проблемы геологии и освоения недр - Научно

ПРОБЛЕМЫ ГЕОЛОГИИ И ОСВОЕНИЯ НЕДР
574
соотношении 1:1. Содержимое колбы взбалтывали и оставляли в термостатах на сутки при температуре 750С,
растворы фильтровали и проводили анализ их содержимого.
По результатам химического анализа рассола и смеси рассола и воды из реки Чечва до и после контакта
с песчаниками горизонта НД–8А установлено, что химического взаимодействия между рассолом и породой
практически не происходит. Некоторый рост содержимого хлоридов происходит за счет остаточных солей
пластовых вод, которые находятся в керне, что дает основание утверждать об отсутствии процессов химической
кольматации.
Второй этап моделирования заключался в исследовании смешивания пластовых рассолов и сульфатнохлоридних кальциевых вод хвостохранилища. За образец рассола была проба, отобранная из хвостохранилища
Домбровского карьера, которая являла собой высокоминерализованную смесь хлоридно-натриево-сульфатного
типа с минерализацией 200-370 г/дм3. Образцом усредненной пластовой воды служила смесь вод, отобранных с
водоносного горизонта НД - 8А из скважин Гриневского газового месторождения. Для проведения исследований
было отобрано по 5 проб пластовых рассолов с продуктивной толщи и 10 проб высокоминерализованных
рассолов из Домбровского хвостохранилища. Экспериментальные обоснования совместимости рассолов и
пластовых вод проводилось в лабораторных условиях путем смешивания представительских образцов рассолов,
отобранных из хвостохранилища Домбровского карьера, и пластовых вод водоносного горизонта НД - 8А в
объемных соотношениях 1:1; 1:2; 1:3; 1:4; 1:5. Смеси, помещенные в тефлоновую и стеклянные колбы
(нейтральные материалы, которые не влияют на количественные характеристики компонентов раствора)
выдерживали при стандартных условиях в течение 30 суток. За результатами ежедневных наблюдений не
обнаружено никаких изменений: жидкость оставалась бесцветной, осадок не образовался. После этого смеси
фильтровали и осуществляли количественный анализ основных компонентов. В результате было установлено,
что в высокоминерализованных рассолах количество ионов Са2+ и SO42- меньше, чем в пластовой воде, а
щелочных металлов (Na, К, Сl) - больше. Следовательно, при добавлении рассолу в смесь концентрации Са2+ и
SO42- – должны понижаться, а других компонентов – увеличиватся. Если данные компоненты не вступают в
химическую реакцию, то при увеличении соотношения рассолов и пластовой воды от 1:1 к 5:1 концентрация
компонентов должна изменяться линейно.
Так в результате проведенных исследований установлено, что изменение концентрации ионов и общая
минерализация раствора происходит по линейному закону, который исключает химические взаимодействия
элементов смесей. Это объясняется однотипностью ионно-солевого состава вод и абсолютной совместимостью
растворов.
Экспериментально доказано, что предотвратить выпадение солей типа мирабилита возможно путем
разбавления рассола речной водой в соотношении 1:1–1:9. Для изучения влияния разбавления на стабильность
рассолов готовились пробы с объемным соотношением раствора: рассол - пресная вода 1:1, 1:2, 1:3, 1:6, 1:9.
И рассол, и пресную воду предварительно фильтрировали. Разбавленые пробы рассола и воды
выдерживали в специальных колбах в течение месяца. За это время во всех пробах не наблюдалось выпадения
осадка или помутнения. Стабильность рассолов достигается путем растворения их пресной водой в любом
соотношении с учетом того, что с увеличением розбавленности рассола снижается насыщенность его гипсом, и
растворенными солями. Установлено, что растворы рассолов любой концентрации практически пригодны для
нагнетания в скважину. При этом с ростом розбавленности рассолов пресной водой степень недонасыщения их
за гипсом растет. Следовательно, в результате проведенных исследований экспериментально доказана
абсолютная совместимость высокоминерализованных рассолов и пластовых вод объекта захоронения.
Нами
осуществленно
прогнозирование
основных
параметров
процесса
захоронения
высокоминерализованных рассолов в истощенные разработкой залежи углеводородов на 1, 5, 10, 20, 30 лет
эксплуатации и создан программный продукт, с помощью которого можно оценить масштабы загрязнения
водоносного горизонта и спрогнозировать долговременную миграцию рассолов в подземных водах. А также
спроектирован комплекс мероприятий по охране окружающей среды в процессе захоронения
высокоминерализованного рассола в истощенную разработкой залежь углеводородов.
