Биота как показатель фосфатоносности отложений в георгиевском национальном парке (стр. 3 )

Литература

1. Барабашева – первый геологический заповедник Восточного Забайкалья // Минералогия и геохимия ландшафта горнорудных территорий. Современное минералообразование: Труды I Всероссийского симпозиума с международным участием и VII Всероссийских чтений памяти акад. 7-10 ноября 2006 г. – Чита, Россия. Чита: 2006. – С. 69-72.

2. Окружающая среда и условия устойчивого развития Читинской области / , О. А. Вотах, и др. – Новосибирск: Наука. Сибирская издательская фирма РАН, 1995. – 248 с.

3. Филенко геологические объекты в окрестностях г. Чита // Наш край. Ежегодник Забайкальского отделения Общественной российской экологической академии. Выпуск 1. Сборник статей / под ред. ; ЗабГГПУ, Чита, 2007. – С. 39-42.

4. Юргенсон Забайкалья. – Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1997. – 58 с.

5. Юргенсон и поделочные камни Забайкалья. – Новосибирск: Наука, 2001. – 390 с.

ФОРМИРОВАНИЕ ТЕХНОГЕННОГО ГЕОХИМИЧЕСКОГО БАРЬЕРА НА ТЕРРИТОРИИ ХИМИЧЕСКИЙ ЗАВОД»

Учреждение образования «Гомельский государственный университет имени Франциска
Скорины», Гомель, Беларусь, *****@***ru

THE CHANGE OF THE CHARACTERISTICS OF THE SURFACE SEDIMENTS ON THE JOINT-STOCK COMPANY “GOMEL CHEMICAL PLANT” DURING THE PROCESS OF TECHNOGENESIS

T. A. Tsygankova

Gomel State University of Frantsisk Skoryna, Gomel, Belarus

The new type of lithogenesis – man-caused, depends on the men impact on the geological sphere. It is impossible to avoid the leaking and migration of technical solutions in sediment’s thickness during the work of the industrial enterprise. In the course of the migration of the technological solutions, which are often highly mineralized the formation of man-caused anomalies – lithochemical (in rocks) and hydro-geochemical (in waters) is evident. With time the geochemical barrier appears in the region of expansion of such anomalies. The formation of such barrier essentially reduces the penetration of the contaminations in the depth of the rocks. Including the formation of the impermeable man-caused layer. The study of this process can play the considerable role in determination of contaminations expansion in geological sphere.

The geological sphere of the industrial complex of the JSC “Gomel Chemical Plant” is of the great scientific interest from this point of view. We have carried out the laboratory experiment to learn the penetration of the sabulous – loamy rocks, selected on the territory of the plant, including solutions with chlorides, sulphates, phosphates and fluorides. The assumption of the formation of the geochemical barrier in the region of subsoil water-bearing horizon, in contact of man-caused highly mineralized and subterranean waters - is the initial premise to carry out such geomigration experiment.

The study of the permeability of the rocks with respect to special migrants allows to determine and to forecast the penetration in water-bearing horizons, their further direct penetration (both in stretch and in the depth). The study of rocks characteristics, subjected to man-caused contamination, gives us the opportunity to forecast the process of further expansion of the components, which contaminate water-bearing horizons. It also gives the opportunity to develop hydro - geochemical barriers and to improve the system of protective measures.

С влиянием человека на геологическую среду связан новый тип литогенеза – техногенный. В ходе эксплуатации промышленных предприятий невозможно избежать протечек технических растворов и миграции их в толщу отложений. В ходе миграции технологических растворов, часто высокоминерализованных, происходит формирование техногенных аномалий – литохимических (в породах) и гидрогеохимических (в водах). В районе распространения данных аномалий со временем формируется геохимический барьер. Формирование такого барьера может существенно снизить проникновение загрязнения в толщу пород, вплоть до формирования непроницаемого техногенного слоя. Изучение данного процесса может сыграть существенную роль в определении распространения загрязнения в геологической среде.

С этой точки зрения научный интерес представляет геологическая среда территории промышленного комплекса химический завод». Нами поставлен лабораторный эксперимент по изучению проницаемости супесчано-суглинистых пород, отобранных на территории завода, в отношении растворов, содержащих хлориды, сульфаты, фосфаты и фториды. Исходной посылкой для постановки геомиграционного эксперимента явилось предположение о возможности формирования геохимического барьера в пределах грунтового водоносного горизонта, связанного с контактом техногенных высокоминерализованных вод и грунтовых вод.

