CC BY
29
УДК 556.314(470.319)
К.А. Селезнев, аспирант С.А. Плыгун, кандидат сельскохо зяйственных наук ФГОУ ВПО Орел ГАУ
ПРОГНОЗ ПРОДВИЖЕНИЯ СТРОНЦИЕВОЙ ПРОВИНЦИИ В РАЙОНЕ ВОДОЗАБОРОВ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ ОРЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ
Дан прогноз продвижения стронциевой провинции с естественным потоком подземных вод по принципу поршневого вытеснения с учетом диффузии.
Ключевые слова: стронциевая провинция, поршневое
вытеснение, диффузия, подземные воды, прогноз, загрязнение.
Исследованиями, проведенными в 2009-2010 гг. в рамках разработки темы «Мо ниторинг и прогноз загрязнения подземных вод водозаборов
сельск х зяйственных к мплекс в в усл виях Орл вск й бласти», устан влен присутствие стронция в водозаборе ОАО «Орелсельпром» и близлежащей д. Брагино.
Изучение данного вопроса является актуальным вследствие того что, стронций относиться ко II категории о пасно сти и со гласно СанПиН 2.1.4.1074-01 является санитарн -т ксик л гическим к мп нент м п дземных в д.
Стронциевая провинция находиться вне границ Орл вск й бласти, н казывает влияние на формирование химического состава подземных вод в Мценском, Болховском и Знаменском районах (рис. 1).
Стр нций с держится в п дземных в дах елецк -х ванск г и в р нежск -ливенск г в д н сных комплексов, разделённых слабоводоносным
задонским горизонтом. Эти горизонты о бъединяют для удо бства в задонско-заволжский водо носный карбонатный комплекс.
Все в д заб ры, к т рые, так или иначе, контактируют с задонско-заволжским карбонатным к мплекс м в з не влияния стр нциев й пр винции казываются п д ее неп средственным действием. Эт тн сится, в т м числе, и к системам в д снабжения крупных сельск х зяйственных предприятий и населенных пункто в.
В п дземных в дах стр нций является геохимическим анало го м кальция, но имеет меньшую энергию гидратации и большую спосо бность к сорбционным и ионоо бменным процессам встречается в виде смеси четырех стабильных изотопов: 8^г, 8<^г, 8^г и 8^г содержание их в прир дн й смеси с тветственн с ставляет 0,56; 9,86; 7,02; 82,56%, причем содержание 8^г
к леблется, так как н бразуется при распаде радиоактивного долгоживущего изотопа 8^Ь. П следний имеет пери д п лураспада (6,2 + 0,3)-1010 лет и составляет 27% от о бщего содержания рубидия в земн йк ре [1]
В магматических породах стронций не о бразует сам ст ятельных минерал в, а нах дится в рассеянн м с ст янии благ даря из м рфизму с кальцием. В щелочных породах, отличающихся более выс кими к нцентрациями стр нция, п следний
The forecast of advancement of a strontic province with a natural stream of underground waters by a principle of piston replacement taking into account diffusion is given.
Key words: strontic province, piston replacement, diffusion, underground waters, the forecast, pollution.
входит в состав целого ряда акцессорных минералов. Самостоятельные минералы стронция характерны для пегматитового и гидротермального процессов. Известно более двадцати минералов, содержащих стронций, и, кроме того, целый ряд минералов, в которых стронций присутствует в качестве изоморфной примеси, таких, как баритоцелестин, кальцит стр нцианит, апатит, л парит и др. стронциевые минералы. Большинство из них встречается в природе крайне редко и не представляет промышленного интереса. Промышленными являются только два минерала — целестин (SrSO4) и стронцианит ^гС03).
Имеются две основные генетические причины нак пления стр нция в п дземных в дах — испарительн е к нцентрир вание грунт вых в д в аридн й з не и увеличение минерализации нап рных в д при взаим действии с п р дами, с держащими сульфаты кальция и стронция. Это распространенные явления и поэтому имеется достаточно много гидр ге химических пр винций, п дземные в ды к т рых (грунт вые и нап рные) с держат ко нцентрации стро нция, превышающие ПДК [2].
Сульфат является слабым осадителем стронция и поэтому в сульфатных водах могут содержаться к нцентрации стр нция, превышающие ег ф н в е содержание. Но в данном случае количество сульфатов не превышает ПДК, и имеет место совсем друг е с единение.
