Оценка экологического состояния почвенного покрова и подземных вод месторождения Весеннее

является цинк, а при значениях рН 5,5—7,5 он переходит в подвижную форму.

По показателю химического загрязнения почв территории, прилегающие к заводам бурового оборудования и «Гидропресс», находящиеся в районе улиц Шевченко, Салмышской, Комсомольской, пр. Дзержинского, Терешковой, пр. Знаменского, также относятся к зоне с чрезвычайной экологической ситуацией (ПХЗ = 32—128).

Пригородная зона города Оренбурга характеризуется как территория с относительно удовлетворительной экологической ситуацией, так как показатель химического загрязнения почв составляет 10,9—11,4.

Остальные исследуемые зоны по значениям химического загрязнения почв можно отнести к территориям с напряжённой или критической экологической ситуацией.

Согласно полученным значениям показателя химического загрязнения почв и ранжирования территории была составлена карта города Оренбурга с выделением зон экологического неблагополучия (рис.).

Литература

1. Бернард Н. Наука об окружающей среде. М.: Мир, 2003. 311 с.

2. Климентьев А.И. Почвенно-экологические основы степного землепользования (эрозионные процессы, мониторинг эродированных почв, ландшафтная адаптация систем земледелия Оренбургской области). Екатеринбург: УрО РАН, 1997. 248 с.

3. Гарицкая М.Ю. Оценка экологического благополучия территории по состоянию растительных биогеоценозов: автореф. дисс. ... кан,д. биол. наук. Оренбург: ОрГМА, 2004. 184 с.

4. Гарицкая М.Ю. Мониторинг загрязнения снежного покрова территории города Оренбурга с использованием геоинформационного картирования / М.Ю. Гарицкая, А.С. Степанов, Д.А. Маркин, Я.С. Ивлева // В мире научных открытий: научный журнал. Красноярск, 2015. С. 1262—1270.

5. ГОСТ 17.4.3.04-85 «Охрана природы. Почвы. Общие требования к контролю и охране от загрязнения».

Оценка экологического состояния почвенного покрова и подземных вод месторождения Весеннее

И.В.Куделина, ст. преподаватель, Т.В.Леонтьева, ст. преподаватель, М.В. Фатюнина, ст. преподаватель, ФГБОУВО Оренбургский ГУ

Месторождение Весеннее расположено в Малдыгулсайском рудном районе Джусинско-Мандыгулсайской рудоносной зоны средне-верхнедевонского возраста. В тектоническом отношении оно приурочено к восточному крылу Мандыгулсайской горст-антиклинали вблизи восточного контакта Кошенсайского гранитоид-ного массива. В настоящее время находится в резерве [1, 2].

Цель исследования — оценка экологического состояния почвенного покрова и подземных вод в пределах Весеннего медноколчеданного месторождения.

Задачи исследования:

1) рассмотреть состав, строение и формирование почвенного покрова и подземных вод месторождения;

2) выявить закономерности распространения в этих средах химических элементов;

3) установить взаимосвязь аномального содержания химических элементов со строением рудных тел месторождения.

Исследование проводилось на территории Оренбургской области в пределах медноколчеданного месторождения Весеннее. Объектом исследования являлись почвы и подземные воды данной территории. В ходе исследования были использованы следующие методы: анализ фондовых и литературных источников по месторождению, статистический, математический.

Результаты исследования. Почвы участка относятся к тёмно-каштановым преимущественно солонцеватым разновидностям. Большая часть площади принадлежит ортоэлювиальному ландшафту на коре выветривания. И только в южной части участка, вдоль русла реки Аралчи и её притока — неоэлювиальный и супераквальный ландшафты на четвертичных делювиально-аллювиальных отложениях. Здесь появляются луговые разности почв. Цепь элементарных ландшафтов завершает русло реки Аралчи [3].

