Автор: Семченко Т. С., Выборов С. Г.
Источник: Збірник матеріалів Всеукраїнської науково-практичної конференції молодич вчених, аспіратнів, студентів. Раціональне використання та збереження природних ресурсів (Мінеральні ресурси) – Донецьк, ДонНТУ–2013, с. 57–58.
Семченко Т. С., Выборов С. Г. Особенности техногенного замещения водовмещающих пород в черте г. Донецка. В статье рассмотрена проблема закономерного развития ореолов техногенного замещения геологической среды, проявленное в почвах, грунтах зоны аэрации, водовмещающих породах, поверхностных и подземных водах, донных отложениях.
Любая современная антропогенная деятельность сопровождается значительными преобразованиями геологической среды (ГС) и дифференциацией ее вещества. При этом формируются ореолы замещения, которые контролируют значительную часть техногенных геохимических аномалий (очагов загрязнения) и нередко имеют с ними генетическую связь. Техногенное замещение и загрязнение проявляется во всех компонентах ГС – в почвах, грунтах зоны аэрации, водовмещающих породах, в поверхностных и подземных водах, донных отложениях. Исследуемые явления и процессы преобразования ГС имеют большое научное и практическое значение для решения различных геолого-экологических, инженерно-геологических и гидрогеологических задач. При этом их изученность является недостаточной.
В строении ГС территории принимают участие выветрелые каменноугольные породы, главным образом, аргиллиты, алевролиты, песчаники, известняки и рыхлые преимущественно плейстоценовые отложения.
Техногенному замещению в той или иной степени подвержены породные образования зоны гипергенеза. Наиболее значимыми с позиции формирования ореолов техногенного замещения грунтов и наименее изученными являются минералого-геохимические изменения, когда на исходном породном субстрате развиваются новые техногенные минералы, формируется новый тип породных образований. Движущей силой процесса техногенного замещения первичных пород являются загрязненные атмосферные осадки и грунтовые воды, фильтрующиеся через почву и грунты зон аэрации и водонасыщения.
В результате проведенных исследований установлено, что гидрогеохимическая зональность грунтовых вод г. Донецка определяется характером и степенью засоления техногенно преобразованных водонасыщенных грунтов.
Техногенная минерализация ореолов замещения грунтов в большей своей части представлена солями – хлоридами, сульфатами, гидрокарбонатами, карбонатами металлов. Образующиеся при этом минералы имеют различную степень растворимости в воде. Практически нерастворимы водой карбонаты, слаборастворимы некоторые сульфаты, например, гипс.
С экологической точки зрения наибольший интерес для изучения представляет подвижная часть техногенной минерализации, способная мигрировать и вовлекаться в различные процессы, включая биогеохимические.
В изученных бурением грунтах зоны гипергенеза визуально были выявлены существенные техногенные изменения минерального состава первичных пород. В зоне аэрации под почвенным слоем преобладают грунты бурого цвета, типичные для окислительной обстановки. Лишь аллювиальные илистые грунты имеют темно-серую, черную окраску с буроватым оттенком. По мере приближения к зоне водонасыщения появляются ржаво-бурые вкрапления и прожилки гидроокислов железа, выделяющиеся в порах и трещинах на кислородном барьере из вод, содержащих растворенные ионы двухвалентного железа. Здесь же часто более интенсивно проявлены солевые прожилково-вкрапленные агрегаты белой, желтоватой окраски. Ниже уровня грунтовых вод в восстановительной обстановке грунты светлеют, приобретают сероватый, зеленоватый оттенок, свидетельствующий о глеевой обстановке. На этом фоне также часто развиваются ржаво-бурые агрегаты гидроокислов железа и светлоокрашенные солевые минералы.
Показатели рН и Eh определяют условия водной миграции и локализации техногенного вещества, развития ореолов загрязнения вод и водоносных грунтов.
Аномалии токсичных элементов в грунтах не всегда пространственно связаны с ореолами засоления. Лишь в ряде случаев эпицентры аномалий совпадают с участками более интенсивного засоления грунтов. Это обусловлено более сложным распределением токсичных элементов в грунтах и тем, что условия водной миграции и локализации компонентов солей и токсичных элементов не совпадают.
Степень загрязнения грунтов токсичными элементами соответствует преимущественно допустимой степени, концентрации большей части элементов находится на уровне флуктуации естественного фона. Наиболее существенные аномалии установлены для кадмия, ртути и мышьяка.
Таким образом, ореолы техногенного замещения грунтов, являются вторичными источниками загрязнения грунтовых вод, они контролируют макро-и микрокомпонентный состав последних. В этой связи исследование техногенного преобразования геологической среды в полном объеме его проявления является важной задачей экологической безопасности.