Современное состояние формирования кислых сульфатных вод карабашской геотехногенной системы

Горнодобывающая и перерабатывающая промышленность вносит значительный вклад в формирование и изменение химического состава компонентов окружающей среды. Одной из наименее инертных к воздействию техногенной нагрузки являются аквальные системы. В районе карабашской геотехногенной системы в результате длительного воздействия на водные экосистемы газопылевыми и аэрогенными потоками, поверхностным стоком с территорий шлакоотвалов и хвостохранилищ в водотоках сформировался несвойственный для данной местности сульфатный тип водного режима. В ходе работ был произведен отбор проб воды в летний и зимний периоды из основных водных объектов в районе карабашской геотехногенной системы. В отобранных образцах определялся общий катион-анионный состав воды, кислотность и электропроводность. В ходе анализа выявлены основные водные объекты с наиболее измененным химическим составом вод в сравнении с фоновыми водотоками данного района. По полученным диаграммам Пайпера и формулам Курлова фиксируются значительные изменения в катионанионном составе вод с изменением сезона. В зимний период с момента изоляции водного зеркала ледяным слоем фиксируется уменьшение сульфат-анионов, что подтверждает влияние поверхностного стока и атмосферных выпадений на изменение химического состава вод. Результаты проделанной работы могут служить для усовершенствования существующих мер, направленных на улучшение экологической обстановки в районе города Карабаш, а также способствовать пересмотру и корректировке регионального гидрохимического фона.

Шабанов М. В., Маричев М. С., Бурачевская М. В., Киричков М. В., Цицуашвили В. С. Современное состояние формирования кислых сульфатных вод карабашской геотехногенной системы // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2025. – № 3. – С. 108–124. DOI: 10.25018/0236_1493_2025_3_0_108.

Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда (проект № 23-24-00646) в Южном федеральном университете.

Шабанов Михаил Викторович¹ — канд. с.-х. наук, доцент, доцент, e-mail: geohim.spb@gmail.com, Scopus Author ID: 35171489500, ORCID ID: 0000-0003-4725-3673,
Маричев Максим Сергеевич¹ — канд. биол. наук, зав. лабораторией, e-mail: m.s.marichev@yandex.ru, Scopus Author ID: 57216298057, ORCID ID: 0000-0003-0429-2234,
Бурачевская Марина Викторовна² — канд. биол. наук, ведущий научный сотрудник, Академия биологии и биотехнологии им. Д.И. Ивановского, e-mail: marina.0911@mail.ru, Scopus Author ID: 55656700000, ORCID ID: 0000-0002-0533-0418,
Киричков Михаил Викторович² — канд. физ.-мат. наук, младший научный сотрудник, НИИ физики, e-mail: ihomeer@gmail.com, Scopus Author ID: 57200126460,
Цицуашвили Виктория Сергеевна² — младший научный сотрудник, НИИ физики, e-mail: viktoria447@yandex.ru, Scopus Author ID: 57192911478, ORCID ID: 0000-0002-0113-7549,
¹ Санкт-Петербургский государственный аграрный университет,
² Южный федеральный университет.

Маричев М.С., e-mail: m.s.marichev@yandex.ru.

1. Рыбникова Л. С., Рыбников П. А., Наволокина В. Ю. Миграция химических элементов в подземных водах горнопромышленной территории // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. — 2024. — Т. 335. — № 9. — С. 137—147. DOI: 10. 18799/24131830/2024/9/4465.

2. Zhao X., Tang L., Zhang Sh., Wang J., Czech B., Oleszczuk P., Minkina T., Gao Ya Formation and biotoxicity of environmentally persistent free radicals in steelworks soil under thermal treatment // Journal of Hazardous Materials. 2024, vol. 467, article 133697. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2024.133697.

3. Куликова Е. Ю., Баловцев С. В., Скопинцева О. В. Комплексная оценка геоэкологических рисков при ведении открытых и подземных горных работ // Устойчивое развитие горных территорий. — 2024. — Т. 16. — № 1. — С. 205—216. DOI: 10.21177/1998-4502-2024-16-1-205-216.

4. Шабанов М. В., Маричев М. С. Накопление мышьяка в ортштейнах spolic technosols в районе крупного медеплавильного комбината Среднего Урала // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. — 2024. — Т. 335. — № 6. — С. 123—134. DOI: 10.18799/24131830/2024/6/4357.

5. Шабанов М. В., Маричев М. С., Минкина Т. М., Манджиева С. С., Невидомская Д. Г. Поступление тяжелых металлов в депонирующие среды карабашской геотехногенной системы // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2024. — № 5. — С. 117—132. DOI: 10.2 5018/0236_1493_2024_5_0_117.

6. Соколов А. А., Мирошников А. С., Соколова Е. А. Алгоритмы управления устойчивостью системы «предприятие горно-металлургического комплекса — внешняя среда» // Горный журнал. — 2016. — № 12. — С. 83—86. DOI: 10.17580/gzh.2016.12.17.

7. Куликова Е. Ю., Баловцев С. В., Скопинцева О. В. Геоэкологический мониторинг при ведении горных работ // Устойчивое развитие горных территорий. — 2024. — Т. 16. — № 2. — С. 580—588. DOI: 10.21177/1998-4502-2024-16-2-580-588.

8. Jablonska M., Rachwal M., Wawer M., Kodziolka-Gawel M., Teper E., Krzykawski T., SmolkaDanilowska D. Mineralogical and chemical specificity of Dusts from ferrous and non-ferrous metallurgy in view of their magnetic susceptibility // Minerals. 2021, vol. 11, article 216. DOI: 10.3390/ min11020216.

