Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Трансформация химического состава подземных вод в зоне влияния объектов складирования отходов разработки калийных солей (на примере Верхнекамского месторождения) Белкин Павел Андреевич

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Белкин Павел Андреевич. Трансформация химического состава подземных вод в зоне влияния объектов складирования отходов разработки калийных солей (на примере Верхнекамского месторождения): диссертация ... кандидата Геолого-минералогических наук: 25.00.36 / Белкин Павел Андреевич;[Место защиты: ФГБОУ ВО «Российский государственный геологоразведочный университет имени Серго Орджоникидзе»], 2019

Содержание к диссертации

Введение

1. Анализ техногенных изменений в составе подземных вод на территориях предприятий калийной промышленности: российский и зарубежный опыт 10

1.1. Общие сведения об условиях разработки месторождений калийных солей 10

1.2. Основные причины и критерии техногенных изменений химического состава подземных вод в районах эксплуатации калийных месторождений 20

Основные выводы по разделу 1 39

2. Характеристика Верхнекамского месторождения солей 41

2.1. Общая характеристика ВКМС 41

2.2. Характеристика зоны активного водообмена ВКМС 52

Основные выводы по разделу 2 60

3. Результаты изучения химического состава подземных вод зоны активного водообмена ВКМС (на примере бассейна р. Усолки) 61

3.1. Общая характеристика территории и методика исследования 61

3.2. Характеристика химического состава подземных вод планируемых к освоению участков ВКМС 66

3.3. Характеристика химического состава подземных вод отрабатываемых участков ВКМС 77

Основные выводы по разделу 3 87

4. Анализ закономерностей и механизмов изменения химического состава подземных вод зоны активного водообмена 89

4.1. Трансформация ионного состава 89

4.2. Трансформация микроэлементного состава 99

4.3. Оценка степени геоэкологической опасности трансформации состава подземных вод 103

Основные выводы по разделу 4 106

Заключение 108

Библиографический список 111

Общие сведения об условиях разработки месторождений калийных солей

Генезис месторождений калийных солей. Сырьевой базой калийной промышленности служат месторождения калийных солей. К калийным солям относят группу генетически связанных легкорастворимых в воде калиевых и калиево-магниевых минералов и пород, в химическом составе которых основную роль играют катионы К+, Mg2+ и анионы Cl-, SО42- (Горная энциклопедия).

Морское происхождение месторождений солей вследствие процесса кристаллизации минералов при испарении воды в разное время было доказано многочисленными научными исследованиями М.В. Ломоносова, Я.Х. Вант-Гоффа, В.М. Гольдшмидта, Н.С. Курнакова, М.Г. Валяшко, М.П. Фивега и многих других ученых. Отложения калийных солей являются одной из конечных фаций морской формации аридного типа осадочного процесса (Страхов, 1962). М.Г. Валяшко (1962) отмечает, что месторождения калийных солей являются естественными закономерными продуктами развития в сухом климате соляных бассейнов морского происхождения и питания. Их образованию во многом способствует неравномерный прогиб территории солеотложения в период подготовленности рапы бассейна к садке калийных солей.

По времени образования соленосные отложения, формации и месторождения минеральных солей разделяются на две большие группы. К первой относятся современные месторождения, образовавшиеся в одну из эпох четвертичного периода вплоть до настоящей. В условиях литосферы они чаще всего представляют собой скопления насыщенных природных рассолов (Мёртвое море, Большое солёное озеро и др.), где процесс соленакопления происходит в настоящее время. Ко второй, наиболее многочисленной группе, относятся ископаемые галогенные формации и соляные месторождения, образовавшиеся в прошлые геологические периоды, как правило, находящиеся в более или менее глубоких недрах Земли (Иванов, 1972).

Общие стратиграфические и тектонические условия. Стратиграфически соленосные серии с отдельными калиепроявлениями приурочены ко всем осадочным отложениям, начиная с вендских (Иванов, 1972; Ибламинов, 2013). Наиболее древние соленосные серии с промышленно-разрабатываемыми месторождениями калийных солей соответствуют верхнему селуру (Мичиганский бассейн). Крупнейшие разрабатываемые калийные месторождения приурочены к девонским, каменноугольным, пермским, а также мезозойским и кайнозойским отложениям.

