Influence of Drainage with High Levels of Water-Soluble Salts on the Environment in the Verhnekamskoe Potash Deposit, Russia

Abstract

Saline drainage from slurry storage facilities can deteriorate the properties of clay barriers in the beds of embankment dams and slurry ponds and cause saline drainage to infiltrate into groundwater. The chemistry of slurry material, drainage, springs, surface water, and soils was studied near the slurry storage facility of the Verhnekamskoe potash mine (Russia). Our study showed that the Na–Cl type mine drainage water, with high amounts of nitrogen compounds, increased the salinity of the groundwater and surface water, and the river valley ecosystems. As a result of ion exchange and leaching, the soil, groundwater, and surface water have elevated levels of ${\text{C}}{{\text{a}}^{2+}}$, ${\text{M}}{{\text{g}}^{2+}}$, ${\text{SO}}_{4}^{{2 - }},$ and ${\text{F}}{{\text{e}}_{{\text{total}}}}$, and extremely high ${\text{~N}}{{\text{a}}^+}$ and ${\text{C}}{{\text{l}}^ - }{\text{~}}$ values. Iron-rich precipitates and hydrogen sulfide tend to form down-gradient in the saline, water-logged seepage areas.

抽象

尾矿库富盐废水能够破坏坝体和库底泥质隔离层,引起盐水入渗地下水。测试了俄罗斯Verhnekamskoe钾盐矿尾矿库附近尾矿浆、尾矿废水、泉水、地表水和土壤的化学成分。结果表明:Na-Cl型尾矿废水含有大量氮化合物,已使地下水、地表水和河谷生态系统的盐度(矿化度)增高。离子交换与溶滤作用使土壤、地下水和地表水含有高水平Ca²⁺、 Mg²⁺、SO₄^2-、总铁和极高水平Na⁺和Cl^-。盐沼地内富铁沉淀和硫化氢呈向下递减特征。

Zusammenfassung

Salzhaltige Abflüsse aus Schlammspeicherbecken können die Eigenschaften von Tonbarrieren am Fuß von Dammböschungen und Schlammbecken verschlechtern. Es kann somit zu salinaren Einträgen in das Grundwasser kommen. Die chemische Zusammensetzung des Schlammmaterials sowie des Drainage-, Quell- und Oberflächenwassers und der Böden in der Umgebung von organikreichen Schlammspeichern der Verhnekamskoe Salzmine (Russland) wurde untersucht. Diese Untersuchungen zeigen Drainagewasser des Na-Cl-Typs mit hohen Gehalten an Stickstoffkomponenten und eine steigende Salinität im Grund- und Oberflächenwasser sowie im fluvialen Ökosystem. Aufgrund von Ionentausch und Auslaugungsvorgängen weisen die Böden sowie das Grund- und Oberflächenwasser erhöhte Gehalte an Ca2+, Mg2+, SO42- und Feges sowie sehr hohe Gehalte an Na+ und Cl- auf. In abstromig gelegenen, staunassen Bereichen bilden sich tendenziell schwefelwasserhaltige Bereiche mit eisenreichen Präzipitaten aus.

Resumen

El drenaje salino de las instalaciones de almacenamiento de lodos puede deteriorar las propiedades de las barreras de arcilla en los lechos de presas de terraplén y estanques de lodos y hacer que el drenaje salino se infiltre en las aguas subterráneas. Se estudió la química del material de la suspensión, el drenaje, los manantiales, las aguas superficiales y los suelos cerca de la instalación de almacenamiento de lodos de la mina de potasa de Verhnekamskoe (Rusia). Este estudio mostró que el agua de drenaje de la mina tipo Na-Cl, con altos valores de compuestos nitrogenados, incrementó la salinidad del agua subterránea y del agua superficial los ecosistemas del valle del río. Como un resultado del intercambio iónico y la lixiviación, suelo, agua subterránea y agua superficial tienen altos niveles de Ca(2+), Mg(2+), SO4(2-), Fe total y extremadamente altos niveles de Na(+) y Cl(-). Los precipitados ricos en hierro y el sulfuro de hidrógeno tienen a formar gradientes corriente abajo en las áreas de filtración de agua salada.