Осевая, наиболее возвышенная часть участка характеризуется выходом на поверхность коренных пород и коры выветривания по ним. Почвы, находящиеся здесь, маломощны в связи со значительным развитием эрозии. На большей части площади почвообразующими породами являются также коры выветривания, в значительной степени ожелезнённые. Почвы — тёмно-каштановые, преимущественно солонцеватые, среднемощные.

В рассматриваемых почвах концентрации глинистых минералов, гидроокислов алюминия и железа, солей в нижних горизонтах почв обусловливают создание адсорбционных и щелочных барьеров для химических элементов. Наибольшая концентрация химических элементов — меди, цинка, кобальта, молибдена наблюдается в нижнем горизонте.

Изучение форм нахождения химических элементов в основных компонентах рассматриваемых почв показало, что с легкоподвижными солями рудные элементы практически не связаны. Большая связь наблюдается с труднорастворимыми солями — гипсами и карбонатами. Концентрация подвижных форм химических элементов растёт параллельно

увеличению солей сверху вниз. С органикой связана незначительная доля подвижной части элементов, и она уменьшается сверху вниз. Наибольшая доля подвижных форм связана с гидроокислами железа. Из прочно связанных форм элемента до 27,9% приходится на тонкодисперсную фракцию преимущественно каолинитового состава. Большая часть элементов прочно закреплена путём адсорбции, хемосорбции, механического вхождения и других видов связей во всевозможных трещинах, плёнках и других проявлениях аутигенных, гипергенных и других минералов. Вышесказанное относится в равной степени и к меди, и к молибдену. Для последнего характерна тесная связь с гидроокислами железа. С этим соединением тесно ассоциирует никель, ванадий, марганец, цирконий [3].

Для сопоставления были использованы маломощные разности почв, фрагментарно развитые на участке. Не останавливаясь на их морфологическом описании и результатах аналитических исследований, ограничимся характеристикой минерального состава и форм нахождения химических элементов в этих почвах.

Преобладающими в скелете являются кварц и лимонит. С последними тесно связаны марганцовистые минералы, но количество их резко ограничено. Из постоянно присутствующих минералов отметим эпидот. Реже встречаются силлимонит, рутил, кианит. Распределение подвижных частей меди и молибдена в маломощных почвах во многом аналогично вышерассмотренному. Значительная облегчённость мехсостава и преобладание среди минералов распылённого кварца сказались на доле элементов, закреплённых в тонкодисперсной части. Доля меди не превышает 19,6% от валового. Для молибдена характерна более высокая степень связи с солевыми новообразованиями, особенно в нижних горизонтах разреза. Значительная доля связана с органикой — до 3,6%. Сверху вниз параллельно росту окисного железа по профилю растёт доля связанного с ним молибдена.

Все незначительные понижения в рельефе подстилающих пород (коры выветривания) перекрыты маломощным песчано-суглинистым материалом, вероятно эолового происхождения. На этих породах развиваются тёмно-каштановые среднемощные почвы. Почва тёмно-каштановая, среднемощная, солонцеватая.

В отличие от ранее рассмотренных почв на возвышенных частях, подверженных сильной эрозии, в этих почвах мехсостав более тяжёлый, но сохраняется супесчаным. Содержание физической глины растёт с глубиной. Параллельно увеличивается гидровлага. Карбонаты в этих почвах появляются с 80 см и глубже. Состав водной вытяжки меняется от сульфатно-кальциевого до гидрокарбонатно-магниевого. Большинство компонентов в этих почвах, за исключением карбонатов, распределяется по профилю равномерно. Кроме слабого

щелочного, других геохимических барьеров здесь ожидать не приходится.

Площадное опробование почвенного покрова участка было проведено О.А. Ломаковым и др. (1968). Аналитическая база тех лет позволила отстроить карты ореолов для меди, цинка, свинца, кобальта и молибдена.

