Кудымкарский муниципальный район Пермского края (центральный район бывшего субъекта РФ – Коми-Пермяцкого национального округа) расположен на северо-западе края, занимает площадь 4733 км², с протяженностью с севера на юг – 105 км, с запада на восток – 110 км. Основные экологические проблемы района связаны с нарастающим развитием промышленного (в основном лесопромышленного) техногенеза и неблагоприятными эколого-геологическими условиями в отдельных частях района, обусловленными как техногенными факторами, так и природными – физико-географическими [1], почвенными, ландшафтными условиями [2, 3] и геологическими факторами (геодинамическая активность, неотектонические движения, геологические процессы и др.) [4], которые представляют собой медико-экологические опасности для жизнедеятельности населения [5, 6].

Изучение подземных вод и их условий на территории наиболее полно было выполнено при проведении государственной гидрогеологической съемки масштаба 1:200 000 (Е.А. Иконников, А.В. Ревин, И.С. Копылов и др.) [7], а также при проведении региональных геоэкологических и геохимических работ (И.С. Копылов, Л.В. Алексеева, Е.В. Баранов, А.В. Лычникова, Л.И. Даль и др) [8-12]. В последние годы изучение подземных вод происходило эпизодически.

Гидрогеологическая и гидрогеоэкологическая характеристика

В гидрогеологическом отношении район расположен на восточной окраине Восточно-Европейской системы бассейнов, в пределах Камско-Вятского (Восточно-Русского) бассейна; в пределах Верхнекамской системы бассейнов, включающих Косинский и Обвинско-Иньвинский бассейны (Гидрогеологическая карта…) [13]. Значительная часть рассматриваемого района располагается в пределах Иньвинской гидрогеохимической и геохимической аномальной зоны, выделенной по повышенному содержанию некоторых микроэлементов, имеющих площадное распространение в подземных водах и почвах [14-18].

На рассматриваемой территории распространены следующие водоносные подразделения [19, 20] (рис. 1):

1). Водоносный комплекс кайнозойских образований, включающий водоносный горизонт четвертичных аллювиальных образований распространенный по долинам крупных рек, в основном – р. Иньвы (пески, гравий, галечник с прослоями суглинков, глин, супесей, мощностью 3-7 м) и водоносный горизонт днепровских флювиогляциальных образований распространённый в северо-восточной части района (кварцевые мелкозернистые пески с редкой галькой, мощность от 0,5 до 40 м).

2). Водоносный комплекс мезозойских образований развит в северо-западной части территории, включает водоносный горизонт средней юры (сложен песками с линзами гравия и гальки, песчаниками и глинами с прослоями алевролитов мощностью до 25 м и более) и относительно водоупорный горизонт нижнего триаса (сложен глинистыми породами с прослоями песчаников и алевролитов мощностью до 20 м).

Рис. 1. Гидрогеоэкологическая карта Кудымкарского района

3). Водоносный комплекс средней-верхней перми включает водоносные горизонты северодвинских, уржумских и казанских отложений. Водоносный горизонт северодвинских отложений верхней перми распространен в западной части территории, полосой с шириной до 30 км пестроцветных песчано-глинистых отложений, спорадически обводненных. Водоносный горизонт уржумских отложений средней перми имеет широкое распространение, занимает центральную часть района. Представлен красноцветной песчано-глинистой толщей с преимущественно песчаниковым (>50%) типом разреза с подчинёнными известняками, конгломератами, аргиллитами. Мощность водонасыщенных слоев составляет 1-5 м, редко достигает 10-15 м и более. Водоносный горизонт казанских отложений приурочен к белебеевской свите казанского яруса средней перми. Распространён восточнее уржумского горизонта, полосой шириной до 30 км. Отложения представлены песчаниками, конгломератами, алевролитами, аргиллитами, с линзами мергелей.

Водообильность подземных вод различная, обусловлена различными факторами, среди которых наиболее важным является структурно-тектонический и геодинамический (неотектонический) факторы [21-23]. В северной центральной части района выделена крупная водообильная зона, где в зонах тектонической трещиноватости наблюдаются многочисленные родники с дебитами 5-10 (до 20 и более) л/с. В районе разведано два месторождения пресных подземных вод: Кувинское и Егвинское, запасы которых утверждены, но не состоят на государственном балансе. Егвинское месторождение имеет утвержденные запасы – 5,2 тыс. м³/сут. Воды гидрокарбонатные магниево-кальциевые, умеренно жесткие, слабощелочные, пресные – минерализация 0,4-0,6 г/дм³.