Формы залегания соляных тел в ископаемых месторождениях разнообразны. Все они первоначально возникали как пластовые, пласто- и линзообразные залежи, однако в горизонтальном и слабонарушенном залегании такие тела сохраняются лишь на участках, спокойных в тектоническом отношении и испытавших только постепенное прогибание.

В складчатых областях под влиянием тектонических движений в пластовых солях создаются разнообразные по форме и размерам складчатые нарушения. Наиболее сложные формы залегания соляные тела имеют в солянокупольных районах, где деформированные соли вследствие своей пластичности оказываются вдавленными в верхние перекрывающие горизонты. Соляные массы приподнимают вышележащие толщи, вызывают образование куполовидных и антиклинальных складок, вплоть до прорыва этих толщ и образования соляных штоков (Курс МПИ, 1975).

Залежи калийных солей, как правило, приурочены к верхним горизонтам галогенных формаций, покоясь на мощных толщах каменной соли и соленосных пород. Калиеносные формации связаны только с платформенными структурами — краевыми прогибами, синеклизами и впадинами, испытавшими длительное прогибание и характеризующимися мощным накоплением галогенных отложений (Иванов, 1972). В зависимости от типа и размеров солеродного бассейна, размеры залежей варьируют по площади от первых км2 до десятков и сотен км2, по мощности – от первых до сотен метров.

Характеристика промышленных типов месторождений калийных солей.

Современные соляные месторождения представляют собой разнообразные бассейны морского и континентального генезиса. Кристаллизация и накопление солей в таких бассейнах возможны в условиях жаркого аридного климата. Содержание полезного компонента в природных рассолах в пересчете на KCl находится на достаточно низком уровне и составляет от 0,5 до 5 % от всей массы сырья (табл. 1.1). В связи с этим, экономически выгодная разработка месторождений калийсодержащих рассолов возможна только в особых климатических условиях, где возможно использование солнечного испарения либо кристаллизации охлаждением в технологическом цикле для выработки высококонцентрированных технических рассолов. К началу второго десятилетия XXI века доля мировой добычи калия из месторождений природных рассолов составляет около 25 % (Rauche, 2015).

В отличие от природных калийсодержащих рассолов, месторождения твердых калийных солей характеризуются значительно более высоким содержанием полезного компонента, так как уже в ходе геологического образования месторождений в процессе испарения происходила концентрация полезных компонентов. Между собой месторождения твёрдых солей также значительно различаются по составу, что обусловлено соотношением между хлоридным и сульфатным типом и различными условиями в седиментационном бассейне, а также постдиагенетическими процессами.

Месторождения твердых минеральных солей по вещественному составу обычно являются комплексными. Калийные и калийно-магниевые соли приурочены к соленосным сериям, представляющим собой чередование пластов калийных и калийно-магниевых солей с пластами и прослоями каменной соли и несолевых отложений (Курс МПИ, 1975). Согласно Методическим рекомендациям Государственной комиссии по запасам полезных ископаемых (ГКЗ, 2007), выделяют калийные соли хлоридного, сульфатного и смешанного сульфатно-хлоридного промышленного типов. К важнейшим хлоридным минералам, содержащим калий, относятся сильвин (63,2 % окиси калия K2O) и карналлит (16 % K2O). Именно эти минералы являются основной базой мировой калийной промышленности.

На долю месторождений хлоридного типа приходится 90 % разведанных запасов калийных солей в СНГ, содержание в них окиси калия колеблется от 10 до 28 % (ГКЗ, 2007). К крупнейшим разрабатываемым месторождениям калийных солей хлоридного типа относятся Западно-Канадский бассейн (Элк-Пойнт) в провинции Саскачеван (Канада), Верхнекамское месторождение солей (ВКМС) в Пермском крае (РФ), Припятский калиеносный бассейн (Старобинское, Нежинское, Петриковское месторождения, Беларусь) (табл. 1.2).