В результате проведенных нами исследований установлено, что предложенная методика захоронения
рассолов в истощенные разработкой залежи углеводородов являются экологически безопасной для окружающей
среды и гарантирует надежность захоронения высокоминерализованных рассолов на перспективу. Считаем, что
полученные результаты могут быть использованы во время разведки, проектирования, строительства и
эксплуатации полигонов подземного захоронения промышленных отходов горной промышленности вчастности
отходов месторождений калийных солей.
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИЧИН АНОМАЛЬНОГО РОСТА ЛЕСНЫХ НАСАЖДЕНИЙ НА
УГЛЕНОСНЫХ ТЕРРИТОРИЯХ КУЗБАССА
Т.Ф. Мельникова, В.В. Битюков
Научный руководитель профессор Ю.В. Лесин
Кузбасский государственный технический университет, г.Кемерово, Россия
Изучая состояние лесных насаждений вдоль трасс Кемеровской области, можно выделить аномальный
рост лесных насаждений в некоторых районах области. В ходе экспедиций мы выяснили, что в северной части
Кемеровской области деревья в лесных насаждениях растут и развиваются однородно (рис. 1). В центральной же
части области рост и развитие деревьев значительно колеблется в пределах одной лесопосадки (рис 2).
575 СЕКЦИЯ 18. ГЕОЭКОЛОГИЯ, ОХРАНА И ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
Рис. 1. Фото северного Кузбасса
Рис. 2. Фото центрального Кузбасса
Вторая фотография была сделана в двух километрах от села Степановка (Степановка находится между
городами Белово и Киселевск). Причем, подобную картину можно наблюдать и, не доезжая до города Белово.
Прокопьевский и Беловский административно-экономические районы Кемеровской области расположены в
пределах Кузнецкого каменноугольного бассейна и являются промышленными центрами угледобычи
Кемеровской области. В ходе осмотра выбранного нами участка мы выяснили, что амплитуда колебания высот
деревьев достигает трех метров. Столь значительные колебания могут быть объяснены различиями рельефа, а
именно «стеканием» питательных для растений веществ почвы в места понижения рельефа, где бы происходил
бурный рост растительности; наличием линз подземных вод, на участках с высокими тополями обеспечивая
дополнительную влагу растительности; неравномерным распределением тяжелых металлов в почве;
неравномерным распределением питательных веществ в районе роста лесопосадок.
В ходе осмотра выбранного нами участка, где наблюдается данное явление, было обнаружено
отсутствие закономерности между рельефом и высотой деревьев на данном участке.
Были проведены анализы почвы на осно
вные агрохимические показатели. Результаты исследования почвы приведены в таблице.
Таблица
Результаты агрохимического анализа почвы на основные показатели
Наименование
Почва с участков
Почва с участков
Почва с
Почва с
показателей
высоких тополей
низких тополей
участков высоких участков низких
(проба № 4)
(проба № 2)
тополей
тополей
(проба № 3)
(проба № 1)
pH солевая, ед. ph
5,5
5,8
5,7
5,3
Гумус, %
10.3
10.5
12.2
10.0
P2O5 (По Чиркову),
мг/кг
K2O, мг/кг
60.0
65.0
62.0
82.0
190.0
250.0
220.0
160.0
0.9
1.3
1,0
0.8
N-NO3, мг/кг
Процентное содержание гумуса в трех пробах (пробы №2, №3, №4) оценивается как очень высокое, и
лишь в одной пробе как высокое (проба №1).Содержание азота в почвах с участков как высоких так и низких
тополей классифицируется как очень низкое. Содержание фосфора также на всех участках классифицируется как
среднее. Содержание калия во всех почвенных пробах классифицируется как очень высокое. По показателям
кислотности почвы относятся к слабокислым (пробы №1 и №4) и близким к нейтральным (пробы №2 и №3). В
целом, можно сказать, что почвы на участках высоких и низких тополей сходны по агрохимическим
показателем, что дает нам право считать, что почвенное плодородие не является причиной колебания высот
деревьев в лесопосадках.
Один из возможных вариантов объяснения данного явления неравномерное распределение тяжелых
металлов в почве, для того чтобы проверить это было проведено биотестирование. Для определения различия
между образцами почвы с участков высоких и низких тополей мы в течение недели выращивали лук
обыкновенный Allium capa L на вытяжках из образцов почв. В качестве контроля использовали воду. Тест
показал, что общий и средний прирост биомассы для почв с участков с высокими и низкими тополями примерно
одинаковы, при этом коэффициент интенсивности работы корневой системы для почв с участков с низкими
тополями несколько выше, чем для аналогичных с высокими тополями. При этом, прирост биомассы для лука,
выращиваемого на чистой воде был самым низким.