Подземные воды, распространенные выше местного эрозионного вреза (на глубинах примерно до 100 м), преимущественно гидрокарбонатные со смешанным катионным составом, минерализация которых находится в пределах 0,1-0,5 г/дм³. Ниже местного эрозионного вреза наряду с гидрокарбонатными возрастает вероятность распространения хлоридных, сульфатно-хлоридных натриевых вод с повышенной минерализацией. Содержания макро – и микрокомпонентов в подземных водах района приведены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1. Характеристика химического состава подземных вод (мг/дм³)

Таблица 2. Содержание микрокомпонентов в подземных водах ( мг/дм³ )

Подземные воды подвержены как природному, так и антропогенному загрязнению. Последнее зависит от степени их защищенности. В пределах Кудымкарского района большая часть площади относится к III категории защищенности – условно защищенные. В долинах рек, где развит преимущественно четвертичный аллювиальный горизонт – незащищенные – I категория [10].

К антропогенному загрязнению обычно относят бытовое, сельскохозяйственное, промышленное. Бытовое загрязнение выявлено в пределах населенных пунктов – всего 35 точек. Наиболее встречаемым компонентом является нитрат-ион. Он обнаружен в 6 родниках и в 16 колодцах. Максимальное значение его достигает 5 ПДК. Единичные превышения ПДК отмечены по аммонию (до 1,6 ПДК), железу (до 53 ПДК), хлор-иону (до 8 ПДК). О сельскохозяйственном загрязнении можно судить по тем же компонентам. Для оценки более широкого загрязнения необходим отбор комплекса проб на пестициды и другие специфические компоненты, которые были обнаружены ранее в речных пробах воды, превышающие ПДК северо-восточнее г. Кудымкара.

К промышленному загрязнению можно отнести наиболее часто встречающееся и имеющее почти повсеместное распространение бромное загрязнение, вероятно обусловленное  производством буровых работ на территории Кудымкарского района, а также разведкой и разработкой нефтяных месторождений в соседних районах, в виду большой миграционной способностью брома. На галоиды было опробовано 45 родников и 29 скважин. Бром обнаружен в 23 родниках и 22 скважинах, повсеместно выше  ПДК. Максимальные значения  по брому – 1.6 мг/дм³ (8 ПДК) по родникам и 17,3 мг/дм³ (86 ПДК) по скважинам. Наиболее часто встречающиеся значения по родникам 0,1- 0,5 мг/дм³, по скважинам 0,1-1,0 мг/дм³. По скважинам взят интервал опробования до 100 м, причем с глубиной отмечается повышение содержания брома. По площади повышенные значения брома отмечены в долине р. Иньвы в районе сс. Верх Иньва, Пронино, на р. Куве северо-западнее г. Кудымкара, на западе района. Cреди галоидов превышение ПДК установлено также по бору и фтору, соответственно 8 и 6 проб по родникам и 7 и 5 проб по скважинам. Превышение ПДК достигает соответственно 28 и 1,8 ПДК.

Вторым наиболее часто встречаемым компонентом с ПДК выше нормы и имеющим почти повсеместное распространение в пределах Кудымкарского района является барий. Из 43 проб по родникам и 33 по скважинам он обнаружен в 35 родниковых пробах и 20 пробах по скважинам. Концентрации выше ПДК отмечены в 32 родниковых пробах и в 19 пробах из скважин. Максимальные значения  бария соответственно составляют 0,546 мг/дм³ (5,5 ПДК) по родникам и 0,58 мг/дм³ (5,8 ПДК) по скважинам. Площади развития повышенных значений бария отмечены в долинах р. Юсьвы – район сс. Верх Юсьва, Гайшор; р.Нердвы – район д. Санюкова; р.Иньвы – район сс.Трошева и Кузолова. Наиболее часто встречающиеся значения на аномальных участках находятся в интервалах 0,1-0,3 мг/дм³ по родникам и 0,1 – 0,2 мг/дм³ по скважинам при ПДК 0,1 мг/дм³.

Небольшие точечные аномалии с превышением ПДК отмечены по марганцу – 3 пробы по родникам и 6 скважинам. Максимальное его значение составляет 1,9 мг/дм³ (19 ПДК). Единичные превышения ПДК отмечены по ванадию, стронцию, кадмию. Возможно, аномалии по этим элементам относятся к природным и связаны с подтоком вод в зонах тектонических нарушений.