Характеристика зоны активного водообмена ВКМС

По схеме гидрогеологического районирования территории России район Верхнекамского месторождения солей относится к северной части Предуральского артезианского бассейна Восточно-Европейской системы артезианских бассейнов, к Северо-Предуральскому бассейну блоково-пластовых вод – индекс III-7А (Балдин, 1996ф, Харитонов, 2002ф).

По условиям взаимосвязи водоносных подразделений с поверхностью в вертикальном разрезе осадочного чехла на территории выделяется два гидрогеодинамических этажа, разделенные региональным иренским водоупором (отложения кунгурского яруса пермской системы). В верхний гидрогеодинамический этаж входят все надиренские подразделения. В нижний – все более древние гидрогеологические подразделения, которые практически утратили связь с поверхностью и характеризуются застойным гидродинамическим режимом.

Нижний (подсолевой) гидрогеологический этаж на территории ВКМС включает в себя шесть водоносных комплексов: нижнепермско-верхнекаменноугольный карбонатный (Р1-С3), московский (С2m), башкирско-верхневизейский (С2b-С1v3), средне-нижневизейский терригенный (C1v2-1), турнейско-верхнедевонский карбонатный (C1t-D3) и верхне среднедевонский терригенный (D3-D2). В подсолевых комплексах преобладают воды натриевого-кальциевого и кальциево-натриевого геохимического типа с минерализацией 200-290 г/дм3. Они отличаются высокой степенью метаморфизации, низкой сульфатностью, обогащенностью бромом (до 2,4 г/дм3), другими галофильными элементами и редкими щелочными металлами.

В верхнем гидрогеодинамическом этаже на территории исследований выделяются следующие основные гидрогеологические подразделения – водоносные горизонты четвертичных отложений различных генетических типов (pgQ, aQ, fQel), слабоводоносный локально-водоносный шешминский терригенный комплекс – P1, водоносная верхнесоликамская терригенно-карбонатная подсвита P1sl2, слабоводоносная нижнесоликамская соляно-мергельная подсвита P1sl1 (Балдин, 1996ф, Харитонов, 2002ф).

Краткая история изучения гидрогеологии месторождения. История гидрогеологических исследований на территории Верхнекамского месторождения солей, в целом, определяется особенностями исторического развития Уральского региона, освоения его природных ресурсов и совершенствования народного хозяйства. Горнопромышленная специализация Урала обусловила преимущественное развитие гидрогеологических исследований с целью сопровождения разведки и разработки конкретных месторождений полезных ископаемых. В связи с наличием разветвленной гидросети и расположением большинства населенных пунктов и предприятий вдоль рек, специальные гидрогеологические исследования в направлении использования подземных вод для водоснабжения не проводились вплоть до середины XX в.

Первые гидрогеологические наблюдения на территории ВКМС начались с освоением соляных промыслов, заложенных братьями Калинниковыми в XV веке. Добыча соли производилась путём строительства рассолоподъёмных скважин, извлечения рассолов и их выпаривания. Сохранившиеся упоминания о подземных водах Верхнекамья содержатся в документах, относящихся к XVII в., в письмах «служивых» людей, указывавших на возможность использования минеральных источников Предуралья для добычи поваренной соли (Гидрогеология СССР). Первые отрывочные сведения о подземных водах, карстовых явлениях и т.п. известны из описаний путешествий второй половины XVIII в. Отдельные сведения по гидрогеологии района содержатся в работах И.И. Лепихина (1772), Н.С. Попова (1804). Создание Геологического комитета (1882) способствовало улучшению организации геологических исследований в России, в том числе на территории ВКМС. Систематизированная информация о подземных водах региона представлена в работах П.И. Кротова (1885), А.А. Краснопольского (1887). Крупнейшими изданиями, обобщающими исследования дореволюционного периода, являются работы М.О. Клера «Схема гидрогеологического строения Пермской губернии» и «Материалы по гидрогеологии Урала» (1913-1915) (Мошковский, 1968ф, Крутова, 1979ф).

