4.2. Формирование основного химического состава поверхностных вод района исследований
Более чем 70-летняя деятельность горнопромышленного комплекса, расположенного на территории Апатитского и Кировского районов, сопровождающаяся поступлением в природные водоемы загрязняющих веществ с большими объемами сточных вод и воздушными загрязнениями, привела к изменению ряда гидрохимических параметров рек и озер. Со сточными водами ОАО "Апатит" в водные объекты поступают неорганические (включая фосфаты, соединения азота, микроэлементы), органические и взвешенные вещества. Река Белая вытекает из оз.Б.Вудъявр, принимая по течению хозяйственно-бытовые и ливневые воды городов Кировск, Апатиты, фильтрационные и сточные воды из хвостохранилищ обогатительной фабрики ОАО "Апатит" и сбросы мелких предприятий. Техногенное загрязнение р.Вуоннемйок началось относительно недавно, после введения в строй рудника "Восточный". Чтобы проследить изменения качества природных вод под воздействием антропогенных факторов, рассмотрим некоторые гидрохимические особенности водоемов фоновых районов Хибинского массива.
Как видно из табл.4.1, поверхностные воды фоновых районов относятся к классу гидрокарбонатных, слабощелочных, низкоминерализованных вод, что обусловлено особенностями геологического строения их водосборов.
Поступление загрязнения с площадок горнотехнических работ в озерно-речную сеть приводит к существенному возрастанию минерализации вод и увеличению концентраций токсичных элементов (табл.4.1). Распределение концентраций загрязняющих веществ в поверхностных водах показывает, что наибольший вклад в их загрязнение оказывает поступление сточных вод из прудов-отстойников очистных сооружений. Для сравнения приводятся показатели водоемов фоновых районов (табл.4.2).
Таблица 4.1
Химический состав поверхностных вод исследуемой территории
Параметры |
Условный фон |
Водотоки, испытывающие загрязнение от рудников |
Оз.Умбозеро |
|
склоновый |
приозерной низменности |
|||
Показатель рН |
7.30/7.10 |
7.8/7.5 |
7.4/7.4 |
7.1/7.22 |
Щелочность, мк·экв/л |
344/160 |
673/335 |
557/225 |
256/237 |
РОВ, мг/л |
1.9/1.8 |
2.1/2.2 |
3.6/3.2 |
3.2/2.8 |
Взвеси, мг/л |
0.3/0.35 |
1.44/2.76 |
1.62/2.90 |
- |
мг/л |
4.2/1.8 |
36/18 |
20/7.9 |
3.8/3.3 |
Cl-, мг/л |
1.2/0.7 |
2.8/1.2 |
1.8/0.9 |
1.8/1.5 |
NO3-, мг/л |
0.9/0.3 |
14.8/4.7 |
5.8/1.8 |
1.1/0.85 |
NH4+, мкг/л |
1.3/1.0 |
2.6/2.6 |
90/3.9 |
4.8/1.2 |
F-, мг/л |
0.20/<0.15 |
2.1/<0.15 |
0.2/<0.15 |
0.2/<0.15 |
|
<3.0/<3.0 |
1.7/3.0 |
4.0/3.0 |
6.0/3.0 |
Ca2+, мг/л |
2.5/1.1 |
7.6/2.8 |
4.5/1.7 |
1.7/1.5 |
Mg2+, мг/л |
0.2/0.1 |
0.6/0.2 |
0.4/0.2 |
0.4/0.3 |
Na+, мг/л |
7.6/3.1 |
27/13 |
16/6.6 |
5.8/5.6 |
K+, мг/л |
3.1/1.4 |
8.1/4.2 |
5.1/2.2 |
1.4/1.2 |
Al, мкг/л |
15/11 |
89/350 |
120/179 |
25.0/12.0 |
Fe, мкг/л |
6.9/3.0 |
18/124 |
55/112 |
8.0/5.0 |
Mn, мкг/л |
0.20/0.15 |
2.6/7.4 |
5.1/8.9 |
1.7/1.0 |
Sr, мкг/л |
67/30 |
646/126 |
155/81 |
65/57 |
Zn, мкг/л |
0.5/0.5 |
0.3/0.9 |
0.9/0.8 |
1.0/- |
Cu, мкг/л |
0.7/0.4 |
0.4/1.4 |
0.9/1.4 |
0.7/1.4 |
Ni, мкг/л |
0.1/<0.1 |
0.3/<0.1 |
0.3/0.8 |
0.7/0.5 |
Cr, мкг/л |
0.2/0.1 |
0.1/0.2 |
0.2/1.4 |
0.2/- |
Cd, мкг/л |
0.1/<0.1 |
0.2/0.1 |
0.1/<0.1 |
0.1/- |
Co, мкг/л |
0.1/0.1 |
0.1/<0.1 |
0.2/<0.1 |
0.2/- |
мкг/л
ПРИМЕЧАНИЕ. Здесь и далее в таблицах в числителе указана концентрация элемента в осенний период, в знаменателе - концентрация в период весеннего половодья.