Используя критерии оценки эколого–геохимического состояния компонентов природной среды и экологической обстановки территории [24-26], экологическую обстановку Кудымкарского района по подземным водам можно отнести к напряженной, локально – к кризисной. Уровень загрязнения природной среды – умеренно опасный.

В заключение необходимо отметить, что современное гидрогеохимическое состояние значительно отличается от приведенных данных, о чем свидетельствуют периодические рекогносцировочные наблюдения, поэтому необходимо проведение гидрогеологического доизучения этого района с постановкой эколого-гидрогеохимической съемки. Кроме того необходимо разработать и внедрить систему регионального и локального мониторинга для контроля состояния подземных вод по химическому составу, прогноза и управления экологической ситуацией.

 Статья оставлена в рамках мероприятий ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 гг.».

Снежный покров (СП), являясь естественным планшетом, аккумулирует выпадающие из атмосферы вещества в течение длительного (зимнего) сезона, позволяет получить сведения о состоянии воздушной среды, а также оценить поступление поллютантов в результате таяния в весенний период в речной бассейн [1].

Сведения об общем химическом составе природных вод (главные ионы и биогенные вещества) позволяет дать экологическую оценку водного объекта.

Объекты исследований: поверхностные воды, в том числе снежный покров, подземные воды на территории ГПЗБХ.

Цель работы – исследовать химический состав вышеуказанных объектов, выявить влияние антропогенных факторов на формирования их химического состава, оценить распределение минеральных и взвешенных веществ, дать интегральную оценку состояния атмосферы ГПЗБХ и его окрестностей с учетом местных факторов, трансграничного переноса со стороны КНР, оценить аэральное поступление растворимых минеральных и взвешенных веществ в СП за зимний сезон 2012 –2013 г.

Состав работ включал: отбор проб СП, поверхностных и подземных вод на территории ГПЗБХ; определение химического состава СП в жидкой фазе, поверхностных и подземных вод (полный гидрохимический анализ проб), количественное определение минеральных примесей, взвешенных веществ.

Мониторинг химического состава СП на территории ГПЗБХ ведется с 1989 г. [1-3] Усредненные пробы СП из нескольких колонок отбирались 26 марта 2013 г. снегомерным цилиндром ВС–43 на всю его мощность в полиэтиленовые пакеты в период максимального влагозапаса
в соответствии с [4] на трех площадках (станциях) территории заповедника:
станция 1 – на льду пр. Амурской у правого берега, в 2,5 км от пр. Казакевичево, на северо-восток от границы с КНР; станция 2 – на левом берегу руч. Соснинский, в 60 м от впадения в пр. Амурскую, станция 3 – в 1 км на юго-восток от конторы заповедника в пос. Бычиха.

Пробы вод отобраны соответствии с ГОСТ Р 51592-2000 с поверхностного горизонта (0,5 м) осенью 2013 г. и зимой 2014 г. в реках Уссури, Чирки, Амурская протока и др. – 20.10.13, 14.11.13 и 30.01.14 гг. Всего исследовано 15 проб воды.

Методы и методики

Измерялась высота (h) СП, рассчитывались плотность (d) и влагозапас (P). Техногенное загрязнение СП изучалось по [5]. Отобранные образцы СП плавились при комнатной температуре 4–5 часов в закрытых сосудах и подвергались химическому анализу.