Систематические гидрогеологические наблюдения были организованы после вскрытия калийных солей скважиной 1 в Соликамске в 1925 г. Описания источников, колодцев, замеры дебитов скважин приводятся в работах А.А. Иванова (1927), Г.Р. Егера (1927; 1928; 1929), П.И. Преображенского (1929), П.А. Слесарева (1928) и др. Территориально исследования были сосредоточены преимущественно в ближайших окрестностях гг. Соликамска и Березников и приурочены к геологической разведке месторождения (Харитонов, 2002ф). Дальнейшее изучение гидрогеологических условий было реализовано при проведении поисковых и разведочных работ на соли, проходке шахтных стволов и горно-подготовительных выработок. Основным методом исследований являлось гидрогеологическое опробование разведочных, структурных и специальных гидрогеологических скважин, а также последующее составление схематических гидрогеологических карт масштаба 1:50000 для различных участков ВКМС (Петрик, 2002ф).

Наиболее масштабные и комплексные исследования гидрогеологии месторождения были проведены в рамках государственных гидрогеологических съемок. При выполнении съемки масштаба 1:500 000 Л.А. Шимановским и др. (1961) были изучены вопросы распространения водоносных комплексов, их водообильность, химический состав вод и минерализация в зависимости от литологии, геоморфологии и геолого-структурных особенностей территории и условий водообмена. Выделены провинции, обладающие одинаковыми гидрогеологическими условиями, определяющими одинаковые возможности использования подземных вод. Определены ресурсы и пригодность вод для питьевого и технического водоснабжения, составлен комплект гидрогеологических карт (Харитонов, 2002ф).

Съемочные работы масштаба 1:200 000 на территории ВКМС были проведены в период с середины 1960-х до начала 1980-х гг. Контур месторождения располагается в пределах четырёх листов: лист О-40-III в 1973-75 гг. (Мелехов и др., 1975); лист O-40-IV в 1966-68 гг. (Мошковский и др., 1968); лист O-40-VII, VIII, IX в 1976-81 гг. (Иконников, 1981); лист O-40-X в 1968 г (Поповцев, 1968). Гидрогеологическим картированием охвачена верхняя часть разреза каждого водоносного комплекса до глубин 100-150 м. Выполненные работы по гидрогеологическому картированию позволили детально охарактеризовать гидрогеологические условия района, подразделить водоносный комплекс соликамской свиты на два горизонта – верхне- и нижнесоликамский, выделить зоны повышенной водообильности, установить мощность зоны пресных вод и закономерности пространственного положения границы минерализованных вод, дать рекомендации по выбору участков для разведки подземных вод с целью расширения водоснабжения Березниковско-Соликамского промузла (Балдин, 1996ф).

Вопросы охраны подземных вод ВКМС от загрязнения привлекли внимание только в 50-х гг. В Березниковско-Соликамском районе этими вопросами занимались З.И. Балабанова (1958), Ю.М. Матарзин (1959), Л.А. Шимановский (1961 г), Б.Б. Немковский (1962, 1964) (Гидрогеология СССР, 1972).

Анализ многолетних работ по изучению загрязнения подземных вод на объектах ПО «Уралкалий» выполнял Ленинградский горный институт под руководством В.А. Мироненко, Р.З. Данко, Е.В. Мольского. Основные результаты теоретических и практических исследований, кроме отчетов по НИР, изложены на примере объектов БКРУ-2 в монографии «Изучение загрязнения подземных вод в горнодобывающих районах» (Мироненко, 1988).

В 1990 году под руководством Е.А. Иконникова была составлена новая версия гидрогеологической карты масштаба 1:500 000, базирующейся на обобщении материалов гидрогеологических съемок масштаба 1:200 000. Наряду с актуализацией фактического материала и использованием современных принципов гидрогеологической стратификации, работа включала сведения об изменении природных гидрогеологических условий под техногенным воздействием.