Таблица 4.2
Некоторые гидрохимические показатели водоемов фоновых районов Хибинского массива
Объекты |
Дата |
pH |
Электро- провод- ность (20С), мкСм/см |
Ca, мг/л |
Mg, мг/л |
Na, мг/л |
K, мг/л |
Щелоч- ность, мкэкв/л |
SO4, мг/л |
Cl, мг/л |
NH4, мкгN/л |
NO3, мкгN/л |
PO4, мкгP/л |
Al, мкг/л |
Fe, мкг/л |
Cu, мкг/л |
Ni, мкг/л |
Zn, мкг/л |
Mn, мкг/л |
Sr, мкг/л |
Озера |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Гольцовое, дно |
Июль |
7.1 |
28.0 |
0.4 |
0.1 |
4.7 |
1.3 |
217.0 |
1.5 |
0.7 |
17.0 |
36.0 |
0.0 |
19.5 |
10.2 |
0.2 |
<0.1 |
1.2 |
0.4 |
54.0 |
Гольцовое, пов. |
Июль |
7.1 |
29.0 |
0.5 |
0.1 |
5.1 |
1.3 |
212.0 |
2.3 |
0.9 |
17.0 |
54.0 |
0.0 |
22.8 |
8.7 |
0.3 |
<0.1 |
3.8 |
0.5 |
54.5 |
Гольцовое, сер. |
Июль |
7.1 |
28.0 |
0.5 |
0.1 |
5.1 |
1.3 |
217.0 |
1.8 |
0.8 |
6.0 |
45.0 |
0.0 |
13.2 |
72.0 |
0.2 |
<0.1 |
1.3 |
0.7 |
54.0 |
Длинное, дно |
Июль |
7.0 |
23.0 |
0.4 |
0.1 |
3.7 |
1.2 |
150.0 |
2.5 |
0.7 |
5.0 |
130.0 |
0.0 |
34.0 |
10.6 |
0.6 |
0.4 |
1.7 |
0.6 |
62.0 |
Длинное, пов. |
Июль |
7.1 |
24.0 |
0.5 |
0.1 |
3.9 |
1.3 |
155.0 |
2.2 |
0.7 |
10.0 |
130.0 |
0.0 |
17.5 |
6.7 |
0.2 |
0.4 |
1.8 |
0.6 |
70.0 |
Круглое, дно |
Июль |
7.3 |
158.0 |
16.7 |
3.8 |
4.6 |
6.9 |
633.0 |
37.1 |
4.1 |
40.0 |
630.0 |
0.0 |
7.4 |
55.4 |
1.6 |
1.4 |
1.0 |
27.5 |
186.0 |
Круглое, дно |
Авг. |
7.2 |
94.4 |
7.8 |
2.3 |
3.6 |
3.4 |
402.0 |
15.6 |
2.9 |
83.0 |
204.0 |
1.0 |
22.8 |
23.6 |
1.4 |
0.6 |
1.2 |
29.8 |
136.0 |
Круглое, пов. |
Июль |
7.2 |
94.0 |
8.9 |
2.3 |
3.7 |
3.6 |
393.0 |
18.2 |
3.1 |
66.0 |
198.0 |
0.0 |
11.0 |
47.5 |
1.6 |
1.2 |
2.8 |
11.5 |
152.0 |
Круглое, пов. |
Авг. |
7.0 |
77.8 |
6.2 |
2.0 |
3.5 |
2.6 |
347.0 |
13.0 |
2.6 |
84.0 |
132.0 |
1.0 |
13.2 |
30.6 |
1.4 |
0.6 |
0.8 |
11.7 |
98.0 |
Сердцевидное, дно |
Июль |
7.3 |
33.0 |
0.6 |
0.1 |
6.3 |
1.7 |
246.0 |
2.7 |
0.6 |
6.0 |
120.0 |
0.0 |
43.0 |
18.6 |
0.1 |
<0.1 |
1.0 |
0.4 |
79.0 |
Сердцевидное, пов. |
Июль |
7.4 |
33.0 |
0.6 |
0.1 |
6.1 |
1.7 |
250.0 |
2.7 |
0.7 |
25.0 |
120.0 |
0.0 |
34.0 |
12.9 |
0.1 |
<0.1 |
1.4 |
0.4 |
81.0 |
M.Вудъявр, дно |