Общий химический состав объектов - величина рН, удельная электропроводность (УЭП),
главные ионы (Ca²⁺, Mg²⁺, HCO₃^-, Cl^-, SO₄^2-), биогенные вещества (NH₄⁺, NO₃^-, NO₂^-, HPO₄^2-, SiO₂), взвешенные вещества (ВВ) проводился по общепринятым [6, 7] в гидрохимии и стандартизованным методам (РД, ПНД Ф). Водородный показатель (рН) измеряли портативным прибором Exsech PH 110 (Extech Instruments, USA), удельную электропроводность воды (УЭП) - на комбинированным приборе – pH-метр/кондуктометр S47
(Mettler Toledo, Швейцария) – по РД 52.24.495-2005, взвешенные вещества (ВВ) определяли гравиметрическим методом по РД 52.24.468-2005. Главные ионы: суммарное содержание Na⁺, K⁺ определялось расчетным методом, Са²⁺ и Мg²⁺ – комплексонометрически по ГОСТ 31954-2012, Са²⁺ – титриметрическим методом с трилоном Б по РД 52.24.403-2007, Сl^- – меркурометрическим методом по РД 52.24.402-2011, SO₄^2- – турбидиметрически по РД 52.24.405-2005, НСО₃^- – методом обратного титрования по РД52.24.493-2006. Биогенные вещества: NH₄⁺, NO₃^-, NO₂^-, HPO₄^2-, SiO₂^- определялись фотоколориметрически: ионы аммония – с реактивом Несслера по РД 52.24.486-95, нитрат- и нитрит ионы – с реактивом Грисса по ПНД Ф 14.1:2.3-95 и РД 52.24.381-2006 соответственно, фосфаты – по РД 52.24.382-2006, кремний – по РД 52.24.433-2005. Пробы СП в основном анализировались по РД 52.04.186-89 [4].

Для выявления зон загрязнения и оценки состояния СП использовалась система гляциохимических индикаторов природных и антропогенных процессов [8]. Эколого-гляциохимические характеристики СП сравнивались с условно-фоновыми показателями – для территории Эворон-Чукчагирской низменности по данным 1976–1980 гг. [9], с ПДКв.р., т.к. нормативных документов по ПДК для СП не разработано [10].

Средний химический состав СП в бассейнах озер Эворона и Чукчагирского относился по классификации О.А. Алекина [11, с. 120] к гидрокарбонатному классу, группе кальция, первому типу (С_I^Са); средняя величина минерализации лежала в пределах 5,8 мг/дм³ в начале зимы (по расчетам А.В. Иванова без учета влияния лесных пожаров на химический состав СП). Величина рН СП изменялась от 5,30 до 6,90. В СП накапливалось до 0,46 т/км² ·сезон^-1 растворимых минеральных веществ.

В расплавах СП рассчитаны средневзвешенная концентрация компонентов, общее количество растворимых минеральных веществ (в т/км²), накопленных в СП за зимний, поступление растворимых минеральных веществ в СП в результате хозяйственной деятельности [1, с. 7].

Величина минерализации (М) рассчитана как сумма всех определенных при анализе минеральных веществ по ГОСТ 17407-72.

Результаты и обсуждения

1. Общий химический состав снежного покрова

В таблицах 1, 2 приведены результаты мониторинга общего химического состава СП ГПЗБХ.

Химический состав СП по классификации О.А. Алекина [11, с. 120] на территории ГПЗБХ – сульфатно-магниевый II типа (S_lI^Mg) соответствует прошлому зимнему сезону.

Таблица 1 – Интегральные показатели химического состава снежного покрова ГПЗБХ и результаты снегосъемки, 26 марта 2013 г.

Примечание: здесь и далее над чертой – минимальное и максимальное значение, под чертой – средневзвешенное значение.

Таблица 2 – Содержание главных ионов и биогенных веществ в снежном покрове ГПЗБХ, мг/дм³

По величине рН СП выделяется станция 1 с максимальным значением рН (5,68) и станция 3 (5,66), что значительно ниже показателей прошлого года (сдвиг в сторону кислой среды). Это является указанием на влияние антропогенной деятельности на химический состав СП. Незагрязненным атмосферным осадкам обычно приписывается значение 5,60 [12].

Величина показателя относительной кислотности
(pH/pNH₄=1,3, несколько ниже, чем в прошлый зимний сезон [8, с. 266]), что характеризует атмосферу, как подверженную влиянию хозяйственной деятельности [6, с. 17].

Содержание гидрокарбонат- и орто-фосфат-ионов в СП 2013 г. ниже, чем в 2012 г. Средние концентрации ионов кальция и нитрат-ионов – на одном уровне (однако, отмечено превышение их содержаний максимально до 2 и 7 раз), по остальным определяемым показателям в СП 2013 г. по сравнению с 2012 г. отмечено увеличение их значений и средних величин: по УЭП, М, SO₄^2-, Mg²⁺, NH₄⁺, Cl^-, SiO₂
^- – в 1,2 – 1,6 раз (в среднем), максимально – до 1,6, 2,2, 2,7, 1,8, 2,0, 2,0, 3,3 раз соответственно.

