Лёд и Снег • 2015 • № 1 (129)
Прикладные проблемы
УДК 502.175 (470.53) doi: 10.15356/IS.2015.01.10
О составе снега на территории Верхнекамского солевого месторождения
© 2015 г. С.М. Блинов1, Е.А. Меньшикова2, Е.Н. Батурин1, Е.С. Ушакова1, Л.Р. Золотарев2
1Пермский государственный университет; 2Естественно-научный институт Пермского государственного университета
ecogeo@psu.ru
On a snow cover composition in the vicinity of the Verkhnekamsky Salt Deposit
S.M. Blinov1, E.A. Menshikova2, E.N. Baturin1, E.S. Ushakova1, L.R. Zolotarev2
1Perm State National Research University; 2Institute of Natural Science of the Perm University
Статья принята к печати 31 июля 2014 г.
Месторождение калийно-магниевых солей, Пермский край, снежный покров, химический состав. Chemical composition, deposit of potassium-magnesium salts, Perm Region, snow cover.
Приведены результаты исследования химического состава снежного покрова на территории Верхнекамского месторождения калийно-магние-вых солей в зоне влияния атмосферных выбросов Березниковских калийных производственных рудоуправлений (Пермский край). С учётом специфики поллютантов, присутствующих в выбросах, исследования состава талой воды снежного покрова предусматривали определение концентрации основных макрокомпонентов (SO42-, Cl-, NO3-, NO2-, HCO3-, Ca2+, Mg2+, Na+, K+), содержания взвешенных веществ, общей минерализации и рН. Повышенные относительно фона концентрации отмечены для компонентов, непосредственно связанных с добычей и переработкой солей - Cl-, Na+, K+. Установленные аномалии имеют локальный характер и, как правило, не выходят за пределы санитарно-защитных зон предприятий.
The paper presents data on the chemical composition of snow on the territory of the Verkhnekamsky salt deposit which contains salts of magnesium and potassium. Studies were carried out in the zone influenced by atmospheric emissions of the Berezniki potassium production in the Perm Region (West slope of North and Central Urals). With regard for specific character of pollutants in the emissions composition of melt water was analyzed for the purpose to determine concentrations of main chemical components (SO42-, Cl-, NO3-, NO2-, HCO3-, Ca2+, Mg2+, Na+, K+) as well as of suspended substances, the total mineralization, and the рН velus.
Снежный покров характеризуется высокой сорбционной способностью, благодаря которой во время снегопада в нём концентрируется значительная часть продуктов техногенеза из атмосферного воздуха. Кроме того, он активно аккумулирует загрязняющие вещества, оседающие на его поверхности между снегопадами [10]. Химический состав снега определяется и взаимодействием снежного покрова с почвенно-растительным покровом [9]. Именно поэтому снежный покров относится к важному индикатору загрязнения не только атмосферных осадков и воздуха, но и почв, и природных вод. Эта особенность снежного покрова широко используется при экологических исследованиях на урбанизированных территориях, а также при инженерно-экологических изысканиях [15] для объектов капитального строительства с существенными объёмами выбросов в атмосферу [1, 2, 4]. Исследование химического состава снежного покрова выполнено нами в рамках инженерно-экологических изысканий в пределах санитарно-защитных зон и прилегающих к ним территорий на Березников-ских калийных производственных рудоуправле-
ниях ОАО «Уралкалий» (БКПРУ), которые ведут разработку Верхнекамского месторождения калийно-магниевых солей (ВКМКС). Предприятия расположены в г. Березники Пермского края.
Постановка проблемы
В Пермском крае калийная промышленность развивается уже более 85 лет. ВКМКС — единственная сырьевая база калийной промышленности России и вторая в мире по величине запасов (рис. 1). Месторождение расположено на левобережье р. Кама и имеет протяжённость примерно 200 км в меридиональном направлении и почти 50 км в широтном. Приурочено к центральной части Соликамской впадины Предуральского краевого прогиба. Добыча ведётся шахтным способом с глубины более 300 м. Предметы добычи — сильвинит, карналлитовая порода и рассолы [3, 8]. На территории рудоуправлений в непосредственной близости от шахтных стволов расположены обогатительные фабрики, а также объекты размещения отходов производства — солеотвалы и шламохранилища.
Рис. 1. Географическое положение Верхнекамского месторождения калийно-магниевых солей: 1 - города; 2 - реки; 3 - калийная залежь; 4 - соляная залежь Fig. 1. Geographical location of the territory Verkhne-kamskoe Deposit of potassium-magnesium salts: 1 - cities; 2 - rivers; 3 - potash deposit; 4 - salt deposit
Основная часть отходов представлена твёрдыми галитовыми образованиями (хлориды натрия), специфическая особенность которых - значительное содержание в их составе водорастворимых минералов. Из выбрасываемых загрязняющих веществ преобладают хлориды калия и натрия, из основных загрязняющих веществ - диоксиды азота и серы, а также оксид углерода. Расположенные на промплощадках производства служат источником поступления загрязняющих веществ в атмосферу и последующих атмосферных выпадений, а вещественный состав снежного покрова - инструментом оценки возможного распространения загрязняющих веществ с территории рудоуправлений и дальнейшего распределения в системе атмосферный воздух ^ почвенно-растительный покров ^ поверхностные и подземные воды.