Медь и цинк — основные рудообразующие элементы, так же как и в других средах рассматриваемого участка, создают в почвенном покрове площадные ореолы максимальных размеров [2]. Ореолы этих элементов оконтуривают всю рудоносную зону с севера на юг. Для ореола меди характерно увеличение концентрации над рудными телами 1, 2 — максимально приближенных к поверхности. По мере погружения кровли палеозоя и верхней выклинки рудных тел на юг ореол меди сужается и перед долиной реки исчезает совсем. Далее ореол можем проследить только по коре выветривания. Ореолы цинка, в связи с более высокой миграционной способностью элемента в рассматриваемой обстановке, устанавливаются под южной выклин-кой рудного тела 3 в центральной части участка.

Свинец и барий, характерные для надрудного среза медноколчеданных месторождений, в силу ограниченной миграционной способности, создают или ограниченные по площади ореолы (ореолы свинца в три раза меньше ореолов меди) или вообще проявляются только в отдельных точках — барий. Единичными точками представлены мышьяк и серебро. Видимо, причиной тому служит низкая чувствительность спектрального анализа.

Ореолам элементов, характерных для подруд-ного среза, кобальта и молибдена, ещё в большей степени свойственны малые размеры. Ореолы молибдена в силу высокой миграционной способности элемента прослеживаются над перекрытыми рудными телами в центральной части участка.

Абсолютное содержание химических элементов в верхнем гумусовом горизонте вышерассмотрен-ных почв составляет Cu —7 (Кк—1,4), Zn — 70 (Кк— 11,2), Pb-3 (Кк— 1,5), Ba-50 (Кк-1,4), Ar - 30, Co - 6 (Кк- 2,0), Mo - 0,5 (Кк- 3,0)  10-3 %. Что превышает существующие нормы ПДК.

Подземные воды месторождения преимущественно трещинно-пластовые, распространены в двух комплексах: в скальных породах палеозоя и корах выветривания на них. Скальные породы палеозоя представлены главным образом диабазами и гранитоидами, различными по своим водно-физическим свойствам и в силу этого рассматриваются как два самостоятельных водоносных комплекса [2].

Различия в водно-физических свойствах пород определили различия в удельном дебите и коэффициенте фильтрации. Все рудные тела обводнены и находятся ниже уровня подземных вод. Воды на большей части площади не напорные, в депресси-онных частях напор достигает 20 м.

Местной областью питания трещинно-пласто-вых вод палеозоя являются водораздельные пространства. Областью частичной разгрузки — центральная депрессионная часть, выполненная рыхлыми отложениями, и южная часть участка с долинами реки Аралчи и балки Кошенсай. Наиболее интенсивное движение вод прослеживается с севера на юг по рудоносному контакту диабазов и гранитоидов, имеющему вогнутую конфигурацию. Приток вод с прилегающих участков менее интенсивен. Породы палеозоя перекрыты глинистой корой выветривания. Водно-физические свойства кор выветривания на диабазах и гранитоидах различны. Пористость первых, естественно, выше. Естественная влажность соответственно ниже [4].

Воды кор выветривания имеют более высокие значения, чем в скальных диабазах, но меньшие, чем в скальных гранитах. Обводнённость не сплошная. Воды преимущественно не напорные. В местах перекрытия кор переотложенными глинистыми образованиями и четвертичными суглинками напор достигает нескольких метров. Питание вод кор выветривания происходит за счёт трещинно-пластовых и трещинно-жильных вод нижележащих образований, с которыми они гидравлически связаны.

Химизм вод участка определяется рядом факторов. Основным является хлоридный состав вод региона, ограниченность осадков, ограниченная инфильтрация последних. Выположенность рельефа как дневной, так и кровли палеозоя предопределила застойный режим вод. Всё это обусловило преобладание на участке хлоридно-сульфатных вод во всех водоносных горизонтах, которые в зависимости от гидродинамической обстановки характеризуются различной минерализацией.

