Моніторінг вмісту ртуті у шахтних водах міста Донецька

Аннотация

Михальская Е. В., Чудаева Г. В. Моніторінг вмісту ртуті у шахтних водах міста Донецька У доповіді проведено моніторинг вмісту ртуті в шахтних водах міста Донецька та проаналізовано отримані дані.

Із вугільних шахт Донбасу щодоби відкачується 2–3 тисячі м³ і більше шахтних вод. Кількість вод, що підлягає видаленню, залежить від гідрологічних умов родовища корисних копалин, а також масштабу гірничого підприємства.

Шахтні води формуються переважно з супутніх вод атмосферного та підземного походження, забруднених внаслідок водної ерозії некондиційних корисних копалин. Склад шахтних вод змінюється в широкому діапазоні в залежності від гірничо-геологічних, гідрологічних та технологічних умов. Такі води містить мінеральні(частки піску, глини, вугілля), органічні та бактеріальні (різні мікроорганізми, плісняві гриби, мікроби) забруднення. У мікроелементному складі виявлено наявність важких металів, причому часто їх вміст перевищує гранично допустимі концентрації. Вивчення розподілу важких металів у підземних і ґрунтових водах Донецької області дозволило виявити ряд гідрогеохімічних аномалій. Вміст ртуті в підземних водах знаходиться в межах 0.006–0.007 мг/л. Гідрогеохімічний фон для умов Донбасу складає 0.001 мг/л, а у центральному Донецько–Макіївському районі фонова концентрація ртуті складає 0.0013–0.0025 мг/л. Гранично допустима концентрація (ГДК) ртуті у питній воді і у водоймищах санітарно-побутового призначення становить 0.0005 мг/л, у водоймищах рибогосподарського призначення величина ГДК у два рази вища.

У підземних водах Донецької області ртуть мігрує доволі погано. Про це свідчить утворення нею невеликих за площиною водних ореолів розсіювання. В екологічному плані ця особливість дуже важлива, тому що не дозволяє широко розповсюджуватись одному з найбільш токсичних хімічних елементів. Найбільш значні техногенні аномалії ртуть утворює у підземних водах Центрального району Донбасу поблизу Микитовського ртутного комбінату, де вміст цього елементу складає 0.01 мг/л, що в 20 разів перевищує нормативний. Великі значення концентрацій ртуті (15–20 ГДК) були отримані поблизу коксохімічних і металургійних заводів, а також у районах, де горять породні відвали вугільних шахт. Згідно отриманих даних вміст ртуті у поверхневих водах Донбасу знаходиться у межах ГДК.

Метою нашого дослідження стало визначення вмісту ртуті у шахтних водах гірничих підприємств, що знаходяться в межах міста Донецька. Визначення ртуті здійснюється за допомогою неполум'яного атомно-абсобційного методу аналізу, який заснований на вимірюванні поглинання випромінювання з довжиною хвилі l = 253.7нм атомами ртуті, що виділяються з проби для аналізу після відновлення ртуті до елементного стану. При наявності у воді для аналізу окислювачів її обробляють відомими аналітичними методами. Вимірювання концентрації ртуті у воді для аналізу виконують на спеціальному аналізаторі Юлія–2 згідно з інструкцією до приладу. До проби об'ємом 2 мл додають 0.3 мл розчину біхромату калію і 0.3 мл розчину олова двохлористого для відновлення іонів ртуті до елементарного стану. Мікропроцесором подається потік повітря, і ртуть з барботера прямує до кювети, де атоми ртуті поглинають випромінювання лампи.

Метод атомно-абсорбційного аналізу є відносним і тому потребує градуювання приладу. Градуювання проводиться шляхом попереднього вимірювання концентрації ртуті у декількох розчинах із відомою концентрацією елементу, що потребує визначення. Калібрувальні розчини готують з використанням Державного стандартного примірника розчину солі ртуті. Обов'язково проводиться аналіз холостої проби і контрольний аналіз.

Шахтні води для проведення аналізу були відібрані з загального головного водозбірника шахти ім. Калиніна, після попереднього відстоювання у шламових освітлювачах і знешкодження води хлором. Паралельно для порівняння аналізувалась вода, відібрана зі ставка-освітлювача непрацюючої шахти Мушкетівська, де відкачана шахтова вода змішується з природними водами. Відбір проб здійснювався у різні пори року. У результаті дослідження були отримані величини концентрацій ртуті в шахтній воді (табл. 1).

Як бачимо з наведених даних концентрація ртуті у водах шахти ім. Калиніна перевищує ГДК у 1,5–2 рази. При цьому значне зменшення вмісту ртуті спостерігалося дощовим літом, що обумовлене збільшенням кількості атмосферних опадів, які безпосередньо впливають на склад підземних вод беручи участь у їх формуванні і, таким чином, розбавляючи їх.

У другій серії проб концентрація ртуті нижча, ніж у водах шахти ім. Калиніна. Тут перевищення ГДК спостерігається лише на весні, що пов'язано з посиленням живлення ґрунтових вод і зміною їх хімічного складу за рахунок розтавання снігового покрова. Забруднення останнього прямо залежить від складу атмосферного повітря, що неодмінно слід брати до уваги при проведенні аналізу і підбитті підсумків.

Таким чином, можна зробити висновок, що деякі аномалії ртуті в підземних водах Донецької області мають природний характер, однак формування більшості з них, особливо у промислово розвинених районах викликане техногенними процессам. Отримані дані потребують пильної уваги у зв'язку з небезпекою погіршення якості підземних вод Донбасу, внаслідок надходження такого токсичного елементу як ртуть у концентраціях перевищуючих ГДК. Слід зазначити, що це явище не обмежиться лише забрудненням підземного простору, бо внаслідок природних процесів ртуть може потрапити до поверхневих вод і верхнього шару ґрунтів, які безпосередньо пов'язані з харчовими ланцюгами, а тому може погіршитися нормальна біологічна діяльність тварин і людини як вищої ланки харчового ланцюга.