Chemical Composition Of Underground Waters Research Articles

PECULIARITIES OF THE GROUNDWATER CHEMICAL COMPOSITION WITHIN THE SAKSAGANSK-SURSK ORE DISTRICT OF THE DNIPROPETROVSK REGION

The purpose of the research: to study the groundwaters in the Saksagansk-Sursk ore district of the Dnipropetrovsk region, which are used to ensure the economic and drinking needs of the local population. Data and Methods: A wide range of methods of obtaining, processing and interpreting of ecological-hydrogeochemical data, including field, chemical-analytical, comparative and graphical, were used. Mathematical and statistical methods were used in the processing of the obtained data. Visualization of the general chemical composition was performed with the help of specialized software tool GW_Chart. Results. The chemical composition of underground waters was studied, an assessment of their quality and suitability for potable use was made, the range of risks for the health of local residents-consumers of water was outlined, and the rationale for possible reasons for changes in their chemical composition during 42 years of operation (from 1978 to 2020) was provided. During the research, the authors found signs of metamorphosis of the chemical composition of groundwater. On the other hand, in the multi-year section, a general regularity was observed regarding the restoration of the state of the studied waters resources to the natural one, which is probably related to the decrease in the level of man-made load on the water environment over 42 years due to a significant decline in the rate of industrial development of uranium and iron ores within the Dnipropetrovsk region in general and the Saksagansk-Sursk ore district in particular. A preliminary conclusion was obtained that the ecological-hydrogeochemical conditions of the studied groundwater are primarily determined by: insignificant occurrences of water-bearing rocks (up to their emergence to the surface), close hydraulic connection with surface waters and adjacent aquifers, weak protection against surface pollution due to the lack of regionally sustained confining bed in its roof, the chemical composition of water-bearing rocks, as well as the tectonic conditions of the territory. The authors consider it necessary in further research to take into account the structural and geological features of the crystalline foundation of the studied area in connection with the spread of a wide range of metamorphic rocks and their weathering products, as well as the presence of tectonic faults within the first structural floor.

КІЛЬКІСНИЙ ДИНАМІЗМ ПОКАЗНИКІВ ХІМІЧНОГО СКЛАДУ ЯК МАРКЕР ЯКІСНОЇ ДИФЕРЕНЦІАЦІЇ ПІДЗЕМНИХ ВОД (НА ПРИКЛАДІ СИНИЧАНСЬКОГО ВОДОЗАБОРУ)

The article presents the physical and geographical characteristics of the Synychan water intake section of the Izium water intake, which is located 8 km southeast of the city of Izium, Kharkiv region. Hydrogeological features of aquifers operated by 4 wells are considered. Geomorphological features of the studied territory are analyzed. Aspects of the geological structure of the site are also reflected. The analysis of indicators of chemical composition of underground waters of the Synychan water intake site since 2003 is presented. Among the most relevant to the task of chemical compounds, the values of nitrates, chlorides and sulfates content, as well as data on total hardness and mineralization were selected. An increase in performance is observed in all wells. The intensity of the increase is different for each production well and the corresponding chemical compound. This indicates at least the heterogeneity of influencing factors and processes occurring in the aquifers of this water intake area. Among such factors and processes, taking into account the shallow depths of wells, we can consider the technogenesis. Since Synychan water intake is used to supply a significant number of residential areas of Izyum, a detailed analysis of the dynamics of the presented data is appropriate. The study of the dynamics of the distribution of chemical indicators of groundwater composition over different periods using mathematical and graphical methods will not only allow to inductively study the dynamics in previous years, but also quantitatively predict future trends in water composition of interstratal aquifers in the region. Considering the growing and growing shortage of quality water resources in Ukraine, the analysis of data from water intake areas of Izyum can give a representative picture of the real local situation in the field of water management, hydrogeology and hydrogeochemistry of Izyum district in general and town of Izyum in particular.

