Вестник МГТУ. 2018, том 21, № 1.

Вестник МГТУ. 2018. Т. 21, № 1. С. 88–98. DOI: 10.21443/1560-9278-2018-21-1-88-98 93 На основании разработанных раньше методик формирования химического состава природных вод с учетом химического состава пород проведено физико-химическое моделирование (ФХМ) (ПК "Селектор"). В ФХМ включено 34 независимых компонента (Al-B-Br-Ar-He-Ne-C-Ca-Cl-F-Fe-K-Mg-Mn-N-Na-P-S-Si-Sr- Cu-Zn-Ni-Pb-V-Ва-Со-Сr-Hg-As-Cd-H-O-e), 996 зависимых компонента, в том числе в водном растворе – 369, в газовой фазе – 76, жидких углеводородов – 111, твердых фаз, органических и минеральных веществ – 440. Набор твердых фаз мультисистемы сформирован с учетом минерального состава Хибинского массива [14–17]. Изучены процессы формирования природных вод в системе "вода – порода – атмосфера" в зависимости от степени взаимодействия (ξ) пород с водными растворами в открытых условиях (100 кг атмосферы, 1 000 кг воды, T 276,15, P 1 бар, порода 100 г – средний состав пород Хибинского массива (табл. 3 – столбик 11, табл. 2 – столбик 10, табл. 1 – столбик 10)), коэффициенты водной миграции S, F, Cl [18]. Результаты и обсуждение Результаты моделирования взаимодействия "вода – порода" представлены в табл. 4. Аналитические данные анализа проб воды из скважин водозабора приводятся в табл. 5. Анализ результатов моделирования и полученных аналитических данных указывает на сопоставимость концентраций по кальцию, натрию, магнию, стронцию, сульфатам, фтору, гидрокарбонатам и значениям рН. Кроме того, результаты моделирования указывают на возможность присутствия в водах хрома, кобальта и ванадия. Состав новообразованных фаз – мусковит (Msc), гетит, апатит (Apt), монтмориллонит (Mnt) и аморфный кремнезем – соответствует новообразованиям, обнаруженным в Хибинском щелочном массиве в результате выветривания нефелина. Смектиты – смешаннослойные алюмосиликаты, содержащие кальций, магний и натрий. По результатам моделирования содержание калия должно быть значительно меньше, чем обнаружено в водах из скважин водозабора. Кроме того, в водах водозабора обнаружены нитраты. Сопоставление этих данных с химическим составом поверхностных вод позволяет сделать вывод, что на химический состав вод водозабора оказывают влияние и поверхностные воды, содержащие больше чем природные такие элементы, как хлор, калий и нитраты (табл. 6). Таблица 4. Результаты моделирования системы "вода – порода" (водозабор "Предгорный", поселок Коашва), Т 3 °С, Р 1 бар Table 4. The results of modeling of the system "water – rock" ("Predgorny" water intake, Koashva), T 3 °C, P 1 bar Компоненты раствора, мг/л ξ NU Ca 2+ Na + Mg 2+ K + Ba 2+ Ni 2+ Co 2+ 2 4 HVO − 1 0,1 4,15E-01 5,70E-01 2,69E-01 1,02E-01 3,73E-03 1,84E-03 2,09E-04 2,35E-03 0,8 0,15849 6,20E-01 8,95E-01 4,26E-01 1,97E-01 5,91E-03 2,92E-03 3,32E-04 3,75E-03 0,6 0,25119 9,73E-01 1,44 6,74E-01 2,06E-01 9,37E-03 4,63E-03 2,92E-04 5,97E-03 0,4 0,39811 1,54 2,33 1,07 1,84E-01 1,49E-02 7,34E-03 9,73E-05 9,47E-03 0,2 0,63096 2,43 3,72 1,68 1,57E-01 2,35E-02 1,16E-02 2,75E-05 1,5E-02 0 1 3,82 5,92 2,65 1,18E-01 3,73E-02 1,84E-02 5,24E-06 2,38E-02 –0,2 1,58489 5,99 9,41 2,26 9,54E-02 5,90E-02 2,92E-02 1,25E-06 3,77E-02 –0,4 2,51189 9,24 14,9 3,83E-01 6,94E-02 9,31E-02 4,62E-02 2,08E-07 5,98E-02 Sr 2+ 2 4 CrO − SiO 2 2 4 SO − 3 HCO − P общ F – pH 1 0,1 7,38E-02 2,63E-03 2,07 3,48E-01 3,82 1,26E-02 1,66E-02 7,04 0,8 0,15849 7,77E-02 4,57E-03 3,18 5,51E-01 5,96 2,70E-03 2,28E-02 7,25 0,6 0,25119 8,38E-02 7,71E-03 3,43 8,71E-01 9,27 5,27E-04 3,53E-02 7,47 0,4 0,39811 9,36E-02 1,28E-02 3,43 1,37 14,5 1,01E-04 5,58E-02 7,71 0,2 0,63096 1,09E-01 2,08E-02 3,44 2,16 22,7 1,90E-05 8,83E-02 7,98 0 1 1,33E-01 3,66E-02 3,43 3,39 35,3 3,01E-06 1,40E-01 8,34 –0,2 1,58489 1,41E-01 5,36E-02 3,44 5,36 45,3 5,71E-07 2,22E-01 8,66 –0,4 2,51189 5,25E-02 8,54E-02 3,43 8,50 52,7 9,50E-08 3,52E-01 9,05 Состав новообразованных фаз, моль MnO 2 FeO(OH) Msc Apt Mnt SiO 2 Co 3 O 4 Smc 1 0,1 3,34E-04 1,27E-02 3,76E-03 1,37E-04 8,50E-03 5,69E-06 – – 0,8 0,15849 5,29E-04 2,01E-02 5,04E-03 4,04E-04 1,46E-02 1,24E-04 – – 0,6 0,25119 8,39E-04 3,18E-02 1,07E-02 6,80E-04 1,97E-02 3,18E-02 1,33E-06 – 0,4 0,39811 1,33E-03 5,04E-02 2,07E-02 1,09E-03 2,65E-02 8,99E-02 4,17E-06 – 0,2 0,63096 2,11E-03 7,99E-02 3,62E-02 1,72E-03 3,76E-02 1,82E-01 7,33E-06 – 0 1 3,34E-03 1,27E-01 6,07E-02 2,73E-03 5,53E-02 3,26E-01 1,18E-05 – –0,2 1,58489 5,29E-03 2,01E-01 9,85E-02 4,33E-03 8,45E-02 4,46E-01 1,88E-05 2,67E-02 –0,4 2,51189 8,39E-03 3,18E-01 1,58E-01 6,86E-03 1,31E-01 5,61E-01 2,98E-05 8,73E-02