ПРОБЛЕМЫ ГЕОЛОГИИ И ОСВОЕНИЯ НЕДР
576
Мы предполагаем, что это явление может быть связано с геологическим строением земной коры, а
именно выходом угленосных пластов под рыхлые отложения, на участках с низкими тополями (рис. 3).
Рис. 3. Выход угленосных пластов под рыхлые отложения
На предполагаемой схеме (рис. 3) черным цветом обозначены угленосные толщи. В угольных пластах
метан содержится в свободном и сорбированном состоянии. Сорбированный метан, выделяется в атмосферу при
снятии нагрузки с пласта, трещинообразовании и разрушении угля. А метан, в свою очередь, разрушает
протоплазму растений, приводит к отмиранию устьиц листьев, некрозу тканей, и в результате всего этого
нарушается процесс фотосинтеза [2]. Наблюдениями установлено, что в зонах выхода метана на дневную
поверхность почва теряет свою структуру, сильно уплотняется, приобретает серый цвет, а вся растительность на
ней погибает [3]. Также в местах скопления метана угнетается растительность за счет распространения в почвах
метилотрофных бактерий и микроорганизмов, резко снижающих концентрацию кислорода в почве, который
расходуется на окисление метана [4].
Литература
1.
2.
3.
4.
Биометрия: Учеб. пособие для биол. спец. вузов – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. Шк., 1990. – 352 с.
Вестник Российской Сельской Информационной Сети [Электронный ресурс] – Режим доступа:
http://www.fadr.msu.ru
Меркулов, В.А. Охрана природы на угольных шахтах. – М.: Недра,1981. – 183 с.
Королев В.А. Мониторинг геологической среды: Учебник / Под редакцией В.Т. Трофимова. – М.: Изд-во МГУ,
1995. – 272 с.
ВЕЩЕСТВЕННЫЙ СОСТАВ ПЫЛЕАЭРОЗОЛЕЙ НА ТЕРРИТОРИИ АСИНОВСКОГО
РАЙОНА ТОМСКОЙ ОБЛАСТИ
Н.О. Мельчукова, Е.А. Филимоненко
Научный руководитель доцент А.В. Таловская
Национальный исследовательский Томский политехнический университет, г. Томск, Россия
Томская область разделена на 16 административных районов, экологическая обстановка на территории
которых определяется как физико-географическими условиями, так и деятельностью промышленности. На юговостоке области расположен Асиновский район, население которого составляет около 40 тыс. жителей.
Административный центр – город Асино удален от областного центра – г. Томска на 100 км. Асиновский район
включает в себя 42 населённых пункта, одно городское и 6 сельских поселений. Наибольший удельный вес в
экономике района составляет лесная и деревообрабатывающая промышленность. Аналогично в районе развита
легкая, пищевая, мукомольная промышленность, а так же сельское хозяйство. Район испытывает техногенное
воздействие не только за счет выбросов предприятий, расположенных на его территории, но и со стороны ТомскСеверской промышленной агломерации [1].
С целью оценки уровня запыленности атмосферного воздуха и изучения особенностей вещественного
состава пылеаэрозолей в населенных пунктах Асиновского района в марте 2011 г. сотрудник и студент кафедры
геоэкологии и геохимии ТПУ проводили отбор проб снега. Пробы отбирали в крупных и средник населенных
пунктах (сс. Ягодное, Большедорохово, Новокусково, Филимоновка, Михайловка) и административном центре –
г. Асино. Общее количество отобранных и изученных проб составило 37. Все работы по отбору, подготовке и
анализу снеговых проб проводились в соответствии с методическими рекомендациям ИМГРЭ (1982 г.) [4],
рекомендациям, приводимых в работах В.Н. Василенко [2] и И.М. Назарова [5], руководству по контролю
загрязнения атмосферы [9], а также с учетом многолетнего опыта, накопленного на кафедре геоэкологии и
геохимии ТПУ [10]. Объектом исследования является твердый осадок снега. Все пробы изучались в учебнонаучных лабораториях международного инновационного образовательного центра «Урановая геология» кафедры
геоэкологии и геохимии ТПУ. Вещественный состав твердого осадка снега определялся автором с помощью
бинокулярного стереоскопического микроскопа (Leica ZN4D с видео приставкой). Определение вещественного
состава валовой пробы с последующим установлением процентного соотношения всех природных и
техногенных составляющих проводилось согласно запатентованной разработке [6].
По результатам исследования установлено, что на территории Асиновского района величина
среднесуточной пылевой нагрузки изменяется от 6,1 до 480 мг/( м2 · сут), при среднем значении 72 мг/(м2 · сут)
(табл. 1). Региональный фон (480 км от г. Томска, Средний Васюган) составляет 7 мг/( м 2 · сут) по данным А.Ю.