Июнь |
7.3 |
25.0 |
0.7 |
0.1 |
4.3 |
1.1 |
192.0 |
2.0 |
0.5 |
4.0 |
59.0 |
0.0 |
|
|
2.6 |
7.7 |
4.1 |
20.0 |
67.0 |
M.Вудъявр, дно |
Июль |
7.2 |
27.0 |
0.7 |
0.1 |
4.4 |
1.2 |
211.0 |
1.9 |
0.6 |
15.0 |
41.0 |
0.0 |
29.0 |
8.0 |
0.2 |
0.3 |
0.9 |
0.3 |
73.0 |
M.Вудъявр, пов. |
Июнь |
7.3 |
26.1 |
0.7 |
0.1 |
4.3 |
1.2 |
197.0 |
2.0 |
0.5 |
3.0 |
108.0 |
0.0 |
82.0 |
15.5 |
3.4 |
1.8 |
11.2 |
2.2 |
60.0 |
M.Вудъявр, пов. |
Июль |
7.2 |
29.0 |
0.6 |
0.1 |
4.6 |
1.2 |
214.0 |
1.8 |
0.7 |
14.0 |
49.0 |
0.0 |
33.0 |
10.6 |
0.4 |
1.1 |
3.6 |
0.3 |
69.0 |
M.Вудъявр, пов. |
Авг. |
7.3 |
32.5 |
0.9 |
0.1 |
5.5 |
1.4 |
257.0 |
3.2 |
0.7 |
1.0 |
31.0 |
1.0 |
|
17.4 |
0.1 |
0.2 |
0.7 |
0.7 |
72.0 |
Куна, дно |
Июль |
7.1 |
29.0 |
0.6 |
0.1 |
5.0 |
1.5 |
234.0 |
1.6 |
0.9 |
12.0 |
1.0 |
0.0 |
51.0 |
15.3 |
0.5 |
0.4 |
1.5 |
0.8 |
54.0 |
Куна, пов. |
Июль |
7.1 |
30.0 |
0.6 |
0.1 |
5.3 |
1.5 |
237.0 |
1.8 |
0.9 |
19.0 |
1.0 |
0.0 |
34.0 |
14.3 |
0.5 |
0.3 |
1.9 |
0.6 |
56.0 |
Реки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вудъяврйок |
Апр. |
8.2 |
112.4 |
6.0 |
0.5 |
16.3 |
3.6 |
926.0 |
7.9 |
2.1 |
1.0 |
430.0 |
3.0 |
350.0 |
50.0 |
1.1 |
0.4 |
1.2 |
3.1 |
340.0 |
Вудъяврйок |
Июнь |
7.2 |
26.8 |
0.6 |
0.1 |
4.5 |
1.2 |
209.0 |
2.1 |
0.5 |
8.0 |
116.0 |
1.0 |
300.0 |
25.0 |
0.7 |
0.5 |
2.8 |
3.0 |
50.0 |
Вудъяврйок |
Окт. |
7.2 |
37.0 |
0.8 |
0.1 |
6.4 |
1.8 |
298.0 |
2.3 |
0.5 |
4.0 |
76.0 |
1.0 |
16.0 |
6.8 |
0.1 |
0.2 |
0.3 |
0.4 |
45.7 |
Гольцовка |
Май |
7.1 |
24.2 |
0.7 |
0.1 |
4.3 |
0.9 |
178.0 |
1.7 |
0.6 |
9.0 |
79.0 |
0.0 |
19.0 |
1.0 |
0.3 |
<0.2 |
0.3 |
0.3 |
120.0 |
Куна |
Май |
7.2 |
29.9 |
0.7 |
0.1 |
5.4 |
1.5 |
243.0 |
1.8 |
0.9 |
8.0 |
7.0 |
0.0 |
44.0 |
53.0 |
0.9 |
0.5 |
1.2 |
3.5 |
52.0 |
В сезонной динамике концентраций химических элементов в воде наблюдается резкое возрастание концентраций Al, Fe, Mn, Zn на фоне снижения концентраций основных ионов минерализации во время весеннего половодья на территориях, испытывающих влияние промплощадок рудников. Для Al, Fe, Mn, Zn характерно накапливаться в снежном покрове, испытывающем аэротехногенное загрязнение, в составе взвешенных частиц. Во время весеннего снеготаяния происходит массовое поступление указанных металлов в поверхностные воды с талыми снеговыми водами.