Как известно основные состояния стронция в маломинерализованных подземных водах
представлены SrSO40, SrCO30. Последние две формы в маломинерализованных водах могут иметь значение только соответственно в сульфатных и карбонатных (при рН>8,5) водах. Но даже в таких водах значимость этих сульфатных и карбо натных форм не превышает 10— 20%. Поэто му о сно вно е со стояние стронция в маломинерализованных водах хо зяйственно -питьево го назначения это Sr2+. Отсюда следует, что распределения стронция в маломинерализованных водах должны
ограничиваться произведением растворимости наименее растворимого соединения, каковым является SrCO3.
Условные обозначения
Содержание стро нция по пло щади 4 мг/л
< 2,6
т 2,6 д 6,99 от 7 до 14 > 14
линии из к нцентраций
о порные скважины (цифро й указаны содержания 4 мг/л) ПДК стро нция - 7 мг/л, фо но вые значения - 2,6 мг/л
Рисуно к 1 - Зо на распро странения стро нциево й про винции на территории Орло вско й и
сопряженных о бластей ЦФО
Описанные в литературе качественные реакции на стр нций — реакции саждения, цветные, флу ресцентные и микр кристалл ск пические, а также наблюдения крашивания пламени являются мал специфичными и в б льшинстве случаев м гут быть применены по сле отделения стро нция от других щел чн земельных и мн гих нещел чн земельных металлов. Наиболее надежно о бнаружение стронция содержащегося в малых количествах в природных и промышленных о бъектах мо жет быть выполнено с п м щью таких мет д в как масс-спектральный с индуктивной плазмой (MS) и атомно-эмиссионный с индуктивно й плазмо й (AES).
Проведенные анализы на водозаборе ЗАО «Орелсельпром» Мценского района, выявили
п вышенн е с держание стр нция в скважинных предприятия (54205006, 54205008, 54205011), а также в близко располо женно й д. Брагино (54201875).
Таблица 1 - По казатели химическо го анализа вод водозаборов
гвк Стронций мкг\дм3 ПДК мкг\дм3 Превышение, раз.
54205006 34000 7000 4,80
54205008 15000 7000 2,14
54205011 8600 7000 1,23
54201875 10000 7000 1,43
Такие превышения являются следствием миграции стр нция с вместн с естественным п т к м п дземных в д.
Для прогноза движения естественного потока вместе с природным загрязнителем была построена геофильтрационная модель в районе водозабора ЗАО «Орелсельпром» Мценского района. Установлены гидродинамические характеристики, были проведены откачки, также были подняты архивные документы, по которым устанавливались необходимые параметры, установлена скорость движения естественного потока, учтена дисперсию и, по которому происходит распространение стронция.
Расчеты проводились по принципу поршневого вытеснения, который предполагает простое движение без образования «языков»:
V
u
n
a
Согласно этому принципу истинная скорость потока согласно закону Дарси:
где, и - истинная скорость потока, V - скорость фильтрации, па - активная пористость.
V = Kф I
ф
где, Кф - коэффициент фильтрации, I - напорный градиент.
Отношение ра"ности напоров к длине пути фильтрации на"ывается гидравлическим (напорным) градиентом. Чем градиент выше, тем больше скорость движения.
. АЯ
l
где АН = Н1-Н2 - разность напоров (Н); 1 - длина пути фильтрации Отсюда:
К т и = — I
Па
В качестве расчетной формула коэффициента для бе"напорного пласта в условиях установившейся фильтрации используется следующая формула:
K Ф =
0,73Q (lg Rп / r0 + 0,217 Ç ) (2H - S0 ) So
где, Q - дебит скважины; Rn - радиус при откачке, r0 - радиус скважины, Н - мощность безнапорного водоносного горизонта, S0 - понижение уровня в скважине, : - сопротивление за счет несовершенства скважин. При определении : рассчитываются
значения l/m, и m/r0j, где l -длина водоприемной части скважины, m - мощность водоносного пласта.
Проведенные расчеты выявили, что продвижение фронта через 10000 суток составит 1197,72 метра.
Оценка значимости влияния диффузии на движение границы раздела стронциевых вод и вод в кондиционном состоянии проводилась согласно В.М. Шестакову. Размеры такой зоны в условиях плоскопараллельного прямолинейного движения определяется по формуле:
= 4 (—+D0)—
\ — n
где Dm - коэффициент молекулярной диффузии в пористой среде (величина Dm варьирует в пределах 10-3 - 10-5 м2/сут.); D0 - линейный параметр, имеющий размерность длины и величину 0,001 - 0,002м; v -скорость фильтрации, м/сут.; t - время, сут.; п0 -пористость.