Для проведения экспериментальных исследований отобрана техногенно не измененная проба водноледниковых отложений (fIId-sz) в зоне аэрации из шурфа с глубины 1,7 м на участке у северной границы завода. Для изучения миграции загрязнения использовался образец горной породы с ненарушенной естественной структурой сечением 15x15 см и высотой 30 см. Монолит представлен супесью красновато-бурой горизонтально слоистой, пылеватой, с прослойками пылеватого серого песка, неоднородной в горизонтальном сечении – с одной стороны преобладают пылеватые частицы, с другой – песчаные. В лаборатории монолиту была придана цилиндрическая форма диаметром 9,2 см и высотой 20,8- 20,9 см.

Был проведен комплекс исследований по определению показателей физических свойств грунтов, включающий в себя: гранулометрический состав, естественную и гигроскопическую влажности, характерные влажности глинистых грунтов (на границах раскатывания и текучести), плотность, плотность сухого грунта, плотность частиц грунта. Использовались методики, соответствовавшие нормативным документам Республики Беларусь и источникам, опубликованные в научной литературе.

Исследования физических свойств грунта выявили следующие характеристики: грунт по гранулометрическому составу относится к супеси легкой, мелкозернистой, с преобладанием частиц 0,25-0,05 мм (по классификации ) [4]; в соответствии с СТБ 943-93 по числу пластичности относят к подгруппе пылевато-глинистых грунтов, типу – супесь. Число пластичности исследуемого грунта = 4,7%, природная влажность = 10,9%, гигроскопическая влажность = 1,45%. Плотность грунта составила 1,93 г/см3, плотность сухого грунта = 1,74 г/см3, плотность частиц грунта = 2,69 г/см3, пористость = 35,32%, коэффициент пористости = 0,55.

Для постановки миграционного эксперимента в качестве индикаторного раствора были использованы сточные воды, образующиеся в технологическом процессе химической переработки апатита. В лаборатории гидрогеохимических исследований УО «Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины» доцентом был выполнен химический анализ стоков, результаты которого представлены в таблице 1.

Таблица 1

Результаты химического анализа индикаторного раствора [2]

Плотность, г/см3	Показатель химического состава
рН	сульфаты, г/см3	фториды, г/см3	хлориды, г/см3	фосфаты, г/см3
1,01	1,89	840	250,42	22,37	0,82

Лабораторные опыты с монолитом выполнены в динамическом режиме при наличии фильтрационного потока на оригинальной установке, которая позволила отслеживать изменение химического состава фильтрующегося раствора во времени. Применяли непрерывный ввод индикаторного раствора с постоянной концентрацией компонентов во входном сечении образца, а концентрация изучаемых компонентов после взаимодействия раствора с породой регистрировалась в выходном сечении.

По окончании каждого опыта определялись объем, плотность, температура. Выполнялось визуальное описание цвета и мутности фильтрата. В процессе эксперимента, кроме того, проводилось изучение характера изменения основных показателей профильтровавшейся воды. Было установлено, что наиболее быстро меняется содержание сульфатов и хлоридов в фильтрате, а в отношении фторидов процесс протекает медленнее.

В ходе проведения миграционного эксперимента отмечается изменение фильтрационных свойств грунта. Коэффициент фильтрации изменяется от 5,7 см/сут в первые часы эксперимента до 22,4 см/сут через 30 суток, после того как через монолит профильтровалось 34,648 л индикаторного раствора (рис. 1). Далее в апреле 2007 г. по техническим причинам миграционный эксперимент был остановлен, монолит законсервирован и сохранялся в водонасыщенном состоянии до 3 декабря 2007 г. После расконсервации образца и возобновления эксперимента в первом же опыте коэффициент фильтрации резко увеличился до 34,3 см/сут, в дальнейшем коэффициент фильтрации мало изменялся во времени. В конце эксперимента коэффициент фильтрации стал немного понижаться, возможно, это связано с накоплением солей в монолите и уменьшением его проницаемости. Суммарный объем профильтровавшегося раствора в ходе эксперимента 85,95 л (рис. 1).