Ecological monitoring in the impact zone of an industrial enterprise producing alumina

Ecological monitoring in the impact zone of an industrial enterprise that produces alumina will ensure effective management of production processes. In the course of monitoring in the area of sludge farm near Achinsk alumina plant in Russia, systematic observations and timely detection of underground water contamination, determining the size of the contamination area, as well as studying the development of the underground water contamination area in time and space is carried out. In wells located in the immediate proximity of the sludge storage, maximum values of alkalinity, potassium and bicarbonate are observed and away from the sludge storage, the values of these indicators decrease. It is established that the zone of negative impact is located within 300-500 m from the contour of the sludge storage, outside of which the chemical composition of underground water almost corresponds to the background. Monitoring studies of the soil in the area adjacent to the sludge storage showed their recovery after reclamation and phytosanation. The analysis has shown that the ecological monitoring system at JSC “RUSAL Achinsk” combines all the necessary components: instrument and hardware maintenance, a measurement organization system, and a set of methods for analyzing the results of observations, providing all the necessary conditions for its implementation in practice.

ОЦЕНКА МАССОПЕРЕНОСА ГЛАВНЫХ ИОНОВ, ЖЕЛЕЗА И МЕТАНА ПРИ РАЗГРУЗКЕ ПОДЗЕМНЫХ ВОД ЧЕТВЕРТИЧНОГО ВОДОНОСНОГО КОМПЛЕКСА В АЗОВСКОЕ МОРЕ

The specificity of the chemical composition of underground waters of the Quaternary aquifer complex of the Azov sea catchment basin, which dominates the flow volume, is considered. Using deterministic models, the volumes of runoff of the main ions, common iron, and methane are calculated. The predominant ones are sulphate, chloride-sulphate or sulphate-chloride, less often bicarbonate and chloride waters, usually of a sodium or calcium cationic composition. The average annual volume of underground water flow in the Quaternary complex is about 0.024 km3/year (66,300 m3/day). The average annual value of underground ion runoff is ~387,000 t/year, with 47.2% of this value being accounted for by sulfate ions. The average annual underground runoff of total iron and methane is ~0.968 t/year and ~0.037 t/year, respectively. The dominant contribution (over 98%) to the volume of underground runoff of the main ions, common iron and methane is made by their runoff from the Northern sections of the sea catchment basin, which is mainly due to the distribution of the module of underground water flow.

МИКРОЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ ПОДЗЕМНЫХ ВОД ВЕРХНЕЙ ГИДРОГЕОДИНАМИЧЕСКОЙ ЗОНЫ В БАССЕЙНЕ ВЕРХНЕЙ ОБИ КАК ФАКТОР ФОРМИРОВАНИЯ ИХ ЭКОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ

Актуальность исследованияопределяется необходимостью учета наиболее полной информации о химическом составе подземных вод при их подготовке для хозяйственно-питьевого использования. Ранее для бассейна Верхней Оби были получены данные преимущественно по макрокомпонентному составу, перманганатной окисляемости, биогенным элементам и содержаниям ограниченного количества микроэлементов, что не позволяло объективно оценить возможное влияние региональных факторов с токсикологическим и санитарно-токсикологическим лимитирующими признаками воздействия. Цель исследованиязаключается в оценке микроэлементного состава подземных вод эксплуатируемых горизонтов верхней гидрогеодинамической зоны в бассейне Верхней Оби (на территории Алтае-Саянской гидрогеологической складчатой областии примыкающих к ней районов Западно-Сибирского артезианского бассейна). Объекты: подземные воды, используемые для питьевого водоснабжения в бассейне Верхней Оби (территории Республики Алтай, Алтайского края, Новосибирской, Кемеровской и Томской областей). Методы: современные методы определения химического состава подземных вод, включая: в 2019 г. – масс-спектрометрический метод с индуктивно связанной плазмой (ICP MS); в 1998 г. – нейтронно-активационный анализ; статистические методы. Результаты. Выполнен анализ химического состава подземных вод, используемых для хозяйственно-питьевого водоснабжения в бассейне Верхней Оби. Полученные результатыпозволяют существенно расширить представление о микроэлементном составе подземных вод рассматриваемой территории. Показано, что уровень содержания большинства изученных микроэлементов меньше установленных в Российской Федерации нормативов качества. Однако показатель аддитивного воздействия (сумма отношений фактических и предельно-допустимых концентраций веществ 1–2 классов опасности SС1-2/ПДК) часто больше единицы, что указывает на потенциальное токсичное воздействие на здоровье при использовании подземных вод без соответствующей водоподготовки. Наиболее высокиезначения SС1–2/ПДК (более 5) отмечены для подземных вод в Алтайском крае и Республике Алтай, в селах Хабазино, Онгудай и Тальменка (водосборы притоков Оби – рек Алей, Катунь и Чумыш, соответственно). С учетом установленных рудопроявлений и характера концентрирования в подземных водах региона парагенетических ассоциаций химических элементовсделано предположение о существенном вкладе природных факторов в формирование наблюдаемого уровня содержания многих микроэлементов.

ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ ГИДРОГЕОХИМИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ СТРЕЖЕВСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД (ТОМСКАЯ ОБЛАСТЬ)

Актуальность работы связана с необходимостью текущего изучения качества подземных вод, используемых для водоснабжения населения и проблемами изменения химического состава подземных вод при эксплуатации. Эти изменения зависят как от природной ландшафтно-климатической и гидрогеохимической зональности, так и от режима эксплуатации водозабора. Обогащение подземных вод железом за счёт региональных особенностей геохимических условий приводит к неизбежному применению водоподготовки, эффективность которой может существенно изменяться под влиянием водоотбора. Цель работы: оценить возможное влияние гидродинамических условий, возникающих при длительной эксплуатации крупного водозабора, на изменение качества подземных вод эксплуатируемого месторождения. Методы. В основу работы положены результаты локального мониторинга на действующем водозаборе за длительный период наблюдений в рамках решения задач эксплуатационной разведки на действующем месторождении подземных вод. Обобщены данные наблюдений за положением статических уровней. Для исследования изменения химического состава подземных вод использованы материалы регулярного гидрогеохимического опробования, выполняющегося на водозаборе в рамках регламента режимных наблюдений, предусмотренных лицензионным соглашением. Количественная оценка процесса перетекания между водоносными горизонтами выполнена при помощи численного гидродинамического моделирования Результаты. Обработка результатов мониторинговых исследований показала, что в процессе интенсивной эксплуатации подземных вод возникают благоприятные условия для накопления железа в растворенной и трудно извлекаемой форме. Этому способствует образование органоминеральных комплексных соединений железа, плохо поддающихся удалению при стандартной водоподготовке на основе аэрирования. Причину таких техногенных процессов авторы связывают с изменением геохимической обстановки в зоне фильтров эксплуатационных скважин за счет подтягивания с поверхности кислых вод с высокой концентрацией органических соединений.

Design of Gravel-Sand Filter for Arsenic Removal: A Case Study of Muzaffargarh District in Pakistan.

Arsenic decontamination of drinking water has grabbed significant attention due to arsenic's serious effects on health. A novel gravel-sand filter (GSF) holding zero-valent iron plates was designed and constructed in Muzaffargarh district (Pakistan) for arsenic removal from drinking water with lower iron concentration (0.3 ppm). The GSF efficiently removed arsenic up to 99.99% with long-term stability. The GSF provides 800 liters of arsenic-free drinking water in 39 hours with a rate of 2.5 L/h. A tentative mechanism for arsenic removal is evaluated and described on the basis of oxidation-coagulation-adsorption processes. Chemical composition of underground water is also analyzed and discussed. This GSF design will open a new avenue for arsenic removal and can be extended to other parts of the world.

Design of Gravel-Sand-Filter for arsenic removal: A case study of Muzaffargarh district in Pakistan.

Arsenic decontamination of drinking water has grabbed significant attentions due to its serious effects on health. A novel gravel sand filter (GSF) holding zero-valent iron plates is designed and constructed in Muzaffargarh district (Pakistan) for arsenic removal from drinking water with lower iron concentration (0.3 ppm). The GSF efficiently removed arsenic up to 99.99% with long-term stability. GSF provides 800 litters arsenic-free drinking water in 39 hours with a rate of 2.5 L/h. Tentative mechanism for arsenic removal is evaluated and described on the basis of oxidation-coagulation-adsorption processes. Chemical composition of underground water is also analyzed and discussed. This design of GSF will open new avenue for arsenic removal and can be extended to other parts of the world.

Schematic zoning of the region of the Caspian artesian basin with respect to the formation of the chemical composition of underground waters in the upper hydro-geodynamic zone

The hydrogeochemical zoning of the region of the Caspian artesian basin was considered on the basis of the corresponding revealed parameters. The consideration was based upon the natural-historic analysis of the landscape-climatic, geological, hydrogeological, and hydrogeochemical data. The subject of the study was the upper hydrogeodynamic zone of the Caspian artesian basin.