В поверхностных водах, подверженных загрязнению со стороны участков горных работ, наблюдается значительное увеличение доли взвешенных и нелабильных форм миграции металлов (рис.4.1). Для Al, Fe, Mn, Zn, Cu взвешенная и нелабильная формы являются преобладающими при их водной миграции от площадок горнотехнических работ. Для взвешенных веществ, как фоновых, так и загрязненных участков поверхностных вод, характерна высокая доля тонкодисперсного материала размером частиц 0.45-1.0 мкм, составляющая в среднем 40% от валового содержания взвесей. Результаты химического анализа взвешенного вещества показывают, что в поверхностных водах, испытывающих техногенную нагрузку, большая часть от общего содержания во взвеси исследуемых металлов мигрирует в составе фракции более 1 мкм, за исключением Ni и Cr. Тем не менее, в составе фракции 0.45-1.0 мкм взвешенного вещества мигрирует от 20 до 40% от общего содержания Zn, Fe, Mn, Cu и Co.
Металлы, находящиеся в составе тонкодисперсной фракции взвешенного вещества и в нелабильной форме, характеризуются высокой миграционной способностью, поскольку металлы, входящие в состав устойчивых комплексных соединений и сорбированные на поверхности микрочастиц, в меньшей степени подвержены процессам межмолекулярного взаимодействия в водном растворе.
Следует отметить повышение как отдельных показателей, так и общей минерализации вод в реках и ручьях в зимний период (апрель), что связано с резким снижением расходов воды и изменением характера их питания. Если в летний период питание водотоков происходит за счет атмосферных осадков, то зимой - за счет подземных источников.
Схема расположения точек отбора проб поверхностных вод в наших исследованиях выбиралась таким образом, чтобы проследить закономерности миграции и перераспределения загрязняющих веществ по мере движения водного потока от площадок горнотехнических работ.