Повышенное внимание экологическому состоянию геологической среды в целом и подземных вод в частности уделено во всех работах конца ХХ – начала XXI века. В этот период были проведены комплексная гидрогеологическая и инженерно-геологическая съемка масштаба 1:50 000 Верхнекамской площади на территории действующих горнодобывающих предприятий и детально разведанных участков (Балдин, 1996ф), созданы сводные геологическая и гидрогеологическая карты ВКМС масштаба 1:100 000 (Харитонов, 2002ф). Под руководством А.И. Петрика выполнена работа по ретроспективному мониторингу геологической среды ВКМС с составлением сводных карт, характеризующих состояние геологической среды и компонентов окружающей среды (Петрик, 2002ф). Многолетние наблюдения за состоянием подземных вод ВКМС производятся сотрудниками ЕНИ ПГНИУ в рамках выполнения инженерно-экологических изысканий для строительства различных объектов производственного и общественного назначения.

Характеристика химического состава подземных вод отрабатываемых участков ВКМС

Характеристика химического состава подземных вод верхнесоликамской подсвиты в пределах действующих участков ВКМС проведена с использованием материалов режимной гидрогеологической сети рудоуправлений и результатов опробования родниковой разгрузки. Расположение предприятий, пунктов наблюдения режимной сети и исследуемых родников представлено на рисунке 3.1.

Обобщение наблюдений режимной гидрогеологической сети. Мониторинг состояния подземных вод в пределах шахтных полей действующих калийных производств проводится посредством наблюдения за режимными скважинами и родниками. В районе рудника СКРУ-3 точки наблюдения сосредоточены в северной части горного отвода, где на междуречье рр. Усолки и Селянки расположены объекты калийного производства (промплощадка, шламохранилище, солеотвал) (рис. 3.1). Режимная сеть наблюдения за подземными водами включает в себя 29 наблюдательных скважин, пробуренных для изучения водоносных горизонтов терригенно-карбонатной толщи, пестроцветной толщи и аллювиальных отложений, а также пять водопунктов (родников). Режимные скважины на территории СКРУ-1 пробурены вблизи северо-западного и южного склонов солеотвала. В настоящей работе использованы данные наблюдений за водоносным горизонтом терригенно-карбонатной толщи (верхнесоликамская терригенно-карбонатная подсвита P1Sl2) за период с 1999 до 2016 гг. В перечень определяемых показателей входят ионы (НСО3-, SО42-, Сl-, Са2+, Мg2+, Nа+, К+), водородный показатель pH, минерализация, бромиды. Отбор проб воды из скважин производился два раза в год (осень и весна).

Обобщенная характеристика химического состава подземных вод верхнесоликамской терригенно-карбонатной подсвиты в скважинах наблюдательной сети действующих рудников приведена в таблице 3.8. Подземные воды характеризуются значительной изменчивостью состава в зависимости от направления и удалённости от объектов складирования отходов и промплощадки рудника. Средняя минерализация подземных вод за весь период наблюдений варьирует от 0,15 до 67 г/л. Выделяются подземные воды гидрокарбонатной формации (минерализация до 0,5 г/л), состав которых формируется, преимущественно, под влиянием естественных факторов, и воды хлоридной формации (минерализация свыше 0,5 г/л). С увеличением минерализации вод наблюдается рост содержания бромид-иона и понижение водородного показателя pH. Фациальный состав изменяется с Cl–HCO3–Са–Na и Cl–Na–Са до Cl–Na.

С целью визуального представления гидрохимических условий верхнесоликамской подсвиты в районе расположения СКРУ-3, где проводятся наблюдения за наибольшим количеством режимных скважин, в программном комплексе ArcGIS построены схематические карты распределения минерализации и основных компонентов ионного состава подземных вод. Для построения использован метод линейной интерполяции. В соответствии с глубиной опробования скважин и особенностями миграции подземных вод (наличие плотностной конвекции), схематические карты распределения каждого компонента построены для двух интервалов глубин: от 0 до 50 м (верхняя часть разреза ТКТ) и от 50 до 100 м (нижняя часть разреза ТКТ). Схематические карты представлены на рисунке 3.5.

