HYDROGEOCHEMICAL CONDITIONS OF RYUPEL'SKO-HATTSKIJ AQUIFER IN SOUTHWESTERN TYUMEN REGION

Беспалова Ю.В.¹, Лазутин Н.К.²

¹ORCID: 0000-0001-7976-7535, ассистент кафедры геологии месторождений нефти и газа, ²ORCID: 0000-0002-7817-3716, студент,

Тюменский индустриальный университет

ГИДРОГЕОХИМИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ РЮПЕЛЬСКО-ХАТТСКОГО ВОДОНОСНОГО ГОРИЗОНТА В ЮГО-ЗАПАДНОЙ ЧАСТИ ТЮМЕНСКОЙ ОБЛАСТИ

Аннотация

В статье рассмотрены гидрогеохимические условия рюпельско-хаттского водоносного горизонта в пределах Молодежного месторождения пресных подземных вод. Показано, что в целом гидрогеохимические условия достаточно спокойные. Предельные допустимые концентрации превышают значения органолептических показателей. С целью улучшения качества подземных вод необходима соответствующая водоподготовка.

Ключевые слова: водоносный горизонт, содержание железа в воде, минерализация, общая жёсткость, мутность воды

Bespalova Ju.V.¹, Lazutin N.K.²

¹ORCID: 0000-0001-7976-7535, Assistant of Department of Geology of oil and gas, ²ORCID: 0000-0002-7817-3716, Student

Tyumen Industrial University

HYDROGEOCHEMICAL CONDITIONS OF RYUPEL'SKO-HATTSKIJ AQUIFER IN SOUTHWESTERN TYUMEN REGION

Abstract

Hydrogeochemical conditions Ryupel'sko-Hattskij aquifer within the Youth field fresh groundwater are considered in the article. In general hydrogeochemical conditions are sufficiently homogeneous. Limit values exceed the values of organoleptic characteristics. Corresponding preparation is necessary to improve the quality of groundwater used for drinking water supply.

Keywords: aquifer, the iron content in the water, salinity, total hardness, turbidity

Гидрогеохимические условия рюпельско-хаттского водоносного горизонта на юге Тюменской области рассмотрены на примере Молодежного месторождения пресных подземных вод, работы на котором проводились с целью поисков и оценки эксплуатационных запасов подземных вод для хозяйственно-питьевого водоснабжения. Месторождение  находится на территории Тюменского района Тюменской области. Район исследований относится к  юго-западному мегаблоку Западно-Сибирского мегабассейна [1, С. 1160]. Месторождение условно разделено на Восточный и Западный участки.

Для целей водоснабжения могут использоваться подземные воды олигоцен-четвертичного гидрогеологического комплекса. Для него характерны безнапорный и напорный режим фильтрации, совпадение областей питания, транзита и разгрузки. На площади работ олигоцен-четвертичного гидрогеологический комплекс представлен следующими типами водоносных горизонтов: четвертичным полигенетическим, рюпельско-хаттским и туронско-приабонским водоупорным.

Рюпельско-хаттский горизонт (Р₃ r-h) распространен повсеместно. Этот пласт и относится к отложениям куртамышской и туртасской свит. Перекрывается он осадками четвертичного возраста. Подстилается горизонт водоупорными глинами тавдинской свиты. Кровля горизонта прослеживается на абсолютных отметка 83,9 – 94,1 м, а его подошва – 21,1 – 59,48 м.

Продуктивный горизонт питается за счёт проникновения дождевых и талых вод, а также перетекания из вышезалегающего водоносного горизонта (четвертичный полигенетический). Также подземные воды движутся в сторону долины реки. Естественный уклон потока подземных вод в северной части площади несколько ниже, а в южном направлении наблюдается незначительное сгущение гидроизогипс, особенно на участках небольших водотоков

Рассматриваемый горизонт представляет собой единую водонасыщенную толщу, которая сложена неравномерно переслаивающимися песками различными по зернистости и глинистости, алевритами, глинами. На отдельных участках глины замещаются песчаными разностями пород, образуя литологические «окна». Выявить закономерность в распределении песчано-глинистого материала практически невозможно из-за частой литологической взаимозамещаемости осадков.

В результате опробования семи скважин (2п, 3п, 3н, 4п, 4р, 10п, 11п), пробуренных на площади разведки, были получены данные, характеризующие качество подземных вод продуктивного пласта.

Подземные воды рассматриваемого горизонта по водородному показателю близки к диапазону от нейтрального до слабощелочного (рН 8,6-8,4 ед.). При этом они являются пресными, а их минерализация незначительна (сухой остаток в пределах0,32 - 0,45 г/дм³). Ионно-солевой состав является гидрокарбонатно-натриевым, или магниево-кальциевым. Формирование минерализации подземных вод происходит, в основном, за счет ионов гидрокарбоната 275 – 342 , кальция 44 – 66, натрия 13 – 39 и магния 9 – 18  мг/дм³. В  анионном составе в резко подчиненном количестве присутствуют хлоридные  (среднем 7 мг/дм³) и сульфатные (менее 2 мг/дм³) ионы. Содержание катиона калия составляет 2 – 4 мг/дм³.

