Марганец в подземных водах, сформированных в условиях вечной мерзлоты

Марганец в подземных водах, сформированных в условиях вечной мерзлоты

В статье рассматривается поведение марганца в подземных водах, которые располагаются в условиях вечной мерзлоты. Этот компонент оказывает как положительное, так и негативное воздействие на организм человека. К положительному фактору можно отнести его влияние на рост, размножение, кроветворение, на обмен веществ, участие в биологическом катализе. Отрицательно влияет на обмен йода в организме, приводит к эндемическому зобу, высокому распространению кариеса у детей,  проживающих в марганцевых субрегионах, которые обладают подземными водами с высоким содержанием марганца

Авторы публикации

Рубрика

Геология

Журнал

Журнал «Научный лидер» выпуск # 9 (11), апрель ‘21

Поделиться

Введение

 

В результате авторских гидрогеологических исследований, проведенных на территории северной части Западно-Сибирского мегабассейна (в пределах Ямало-Ненецкого нефтегазодобывающего региона), было установлено, что подземные воды исследуемого региона отличаются повышенным содержанием марганца. По данным исследований [2,3 и др.] его содержание изменяется от 0,01 до 2,2 мг/дм3, при средних концентрациях 0,5 мг/дм3.        

На содержание марганца в подземных водах исследуемой территории оказывает влияние множества факторов, среди которых первостепенное значение имеет химический состав водовмещающих пород, окислительно - восстановительная среда и наличие многолетней мерзлоты [4,5,8]. Поскольку многолетняя мерзлота оказывает значительное воздействие на формирование химического состава подземных вод вообще, и содержавшегося в них марганца в частности, не учитывать этот фактор нельзя.

         В связи с этим, цель данной работы состоит в анализе имеющихся литературных данных по этому вопросу, их корректировка с учетом местной специфики, которая заключается в наличии в подземных водах региона восстановительной среды и низких температур.

 

Объект исследования

 Объектом исследования является марганец, один из компонентов  подземных вод, формирующих их качество.

Результаты

Марганец – металл серебристо-белого цвета. Наряду с железом и его сплавами относится к черным металлам. Минералы, из которых происходит извлечение марганца, имеют название марганцевая руда. Марганцевая руда относится к природным минеральным образованиям, которые концентрируются в определенных местах при конкретных условиях, образуя месторождения, являющиеся основным источником рудной добычи. К настоящему времени в мире существует ограниченное их количество. К наиболее перспективным для добычи этого компонента являются: пиролюзит, псиломелан, манганит, вернадит, браунит, гаусманит, родохрозит, олигонит, манганокальцит, родонит, бустамит. В России марганец добывается повсеместно и имеет важнейшее значение при использовании его в черной металлургии (железоделательная и стальная промышленность), где доля использования составляет до 90%. Наряду с этим он имеет большое значение и в других отраслях. Например, для выплавки деталей экскаваторов, камнеперерабатывающих машин, дробилок, шаровых мельниц, броневых деталей.

Подземные воды исследуемой территории отличаются повышенным содержанием марганца, такие воды широко распространены на большей части гумидной зоны. Подземные воды с высокими концентрациями органических веществ гумусового ряда имеют низкие значения рН и соответственно низкие конценрации карбонатов (полное отсутствие СО32- в нашем случае) и характеризуются высокими потенциальными возможностями накопления марганца, которые отчасти реализуются вследствие высокой агрессивности этих вод по отношению к вмещающим породам. По территории региона содержания изменяются от 0,01 до 1 мг/дм3, при средних концентрациях 0,4 мг/дм3. При ПДК по марганцу, равному 0,1 мг/дм3, отмечается превышение практически по всем авторским пробам [4,5].

Исследования показали очень широкую распространенность марганца в регионе. При опробовании было установлено превышение марганца в пресных подземных водах ПДК (0,1 мг/дм3) практически по всем пробам, достигая нескольких мг/дм3  - максимум 2,17 мг/дм3 (рис.1).