Построенные схематические карты визуализируют особенности движения подземных вод на исследуемой территории. Наиболее минерализованные хлоридно-натриевые воды, ввиду их высокой плотности, погружаются и локализуются в нижней части разреза ТКТ. Таким образом, в северо-западном направлении, на пути движения подземных вод к крупнейшей местной дрене – р. Усолке – формируется очаг засоления с четко выраженным ядром вблизи участка расположения промышленных объектов. При дальнейшем движении насыщенные солями подземные воды разбавляются. Верхняя часть разреза ТКТ (глубина до 50 м) характеризуется присутствием вод значительно меньшей минерализации. Насыщенные рассолы в этой части толщи сносятся потоком подземных вод в северо-западном направлении. Для высокоминерализованных вод хлоридного натриевого состава характерно снижение значений водородного показателя pH.

Эти схемы согласуются с результатами исследований С.Э. Макашова. Согласно работе (Макашов, 2012), общий расход фильтрационных потерь техногенных рассолов из шламохранилища СКРУ-3, определенный водно-балансовым методом и варьирующий от 1270 м3/сут (2006 г.) до 5650 м3/сут (1996 г.), можно разделить на две составляющие. Первая (ок. 70%) отвечает рассолам, которые после инфильтрации быстро погружаются в нижнюю часть водоносного комплекса и продолжают миграцию по кровле водоупорной (соляной) толщи, не разгружаясь в поверхностные водотоки. Ко второй составляющей относятся фильтрационные потери, оказывающие уже в настоящее время непосредственное воздействие на поверхностные и подземные воды зоны активного водообмена (ок. 30% от общих утечек). Загрязнение образуется за счет частичного выноса подземными водами фильтрующихся рассолов (в разбавленном виде), а также их «смыва» с ореола растекания. При этом формируется ореол рассеяния. Минерализация подземных вод в нем составляет 20-30 г/л (Макашов, 2012).

Наблюдения за родниковым стоком. Характеристика химического состава родникового стока приводится по результатам изучения группы родников, разгружающихся на юго-западном берегу техногенного озера, располагающегося в 800 м в северо-западном направлении от шламохранилища СКРУ-3. Наблюдения за химическим составом родниковых вод осуществляются в рамках режимного производственного контроля СКРУ-3 с 1998 г. Опробование родников режимной сети осуществляется 4 раза в год в основные фазы гидрологического цикла (зимняя межень, весеннее половодье, летне-осенняя межень, осенние паводки). В перечень определяемых показателей входят ионы (НСО3-, SО42-, Сl-, Са2+, Мg2+, Nа+, К+), водородный показатель pH, минерализация, бромиды. Результаты обобщения данных режимных гидрохимических наблюдений за период с 1998 по 2016 г приведены в таблице 3.9.

Химический состав подземных вод верхнесоликамской подсвиты, по данным опробования родников, хлоридный кальциево-натриевый. Гидрохимическая фация менее минерализованных источников (родники 2, 3, 4) – Cl--Na+-Са2+, более минерализованного источника (родник 1) – Cl--Na+. По значению водородного показателя воды нейтральные, концентрация бромидов растет пропорционально увеличению минерализации.

Таблица 3.9 – Обобщенная характеристика химического состава родников верхнесоликамской подсвиты на территории ШП СКРУ-3 по данным мониторинга (1999-2016 гг.)

Трансформация микроэлементного состава

Обзор исследований микроэлементного состава подземных вод, находящихся под влиянием объектов калийного производства, приведён в разделе 1 настоящей работы. Проведенное обобщение изученности данной тематики показало, что наибольшее внимание исследователей посвящено контролю содержания брома, рубидия, щелочноземельных металлов (Ва, Sr), а также комплекса тяжелых металлов (главным образом, Mn, Fe, Pb, Zn, Со, Ni, Си, Cr).

Определение перечня микроэлементов-индикаторов. Перечень микроэлементов в составе вод, рассматриваемый в настоящей работе на примере фоновых и разрабатываемых участков Верхнекамского месторождения солей, определён с учетом материалов этих исследований, а также в соответствии с перечнем возможных элементов-индикаторов воздействия калийной промышленности на химический состав природных вод, приведенном в таблице 1.11. Этот перечень включил в себя 29 элементов. Анализ содержания брома, ввиду способа его определения в ионной форме, изложен в разделе 4.1.