Максимальное значение главных ионов и биогенных веществ (за исключением НРО₄^2-), а также величин УЭП и минерализации обнаружено в СП станции 1 (табл. 1, 2), что возможно связано с трансграничным переносом со стороны КНР. Содержание орто-фосфатов в СП связано со сжиганием ископаемого топлива (в том числе древесины, которая широко используется в сельской местности – ст. 2, 3). Содержание НРО₄^2- соответствует концентрации НРО₄^2- в СП в атмосферных осадках во время лесных пожаров [9].

Минеральные соединения азота в СП представлены NH₄⁺, NO₃^-, NO₂^-. Вклад ионов аммония и нитрат-ионов в суммарное содержание минерального азота в СП 2013 г. 47–61% и 39–53% соответственно, нитрит-ионов – 0,1–0,2%. Для СП 2012 г. доля вклада NH₄⁺ – 39–76%, NO₃^- – 24–79%, NO₂^- – 0,2–0,4%. Во всех пробах СП 2013 г. содержание NH₄⁺ превышает ПДКв.р. до 1,7–2,1 раз, что значительно выше по сравнению с прошлым годом.

На территорию ГПЗБХ за зимний сезон 2012–2013 г. из атмосферы в среднем поступило (в т/км²): 0,948 – растворимых минеральных веществ (в среднем до 49% за счет хозяйственного генезиса), в том числе в виде SO₄^2- – 0,245/км² (26%); NO₃^- – 0,128/км² (14%), NH₄⁺ – 0,049 т/км² (5%), что находится примерно на одном уровне по сравнению с максимальными величинами (по станции 1) для прошлого сезона наблюдений.

Среднее содержание ВВ в СП 2012–2013 г. в 1,8 раз выше, чем в зимний период 2011– 2012 г.

Таким образом, можно заключить, что атмосфера БХГПЗ находится в зоне непосредственного влияния газопылевых выбросов промышленных предприятий г. Хабаровск, КНР, селитебных территорий, что проявляется в возрастании концентраций практически всех ионов, в увеличении величины минерализации по сравнению с фоновой в среднем до 3 раз. В СП отмечено превышение ПДКв.р.
по ионам аммония до 2,1 раз.

Различия в химическом составе СП по сравнению с зимним сезоном 2011-2012 гг. объясняются особенностями гидрометеорологических режимов годов наблюдений [2, 3].

2. Общий химический состав поверхностных и подземных вод

Диапазон изменения величины минерализации вод оставил 24,0–44,6 мг/дм³ в октябре – ноябре 2013 г. (для воды скважины – 83,7 мг/дм³) и 30,2–97,1 мг/дм³ в январе 2014 г. (рис. 1). Повышенные величины минерализации поверхностных вод для зимнего сезона объясняются тем, что в период закрытого русла реки переходят на подземное питание. Увеличение минерализации происходит за счет повышения в химическом составе вод содержания гидрокарбонат-ионов, ионов кальция и магния. Этот период отбора характеризуется также более значительными показателями электропроводности и общей жесткости (рис. 2) в поверхностных водах. Максимальная величина УЭП составила 146,6 мкСм/см в подземной воде, минимальная – в р. Быкова (24,0 мкСм/см) (рис. 1).

Зимний период отбора характеризуется более высокими содержаниями нитрат- и сульфт-ионов в воде и более низкими ионов аммония (рис. 3, 4). В 43% случаях наблюдений отмечено превышение ПДКв.р. по NH₄⁺ в поверхностных водах в 1,3 раза максимально. В этот период также отмечены более высокие содержания сульфат-ионов в воде.

Величина рН в поверхностных водах варьирует в пределах 6,03 – 7,39. Минимальное и максимальное ее значение обнаружено в воде р. Уссури, у с. Казакевичево в октябре 2013 г., январе 2014 г.

Рис. 1. Изменение величины минерализации (М), удельной электропроводности (УЭП) в водах ГПЗБХ, октябрь 2013 – январь 2014 гг.

Рис. 2. Изменение общей жесткости в водах ГПЗБХ, октябрь 2013 – январь 2014 гг.

Рис 3. Распределение концентраций нитрат-ионов и ионов аммония в водах ГПЗБХ, октябрь 2013 – январь 2014 гг.

Рис 4. Изменение содержания сульфат – и хлорид – ионов в водах ГПЗБХ, октябрь, ноябрь 2013 г., январь 2014 гг.