Методы исследований
Исследование снежного покрова выполнены в конце марта 2011 г. перед началом снеготаяния. Пробы отбирались согласно методическим указаниям [5] и руководящим документам по контролю за загрязнением атмосферы [11]. Площадки
опробования выбирались в снежном массиве с ненарушенным первичным залеганием, при отсутствии следов искусственного навала или расчистки снега, включений бытовых и промышленных отходов, загрязнений, следов лыжни и т.п. Пробы снега, представляющие собой вертикальные столбики с ненарушенной структурой (керны), вырезались с помощью стандартного весового снегомера ВС-43, заглубляемого на всю толщину снежного покрова. Пробы отбирались по сетке, расположенной в пределах санитарно-защитной зоны каждого предприятия и прилегающей территории. Сетка содержала 5—11 профилей, ориентированных в меридиональном направлении. Каждый профиль имел пять точек опробования, которые были расположены на расстоянии 1000 м друг от друга. В каждой точке проводили отбор проб снега, а также измерение толщины и плотности снежного покрова, которые позволили оценить запасы содержащейся в снеге воды. Каждая проба состояла из нескольких (не менее пяти) кернов снега.
Пробы снега после растапливания при комнатной температуре для отделения твёрдой минеральной фазы от растворённой фильтровали через фильтр «синяя лента» (диаметр пор 1—2,5 нм). Исследования химического состава талой воды предусматривали определение основных ионов и показателей, среди которых к наиболее важным, учитывая специфику техногенных выбросов, относятся: С1-, №+, К+, общая минерализация и содержание взвешенных веществ. Состав талой воды определялся согласно действующему руководящему документу по контролю за загрязнением атмосферы [11]. Общая ошибка определения анализируемых компонентов не превышала ±5% для каждой пробы. Анализ выполнен в лаборатории кафедры динамической геологии и гидрогеологии Пермского государственного университета (аналитик Д.Ю. Наумов); результаты анализа приведены в табл. 1.
Результаты исследований
Согласно результатам многолетних наблюдений [14, 16], устойчивый снежный покров в Пермском крае образуется в последней декаде октября, а разрушается в середине апреля. Максимальная толщина снежного покрова фиксируется в первой декаде марта — до 128 см; среднее многолетнее значение составляет 89 см. Средняя продолжитель-
Таблица 1. Состав снежного покрова на территории Березниковских калийных производственных рудоуправлений в 2011 г., мг/дм3
Исследуемая территория НСО3- 8042- С1- Ш3- Са2+ Мя2+ №+ К+ ОМ1 рН ВВ2 Общее число точек
БКПРУ-2 2,043 4,12 1,18 2,74 4,41 44,34 1,98 2,59 1,03 3,12 0,31 0,87 1,69 16,53 1,8 16,06 0,44 0,70 14,99 90,77 5,25 6,10 1,20 2,32 28
БКПРУ-3 1,96 5,34 1,02 2,16 2,07 17,79 1,95 2,76 0,93 1,84 0,27 0,50 0,78 6,06 1,07 6,58 0,44 0,87 11,09 40,54 5,27 6,25 1,20 7,64 37
БКПРУ-4 3,72 13,27 1,29 3,74 6,86 87,88 1,78 2,36 0,76 5,19 0,12 0,64 2,51 22,76 2,63 41,68 0,53 1,70 20,43 171,81 5,43 6,84 1,33 4,17 61
Условный фон4 - 2,51 3,00 3,84 4,48 0,31 0,40 - - 0,27 0,41 < 0,1 0,57 0,71 8,96 10,70 5,56 5,90 7,49 14,62 7
!ОМ — общая минерализация. 2ВВ — взвешенные вещества. 3В числителе дано среднее значение, в знаменателе — максимальное. 4Условный фон — в районе населённого пункта Троицк, в 10 км северо-восточнее БКПРУ-2 (Второе Березни-ковское производственное рудоуправление).
ность залегания устойчивого снежного покрова — 174 дня при разбросе от 124 до 203 дней. Толщина снежного покрова определяется ветровым режимом отдельных участков: на открытых участках она значительно меньше, чем в лесу и на защищенных от ветра местах. На территории действующих рудоуправлений, согласно исследованиям авторов, толщина снежного покрова составляла от 52 до 140 см при среднем значении 88 см, что соответствует среднемноголетним значениям; плотность снежного покрова составляет 0,07—0,27 г/см3 при среднем значении 0,12 г/см3 (табл. 2).
Предельно допустимые концентрации тех или иных элементов в снежном покрове пока не разработаны. Оценить химический состав снежного покрова можно с использованием фонового подхода, широко применяемого в практике эколо-го-геохимических исследований, когда в качестве базы для сравнения принимается его содержание в исследуемом компоненте (в данном случае в снежном покрове) относительно однородного в ландшафтно-геохимическом отношении природного участка, не испытывающего техногенного воздействия [12]. Таким образом, состав снега на территориях, прилегающих к рудоуправлениям, сравнивался с составом снега на участках, где воздействие на компоненты природной среды было минимальным. В качестве фоновой территории выбран район населённого пункта Троицк, который расположен
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.