КАЧЕСТВО ВОД РЕКИ ЧУСОВОЙ В ЗОНЕ ВЛИЯНИЯ КИЗЕЛОВСКОГО УГОЛЬНОГО БАССЕЙНА (ПЕРМСКИЙ КРАЙ)

Река Чусовая берет начало в Челябинской области на склонах Уфалейского кряжа, далее на протяжении 150 км течет по восточному склону Уральских гор, затем впадает в залив Камского водохранилища выше г. Пермь. Протяженность Чусовой составляет 553 км. По качеству вода реки в районе г. Чусовой (Пермский край) соответствует загрязнённой [5].

Помимо агломерации города Чусового к нижней части бассейна реки приурочен Кизеловский угольный бассейн (КУБ), который в 1997-2002 гг. был ликвидирован. Закрытие шахт привело к подъему уровня подземных вод, формированию самоизливов шахтных вод и загрязнению родников. Угленосная толща КУБа содержит значительное (до 10 масс. %) количество соединений серы, в основном в сульфидной форме (пирит). Взаимодействуя с горными породами подземные воды приобрели сульфатный состав с высокими концентрациями железа, алюминия и тяжелых металлов [1, 3].

Несмотря на отдаленность русла Чусовой от шахтных полей КУБа, воды реки испытывают негативное влияние последствий угледобычи. Загрязнение поступает с водами притоков рек Глухая и Усьва (с притоком р. Южная Вильва), на водосборе которых расположены ликвидированные шахты (Рис. 1).

Набольшее загрязнение связано с изливом шахты Таежной, воды которого отличаются кислой средой, высокой минерализацией и сульфатно-железистым составом. Среднегодовое содержание железа здесь достигает 3000 долей от ПДК для водоемов хозяйственно-питьевых целей (далее ПДК_хп), среднегодовые концентрации алюминия превышают ПДК_хп в 436 раз, бериллия – 215, марганца – 150, обнаружены повышенные содержания никеля, лития и кобальта.

Рисунок 1. Схема расположения источников загрязнения

Изливы шахт Усьва-3 и Чкалова характеризуются среднекислой реакцией среды, среднегодовое содержание железа составляет 700 ПДК_хп, алюминия – 270 ПДК_хп, отмечены высокие концентрации бериллия, никеля, марганца, лития и кобальта. Менее агрессивный состав вод этих шахт отчасти связан с довольно продолжительным периодом излива.

Помимо изливов на исследуемой территории источниками загрязнения также являются стоки с отвалов, которые формируются в результате фильтрации атмосферных вод через породы отвалов [1, 3]. Стоки характеризуются небольшой величиной объемов от 0,01 до 4 м³/час, в зависимости от свойств отвала и условий атмосферного увлажнения, и имеют сильнокислую реакцию среды (pH=3-2), содержание железа изменяется в пределах 90-6143 ПДК_хп, концентрации алюминия достигают 2722 ПДК_хп. В меньшем количестве обнаружено превышение нормативов для бериллия, марганца, лития, никеля, кадмия, кобальта и цинка.

Также на рассматриваемой территории осуществляется разгрузка подземных вод угленосной толщи через родники, приуроченные к шахтным полям Чкалова и Усьва-3 (Рис. 1). Дебит родников изменяется от 1 м³/час в межень (июль) до 30 м³/час в половодье (май). Влияние шахтных вод на состав вод этих родников выражается в наличии слабокислой среды и периодических превышениях нормативных значений по алюминию и железу (до 3 ПДК_хп) в течение года. Концентрации микроэлементов либо изменяются в пределах нормативных значений, либо несущественно отличаются от них.

Ежегодно в бассейн реки Чусовой только с изливами поступает в среднем 5087 тыс. м³ шахтных вод [2]. Количество загрязняющих компонентов, поступающих в воды р. Чусовой за счет шахтных вод, стоков с отвалов и загрязненных родников, приведены в следующей таблице.

Таблица 1.

Количество загрязняющих компонентов, поступивших в р. Чусовую за 2013-2017 гг. [2]

Высокая водность Чусовой не обеспечивает разбавление загрязненных притоков до нормативного качества по ряду компонентов. После впадения Усьвы в водах реки Чусовой наблюдается превышение нормативов для водоемов рыбохозяйственного назначения (ПДК_рх) по железу и алюминию (Рис. 2).

Рисунок 2. Среднегодовые концентрации загрязняющих веществ в водах реки Чусовой

Таким образом, загрязненные шахтными водами притоки оказывают значительное влияние на химический состав реки Чусовой. Основной объем загрязнения поступает за счет вод шахтных изливов. Загрязнению подвержены донные отложения. На участках после впадения шахтных вод они представляют собой техногенные осадки и формируют вторичное загрязнение. На участках развития карста происходит кольматация полостей гидроксидами железа, что препятствует поглощению речных вод и увеличению площади поверхностного стока [1].

Существующая экологическая обстановка требует тщательного исследования и мониторинга, а также разработки мероприятий по улучшению ситуации на основе искусственных геохимических барьеров [4, 6]. Реализация проектов по очистке и нейтрализации шахтных вод позволит снизить техногенную нагрузку на речные системы КУБа.

Список литературы:

1. Геохимические барьеры и охрана окружающей среды: учеб. пособие / Н.Г. Максимович, Е.А. Хайрулина; Перм. гос. ун-т. – Пермь, 2011.
2. Доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Пермского края в 2016 году». Министерство природных ресурсов, лесного хозяйства и экологии Пермского края, авторы разделов, 2017. URL: http://www.permecology.ru (дата обращения 14.03.2018).
3. Красавин А.П., Сафин Р.Т. Экологическая реабилитация углепромышленных территорий Кизеловского бассейна в связи с закрытием шахт. – Пермь: ИПК «Звезда», – 2005.
4. Максимович Н.Г., Крюкова О.С. Разработка процессов взаимной нейтрализации производственных отходов содового производства, кислых шахтных вод и шахтных отвалов для защиты окружающей среды региона // Современные проблемы науки и образования. – 2012. – № 1.
5. URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=5401 (дата обращения: 03.10.2018).Федеральный информационный портал «Вода России». URL: http://voda.org.ru (дата обращения 14.03.2018).
6. Sergeev V.I., Shimko T.G., Kuleshova M.L., Maximovich N.G. Groundwater protection against pollution by heavy metals at waste disposal sites // Water science and technology . 1996. №34.