Химический состав воды реки Модонкуль в современных условиях Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

З.И. Хажеева

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ВОДЫ РЕКИ МОДОНКУЛЬ В СОВРЕМЕННЫХ УСЛОВИЯХ

Приведены результаты многолетних исследований химического состава р. Модонкуль, протекающей в пределах Джидинского рудного района. Показаны количественные изменения минерализации, главных ионов, биогенных и органических веществ в воде. В современных условиях влияние техногенной нагрузки привело к трансформации химического типа и увеличению концентрации потенциально токсичных опасных элементов в воде реки. Ключевые слова: горнодобывающее производство, химический состав воды реки, микроэле-менты, биогенные элементы, органические вещества.

Влияние горнодобывающих и обогатительных предприятий на окружающую среду связано с комплексным составом руд, в которых большинство главных и сопутствующих потенциально токсичных компонентов представлено сульфидами. Для горнодобывающих регионов характерны потоки кислого дренажа, которые выносят большое количество токсичных металлов и металлоидов вследствие окислительного растворения сульфидов. Исследованию геохимии процессов и механизма, контролирующих поведение токсичных металлов в природно-техногенных условиях, посвящены работы многих исследователей [1-12].

Р. Модонкуль протекает по территории Джидинского рудного района, расположенного в верхнем течении р. Джида, является притоком 2-го порядка р. Селенга, которая впадает в озеро Байкал (рисунок). Р. Модонкуль — малая река с внутригодо-выми изменениями расходов воды в интервале 0,08—1,48 м3/с. На территории водосбора р. Модонкуль с 1934 г. функционировало горнодобывающее предприятие Джидинский воль-фрамомолибденовый комбинат, оборонное предприятие по снабжению вольфрамом и молибденом в годы Великой Отечественной войны. В 1997 г. производственная деятельность предприятия прекратилась. В настоящее время на территории, прилегающей к бывшим обогатительным фабрикам находит-

ISSN 0236-1493. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2017. № 6. С. 183-187. © 2017. З.И. Хажеева.

УДК 622:504.75

ся г. Закаменск, для которого комбинат был градообразующим предприятием, расположены массивы техногенных песков — отходов обогатительного производства, общая масса которых составляет более 40 млн т.

Для геологического строения территории Джидинского рудного района характерна его приуроченность к границе двух региональных геологических структур, представленных карбо-натно-терригенными толщами нижнего палеозоя Джидинского синклинория и интрузивами гранитоидов Модонкульского массива. Граница между ними приурочена в районе города Закаменск. Вдоль нее развита зона пород, характерных для крупных региональных долгоживущих разломов — пластины пород ультраосновного состава, мелкие тела гранитоидов среди интенсивно смятых и рассланцованных осадочно-вулканогенных пород [13].

В воде р. Модонкуль ниже г. Закаменск повышено содержание биогенных и органических веществ. Содержания легко-окисляемых органических веществ по БПК5 достигали 5,72— 6,27 мг/л, минеральные формы азота: аммонийный — 0,92—1,18, нитритный — 0,085—0,125, нитратный — 1,67—2,24 мг/л. Ниже г. Закаменск среднегодовые содержания аммонийного азота повышены в 1,5—2,5 раза, нитритного, нитратного азота и ми-

Схема района исследования с отбором проб воды 184

нерального фосфора — в 2,4—3 раза в сравнении со створом 1, который находится выше г. Закаменск.

Влияние сброса стоков очистных сооружений города, поверхностный смыв с хранилища техногенных песков и отходов горнообогатительного производства наиболее существенно отразилось на изменение концентрации микроэлементов в воде реки. Ниже г. Закаменск в воде реки концентрации ряда элементов изменялись в пределах Mn — 498—527; Zn — 180—216; Cu — 16-22; Cd - 2,6-4,0; Mo - 4,8-6,1; Co - 1,2-4,8; Rb - 1,5-4,5; Ba - 80-109; Sr - 380-410 мкг/л. Значительно возросли содержания Fe - 1,8-3,6; F - 6,7-7,8 мг/л. В воде рек бассейна Селенга в Западном Забайкалье содержание фтора изменяется в пределах 0,52-0,72 мг/л, тогда как в воде р. Модонкуль его содержание увеличивается в 9-11 раз.