Для расчета Al были приняты значения Dm = 10-3 м2/сут. и п0 = 0,1
Al при D0 = 0,001 и t = 10000 суток равна 40,32 м, при D0 = 0,002 t = 10000 равна 40,47 м. Прохождение при расчетной скорости бе" учета дисперсии будет составлять 1197,72 м. В итоге при оптимальных параметрах D0 ра"меры "оны дисперсии будут равны 3,3%. Следовательно, ошибка в оценке расстояния перемещения стронциевой границы будет не"начительной и можно проводить вычисления по принципу «поршневого вытеснения».
С учётом полученных данных, необходим всесторонний контроль качества продуктов сельскохо"яйственного прои"водства и дальнейшее наблюдение за концентрацией стронция в подземных водах в зоне продвижения стронциевой провинции.
Литература
1. Аналитическая химия стронция. Полуэктов Н. С, Мищенко В. Т., Кононенко Л. И., Бельтюкова С.В. М., «Наука», 1978. стр. 223
2. Боревский Б.В., Самсонов Б.Г., Язвин Л.С. Методика определения параметров водоносных горизонтов по данным откачек. М. «Недра», 1973 г., 304 с.
3. Гольдберг В.М., Га"да С. Гидрогеологические основы охраны под"емных вод от "агря"нения. - М.: Недра, 1984. - 262 с.
4. Крайнов М.Р., Швец В. М. Гидрогеохимия: Учебник для вузов. - М.: Недра, 1992. - 436 с.: ил.
5. Отчет «Поисково-оценочные работы с целью
выявления дополнительных источников водо-
снабжения г. Орла» по состоянию на 01.01.2009 г., «ГЕОЦЕНТР-МОСКВА», 2010 год. 234 с.
6. СанПиН 2.1.4.1074-01. Питьевая вода.
Гигиенические требования к качеству воды
централи"ованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. Минздрав России, 2001 г.
7. Шестаков В.М. Основы гидрогеологических расчетов при фильтрации и" хранилищ промстоков. Москва: ВОДГЕО, 1961 год. 100 с.
Вестник ОрелГ Ay
июнь
№3(30)
2011
Теоретический и научно-практический журнал. Основан в 2005 году
Учредитель и издатель: Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Орловский государственный аграрный Университет»____________________________________________
Редакционный совет: Парахин Н.В. (председатель) Амелин А.В. (зам. председателя) Астахов С.М.
Белкин Б.Л.
Блажнов А.А.
Буяров В.С.
Гуляева Т.И.
Гурин А.Г.
Дегтярев М.Г.
Зотиков В.И.
Иващук О.А.
Козлов А.С.
Кузнецов Ю.А.
Лобков В.Т.
Лысенко Н.Н.
Ляшук Р.Н.
Мамаев А.В.
Масалов В.Н.
Новикова Н.Е.
Павловская Н.Е.
Попова О.В.
Прока Н.И.
Савкин В.И.
Степанова Л.П.
Плыгун С.А. (ответств. секретарь) Ермакова Н.Л. (редактор)
Адрес редакции: 302019, г. Орел, ул. Генерала Родина, 69. Тел.: +7 (4862) 45-40-37 Факс: +7 (4862) 45-40-64 E-mail: nichоgau@yandex.ru Сайт журнала: http://ej.orelsau.ru Свидетельство о регистрации ПИ =ФС77-21514 от 11.07. 2005 г.
Технический редактор Мосина А.И. Сдано в набор 14.05.2011 Подписано в печать 28.06.2011 Формат 60x84/8. Бумага офсетная. Гарнитура Таймс.
Объём 14,8 усл. печ. л. Тираж 300 экз. Издательство Орел ГАУ, 302028, г. Орел, бульвар Победы, 19. Лицензия ЛР№021325 от 23.02.1999 г.
Журнал рекомендован ВАК Минобрнауки России для публикаций научных работ, отражающих основное научное содержание кандидатских и докторских диссертаций
Содержание номера
Научное обеспечение развития селекции Амелин A.B., Кузнецов И.И., Чекалин Е.И. Особенности фотосинтеза в онтогенезе
различных по эколого-географическому происхождению сортов сои.................... 2
Зотиков В.И., Головина Е.В. Взаимосвязь интенсивности азотфиксации и фотосинтеза
у новых сортов сои северного экотипа............................................. 5
Фесенко А.Н., Бирюкова О.В., Фесенко И.Н., Шипулин O.A., Фесенко М.А.
