Особенности взаимодействия в системе вода-порода на территории водосбора озера Имандра (Кольский полуостров)

Abstract

Актуальность исследования обусловлена тем, что при оценке эколого-геохимического состояния природной среды необходимо учитывать соотношение природных и техногенных процессов, протекающих во всех ее компонентах (почве, воде, воздухе и т. д.). Так, основным природным процессом, определяющим обогащение вод химическими элементами, является их взаимодействие с горными породами. Однако на процессы в системе вода-порода значительное влияние может оказывать техногенный фактор. В этой связи глубокое понимание особенностей гидрогеохимических процессов в пределах территорий, подверженных значительному техногенному воздействию, является важной задачей современной экогеохимии. Цель: исследование особенностей взаимодействия вод с горными породами в условиях техногенной трансформации природной среды района озера Имандра Кольского полуострова. Объекты: подземные и поверхностные воды водосбора озера Имандра (Кольский полуостров). Методы. Макрокомпонентный состав вод определялся методами ионной хроматографии, титриметрии, пламенной фотометрии, потенциометрии, фотоколориметрии, турбидиметрии. Для определения микрокомпонентов в составе вод использовался масс-спектрометр с индуктивно-связанной плазмой NexION 300D. Насыщенность вод к вторичной минеральной фазе оценивалась по величине индекса насыщения (SI), рассчитанной с помощью программного продукта PHREEQC. Результаты. Установлено, что в пределах водосборной территории озера Имандра распространены низко минерализованные природные воды преимущественно гидрокарбонатного кальциевого состава с нейтральной и слабощелочной средой. Специфика химического состава вод западной и восточной частей рассматриваемой территории определяется совокупным влиянием природных и антропогенных факторов. Так техногенное влияние комбината "Североникель" подтверждают повышенные концентрации никеля и меди в поверхностных водах западной части территории. Рассмотренные природные воды неравновесны с первичными алюмосиликатными минералами и насыщены гидроксидами, оксидами железа и алюминия и, в меньшей степени, меди, каолинитом, и, в отдельных точках, иллитом, Ca- и Mg-монтмориллонитом. С позиций эволюционного развития высокая интенсивность водообмена на рассматриваемой территории является фактором, обусловливающим нахождения системы вода-порода на начальных стадиях. Наличие в составе равновесной минеральной фазы оксидов и гидроксидов меди свидетельствует о влиянии техногенных факторов на процессы взаимодействия в системе вода-порода.

The relevance of the research is caused by the fact that when assessing the ecological and geochemical state of the natural environment, it is necessary to take into account the ratio of natural and technogenic processes occurring in all its components (soil, water, air, etc.). So, the main natural process that determines the enrichment of water with chemical elements is their interaction with rocks. However, the processes in the water-rock system can be significantly affected by the anthropogenic factor. In this regard, a deep understanding of the characteristics of hydrogeochemical processes within territories subject to significant technogenic impact is an important task of modern ecogeochemistry. The main aim is to study the water-rock interaction features under technogenic environment conditions in a case of Lake Imandra catchment (the Kola Peninsula). Objects of the research are natural waters of the Imandra lake catchment (the Kola Peninsula). Methods. Classical methods of analysis were used to determine the major ion concentration. To determine the trace elements in water, a NexION 300D inductively coupled plasma mass spectrometer was used. Saturation index (SI) was calculated by PHREEQC. Results. It has been established that within the catchment area of Lake Imandra, low-mineralized natural waters of predominantly hydrocarbonate calcium composition with a neutral and slightly alkaline environment are widespread. The specificity of the chemical composition of the waters of the western and eastern parts of the territory under consideration is determined by the combined influence of natural and anthropogenic factors. Thus, the technogenic impact of the Severonickel plant is confirmed by the increased concentrations of nickel and copper in the surface waters of the western part of the territory. The considered natural waters are not in equilibrium with the primary aluminosilicate minerals and are saturated with hydroxides, iron and aluminum oxides and, to a lesser extent, copper, kaolinite, and, at some points, illite, Ca- and Mg-montmorillonite. From the standpoint of evolutionary development, the high intensity of water exchange in the territory under consideration is a factor that determines the presence of the water-rock system at the initial stages. The presence of copper oxides and hydroxides in the equilibrium mineral phase indicates the influence of technogenic factors on the processes of interaction in the water-rock system.