Токсичные элементы в подземных водах северных районов Обь-Зайсанской складчатой области

Abstract

Актуальность данного исследования заключается в необходимости изучения распределения элементов первого класса опасности, урана и тория в подземных водах Обь-Зайсанской складчатой области. Цель: установить характеристики гидрогеохимического фона и изучить распределение высокотоксичных химических элементов в водах питьевого водоснабжения населения. Методы. Выполнено определение быстроизменяющихся параметров с помощью полевой гидрогеохимической лаборатории и полевого оборудования Hanna HI98195 - мультипараметровый измеритель рН/ОВП/проводимости, Hanna HI98198 - оксиметр. Измерение активности радона в подземных водах проводилось с помощью комплекса «Альфарад плюс». Лабораторное изучение химического состава определялось методами титриметрии, ионной хроматографии, масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой проводилось в Проблемной научно-исследовательской лаборатории гидрогеохимии Инженерной школы природных ресурсов Томского политехнического университета. Оценка токсикологических особенностей вод проводилась с использованием действующих нормативных документов: СанПиН 2.1.3684-21, ГОСТ Р 58573-2019, и рекомендаций Всемирной организации по здравоохранению. Расчет гидрогеохимического фона проводился в программном комплексе Statistica 8.0 (StatSoft. Inc.). Для выявления степени концентрирования химических элементов в природных водах были рассчитаны коэффициенты концентрации Kki=mx nx и водной миграции (по А.И. Перельману) Kx1=mx ∙100 a∙nx. Кумулятивные кривые рассчитаны по формуле: Pc=Ri/(N+1). Результаты. Изученны воды HCO3 Mg-Ca и HCO3 Na-Mg-Ca состава с величиной общей минерализации, варьирующей от 203 до 1568 мг/дм3; геохимические параметры среды, как восстановительные, так и окислительные, с Eh -331,6 - +438,5 мВ, pH 6,6-8,3 с содержанием О2раств. 0,29-10,72 мг/дм3. Выявлены относительно высокие концентрации Ti до 0,04 мг/дм3 , V до 0,03 мг/дм3 , Fe до 93,9 мг/дм3 , Zn до 0,38 мг/дм3 , As до 0,27 мг/дм3 , Zr до 0,018 мг/дм3 , Sb до 0,016 мг/дм3 , Ba до 0,51 мг/дм3 , W до 0,005 мг/дм3 , Hg до 0,0002 мг/дм3 , Pb до 0,057 мг/дм3 , U до 0,34 мг/дм3 , что может быть связано как с автомобильным транспортом и промышленными предприятиями, так и с водовмещающими породами. Изучены элементы первого класса опасности, а также уран и торий. Установлено, что по бериллию, а также по таллию и мышьяку 20 % изученных проб выше фонового значения, по торию - 26 %, по урану - 19 %.

The relevance of this research lies in the need to study the distribution of elements of the first hazard class, uranium and thorium in the groundwater of the Ob-Zaisan folded area. Objective: to establish the characteristics of the hydrogeochemical background and to study the distribution of highly toxic chemical elements in the waters of the drinking water supply of the population. Methods. Rapidly changing parameters were determined using a field hydrogeochemical laboratory and field equipment Hanna HI98195 - a multi-parameter pH/ORP/conductivity meter, Hanna HI98198 - an oximeter. The measurement of radon activity in groundwater was carried out using the Alfarad plus complex. Laboratory studies of the chemical composition by means of titration, ion chromatography, mass spectrometry with inductively coupled plasma were carried out at the Research Laboratory of Hydrogeochemistry at the School of Earth Sciences and Engineering of the Tomsk Polytechnic University. The assessment of the toxicological characteristics of waters was carried out using the current regulatory documents: SanPiN 2.1.3684-21, SS R 58573-2019 and the recommendations of the World Health Organization. The hydrogeochemical background was calculated using the Statistica 8.0 software package (StatSoft. Inc.). To determine the extent of element concentrating in natural waters, the coefficients of concentration Kki= mx nx and water migration (according to A.I. Perelman) Kx1= mx ∙100 a∙nx were calculated. Cumulative curves are calculated by the formula: Pc=Ri/(N+1). Results. The studied waters are HCO3 Mg-Ca and HCO3 Na-Mg-Ca composition with total mineralization varying from 203 to 1568 mg/dm3. The geochemical parameters of the environment are both reducing and oxidizing with Eh -331,6 - +438,5 mV, pH 6,6-8,3 with the content of O2disol. 0,29-10,72 mg/dm3 . The authors revealed relatively high concentrations of Ti - up to 0,04 mg/dm3 , V - up to 0,03 mg/dm3 , Fe - up to 93,9 mg/dm3 , Zn - up to 0,38 mg/dm3, As - up to 0,27 mg/dm3 , Zr - up to 0,018 mg/dm3, Sb - up to 0,016 mg/dm3 , Ba - up to 0,51 mg/dm3, W - up to 0,005 mg/dm3, Hg - up to 0,0002 mg/dm3, Pb - up to 0,057 mg/dm3, U - up to 0,34 mg/dm3, which is probably related to the composition of host rocks and the spread of industrial enterprises developed in the study area. The elements of the first hazard class, as well as uranium and thorium, were studied in the work. It was found that 20 % of the studied samples were higher than the background value for beryllium, as well as for thallium and arsenic, 26 % - for thorium, and 19 % - for uranium.