Показатель жесткости общей составляет 3,2 - 4,9 ммоль/дм³, окисляемости перманганатной 2,08 - 4 мгО₂/дм³, фенольного индекса 0,0022 – 0,0048 мг/дм³, АПАВ менее 0,015 – 0,051 мг/дм³, нефтепродуктов 0,02 – 0,08 мг/дм³. На основании этих данных можно сделать вывод  о том, что обобщенные показатели в целом соответствуют нормам.

Особое внимание среди показателей химического состава следует уделить – органолептическим, так как чаще всего именно значения этих показателей в подземных водах юга Тюменской области не соответствуют требованиям нормативных документов. На Молодёжном месторождении среди таких показателей можно выделить значение мутности, содержание железа общего и марганца. Значение мутности составляет в среднем 20,29 мг/дм³, диапазон колебаний значений от 9,25 до 61. Содержание железа изменяется от 0,21 до 3,62 при среднем значении 2,23 мг/дм³. Концентрация марганца варьирует от 0,1 до 0,7, среднее значение составляет 0,30 мг/дм³. Количество взвешенных частиц составляет 10 – 36, в среднем 17,2 мг/дм³. Остальные органолептические показатели соответствуют нормам.

Значения санитарно-токсикологических показателей в целом соответствует требованиям, за исключением содержания кремния среднее содержание которого составляет 13,09.

Подземная вода по приведенному перечню компонентов и показателей в основном отвечает требованиям СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем водоснабжения. Контроль качества». Исключение составляют повышенные значения показателя мутности (80% проб), содержание общего железа (86% проб), марганца (86% проб) и кремния (86% проб). Превышение норм ПДК по Восточному и Западному участкам показано на рис. 1. Сравнивая содержание в воде компонентов, превышающих значения ПДК, видим, что на Восточном участке железо и мутность имеют меньшие значения, чем на Западном. Гидрогеохимические условия участков в целом однотипные, однако, с точки зрения качества подземных вод Восточный участок имеет более благоприятную обстановку.

Рис. 1 – Гидрогеохимическая характеристика целевого водоносного горизонта

Формирование повышенных значений этих показателей связано с естественными природными факторами, характерными для подземных вод Тюменской области. Мутность является следствием присутствия в воде мельчайших взвешенных минеральных и органических веществ.

Главным источником железа в подземных водах выступают алюмосиликатные минералы тяжелой фракции осадочных пород, инконгруэнтное растворение которых обеспечивает перевод всех химических элементов, включая железо, в водный раствор. Марганец обладает аналогичными с железом геохимическими свойствами и является его «спутником». Повышенное содержание кремния также свойственно природным условиям Западно-Сибирского  сложного бассейна и объясняется тем, что кремний - это один из основных элементов водовмещающих песков. Снижение его содержания возможно путем аэрирования воды за счет соосаждения с гидроокисями железа и марганца.

Также было зафиксировано повышенное содержание нефтепродуктов в пробе воды из скважины № 2п (до 2 ПДК), что связано с техническими характеристиками работы компрессора, случайным попаданием нефтепродуктов в скважину.

Содержание фтора в воде ниже рекомендуемых пределов (в среднем 0,23 мг/дм³). Перед подачей потребителю необходимо проводить фторирование.

Наблюдаются отклонения от требований ГОСТ 2761-84 по таким показателям как мутность, содержание железа, марганца и перманганатная окисляемость. С целью улучшения качества подземных вод водоподготовка: аэрация с последующей фильтрацией через песчано-гравийные фильтры и фторирование. Также возможно применение такого метода очистки как озонирование.

Таким образом, можно сказать, что гидрогеохимические условия месторождения определяются региональными факторами формирования подземных вод. На рассмотренном месторождении отсутствуют источники техногенного загрязнения подземных вод, и компоненты не соответствующие нормам могут быть доведены до требований путём выполнения стандартной очистки.

Список литературы / References

Матусевич В.М., Абдрашитова Р.Н. Геодинамическая концепция в современной гидрогеологии на примере Западно-Сибирского мегабассейна / Матусевич В.М., Абдрашитова Р.Н. // Фундаментальные исследования. – 2013.  – № 4 (часть 5). – C. 1157-1160.

Список литературы на английском языке / References in English

Matusevich V.M., Abdrashitova R.N. Geodinamicheskaja koncepcija v sovremennoj gidrogeologii na primere Zapadno-Sibirskogo megabassejna / Matusevich V.M., Abdrashitova R.N. // Fundamental'nye issledovanija [Fundamental Research]. – 2013.  – № 4 (chast' 5). – C. 1157-1160. [in Russian]