Особенности динамики цветения растений мутантных морфотипов гречихи.............. 9
Новикова Н.Е., Фенин Д.М. Влияние морфотипа листа у гороха на показатели водного
обмена, определяющие устойчивость растений к засухе.............................. 13
Хатефов Э.Б., Кагермазов А.М., Кушхова P.C., Мадянова В.Н. Повышение
засухоустойчивости тетраплоидных популяций кукурузы.............................. 17
Резвякова C.B. Экологическое обоснование выбора режимов искусственного
промораживания плодово-ягодных культур в условиях ЦЧР............................ 26
Пикунова A.B. Использование молекулярных маркеров для оценки исходного
селекционного материала ягодных культур.......................................... 29
Сазонов Ф.Ф., Подгаецкий М.А. Потенциал продуктивности исходных форм и
гибридов смородины чёрной........................................................ 32
Ожерельева З.Е., Красова Н.Г., Галашева А.М. Потенциал устойчивости сортов яблони в зимний период......................................................... 35
Научное обеспечение развития растениеводства Лобков В.Т., Донская М.В., Васильчиков А.Г. Повышение эффективности
симбиотических систем нута (Cicer arietinum L.).................................. 39
Мельник А.Ф. Предшественник - основа повышения качества зерна озимой пшеницы... 43 Стебаков В.А., Лопачёв Н.А., Басов Ю.В., Наумкин В.Н. Эффективность
возделывания гречихи в условиях Центрально-Черноземного региона.................. 47
Титова Е.М., Внукова М.А. Применение водорастворимых комплексных удобрений на
посевах яровой пшеницы........................................................... 50
Половитсков В.А., Степанова Л.П., Коренькова Е.А. Влияние удобрительных форм и
сортовых особенностей на формирование корневой системы зернобобовых культур...... 51
Гурин А.Г., Кузяева O.C., Кожухов А.Д. Экономическая эффективность использования
фильтрата спиртовой барды в качестве нетрадиционного удобрения................... 56
Лысенко H.H., Прудникова Е.Г., Хилкова Н.Л., Чекалин Е.И. Влияние фунгицида
пропиконазол на растения яровых зерновых культур в условиях засухи и патогенеза.. 58
Догадина М.А. Агроэкологические аспекты снижения экотоксикологической нагрузки
поллютантов на окружающую среду.................................................. 64
Селезнев К.А., Плы1гун C.A. Прогноз продвижения стронциевой провинции в районе
водозаборов сельскохозяйственных предприятий Орловской области................... 69
Бессонова Е.А. Тенденции состояния сельскохозяйственных земель России............ 72
Методические вопросы развития сельскохозяйственной биотехнологии
Павловская Н.Е., Гагарина А.Ю. Хроматографический анализ факторов апоптоза в
растительных объектах............................................................ 75
Оскотская Э.Р., Басаргин H.H., Гаврин C.A. Определение Cd (II) в растительных объектах после предварительного концентрирования сорбентом полистирол-2-амино-
азо-2'-окси-5'-хлор-3'-сульфобензол.............................................. 78
Мищенко Е.В., Мищенко В.Я. Моделирование процесса экстракции пектиновых веществ из свекловичного жома с применением вибрационного воздействия.......... 80
Экономические аспекты развития аграрного сектора Савкин В.И. Эколого-экономическое управление аграрным производством - основа
устойчивого развития сельских территорий......................................... 82
Грищенков А.И. Генезис инноваций: основные теоретические аспекты................. 87
Мансуров Р.Е. Об экономической сущности понятия «конкурентоспособность
агропромышленного предприятия»................................................... 91
Гитинова Е.М. Совершенствование методов планирования и прогнозирования на
предприятиях АПК................................................................. 94
Сухочева H.A., Осипов А.Э. Новационная активность производства нетрадиционных
сельскохозяйственных культур - основа эффективной аграрной экономики............. 101
Каменева К.П. Система управления человеческим капиталом в аграрном секторе
экономики........................................................................ 106
Адук P.P. Управление инновационным развитием сельского хозяйства России.......... 111
© ФГОУ ВПО Орел ГАУ, 2011
