Оцінка впливу сульфатного карсту на хімічний склад природних вод

Завдяки багаторічним польовим дослідженням, виконаним у найдовших гіпсових печерах світу (Оптимістична, Озерна, Попелюшка), досліджений хімічний склад підземних вод, приурочених безпосередньо до сульфатних порід. Встановлено, що у товщі гіпсо-ангідритових відкладів мінералізація підземних вод за рахунок розчинення сульфату кальцію збільшується пересічно на 1,56 г/дм³.

Таким чином, для переведення в розчинений стан зазначеної вище кількості сульфату кальцію, крізь товщу гіпсо-ангідритових відкладів повинно щороку проходити близько 2,5·10⁸ м³ води, що відповідає 7,3 мм шару стоку, або близько 21% підземного стоку.

ВИСНОВКИ

У роботі наведене узагальнення та здійснене нове вирішення задачі, що полягає в дослідженні впливу хімічного складу природних вод на розвиток сульфатного карсту південної частини Західно-Української лісостепової провінції.

Головні наукові та практичні результати роботи:

Систематизована існуюча інформація щодо умов взаємодії і методів термодинамічних розрахунків системи "вода - сульфатні породи". Застосування єдиних уточнених значень константи рівноваги та уніфікованих методів розрахунку індексу сульфатного насичення дозволить коректно виконати порівняння агресивності природних вод різних карстових регіонів.

Удосконалений та адаптований стосовно умов розвитку сульфатного карсту Західної України комплекс натурних досліджень та моделювання інтенсивності розвитку карсту в сульфатних породах, що складається з модифікованого в “сульфатному” варіанті методу стандартних зразків та алгоритму розрахунку індексу сульфатної насиченості природних вод на основі дослідження їх хімічного складу, дозволяє на єдиній методичній основі вивчати та порівнювати інтенсивність розчинення сульфатних порід.

Створена комп'ютерна база гідрохімічної та карстологічної інформації "Гіпсовий карст Західної України" містить фактографічну та картографічну інформацію щодо гідрохімічних та карстологічних умов території розвитку сульфатного карсту Західної України. Застосування сучасних ГІС-технологій дозволяє швидко й ефективно аналізувати різнопланову карстологічну, гідролого-гідрохімічну та гідроекологічну інформацію та наочно відображати результати цього аналізу на електронних та паперових носіях.

Розроблена комплексна методика дослідження інтенсивності розвитку карсту в сульфатних породах відрізняється від існуючих швидкістю та достовірністю отримання матеріалів польових спостережень і обробки їх результатів, можливістю розробки як коротко-, так і довготермінових прогнозів, низькою вартістю робіт. Завдяки цьому вона може бути застосована як для наукових досліджень, так і для оперативного вирішення широкого кола завдань геоекології та техногенної безпеки: прогнозування зон розвитку потенційно небезпечних сучасних геологічних процесів, вибору ділянок природно-господарського та оптимізації наукового моніторингу, розробки природоохоронних заходів, тощо.

Встановлено, що інтенсивність розчинення гіпсів (0,65-1,15 мм/рік) у 30-70 разів перевищує таку у вапняків (0,010-0,035 мм/рік). Наявні результати польових спостережень відображають величезний діапазон інтенсивності розчинення, можливої у природних умовах.

Відслонення гіпсів зазнають значного розчинення, що підтверджує думку про те, що в умовах достатнього зволоження поверхневі гіпсові відклади знищуються за сотні тисяч років.

Конденсаційні води виконують значну ерозійну роботу лише в вирівнюючій мікрокліматичній зоні і лише в теплий період.

В умовах зони аерації та безнапірного горизонту розчинення обмежене локальними провідними зонами та верхньою частиною горизонту підземних вод.

Дуже висока інтенсивність розчинення гіпсів в умовах неглибокого напірного водоносного комплексу спостерігається лише на вході потоку агресивних природних вод у гіпси, швидко зменшуючись в процесі руху води товщею гіпсів, залишаючись, однак, відчутною. Завдяки величезній площі контакту води з породою загальне винесення розчиненого гіпсу з підземної водоносної системи досягає значних величин. Денудаційна діяльність води обумовлюється не лише агресивними властивостями води, але і гідродинамічними умовами ділянки - інтенсивність розчинення стандартних зразків значно зростає (при аналогічному складі природних вод) зі збільшенням інтенсивності водообміну.

Виконані дослідження дозволили визначити, що за рахунок розчинення порід гіпсо-ангідритової товщі у басейні р.Дністер вище водпоста Жванець формується 85% річкового стоку сульфату кальцію, а об'єм порожнин у цьому районі щороку збільшується на 210 м³.

Застосування запропонованої комплексної методики польових карстологічних досліджень та наступної комп'ютерної обробки одержаних даних забезпечує одержання науково-технічного ефекту, який виражається у підвищенні достовірності і точності результатів досліджень та наступних прогнозів і оцінок. Економічний ефект у ряді випадків обумовлений скороченням обсягів трудомістких експериментальних досліджень.

ПУБЛІКАЦІЇ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Изучение геолого-гидрогеологических условий и особенностей развития карста Приднестровской Подолии в связи с организацией карстологического стационара. /А.Б.Климчук, С.Д.Аксём, В.М.Шестопалов, Г.В.Лисиченко - Физ.география и геоморфология, 1985, вып.32. - с.27-33.

2. Аксём С.Д., Климчук А.Б. Изучение интенсивности и динамики растворения гипсов в пещерах запада Украины. - Пещеры: Межвуз. сб.научн.трудов. Пермь, Изд.Перм.ун-тета, 1988. с.75-85.

3. Режимное изучение активности гипсового карста западных областей Украины. /А.Б.Климчук, С.Д.Аксём, В.М.Шестопалов, Г.И.Рудько. //Препринт ИГН АН УССР.- Киев, 1989.- 55 с.

4. Dissolution of gipsum field observatoins. / A.Klimchouk, F.Cucchi, J.M.Calafora, S.Aksem, F.Finocchiaro, P.Forti. // Gypsum karst of the world. International Journal of Speleology. v.25,1996. - р.37-48.

5. Аксьом С.Д. Трасування підземних вод як засіб геоекологічного моніторингу. //Вісн. Укр. будинку економ. та наук.-техн. знань. - Київ, 1999. № 3. - с. 59-67.

6. Аксьом С.Д., Хільчевський В.К. Застосування ГІС-технологій при дослідженні сульфатного карсту західних областей України. //Картографія та вища школа. - Київ: 2000. - Вип.4. - с. 42-45.

7. Аксьом С.Д., Хільчевський В.К. Особливості хімічного складу природних вод районів розвитку сульфатного карсту західних областей України. //Гідрологія, гідрохімія і гідроекологія - Київ, 2000. - т. 1. - с. 60-63.

8. Хільчевський В.К., Аксьом С.Д., Оцінка впливу гіпсового карсту на стік хімічних речовин у верхній частині басейну Дністра. //Гідрологія, гідрохімія і гідроекологія - Київ, 2001. - т. 2. - с. 546-551.

Размещено на Allbest.ru