Результаты сопоставления средних содержаний, коэффициента вариации и встречаемости микроэлементов в пробах подземных вод верхнесоликамской терригенно-карбонатной подсвиты приведены в таблице 4.6. Наибольший рост концентрации в родниках, разгружающихся вблизи калийных предприятий, относительно фоновых значений, характерен для мышьяка (почти в 100 раз) и марганца (почти в 30 раз).

Необходимо отметить, что как мышьяк, так и марганец, были обнаружены не во всех пробах, причем встречаемость марганца в минерализованных родниках приняла даже меньшее значение, нежели в фоновых. Более, чем в 10 раз, растут средние концентрации стронция, титана и рубидия. Для всех перечисленных элементов характерны высокие значения коэффициента вариации, что свидетельствует о различных по времени и интенсивности воздействия источников их поступления.

Более чем двукратное увеличение концентрации в подземных водах разрабатываемых участков характерно для большой группы веществ (табл. 4.6), из ряда которых несколько выбивается сурьма, встречаемость которой в пробах минерализованных родников снижается по сравнению с фоновыми источниками. Менее значительный рост средних концентраций (до 2 раз) отмечен по содержаниям хрома, кадмия, серебра, висмута, циркония и олова. В группу веществ, концентрации которых не претерпели существенных изменений, входят бериллий, таллий, свинец, цезий.

Содержание меди и молибдена незначительно снизилось. Наиболее существенное (почти двукратное) снижение концентрации в минерализованных родниках в сравнении с фоновым значением отмечено для вольфрама. Кроме того, для трёх перечисленных металлов характерно снижение показателей встречаемости и коэффициента корреляции.

С целью выявления специфических именно для калийной отрасли элементов-индикаторов воздействия на подземные воды зоны активного водообмена, проведено сопоставление результатов сравнительных исследований химического состава фоновых и минерализованных родников, приведённых выше, с данными корреляционного анализа, описанными в подразделе 3.3.

В ходе анализа корреляционных зависимостей были выделены четыре группы микроэлементов, содержание которых в подземных водах разрабатываемых участков ВКМС характеризовалось взаимными зависимостями друг от друга (табл. 4.7). Затем из числа элементов, входящих в каждую группу, были исключены те вещества, рост концентраций которых составил менее 100%. Это позволило выделить микроэлементы, характерные именно для участков, располагающихся вблизи хранилищ солеотходов и исключить иные факторы их попадания в подземные воды (например, атмосферный перенос выбросов других предприятий и транспорта). Для дальнейшей детализации перечня были выделены группы микроэлементов, чьё содержание находилось в прямой зависимости от роста общей минерализации вод и в обратной зависимости от величины pH. Результаты сопоставления приведены в таблице 4.7.

Таким образом, результаты проведенных работ по сопоставлению микроэлементного состава подземных вод верхнесоликамской терригенно-карбонатной подсвиты в пределах разрабатываемых участков ВКМС и фонового Половодовского участка, позволяют выделить элементы-индикаторы, демонстрирующие влияние производственной деятельности калийных предприятий. В этот перечень входят: марганец, кобальт, мышьяк, ванадий, никель, сурьма, барий, стронций, селен. Для этих элементов доказана связь роста концентраций с увеличением минерализации и снижением значения pH подземных вод, что является характерной чертой подземных вод, попадающих под влияние жидких отходов калийного производства.

Рост концентраций цинка, лития, германия, титана, галлия, бора и рубидия, по данным корреляционного анализа, не зависит от значений общей минерализации и pH. Однако, взаимная обусловленность роста их концентраций, а также результаты обзора микроэлементного состава калийных руд и отходов производства калийной промышленности, приведенные в разделе 1, показывают, что изучаемые предприятия ВКМС также могут быть источником поступления вышеназванных веществ в подземные воды зоны активного водообмена.