Таким образом, влияние стоков очистных сооружений г. Закаменск и дренажных стоков отвалов горно-обогатительного комбината на экосистему малой реки Модонкуль привели к существенным изменениям химического состава воды. В результате поступления бикарбонатно-сульфатно-хлоридых сточных вод активная реакция воды возрастает от 7,4-7,8 до 8,6-9,2 в течение года. Химический тип воды трансформируется от гид-рокарбонатно кальциевого в сульфатно-гидрокарбонатный кальциевый. Возросли концентрации элементов Cd, Cu, Zn, F в 1560 раз, относящихся к 2 и 3 классам опасности. Загрязнение химическими элементами представляет потенциальную опасность для жилого частного сектора населения, садовых участков, которые потребляют воду из реки для пищевых нужд, кормления животных и полива растений.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Salomons W. Environmental impact of metals derived from mining activities: Processes, predictions, preventions // Journal of Geochemical Exploration. 1995. V. 52, pp. 5-23.

2. Fukushi K., Sasaki M., Sato T. et al. A natural attention of arsenic in drainage from an abandoned arsenic mine dump // Applied Geochemistry. 2003. V. 18, pp. 1267-1278.

3. Allan R. Introduction: sustainable in the future // Journal of Geochemical Exploration. 1995. V. 52, pp. 1-4.

4. Nelson W. O., Campbell P. G.C. The effects of acidification on the geochemistry of Al, Cd, Pb and Hg in fresh-water environments: A literature review // Environ. Pollut. 1991. V. 71, pp. 91-130.

5. Newman M. C., Mclntosh A. (Eds.) Metal Ecotoxicology: Current Concepts and Applications. Lewis: Chelsea, MI, 1991. 432 p.

6. Blowes D. W., Ptacek C. J., Jambor J. L., Weisener C. G. The geochemistry of acid mine drainage / In: Environmental Geochemistry (Lollar B. S. Ed.). In: Environmental Geochemistry (Lollar B. S. Ed.). In: Treatise on Geochemistry (Holland H. D., Tureakian K. K. Eds). 2003. V. 9. Elsevier-Pergamon, Oxford, P. 149-204.

7. Hammarstrom J. M., Seal R. R., Meier A. L., Kornfeld J. M. Secondary sulfate minerals associated with acid drainage in the eastern US: recycling of metals and acidity in surficial environments // Chem. Geol. 2005. V. 215, pp. 407-431.

8. Moncur M. C., Placek C. J., Blowes D. W., Jambor J. L. Release, transport and attenuation of metals from an old tailings impoundment // Appl. Geochem. 2005. V. 20, pp. 639-659.

9. Dold B., Wade Ch., Fontbote L. Water management for acid mine drainage control at the polymetallic Zn-Pb- (Ag-Bi-Cu) deposit Cerro de Pasco, Peru // Journal of Geochemical Exploration. 2009. V. 100, pp. 133-141.

10. Astrom M. Mobility of Al, Co, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni and V in sulphide-bearing sediments exposed to atmosphere O2: an experimental study //Envi-ronmental Geochemistry. 1998.V36, pp. 219-226.

11. Kossoff D, Hudson-Edwards K. A., Dubbin W. E., Alfredsson M. A. In-congruent weathering of Cd and Zn from mine tailings: A column leaching study // Chem. Geol. 2011.V. 281, pp. 52-71.

12. Trois C., Marcello A., Pretti S, Trois P., Rossi G. The environmental risk posed by small dumps of complex arsenic, antimony, nickel and cobalt sulphides // Journal of Geochemical Exploration. 2007. V. 92, pp. 83-95.

13. Бортникова С. Б., Гаськова О. Л., Бессонова Е. П. Геохимия техногенных систем / Под ред. Г. Н. Аношина. - Новосибирск: Академическое издательство «ГЕО», 2006. - 168 с.

14. Ходанович П. Ю., Смирнова О. К. Вольфрамоносные березиты и локальный прогноз оруденения. - Новосибирск: Наука, 1991. - 208 с. ti^

КОРОТКО ОБ АВТОРE

Хажеева Зинаида Ивановна - кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник, Геологический институт СО РАН, e-mail: [email protected].

