Миграция микроэлементов в питьевых и минеральных водах Калмыкии Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

верхностных вод. Взаимосвязь между ними и урожайностями с.-х. культур незначительная.

В результате ретроспективного анализа было получено, что основное влияние на урожайности основных с.-х. культур оказывают: L\ - компонента метеорологических факторов, L2 - компонента факторов водно-пищевого режима, а L3 - компонента химических свойств почвы. Поэтому значение урожайности может вычисляться по линейной зависимости Y = a0 + ajLj + a2L2 + a3L3. В общем случае эта зависимость может быть нелинейной. Предложенная концепция заключается в постепенном наращивании совокупностей факторов, влияющих на урожайность культуры, т.е. в последовательном синтезе более достоверной модели.

Литература

1. Айвазян С.А., Мхитарян В.С. Прикладная статистика. Основы эконометрики. Теория вероятностей и прикладная статистика. М., 2001. Т. 1.

2. ИгнатьевВ.М. // Экономика природопользования. М., 2004. № 2. С.86-93.

3. Щедрин ВН., Ильинская И.Н., Игнатьев В.М. // Докл. РАСХН. М., 2004. № 4. С. 66-67.

4. Игнатьев В.М. // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Естеств. науки. Приложение. 2003. № 6. С. 53-58.

5. Волосухин В.А., Воропаев В.И., Игнатьев В.М. Оценка эффективности в мелиорации. Ставрополь, 2001.

6. Игнатьев В.М., Пелевина А.Б. // Экологические системы и приборы. М., 2002. № 10. С. 38-39.

7. Игнатьев В.М., Игнатьева С.Н. // Сб. тр. 18 Междунар. конф. «Математические методы в технике и технологиях». Казань, 2005. Т. 4. С. 63-66.

Новочеркасская государственная мелиоративная академия 2 декабря 2005 г.

УДК 556.314:631.4

МИГРАЦИЯ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В ПИТЬЕВЫХ И МИНЕРАЛЬНЫХ ВОДАХ КАЛМЫКИИ

© 2006 г. Л.Х. Сангаджиева, В. X Манджиев, А.Г. Глинина

The difficulty of litological structure, revealing itself in rhythmical relation of different staff and genesis layers - defines the formation diffusion and chemist of subsoil waters. Mineral waters were taken from all prospective water carrying horizons - е^ш^ку, apsheron, pontic, sarmatic and aeocenic. It was revealed that waters divide into high - mineralized containing specific components - J, Br, H2S and low - mineralized without any specific components.

Направление процессов формирования солевого и газового состава подземных вод контролируется воздействием многообразных факторов, главное место среди которых принадлежит тектоническим, гидрогеологическим условиям, в которых существуют подземные воды [1-3].

В природных водах практически всегда присутствуют В, Вг, Б, I, Си, Л8, 2п, Со и другие. В настоящее время можно считать вполне установленным практическую зависимость миграции микроэлементов, и, в частности, бора, брома, йода, от конкретных условий окружающей и внешней среды [4-7]. Бромистые, йодистые и йодисто-бромистые воды применяются в лечебных целях как для наружного, так и для внутреннего употребления. Лечебными могут быть только те, которые по своей минерализации и составу пригодны для приема внутрь или в случае разбавления их пресными водами (до минерализации 10-15 г/л и менее), если они сохраняют кондиционное содержание брома (25 мг/л) и йода (5 мг/л) [7, 8]. Эта группа широко распространена на территории Калмыкии и представлена хлоридно-натриевыми, кальциево-натриевыми и натриево-кальциевыми солеными и, главным образом, рассольными водами (типа Ходыженской, Карачинской, Майкопской и других типов) [5, 7, 9]. Минерализация их изменяется в широких пределах.

Изучена 21 проба воды минеральных вод различных участков, расположенных в разных районах республики, для определения возможности использования их в народном хозяйстве. Пробы минеральной воды были взяты из всех перспективных водоносных горизонтов - Ергенинского, Апшеронского, Понтического, Сарматского и Эоценового. Они относятся к водам различным по условиям формирования, химического состава и минерализации. Физико-химические методы анализа соответствовали ГОСТ «Вода питьевая» [1, 10-12].

На юго-западе республики развиты Понтический и Сарматский горизонты. Воды Яшалтинского участка можно отнести к минеральным и столовым. По химическому и ионному составу вода не может быть отнесена к питьевым водам (не отвечает ГОСТ). Вода скважины пос. Чапаева Яшалтинского участка маломинерализована, она не содержит токсичных элементов и может быть использована для питьевого водоснабжения. В скважине п. Сандата воду по ионному и химическому составу можно отнести к питьевым водам как маломинерализованную, не содержащую специфических компонентов и токсичных элементов.

