Микроэлементы в водах действующих шахт Восточного Донбасса

А.В. Мохов

А.В. Мохов Южный научный центр Российской академии наук, Россия, 344006, г. Ростов-на-Дону, пр. Чехова, 41

Ключевые слова: шахтные воды, химический состав, микроэлементы, распространение, генезис, Восточный Донбасс

Резюме

Статья посвящена выявлению распространения и причин накопления в водах действующих угольных шахт Восточного Донбасса микроэлементов. Актуальность исследований определяется необходимостью ослабления вредного влияния химического состава шахтных вод на природные воды и экологическую в целом обстановку региона. Цель исследований. Совершенствование научных основ прогнозирования химического состава вод угольных шахт. Методы исследований. Данные о химическом составе шахтных вод Восточного Донбасса, условия его формирования исследованы известными общенаучными методами. Результаты исследований. Шахтные воды региона отличаются от подземных и поверхностных вод повышенным содержанием ряда макро- и микрокомпонентов химического состава. Распределение концентраций микроэлементов сильно дифференцировано в пределах региона. Выявлено распределение 17 микроэлементов (Ag, Pb, Cd, Ni, Co, Sr, Be, F, Mo, V, Bi, Ba, Mn, Zn, Ti, Cu, Cr) в регионе в целом и его геолого-промышленных районах. Повсеместно распространены в относительно больших концентрациях Mo, Sr, Cd, Mn. Выявлены статистические связи содержания Sr, Zn, Mn и макрокомпонентов состава воды, их связи с содержанием серы общей в углях, корреляция содержаний Sr, Zn, Mn. Характер и степень корреляции указывают на формирование макрокомпонентов и микроэлементов состава в рамках единого макропроцесса – выщелачивания и растворения водовмещающих пород. Источником микроэлементов является вещество угольных пластов и их боковые породы, в частности, Sr – карбонатный материал, Mn – материал окружавших Донбасс палеообластей сноса, Zn – связанный с посткаменноугольным полиметаллическим оруденением. Триггером накопления микроэлементов служит окисление сульфидов, прежде всего, пирита как фактора запуска серии параллельных и цепи последовательных физико-химических реакций. В ходе них происходит как поступление в воду и накопление отдельных химических компонентов, так и уход их из воды. Различие микроэлементного состава вод объясняется разнообразием преимущественно минералогических факторов: присутствия сульфидов и карбонатов, содержания углекислого и углеводородных газов в горном массиве.

Литература

Гавришин А.И. Шахтные воды и управление качеством грунтовых вод в Восточном Донбассе. // Геология и геофизика Юга России. – 2020. – Т. 10. No 3. – С. 127–138. DOI: 10.46698/VNC.2020.62.81.008.

Гамов М.И., Левченко С.В. Металлоносность углей Восточного Донбасса. // Материалы научно-практической конференции «Состояние минерально-сырьевой базы Юга России и перспективы её развития». Ростов-на-Дону: НОК, 2009. – С. 121–124.

Гамов М.И., Левченко С.В., Рылов В.Г., Рыбин И.В., Труфанов А.В. Закономерности формирования и перспективы комплексного использования металлоносных углей Восточного Донбасса. // Геология и геофизика. – 2016. – Т. 57. No 8. – С. 1477–1487. DOI: 10.15372/GiG20160804.

Гидрогеология СССР. Т. VI. Донбасс. М.: Недра, 1971. – 480 с.

Горшков В.А. Очистка и использование сточных вод предприятий угольной промышленности. М.: Недра, 1981. – 269 с.

Докукин А.В., Докукина Л.С. Возникновение кислотных рудничных вод и борьба с ними. М.-Л.: Углетехиздат, 1950. – 332с.

Кизильштейн Л.Я. Экогеохимия элементов-примесей в углях. Ростов-на-Дону: СКНЦ ВШ, 2002. – 296 с.

Кравцов А.И. Геологические условия газоносности угольных, рудных и нерудных месторождений полезных ископаемых. М.: Недра, 1968. – 330 с.

Мохов А.В. Минерагенический аспект накопления сульфат- и гидрокарбонат-ионов в шахтных водах (на примере Восточного Донбасса). // Геология и геофизика Юга России. – 2023. – Т. 13. No 4. – С. 188–197. DOI: 10.46698/VNC.2023.97.79.015.

Назарова Л.Н. Шахтные воды восточной части Донбасса и некоторые вопросы происхождения их химического состава. // Гидрохимические материалы. – 1968. – Т. 47. – С. 99–109.

Парада С.Г., Давыденко Д.Б., Мохов А.В., Рыбин И.В., Трощенко В.В., Гамбург К.Ю. Металлогенический анализ Донбасса на основе современных геофизических данных. // Труды Южного научного центра Российской академии наук. – 2022. – С. 78–93.

Посохов Е.В. Общая гидрохимия. Л.: Недра, 1975. – 208 с.

Cao Q., Yang L., Qian Ya., Chen S. Dissolution of harmful trace elements from coal and the environmental risk to mine water utilization. // Environmental Science and Pollution Research. – 2023. – Vol. 30. Issue 3. – pp. 7786–7800. DOI: 10.1007/s11356-022-22530-x.

Cao Q., Yang L., Ren W. et al. Spatial distribution of harmful trace elements in Chinese coalfields: an application of WebGIS technology. // Science of the Total Environment. – 2020. – Vol. 755. DOI:10.1016/j.scitotenv.2020.

Dai S., Hower J.C., Finkelman R.B., Graham I.T., French D., Ward C.R. et al. Organic associations of non-mineral elements in coal: A review. // International Journal of Coal Geology. – 2019. – Vol. 185. Issue 1. DOI:10.1016/j.coal.2019.

Finkelman R.B., Plamer C.A, Wang P. Quantification of the modes of occurrence of 42 elements in coal. // International Journal of Coal Geology. – 2018. – Vol. 185. – pp. 138–160. DOI: 10.1016/j.coal.2017.09.005.

Han Z., Zhang F., Yao H. et al. Change of regional water chemistry driven by group coal mining in Changzhi basin, Shanxi, China. // E3S Web of Conferences. – 2019. – Vol. 98. DOI: 10.1051/e3sconf/20199809001.

Kursun I., Terzi M. Distribution of trace elements in coal and coal fly ash and their recovery with mineral processing practices: A review. // Journal of Mining & Environment. – 2018. – Vol. 9. No. 3. – pp. 641–655. DOI: 10.22044/jme.2018.6855.1518.

Rybnikova L.S., Rybnikov P.A. Pit Lake and Drinking Water Intake: Example of Coexistence (Middle Urals, Russia). // Mine Water and the Environment. – 2020. – Vol. 39. – pp. 464–472. DOI: 10.1007/s10230-020-00691-w.

Sun Y., Xiao K., Wang X. et al. Evaluating the distribution and potential ecological risks of heavy metal in coal gangue. // Environmental Science and Pollution Research. – 2020. – Vol. 28. Issue 15. – pp. 18604–18615. DOI: 10.1007/s11356-020-11055-w.

Zhu Y., Zheng L., Chen X., Chen Y. Speciation characteristics and contamination degree of trace elements in coal gangue hill of a mining area in Huainan Coalfield, China. // Polish Journal of Environmental Studies. – 2024. – Vol. 33. No. 2. – pp. 1981–1989. DOI: 10.15244/pjoes/174397.