Рис. 1. Гистограмма распределения марганца

      Марганец (Mn2+) является специфическим показателем техногенеза  в результате водоотбора пресных подземных вод. Это было установлено при гидрогеологических исследованиях на Губкинском месторождении пресных подземных вод. По данным выборки химических анализов десятилетний период эксплуатации городского водозабора произошли снижение рН (в среднем) с 6,52 до 6,27 и увеличение концентраций железа с 1,9 до 2,9 мг/дм3 и марганца с 0,3 до 0,58 мг/дм3 (табл. 1)[6]. Подобное явление также фиксируется на других водозаборах исследуемого региона   (г. Салехард, г. Надым).

Табл. 1

Результаты авторского опробования подземных вод на Губкинском  городском водозаборе

Показатели

12.1995

07.1999

06.2004

Нефтепродукты

0.03

0.02

0.01

Фенолы

0.001

0.001

0.001

Cd

0.0005

0.0001

0.0001

Pb

0.005

0.001

0.001

As

0.005

0.005

0.005

Cu

0.01

0.01

0.01

Zn

0.02

0.03

0.03

Na

2.20

2.25

3.30

Mn

0.30

0.41

0.58

K

0.60

0.68

0.98

NH4

0.00

0.13

0.11

Ca

2.60

3.48

4.95

Mg

2.20

4.33

1.70

Fe

1.90

2.04

2.90

Cl

0.00

3.50

0.90

SO4

2.20

1.88

1.65

NO3

0.00

0.53

0.50

NO2

0.00

0.00

0.01

HCO3

27.50

28.23

28.25

SiO2

28.00

30.05

31.05

PH

6.52

6.46

6.27

Сухой остаток

68.00

61.10

62.80

СПАВ

 

0.02

0.02

Жесткость

0.31

0.53

0.39

Окисляемость

2.20

1.80

1.10

PO4

 

0.79

0.04

 

По мнению С.А. Козлова [7] механизм увеличения концентрации железа и марганца в подземных водах на участках их эксплуатации связан с увеличением в воде концентрации двуокиси углерода. На участках действующих водозаборов при осушении водовмещающих пород в кровле водоносного горизонта и соответственном увеличении зоны аэрации процессы окисления органических веществ в нижней части зоны аэрации, в верхней части водовмещающих отложений будут происходить более интенсивно

Список литературы

  1. Бешенцев В.А. Эколого-гигиеническая оценка питьевых подземных вод Ямало-Ненецкого автономного округа (естественные условия). Горные ведомости. Тюмень, ОАО «СибНАЦ», 2007. №8, С. 70-74.
  2. Абатурова И.В., Бешенцев В.А., Бешенцева О.Г., и др. Оценка ресурсов и качества подземных вод Ямало-Ненецкого автономного округа. Институт геологии и геохимии УрО РАН». Екатеринбург, 2003. – С. 394.
  3. Иванов Ю.К., Бешенцев В.А., Ковальчук А.И. Экологическая оценка ресурсов и качества подземных вод Ямало-Ненецкого автономного округа. Институт геологии и геохимии УрО РАН». Екатеринбург, 1998. – С. 125.
  4. Бешенцев В.А., Иванов Ю.К., Бешенцева О.Г. Экология подземных вод Ямало-Ненецкого автономного округа. Институт геологии и геохимии УрО РАН. Екатеринбург. 2005, - 166 с.
  5. Бешенцев В.А., Семенова Т.В. Подземные воды Севера Западной Сибири (в пределах Ямало-Ненецкого нефтегазодобывающего региона). Тюмень. ТюмГНГУ, 2015, - 224 с.
  6. Иванов Ю.К., Бешенцев В.А. Техногенная трансформация состава природных вод Пуровского района Ямало-Ненецкого автономного округа. М.: «Геоэкология» № 4, 2006. С. 313-321.
  7. Козлов С.А., Архипов Б.С. Изменение химического состава пресных подземных вод Средне-Амурского артезианского бассейна в техногенно-нарушенных условиях. Материалы ХV Всероссийского совещания по подземным водам Сибири и Дальнего Востока. Тюмень, 1997. С. 58-59.
  8. Матусевич В.М., Рыльков А.В., Абдрашитова Р.Н. Литогидрогеохимия - важнейшее звено в системе научных исследований при освоении нефтегазовых ресурсов Западно-Сибирского мегабассейна. Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. 2011. № 5. С. 1.

Предоставляем бесплатную справку о публикации,  препринт статьи — сразу после оплаты.

Прием материалов
c по
Осталось 2 дня до окончания
Размещение электронной версии
Загрузка материалов в elibrary