Сарматский водоносный горизонт представлен водой скважины п. Красная Поляна. Вода принадлежит к питьевым водам и может быть использована для питьевого водоснабжения. На этом же водоносном горизонте расположена скважина ф .1 Яшалтинского участка. Вода маломинерализо-вана, не содержит токсичных и специфических элементов. В скважине с. Октябрьское вода отличается высокой минерализацией. Она не содержит токсичных элементов, но содержит специфические компоненты: сероводород, бром, йод и может быть отнесена к йодно-бромным сульфатным водам. К этому же водоносному горизонту относится вода скважины с. Приютное. Высокая минерализация дает возможность отнести ее к минеральным, лечебным бромным водам. Вода скважины п. Чолун-Хамур минеральная. Она относится к группе природных минеральных лечебных (бром-

ных) вод. Вода оз. Лысый Лиман относится к группе природных минеральных лечебных (бромных) вод, эту воду нельзя использовать как питьевую.

Ергенинский водоносный горизонт распространен в северо-западной части РК, откуда представлено пять проб воды. Воду родника Аршань по минерализации и ионному составу можно отнести к питьевым водам хорошего качества. Она не содержит специфических компонентов, токсичные элементы в ней отсутствуют. Родник 6 микрорайона г. Элиста содержит более минерализованную воду. По минеральному и ионному составу исследуемая вода принадлежит к природным питьевым водам, но она не отвечает требованиям ГОСТ, предъявляемым к питьевым водам. Скважина с. Троицкое имеет довольно высокую минерализацию, ее можно отнести к минеральным водам. По минерализации, ионному составу этот образец нельзя отнести к водам питьевым, так как он не отвечает предъявленным требованиям и не содержит специфических компонентов. По «Классификации подземных минеральных вод» [7] воды скважин пос. Садовое (телецентр) и Кетченеры (северная окраина) относятся к группе природных минеральных столовых вод.

Апшеронский водоносный горизонт, распространенный в юго-восточной части РК, представлен пятью пробами. Пробы отличаются тем, что в основном это минеральные воды, относятся к группе природных минеральных лечебных вод, все они имеют довольно высокую концентрацию брома, а иногда и йода. Все эти воды не могут быть использованы как питьевые. И только скважины пос. Кумской и участок Артезиан отличаются низкой минерализацией, отсутствием специфических компонентов и могут быть использованы для питьевого водоснабжения, хотя они не в полной мере отвечают ГОСТу [3]. Вода уч. Артезиан имеет довольно высокое содержание брома и йода и может найти применение в бальнеологии. Скважина пос. Комсомольский представляет воду, содержащую большое количество растворимых солей, по минерализации и общему ионному составу исследуемую воду можно отнести к группе природных минеральных йодно-бромных лечебных вод. Вода скважины пос. Нарын-Худук среднеминерализованная, эта вода относится к бромным, с присутствием йода. Вода скважины станции Улан -Холл относится к высокоминерализованным. Минерализация и общий ионный состав дают возможность отнести исследуемую воду к группе природных минеральных бромных лечебных вод, как питьевая она использоваться не может.

Эоценовый водоносный горизонт расположен в западной приергенин-ской части Прикаспийской низменности, откуда взяты пробы в совхозе Чилгир и на ферме Буругшун. Вода пос. Чилгир по минеральному и общему ионному составу относится к природным минеральным лечебным водам (бромным). По химическому составу вода не отвечает требованиям, предъявляемым к питьевым водам.

Таким образом, из исследованных проб - 48 % изученных образцов являются минерализованными, а остальные представляют собой пресные и

слабосолоноватые воды, которые можно использовать для питьевого водоснабжения. Пресные воды представлены только двумя образцами, минерализация этих вод низкая - около 0,5 г/л. Слабоминерализованные воды, где минерализация около 1,5 г/л, представлены значительно большим количеством образцов. Такие воды встречаются на западе РК в Яшалтин-ском районе. Воды с низкой минерализацией найдены и в центральной части РК (родник 6 микрорайона), восточной (пос. Кумской, уч. Артезиан) и северной (пос. Садовое). Солоноватые воды с минерализацией 2-10 мг/л обнаружены в западной части республики (скважины ферма № 2, пос. Троицкое, Приютное), в восточной (пос. Нарын-Худук, оз. Лысый Лиман, пос. Чолун-Хамур). Среди исследованных вод имеются соленые, минерализация которых 10-24 г/л и более (станция Улан -Холл, пос. Комсомольский, Чилгир).