В результате проведенного исследования установлено, что загрязнение СП происходит как от местных источников, также не исключен трансграничный перенос со стороны КНР, в частности сульфат- и нитрат-ионов. Существует вероятность попадания поллютантов в воды протоки Амурской в весенний период.

На территории Белгородской области на базе запасов Центрального участка Яковлевского месторождения богатых железных руд предприятием ООО «Металл-групп» осуществляется строительство и ввод в эксплуатацию Яковлевского рудника с производительностью до 4,5 млн. тонн сырой руды в год. Разработка месторождения ведется в пределах лицензионного участка с шахтным полем протяженностью 1600 м. В связи со сложными гидрогеологическими и горнотехническими условиями проектом принята система разработки нисходящими слоями с закладкой выработанного пространства твердеющими смесями [1, с. 202].

Сложность гидрогеологических условий обусловлена глубоким залеганием рудного тела под 550-метровой осадочной толщей, содержащей до 9 водоносных горизонтов с гидростатическими напорами до 5,0 МПа. Рудная залежь и вмещающие ее породы так же обводнены. Богатые железные руды наиболее водопроницаемы, коэффициент фильтрации варьирует от 0,04 до 0,28 м/сут. Значительная часть богатых железных руд (до 50%) представлена слабыми рыхлыми и глиноподобными разностями, которые в обводненном состоянии обладают низкими прочностными свойствами [2, с. 5].

С целью обеспечения безопасных условий ведения горных работ и защиты от подземных вод осуществляется постоянный дренаж рудного тела системой наклонных дренажных скважин и сетью протяженных горных выработок. Базис дренажа расположен на Откаточном горизонте минус 425 м, что составляет порядка 660 м от дневной поверхности. Водопритоки к подземному водоотливному комплексу достаточно стабильны во времени и составляют 480-510 м³/ч.

В формировании водопритоков к шахтному водоотливу Яковлевского рудника принимают участие подземные воды двух горизонтов: рудно-кристаллического и  нижнекаменноугольного. Существующая режимная сеть гидронаблюдательных скважин ориентирована на установление динамики и характера развития депрессионных воронок в этих двух горизонтах.

Первые работы по изучению гидрогеологических условий Яковлевского железорудного месторождения начались параллельно с исследованием геологического строения рудного тела и перекрывающего осадочного чехла с 1954 г [3]. По мере изучения геологических и гидрогеологических особенностей месторождения выявилась сложность гидрогеологических условий отработки богатых железных руд, в связи с чем, проводились дополнительные опытно-фильтрационные работы, для осуществления которых также потребовалось сооружение наблюдательных скважин за режимом подземных вод.

В соответствии с принципами непрерывности мониторинга режима подземных вод основная часть гидронаблюдательных скважин, пробуренных на стадии поисково-разведочных работ (1954-1958 гг.), была передана управлению строительства будущего Яковлевского рудника. В дальнейшем часть гидронаблюдательных скважин была выведена из режимных наблюдений и ликвидирована. После поисково-разведочных работ были проведены широкомасштабные фильтрационные эксперименты (опытное водопонижение 1959-1961 гг.), для контроля хода которых также было выполнено бурение дополнительных гидронаблюдательных скважин на нижнекаменноугольный и рудно-кристаллический водоносные горизонты [4]. В дальнейшем на стадии разработки проектных решений по отработке Яковлевского месторождения предусматривалось создание мощной системы осушения (ВИОГЕМ, 1973 г.). Для осуществления контроля дренажных мероприятий было предусмотрено дополнительное бурение гидронаблюдательных скважин.

В связи отказом от осушения нижнекаменноугольных отложений (1992 г.) и трудным экономическим положением предприятия в 90-е годы, значительная часть гидронаблюдательных скважин была ликвидирована или передана для осуществления регионального мониторинга [5].

Таким образом, за период от поисково-разведочных работ до стадии существующей отработки Яковлевского месторождения можно выделить следующие основные этапы  развития режимной сети гидронаблюдательных скважин:

I этап – создание режимной сети при поисково-разведочных работах 1954-1958 гг. Данный этап наиболее важен в дальнейшем изучении гидродинамического режима водоносных горизонтов в зоне строительства будущего Яковлевского рудника, так как в течение этого периода все гидрогеологические параметры горизонтов изучались в условиях ненарушенного режима подземных вод.