Абсолютное содержание рудных элементов в водах участка колеблется в пределах: медь — 0,003-1,600 мг/л, цинк - 0,025-3,100 мг/л, свинец - 0,002-0,025 мг/л, мышьяк - 0,0005-0,0070 мг/л. Коэффициент аномальности элементов в водах колеблется в пределах: медь - 12-80, цинк - 7-16, свинец 2-8 [5]. Указанные пределы позволяют рассматривать содержание элементов как среднеаномальные величины.

Аномальная концентрация рудных элементов в водах наблюдается в южной части участка, что следует связать как с наличием рудного тела 4, так и с общим повышением минерализации. На большей части площади участка и примыкающих территориях точки с аномальным содержанием рудных элементов в грунтовых водах носят разрозненный характер. Рудоносный контакт диабазов и гранитоидов оконтуривается ореолами ограничен-

ного комплекса элементов: меди и цинка. Ореолы меди и цинка, проведённые по изоконцентрациям

0.06.и 0,6 мг/л, являются наиболее обширными по площади. Внутри этих ореолов наблюдаются локальные ореолы с концентрациями 0,1 мг/л меди и 1,0 мг/л цинка. Они тяготеют к рудным телам и минерализованным зонам. Однако чёткой приуроченности нет. Хорошее совпадение свойственно геохимическим ореолам и рудным телам 1—2. Рудные тела 3—5, постепенно погружающиеся с севера на юг, характеризуются расплывчатыми ореолами меди и цинка в воде.

Выводы. Почвы и подземные воды месторождения, как наиболее подвижные среды, содержат повышенные концентрации основных химических элементов. Их распределение неравномерно, связано с неоднородностью состава, строения, распространения.

В целом ореолы рудных элементов в почвенном покрове отбивают рудоносную зону и в случае встречи более эродированных рудных тел сами тела. Морфология ореолов в почвенном покрове более простая по сравнению с аналогами в мезокайнозой-ских отложениях, и особенно в породах палеозоя. Это обусловлено закономерностями рассеяния рудного вещества под воздействием гипергенных процессов.

Характерной чертой ореольного поля в подземных водах является смещение ореолов относительно рудных тел на юг, обусловленное воздействием субмеридионального потока вод вдоль рудоносного контакта. Размер площадей ореолов перечисленных элементов более чем в 20 раз превышает размеры исходных рудных тел.

Литература

1. Гаев А.Я. Экологические основы водохозяйственной деятельности (на примере Оренбургской области и сопредельных районов) / А.Я. Гаев, И.Н. Алферов, В.Г. Гацков, И.Е. Клейменова, В.П. Нагорнов и др.; под общ. ред. А.Я. Гаева; Перм. ун-т и др. Пермь; Оренбург, 2007. 327 с.

2. Черняхов В.Б., Куделина И.В., Фатюнина М.В. Геохимические особенности пород палеозоя месторождения Весеннее [Электронный ресурс] // Наука и образование: фундаментальные основы, технологии, инновации: междунар. науч. конф. Оренбург, ИПК ГОУ ОГУ, 2010.

3. Черняхов В.Б., Куделина И.В. Экологически опасные элементы в почвенном покрове Весеннего месторождения // Оренбургский государственный педагогический университет: история и современность: ХХХ преподават. науч.-практич. конф. Оренбург: Изд-во О ГПУ, 2009. С. 173-178.

4. Черняхов В.Б. Водно-физические свойства и минералогия коры выветривания гранитоидов района месторождения Весеннее / В.Б. Черняхов, И.В. Куделина, М.В. Фатюнина, Т.В. Леонтьева // Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры: матер. всеросс. науч.-метод. конф. (с международным участием). Оренбург: Участок оперативной полиграфии ОГУ, 2015. С. 848-855. СD-R [электронный ресурс]. ISBN 978-5-7410-1180-5.

5. Черняхов В.Б. Геохимические особенности в подземных водах Весеннего месторождения / В.Б. Черняхов, И.В. Куделина, М.В. Фатюнина, Т.В. Леонтьева // Интеграция науки и практики в профессиональном развитии педагога: всеросс. науч.-практич. конф. Оренбург, 2010. С. 1486-1488.