UDC 622:504.75

Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten'. 2017. No. 6, pp. 183-187. Z.I. Khazheeva

CURRENT CHEMICAL COMPOSITION OF WATER IN THE MODONKUL RIVER

The results of years of research of chemical composition of river Modonkul occurring within Djida ore-mining district. Shown quantitative changes of salinity, main ions, biogenic and organic substances in water of river. In modern conditions the influence of anthropogenic load has led to the transformation of the chemical type and the increase in the concentration of potentially toxic elements in the water of the river.

Key words: mining, the chemical composition of river water, trace elements, nutrients, organic matter.

AUTHOR

Khazheeva Z.I., Candidate of Physical and Mathematical Sciences, Senior Researcher, e-mail: [email protected], Geological Institute of Russian Academy of Sciences, 670042, Ulan-Ude, Russia.

REFERENCES

1. Salomons W. Environmental impact of metals derived from mining activities: Processes, predictions, preventions. Journal of Geochemical Exploration. 1995, v. 52, pp. 5—23.

2. Fukushi K., Sasaki M., Sato T. et al. A natural attention of arsenic in drainage from an abandoned arsenic mine dump. Applied Geochemistry. 2003, v. 18, pp. 1267—1278.

3. Allan R. Introduction: sustainable in the future. Journal of Geochemical Exploration. 1995, v. 52, pp. 1-4.

4. Nelson W.O., Campbell P.G.C. The effects of acidification on the geochemistry of Al, Cd, Pb and Hg in fresh-water environments: A literature review. Environ. Pollut. 1991, v. 71, pp. 91-130.

5. Newman M.C., Mclntosh A. (Eds.) Metal Ecotoxicology: Current Concepts and Applications. Lewis: Chelsea, MI, 1991. 432 p.

6. Blowes D.W., Ptacek C.J., Jambor J.L., Weisener C.G. The geochemistry of acid mine drainage. In: Environmental Geochemistry (Lollar B.S. Ed.). In: Environmental Geochemistry (Lollar B.S. Ed.). In: Treatise on Geochemistry (Holland H.D., Tureakian K.K. Eds). 2003, v. 9. Elsevier-Pergamon, Oxford, P. 149-204.

7. Hammarstrom J.M., Seal R.R., Meier A.L., Kornfeld J.M. Secondary sulfate minerals associated with acid drainage in the eastern US: recycling of metals and acidity in surficial environments. Chem. Geol. 2005, v. 215, pp. 407-431.

8. Moncur M.C., Placek C.J., Blowes D.W., Jambor J.L. Release, transport and attenuation of metals from an old tailings impoundment. Appl. Geochem. 2005, v. 20, pp. 639-659.

9. Dold B., Wade Ch., Fontbote L. Water management for acid mine drainage control at the polymetallic Zn-Pb- (Ag-Bi-Cu) deposit Cerro de Pasco, Peru. Journal of Geochemical Exploration. 2009, v. 100, pp. 133-141.

10. Astrom M. Mobility of Al, Co, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni and V in sulphide-bearing sediments exposed to atmosphere O2: an experimental study. Environmental Geochemistry. 1998, v. 36, pp. 219-226.

11. Kossoff D., Hudson-Edwards K.A., Dubbin W.E., Alfredsson M.A. Incongruent weathering of Cd and Zn from mine tailings: A column leaching study. Chem. Geol. 2011, v. 281, pp. 52-71.

12. Trois C., Marcello A., Pretti S., Trois P., Rossi G. The environmental risk posed by small dumps of complex arsenic, antimony, nickel and cobalt sulphides. Journal of Geochemical Exploration. 2007, v. 92, pp. 83-95.

13. Bortnikova S.B., Gas'kova O.L., Bessonova E.P. Geokhimiya tekhnogennykh sis-tem. Pod red. G. N. Anoshina (Geochemistry of systems induced by industrial activities. Anoshin G. N. (Ed.)), Novosibirsk, Akademicheskoe izdatel'stvo «GEO», 2006, 168 p.

14. Khodanovich P.Yu., Smirnova O.K. Vol'framonosnye berezity i lokal'nyy prognoz orudeneniya (Tungsten-containing beresite and local prediction of mineralization), Novosibirsk, Nauka, 1991, 208 p.