II этап – расширение режимной сети при опытном водопонижении 1959-1961 гг. Опытное водопонижение выполнялось для уточнения гидрогеологических и инженерно-геологических характеристик нижнекаменноугольного и рудно-кристаллического водоносных горизонтов. В этот период помимо сооружения специальных водопонижающих скважин на нижнекаменноугольный и рудно-кристаллический водоносные горизонты, было выполнено бурение гидронаблюдательных скважин. В основном гидронаблюдательные скважины сооружались для контроля развития депрессионной воронки в нижнекаменноугольных известняках. В пределах предполагаемого шахтного поля будущего Яковлевского рудника гидронаблюдательные скважины сооружались попарно – на нижнекаменноугольный и рудно-кристаллический водоносные горизонты, что позволяло оценивать параметры разделяющего слоя между двумя горизонтами.

III этап – расширение режимной сети при строительстве поверхностной дренажной системы 1974-1987 гг. Проект осушения, разработанный ВИОГЕМ, также включал в себя сооружение гидронаблдательных скважин для контроля изменения уровня подземных вод при строительстве и эксплуатации Яковлевского рудника. Основной объем бурения этих скважин не был реализован в связи с отказом от осушения нижнекаменноугольного водоносного горизонта (1992 г.).

IV этап – современное состояние режимной сети ООО «Металл-групп» Яковлевский рудник. Общегосударственные изменения в экономике страны, физический износ и утрата части гидронаблюдательных скважин отрицательно сказались на количестве действующих скважин.

В настоящее время существующая режимная сеть Яковлевского рудника представлена девятью гидронаблюдательными скважинами, которые позволяют контролировать пьезометрические поверхности следующих водоносных горизонтов:

- нижнекаменноугольный – 5 скважин;

- рудно-кристаллический – 4 скважины.

Глубина наблюдательных скважин за режимом подземных вод изменяется от 520 до 630 м. Скважины оборудованы датчиками АД 25-1,0 для дистанционного измерения уровня воды в скважинах. Измеряемой величиной является давление столба жидкости над погруженным в воду датчиком в метрах (с точностью до сотых долей метра).

Гидронаблюдательные скважины на местности расположены таким образом, что охватывают лежачий, висячий бок месторождения и само рудное тело [6].

Контроль положения пьезометрической поверхности нижнекаменноугольного и рудно-кристаллического водоносных горизонтов осуществляется два раза в месяц. В зависимости от степени динамичности положения пьезометрического уровня, периодичность наблюдений может быть увеличена до 4 раз в месяц.

Снижение пьезометрического уровня свидетельствует о дальнейшем расширении депрессионной воронки в рудно-кристаллическом водоносном горизонте за счет сработки емкостных запасов в результате осуществляемых дренажных мероприятий.

Результаты наблюдений за режимом подземных вод используются для:

- оценки эффективности принятой системы осушения и получения исходных данных для ее корректировки;

- уточнения фильтрационных параметров основных водоносных горизонтов и гидрогеологического строения месторождения;

- прогноза режима подземных вод по мере развития горных работ;

- разработки рекомендаций по развитию наблюдательной сети.

Результаты наблюдений за уровенным режимом представляются в виде карт гидроизопьез каждого из выделенных водоносных горизонтов, графиков колебаний уровней и таблиц замеров уровней по гидронаблюдательным скважинам.

Фактическое состояние работ по осушению Центрального участка Яковлевского месторождения показывает, что гидрогеологические условия, сложившиеся к настоящему времени, не являются сдерживающим фактором для проходки горных выработок в период строительства рудника. Однако требуется постоянный гидродинамический мониторинг состояния гидрогеологической ситуации на предприятии, в том числе с привлечением специализированных организаций.

Подземные воды представляют собой важнейший компонент гидросферы Земли, играя ключевую роль в поддержании устойчивости как природных экосистем, так и в обеспечении сельскохозяйственных ресурсов, необходимых для производства продовольствия. Эти скрытые водные запасы, заключенные в пористых и трещиноватых горных породах под поверхностью земли, являются неотъемлемой частью глобального водного цикла и оказывают многогранное влияние на окружающую среду и хозяйственную деятельность человека.

В контексте природных экосистем подземные воды выполняют ряд жизненно важных функций. Они служат основным источником питания для многих поверхностных водоемов, таких как реки, озера и ручьи, особенно в периоды засух или низкого уровня атмосферных осадков. Постоянное поступление подземных вод обеспечивает стабильный водный режим этих водоемов, поддерживая водное биоразнообразие и функционирование водных экосистем.