Соответственно с увеличением коэффициента фильтрации увеличивается и фактическая скорость, достигая через 30 суток величины 22,0 см/сут, при 6,2 см/сут в начале исследований.

Рис. 1. Зависимость коэффициента фильтрации от накопленного объема фильтрата.

В результате проведенных наблюдений установлено, что происходит увеличение фильтрационной способности грунта. В этом процессе большое значение имеют изменения начальной структуры и текстуры породы, а также ее химико-минералогического состава. Изменение пористости установлено изучением образцов ненарушенной структуры с помощью электронной микроскопии, выполненной в Институте геохимии и геофизики (рис. 2 и 3).

Рис. 2. Образец породы до миграционного эксперимента.	Рис. 3. Образец породы после миграционного эксперимента.

Поровое пространство образца породы до миграции слагается межмикроагрегатно-зернистыми и межзернистыми порами, отличающимися изометричной формой (рис. 2) [3]. В образце породы после миграции наблюдается ориентация порового пространства по направления фильтрации (рис. 3). Уплотнение и упорядочение микроструктуры происходит в результате действия гидростатического напора который оказывает также разуплотняющее действие, сдвигая дисперсные частицы и разворачивая их в направлении фильтрации, разрабатывая более спрямленные пути [1].

Увеличение коэффициента фильтрации происходит в результате протекания комплекса химических процессов: растворения, выщелачивания, гидролиза, осаждения. Нами характер изменения скорости фильтрации рассматривается как показатель изменения вещественного состава опытного образца под воздействием формирования специфических новообразований, характерных для кислотно-щелочных барьеров. Обменные катионы кальция из породы переходят в поровый раствор, замещаясь в свою очередь обменным натрием раствора. Кальций, соединяясь с сульфат-ионом раствора, образует гипс – труднорастворимую соль, выпадающую в осадок (рис. 4).

Рис. 4. Кристалл гипса – ласточкин хвост в супесчаных отложениях
после геомиграционного эксперимента.

Техногенное воздействие, кроме того, оценено и сравнением данных гранулометрического состава породы до и после проведения геомиграционного эксперимента. Содержание фракций грунта, размером более 0,1 мм, в образце породы по окончании миграционного эксперимента составило 9,53 %, тогда как до опыта составляло 54,65 % (табл. 2).

Таблица 2

Характеристика гранулометрического состава монолита

Монолит	Размер частиц, мм; содержание фракций, %										Наименование породы (по )
10-5	5-2	2-1	1-0,5	0,5-0,25	0,25-0,1	< 0,1*
0,1-0,05	0,05-0,01	0,01-0,005	<0,005
До эксперимента	1,19	1,78	2,56	7,56	8,50	33,06	25,44	12,70	7,34	3,63	Супесь легкая, мелкозернистая
∑ 49,11
После эксперимента	0	0	0,019	0,265	0,318	8,929	90,47	Песок мелкозернистый
* Определен для образца после миграционного эксперимента, который не проявляет свойства пластичности.

Изучение проницаемости горных пород по отношению к специфическим мигрантам позволит определять и прогнозировать проникновение их в водоносные горизонты, распространение по водоносным горизонтам за пределы областей их непосредственного проникновения (как по простиранию, так и по глубине). Изучение свойств пород, подверженных техногенному загрязнению, позволит спрогнозировать ход дальнейшего распространения загрязняющих водоносные горизонты компонентов, вероятность развития геохимических барьеров и совершенствовать систему защитных мероприятий.

Литература

1. , Фильтрация в глинистых породах. – М.: ВИЭМС, 1984. – 57 с.

2. Методическое сопровождение локального мониторинга подземных вод в зоне влияния химический завод» для моделирования гидрогеологических и гидрогеохимических процессов: Отчет о НИР (заключительный) / Гомельский госуниверситет; Руководитель . – № ГР 2006857. – Гомель, 2007. – 115 с.

3. , , Румянцева глинистых пород / Под ред. академика . – М.: Недра, 1989. – 211 с.

4. Чаповский работы по грунтоведению и механике грунтов. Изд. 4-е. – М.: «Недра», 1975. – 304 с.