Бальнеологическое действие минеральных вод без специфических компонентов определяется их основным ионным составам и общей минерализацией. Газовый состав этих вод в основном азотный, реже метановый. При этом азотные воды данной группы приурочены обычно к верхнему гидродинамичному этажу - зоне свободного водообмена. Воды этой группы разной минерализацией от 1-2 (типа Хиловских) до 100-200 г/л (типа Акбулакской). По химическому составу эти воды преимущественно хлоридные (в том числе гидрокарбонатно-хлоридные) и сульфатные (в том числе хлоридно-сульфатные). Сероводородные воды артезианских бассейнов по температуре - холодные и горячие, по анионному составу также могут быть подразделены на гидрокарбонатные, сульфатные и хлоридные. В РК встречаются воды типа Феодосийской, Сакской и вод Менджи. Помимо сероводорода, содержание которого в отдельных случаях повышается до 400-2500 мг/л (общий сероводород), изредка встречаются бром, йод, бор.

Фтор содержится во всех исследованных водах в различной концентрации. В высокоминерализованных водах концентрация фтора довольно высокая, достигает 0,8-1,3 мг/л при норме 1,5 мг/л. Проб воды, содержащих такое большое количество фтора (большого для питьевой воды), только пять: пос. Кумской, Садовое, Чилгир, ферма Буругшун, уч. Артезиан. Более низкие концентрации фтора в остальных источниках превышают минимальное содержание (0,01 мг/л), при котором развивается кариоз. Содержание фтора в этих источниках колеблется от 0,04 до 0,68 мг/л.

Концентрация брома в исследованных образцах колеблется от 3,3 до 160,0 мг/л. Все высокоминерализованные воды могут быть отнесены к бромным, так как содержат достаточно большое количество брома 28,080,3 мг/л. Вода пос. Комсомольский имеет концентрацию брома выше 160 мг/л и относится к бромным высокой концентрации. В пресных и солоноватых водах мало брома от 3,3 до 8,3 мг/л [1, 10].

Йод, как и бром, рассеян в природе, нет больших скоплений его минералов, однако известно, что живые организмы способны накапливать

большие количества его, они и являются источниками йода, поступающего в почву и воды. Концентрация йода в изученных водах ниже брома. В пресных водах йод содержится в небольших количествах - 0,1-0,8 мг/л. Воды с более высокой минерализацией содержат больше йода 0,85,3 мг/л. Вода пос. Комсомольский содержит 25,2 мг/л йода и может быть отнесена к йодным водам высокой концентрации. Все исследованные образцы юга республики содержат йод (табл. 1).

Таблица 1

Специфические компоненты в подземных минеральных водах

Тип месторождения Специфический компонент, мг/л Место взятия (поселок, ферма)

I. Иодо-бромные йод - 25,2 бром - 160,0 Комсомольский

II. Бромные бром 24-160

1. Бромно-кальциевые бром 46-59, Са-44 бром 43, Са-51 бром 28, Са-29 Чилгир, ф. Буруг-шун, Лысый лиман, Чолун-Хамур

2. Бромно-кальциевые бром 160, Са-515 Комсомольский

3. Бромные бром 80, Mg-103 Улан-Холл

4. Бромные бром 24, Mg -552 Приютное

5. Бромные бром 26, Mg 58, № 1840,0 Октябрьское

III. Гидрокарбонатные НСОз - 170,8 НСОз - 140,0 НСОз - 1525,0 НСОз - 1635,0 г. Элиста, Аршань, Троицкое, Лысый Лиман, Чолун-Хамур

IV. Сероводородные Н28 - 105,4 бром - 25,6 йод - 8,19 Октябрьское Яшалтинский участок

Самой высокой минерализацией отличается вода, относящаяся к йод-но-бромным водам с высокой концентрацией этих компонентов (аналогичная Майкопским или близким им Хадыжинским лечебным водам). Высокое содержание в этой воде йода и брома дает возможность использовать их в промышленных целях для извлечения йода и брома.

В четырех пробах концентрация бора превышает норму для питьевой воды (пос. Комсомольский, ст. Улан -Холл, ф. Буругшун, пос. Нарын-Ху-дук) - более 6,4 мг/л. Но эти минеральные воды не питьевые, и такое количество бора не может иметь отрицательного значения. В пресных водах содержание его от 0,008 до 0,4 мг/л и не превышает нормы.

Скважина пос. Чолун-Хамур содержит более 20 мг/л сероводорода и может быть отнесена к слабосульфидным водам, имея рН 8,3, эту воду можно отнести к гидро сульфидным. Малое содержание сероводорода обнаружено в воде оз. Лысый Лиман (1,46 мг/л), в воде уч. Артезиан (0,97 мг/л).