9. Hui Liu, Fenghua Shen, Qingzhu Li, Minneng Wen, Hongliang Zhang, Linhua Jiang, Chenghang Zheng, Yan Liu, Tao Liu, Liyuan Chai Systematic control technologies for gaseous pollutants from nonferrous metallurgy // Journal of Environmental Sciences. 2023, vol. 123, pp. 65—82. DOI: 10.1016/j. jes.2022.01.035.

10. Semenkov I. N., Sharapova A. V., Lednev S. A., Koroleva T. V. The fractional composition of compounds of metals and sulfur in the upper layer of soils of the impact zones of a coal mine (Central Russian forest-steppe) // Arid Ecosystems. 2023, vol. 13, pp. 224 —231. DOI: 10.1134/ s2079096123020130.

11. Евдокимова М. В., Горленко А. С., Яковлев А. С. Оценка экологического состояния почв в зоне воздействия Среднеуральского медеплавильного завода // Вестник Московского университета. Серия 17: Почвоведение. — 2024. — № 2. — С. 84—94. — DOI: 10.55959/MSU0137-094417-2024-79-2-84-94.

12. Шабанов М. В., Маричев М. С. Оценка трансформации природно-территориальных комплексов при горнопромышленном // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. — 2020. — Т. 331. — № 3. — С. 90—99. — DOI: 10.18799/24131830/2020/ 3/2535.

13. Грошева А. И. Эколого-геохимическая оценка состояния воздушной среды Медногорского территориально-производственного комплекса // Шаг в науку. — 2018. — № 2. — С. 226—229.

14. Гамм Т. А., Гривко Е. В. Условия формирования гидрохимических показателей подземных и поверхностных вод при добыче колчеданных руд открытым способом // Экосистемы. — 2021. — № 28. — С. 62—69.

15. Удачин В. И., Китагава Р., Вильямсон Б., Сугахара Т. Руды и металлургические шлаки месторождений Карабаш (Южный Урал) и Ашио (Япония): состав и потенциальное воздействие на окружающую среду / Металлогения древних и современных океанов-2002. Формирование и освоение месторождений в офиолитовых зонах: материалы Восьмой научной студенческой школы. — Миасс, 2002. — С. 267—275.

16. Таций Ю. Г., Удачин В. Н., Аминов П. Г. Экогеохимия ртути в зоне действия выбросов медеплавильного комбината «Карабашмедь» // Геохимия. — 2017. — № 10. — С. 942—953. — DOI: 10.7868/S0016752517100090.

17. Галахина Н. Е., Лозовик П. А. Изменения химического состава поверхностных вод на Корпангском месторождении железной руды // Труды Карельского научного центра РАН. — 2018. — № 9. — С. 15—30. DOI: 10.17076/lim733.

18. Макунина Г. С. Геоэкологические особенности Карабашской техногенной аномалии // Геоэкология, инженерная геология, гидрогеология, геокриология. — 2001. — № 3. — С. 221—226.

19. Удачин В. Н., Вильямсон Б., Китагава Руджи, Лонщакова Г. Ф., Аминов П. Г., Удачина Л. Г. Химический состав и механизмы формирования кислых рудничных вод Южного Урала // Вода: химия и экология. — 2011. — № 10(40). — С. 3—8.

20. Ульрих Д. В., Дженис Ю. А., Денисов С. Е., Жбанков Г. О. Современное экологическое состояние водоисточников Карабашского горнопромышленного узла // Вода: химия и экология. — 2013. — № 6. — С. 104—106.

21. Куликова А. А. Новый подход к оценке выбросов от горных предприятий с учетом углеродного следа // Устойчивое развитие горных территорий. — 2023. — Т. 15. — № 4. — С. 825— 832. DOI: 10.21177/1998-4502-2023-15-4-825-832.

22. Силаев В. И., Клюев Р. В., Еремеев Д. В., Мартынова Т. А., Данильченко Ю. В. Анализ углеродного следа, создаваемого горными предприятиями // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2023. — № 11-1. — С. 265—277. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_111_0_265.

23. Takayabu H., Kagawa S., Fujii H., Managi S., Eguchi S. Impacts of productive efficiency improvement in the global metal industry on CO2 // Journal of Environmental Management. 2019, vol. 248, article 109261. DOI: 10.1016/j.jenvman.2019.109261.

24. Qin C., Li S. L., Waldron S., Yue F. J., Wang Z. J., Zhong J., Ding H., Liu C. Q. High-frequency monitoring reveals how hydrochemistry and dissolved carbon respond to rainstorms at a karstic critical zone, Southwestern China // Science of the Total Environment. 2020, vol. 714, article 136833. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2020.136833.

25. Rojano F., Huber D. H., Ugwuanyi I. R., Kemajou-Tchamba A. L., Hass A. Rainstorms inducing shifts of river hydrochemistry during a winter season in the Central Appalachian region // Water. 2022, vol. 14, no. 17, article 2687. DOI: 10.3390/w14172687.

26. Абдрахманов Р. Ф., Попов В. Г. Геохимия и формирование подземных вод Южного Урала. — Уфа: Гилем, 2010. — С. 32—27.

27. Liu W., Xu H., Liao Y., Quan Z., Li S., Zhao S. Recyclable CuS sorbent with large mercury adsorption capacity in the presence of SO2 from non-ferrous metal smelting flue gas // Fuel. 2019, vol. 235, pp. 847—854. DOI: 10.1016/j.fuel.2018.08.062.