всем макрокомпонентам, образующим минарализацию; в) условия Eh (от +137,8 до +241,3 мВ), близкие к восстановительным, не свойственным породам зоны аэрации в обычных природных окислительных условиях и свидетельствующие о существенном ее загрязнении органическими веществами (см. табл. 4.5).

Согласно общепринятому положению о показателях природного формирования сред за природный геохимический фон пород взяты минимальные значения содержания компонентов в водных вытяжках из пород.

В целом, исходя из соотношения величин компонентов, образующих современный состав водорастворимых соединений пород с величинами их природного фона, к загрязнителям следует отнести все макрокомпоненты, но наибольшие превышения над природным фоном у HCOj, Са2+; меньше они у S04-, СЕ, Na+; минимальные — у Mg2+ (табл. 4.7).

Загрязнение пород по минерализации, соотношению компонентов-загрязнителей и их концентраций на разных участках территории неравноценно. Характер этого и набор компонентов-загрязнителей аналогичны неоднозначности загрязнения подземных вод упинского водоносного горизонта на рассматриваемой территории.

Таблица 4.7

Состав водных вытяжек из пород приповерхностной части разреза территории г. Калуги и его окрестностей (2005 г.)

Компонент

Единица измерения

Диапазон содержания

Природный фон, мг/дм3

Минимум

Максимум

ХМ

мг/дм3

35,5

217

30

мг-экв/дм3

0,49

2,76

СГ

мг/дм3

2,84

13,5

3

мг-экв/дм3

0,08

0,38

so^-

мг/дм3

2

28,5

4

мг-экв/дм3

0,04

0,59

HCOJ

мг/дм3

17,1

139

15

мг-экв/дм3

0,28

2,28

со3-

мг/дм3

1

15,9

мг-экв/дм3

0,02

0,26

6

Са2+

мг/дм3

4

35,2

мг-экв/дм3

02

1,76

1

Мд2+

мг/дм3

0,97

4,86

мг-экв/дм3

0,08

0,4

3

Na+ + К+

мг/дм3

2,8

18.86

мг-экв/дм3

0,12

0,82

Eh

+мВ

137,8

241,3

pH

6,49

8,6

Так, подобно подземным водам упинского водоносного горизонта, в породах зоны аэрации: 1) загрязнение делится на региональное и локальное; 2) загрязнение региональное количественное незначительно, но в нем проявляются почти все загрязнители, особенно хлориды и натрий; 3) локальное загрязнение увеличено по сравнению с региональным и представлено по характеру загрязнения несколькими группами, приуроченными к (рис. 4.2): а) участкам объектов с промышленными отходами; б) нефтебазам; в) участкам утечек хозяйственно-бытовых отходов; г) участкам животноводческих и птицеферм.

Схема районирования упинского водоносного горизонта по водорастворимому составу пород зоны аэрации и их загрязнению

Рис. 4.2. Схема районирования упинского водоносного горизонта по водорастворимому составу пород зоны аэрации и их загрязнению

В целом локальное загрязнение более интенсивно и на отдельных участках характеризуется своеобразными компонентами-загрязнителями, что зависит от характера производства. Так, отходы Турбинного завода, содержащие в значительном количестве соединения серы с тяжелыми металлами, при окислении образуют серную кислоту, которая при сернокислотном выщелачивании пород зоны аэрации формирует сульфат магния, кальция, натрия (частично в твердом виде).

Районирование территории г. Калуги и его окрестностей по составу пород зоны аэрации и их загрязнению включает показания четырех районов, характеризующихся своеобразием минерализации, компонентного состава пород, их загрязнителями и интенсивностью загрязнения, сформированными под влиянием общего для территории загрязнения Copr, Cl-, No6ui и загрязнения, проявляющегося в пределах районов 6 и 7 под влиянием S04- (см. рис. 4.2).

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>