Канцерогенные элементы: ртуть, хром, никель, свинец в воде не обнаружены. Марганец, определяющий органолептические свойства воды, присутствуют только в некоторых пробах в довольно высоких концентрациях 0,80-2,75 мг/л, но эти образцы представлены водами с высокой минерализацией. В пресных водах марганец, как правило, отсутствует. Кобальт в водах или отсутствует, или концентрация его очень низкая. Цинк найден во всех пробах, но концентрация его очень низкая 0,02-0,70 мг/л и не зависит от минерализации воды. Более высокая его концентрация в водах восточной зоны (табл. 2).

Таблица 2

Пределы содержания микроэлементов в водах, мг/л

Название участков Zn Mn Fe Br J F B

Целинный 0,15-0,30 0 0,10-2,30 3,0-74,0 1,0-2,5 0,4-1,0 0,08-0,20

Яшалтинский 0,33-1,15 2,64 6,25-12,50 18,8-41,6 1,4-7,2 6,8-8,4 24,0-40,0

Лаганский 0,30-0,40 8,40 0,05-7,50 464,0-804,0 37,6-45,6 1,8-50,0 16,0-64,0

Черноземельский 0,70 27,50 0,05 83,0-240,0 12,6-53,0 0,5-11,4 2,0-40,0

Кетченеровский 0,20 12,00 0,05 35,2-56,0 1,4 9,90-23,20 0,8

Проведенные исследования показывают, что в минеральных водах Калмыкии наиболее часто обнаруживают железо (65), алюминий (79-90), барий (60-80), стронций (50-80), марганец (80), бор (30-40), фтор (2050 % анализируемых проб); менее распространены кобальт (10-20), бром и йод (5-10), весьма редко встречаются литий (менее 5), хром (5-19), барий (1-10), мышьяк (1-10 %). Цинк найден во всех пробах, но концентрация его очень низкая 0,02-0,70 мг/л и не зависит от минерализации воды. Более высокая его концентрация в водах восточной зоны.

Различия в поведении тяжелых металлов, связанные с влиянием геохимических факторов (рН, СО2, О2, Е^) и характером источников поступления в воду, приводят к различиям и содержании их водорастворимых форм. Выявленные различия в содержании микроэлементов связаны с ландшафтно-геохимическими особенностями водосборных территорий. Влияние таких факторов, как климат, рельеф, литология пород, проявляется в направленности и результативности основных процессов формирования состава вод, количественным выражением которых являются величины минерализации, органического вещества, содержания макро- и микроэлементов. Степень выноса и миграция тяжелых металлов зависят от наличия водо-растворимых форм этих элементов и появления различных геологических, гидрохимических и биохимических факторов.

Выводы

Особенности химического состава почвообразующих пород нашли свое отражение в химическом составе питьевых и минеральных вод. Ми-

нерализация их высокая, специфические компоненты (йод, бром, углекислый газ, сероводород, тяжелые металлы) позволяют использовать их в бальнеологических целях. Для питьевых вод характерен дефицит фтора, йода, избыток хлора, сульфатов, железа, бария. Содержание суммы металлов в питьевых водах достигает 6-11 мг/л, общая жесткость воды превышает ее ПДК практически для всех районов республики. В поверхностных водах озер, рек, в оросительной системе минерализация воды выше, чем в грунтовых водах, в 5-12 раз. В водах отстойников, сбросных каналах, русле канала Волга-Чограй минерализация достигает 20-50 г/л весной и 4090 г/л осенью, во всех водах этого типа содержатся высокие концентрации сульфатов и гидрокарбонатов, встречаются карбонаты.

Литература

1. Алекин О.А. Основы гидрохимии. Л., 1970.

2. Куликов Г.В., Жевлаков А.В., Бондаренко С.С. Минеральные лечебные воды СССР: Справочник. М., 1991.

3. Холланд М.М., Раст У., Рюдинг С.У. // Природа и ресурсы. ЮНЕСКО. 1991. № 1.

4. Алтунин В.С., Белавцева Т.М. Контроль качества воды: Справочник. М., 1993.

5. Иванов В.В. Основные критерии оценки химического состава минеральных вод. М., 1982.

6. Сидоренко Т.И., МожаевЕ.А. // АМН СССР. М., 1987. С. 40-43.

7. Классификации подземных минеральных вод. М., 1978.

8. Гигиеническое нормирование солевого состава питьевой воды / Под ред. С.Н. Черкинского. М., 1963.

9. Кудрин Л.В., Тулакин А.В., Ехина Р.С., Егорова М.В., Куюкинов В.С. // Гигиена и санитария. 1989. № 8. С. 35-39.

10. Руководство по контролю качества питьевой воды: Пер. с англ. М., 1987.

11. Вода. Контроль химической, бактериологической и радиационной безопасности по международным стандартам / Под ред. С. А. Подлопы. М., 1992.

12. Инструкция по определению физико-химических показателей качества воды и реагентов, применяемых на водопроводах. М., 1973.

Калмыцкий государственный университет 15 ноября 2005 г.