Подземные воды также играют критическую роль в поддержании уникальных и ценных водно-болотных угодий. Эти экосистемы, характеризующиеся высоким биоразнообразием и выполняющие важные экологические функции, часто зависят от поступления грунтовых вод для поддержания необходимого уровня влажности почвы и поверхностных вод. Деградация подземных вод может привести к осушению водно-болотных угодий и потере их экологической ценности.

Лесные массивы, особенно в засушливых и полузасушливых регионах, также в значительной степени зависят от доступности подземных вод. Корневые системы многих древесных пород способны достигать глубоких водоносных горизонтов, обеспечивая растения влагой в периоды дефицита поверхностной воды. Изменения в уровне или качестве подземных вод могут негативно сказаться на состоянии лесов и их устойчивости к стрессовым факторам.

Помимо обеспечения поверхностных экосистем, подземные воды поддерживают существование уникальных подземных экосистем, населенных специализированными микроорганизмами и беспозвоночными, адаптированными к жизни в условиях отсутствия света и ограниченного количества питательных веществ. Эти подземные биоценозы играют важную роль в биогеохимических циклах и очистке подземных вод.

В сфере сельскохозяйственного производства подземные воды являются ценным и часто незаменимым ресурсом. Они широко используются для орошения сельскохозяйственных культур, особенно в регионах с недостаточным количеством атмосферных осадков. Подземные воды, как правило, имеют более стабильный химический состав и температуру по сравнению с поверхностными водами, что делает их предпочтительным источником для орошения.

Подземные воды также играют важную роль в водоснабжении животноводческих комплексов, обеспечивая потребности сельскохозяйственных животных в питьевой воде. Качество подземных вод имеет прямое влияние на здоровье и продуктивность сельскохозяйственного скота.

Кроме того, подземные воды используются в процессах переработки сельскохозяйственной продукции, например, в пищевой промышленности. Требования к качеству воды, используемой в этих целях, часто очень высоки, и подземные воды могут являться наиболее подходящим источником.

Однако устойчивость экосистем и сельскохозяйственных ресурсов, зависящих от подземных вод, находится под угрозой из-за усиливающегося антропогенного воздействия. Чрезмерная откачка подземных вод для нужд сельского хозяйства, промышленности и коммунального хозяйства может привести к истощению водоносных горизонтов, снижению уровня воды в колодцах и скважинах, а также к деградации связанных с ними поверхностных экосистем.

Загрязнение подземных вод промышленными и сельскохозяйственными отходами представляет серьезную экологическую проблему. Промышленные стоки, содержащие тяжелые металлы и органические загрязнители, а также сельскохозяйственные стоки, содержащие нитраты, фосфаты и пестициды, могут проникать в водоносные горизонты, ухудшая качество подземных вод и делая их непригодными для использования и поддержания экосистем.

Изменение гидрологического режима территорий в результате урбанизации и строительства также оказывает негативное влияние на подземные воды. Запечатывание поверхности земли асфальтом и бетоном препятствует естественному пополнению подземных вод за счет инфильтрации атмосферных осадков, а строительство дренажных систем может изменять естественные пути движения подземных вод.

Существует тесная взаимосвязь между состоянием подземных вод и устойчивостью экосистем. Деградация подземных вод может привести к нарушению водного режима поверхностных водоемов, гибели водно-болотных угодий, ослаблению лесных массивов и исчезновению уникальных подземных биоценозов, что в целом снижает устойчивость природных экосистем к внешним воздействиям.

Аналогично, состояние подземных вод напрямую влияет на продуктивность сельскохозяйственных угодий. Истощение водоносных горизонтов может привести к дефициту воды для орошения, снижению урожайности и увеличению затрат на водоснабжение. Загрязнение подземных вод может сделать их непригодными для орошения и водопоя скота, нанося значительный экономический ущерб сельскому хозяйству.

Заключение

Подземные воды являются незаменимым ресурсом, оказывающим глубокое и многогранное влияние на устойчивость экосистем и обеспечение сельскохозяйственных потребностей. Бережное и ответственное отношение к подземным водам, основанное на принципах устойчивого управления и охраны, является залогом экологической безопасности и устойчивого развития как природных, так и антропогенных ландшафтов.