Изменение химического состава подземных вод в ограниченных карбонатных структурах при окислении пирита покровных отложений

Шаг 3: Наложение графиков

На Северо-Мазулинском участке графики относительной концентрации, построенные разными способами (1 - по кумулятивной кривой и 2 - по режиму), совпадают при n = 0,2 и z = 7 м (рис. 6).

На Полдневском участке пористость доступная для миграции принималась равной 0,23 (по лабораторным данным). Графики относительной концентрации построенные разными способами для Полдневского участка совпадают при Сmax = 280 мг/л и z = 7 м (рис. 7).

Анализ графиков относительной концентрации показывает, что на Северо-Мазулинском водозаборе примерно через 20 лет рост концентрации сульфат иона прекратится, достигнув значения порядка 140 мг/л. На Полдневском водозаборе концентрация будет расти еще 60-70 лет, пока не достигнет максимального значения на уровне 280 мг/л.

Средняя интенсивность выноса сульфат иона на Северо-Мазулинском участке оценивается на уровне 42 мг/сут с 1 м2 площади месторождения (при максимальной концентрации 140 мг/л и величине инфильтрации 0.0003 м/сут), что эквивалентно интенсивности окисления пирита 2.10-4 моль/сут. На Полдневском участке интенсивность окисления пирита в два раза выше - 4.10-4 моль/сут.

Влияние отвалов песчано-глинистых пород на качество подземных вод

Складирование песчано-глинистых пород, содержащих дисперсный пирит, в пределах месторождений питьевых подземных вод может приводить к серьезному ухудшению качества воды на водозаборах (вплоть до полной потери водозабора). Ярким примером является отработка огнеупорных глин на Троицко-Байновском месторождении, карьер и отвалы которого располагаются в пределах водосборной площади Полдневского месторождения. Процесс выемки транспортировки и складирования горных пород занимает определенный промежуток времени (месяцы или даже годы). Расчеты показывают, что за полгода контакта с атмосферой в породе может окислиться от 5 до 25 % пирита, причем около половины этого количества окисляется уже в течение первого месяца контакта.

В теле рекультивированного карьера, отсыпанного 25 лет назад, была пробурена скважина (6тн) с поинтервальным отбором керна. Выполненные исследования показали, что в теле внутреннего отвала как выше, так и ниже уровня грунтовых вод залегают загипсованные породы. Гипс образовался в результате окисления дисперсного пирита во время контакта пород с атмосферой (в ходе извлечения, перемещения и складирования пород). За короткое время контакта пород с атмосферой окислилось 27 % пирита (в среднем для 35-метровой толщи) при разбросе по отдельным пробам от 9 до 55 % (рис. 8).

Суммарная площадь карьеров и отвалов в пределах к настоящему времени достигла 2.5 км2. При равновесной концентрации сульфат-иона 1.4 г/л и оцененной величине инфильтрационного питания 0.0003 м/сут расчетный вынос сульфатов с территории техногенных ландшафтов достигает 1 тонны в сутки. Фактически все скважины Полдневского водозабора и карьерного дренажа дают суммарный массовый вынос сульфатов в количестве около 1.5 тонн в сутки. Таким образом, несмотря на то, что техногенные ландшафты занимают всего 5% площади месторождения, они несут основную ответственность за ухудшение качества добываемой воды. Из четырех скважин Полдневского водозабора наиболее тяжелое положение сложилось на скважине 13э. Эта скважина принимает на себя загрязнение с территории техногенных ландшафтов, защищая от него остальные скважины водозабора. В 2002 году скважину 13э из-за плохого качества воды пришлось перевести в разряд защитных водопонизительных скважин, значительно сократив добычу питьевых вод (сейчас скважина 13э работает на сброс).

Среднее содержание гипса составляет 4.2 кг на кубометр породы, а вся вскрытая толща содержит 147 кг гипса (в расчете на 1 м2 площади отвала). Для промывки отвала от гипса потоком инфильтрационных вод потребуется 670 лет. Таким образом, изменение гидрохимической обстановки на площади внутренних и внешних отвалов можно считать необратимым.

Заключение

Результаты исследований изменения химического состава эксплуатируемых подземных вод при наличии пирита в покровных отложениях, кратко формулируются как защищаемые положения:

1. Месторождения подземных вод в ограниченных карбонатных структурах, перекрытых рыхлыми песчано-глинистыми отложениями морского происхождения, имеют ярко выраженную геохимическую специфику. При эксплуатации водозаборов происходит увеличение мощности зоны аэрации, что приводит к окислению практически всегда присутствующего в покровных отложениях дисперсного пирита (кларковое содержание на уровне 80 моль/м3), ранее находившегося под уровнем подземных вод. В результате образуется серная кислота, которая нейтрализуется карбонатной составляющей покровных отложений (кларковое содержание кальцита около 1400 моль/м3) с возможным выпадением гипса. Это вызывает увеличение жесткости и минерализации подземных вод. Окисление пирита проходит в условиях нейтральной среды.

Другие материалы

Реферат по Мексике
Мексика – одна из наиболее развитых стран Латинской Америки. Она многим известна из сериалов, которые можно увидеть по телевизору. Но она известна не только этим. Так же в Мексике, как ни в одной другой стране, по словом местных жит ...

Формирования и перспективы развития Тимано-Печорского ТПК
Тимано-Печорский ТПК - один из крупнейших территориально-производственных комплексов России. Изучение его проблем, истории, особенностей является актуальнейшей задачей сегодняшнего дня. Нам необходимо изучить все асп ...