авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

Геохимия взаимодействия рудничного дренажа с природными водоемами как естественными гидрохимическими барьерами

-- [ Страница 2 ] --

Общая сумма микроэлементов в растворе варьирует от 90 до 120 мг/л. Основной вклад вносят как породообразующие элементы 3-го класса опасности: Al, Fe, Mn, так и металлы: Zn, Cu, Cd, Pb.

Макро- и микроэлементный состав вод Карьерного ручья и озера практически одинаков, несмотря на то, что озеро пополняется атмосферными осадками. Концентрации практически всех элементов в воде превышают фоновые значения и ПДК, аномалии в микроэлементном составе в несколько раз более выражены, чем в макрокомпонентном. Обращает на себя внимание высокое содержание элементов 2-го класса опасности: Cd, Ni, Pb (табл. 1).

Таблица. 1

Микроэлементный состав воды Карьерного ручья, зоны смешения и озера, мг/л

Эл-ты Озеро Зона смешения Ручей ПДК* Фон**
Al 4.5 4.5 3.0 0.2 <0.1
Mn 9.7 9.5 13 0.1 0.006
Fe 6.3 5.8 6 0.3 0.03
Co 0.08 0.08 0.09 0.1 <0.1
Ni 0.14 0.13 0.15 0.02 0.01
Cd 0.32 0.32 0.41 0.001 0.02
Cu 1.3 1.3 0.95 1.0 0.003
Pb 0.2 0.1 0.1 0.01 0.01
Zn 72 70 89 1.0 0.01

* - предельно допустимая концентрация химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования (ГН 2.1.5.1315-03, 2003);

** в качестве фонового водоема выбрано Гавриловское водохранилище, расположенное на территории Гурьевского района в 5 км от г. Салаира на удалении от техногенных источников.

Долевое распределение химических форм металлов в воде ручья, зоны смешения и озера также очень похоже. Для Zn, Cd, Fe, Cu, Ni, Mn преобладающими формами являются аква-ионы (>50 %), а для Pb и Al - сульфатные комплексы типа PbSO40aq и AlSO4+. Интересен тот факт, что в устьевой части Карьерного ручья (pH=3.54) присутствуют аква-ионы Fe(II) и в меньшей доле сульфатные его формы, а в озере (pH=3.02) доля аква-ионов Fe(II) уменьшается до 40 %, появляются сульфатные комплексы и гидроксидные формы Fe(III) - 32 %. Объяснение этому факту можно найти в следующих окислительных реакциях:

4Fe2+(aq)+O2+4H+(aq)4Fe3++2H2O

Fe3+ + 3H2OFe(OH)3 +3H+

Таким образом, увеличение окислительно-восстановительного потенциала в озере, окисление Fe(II) до Fe(III) и его последующий гидролиз ведут к подкислению водной среды и выпадению гидроксидов. Воды ручья и озера пересыщены по отношению к оксидам и гидроксидам железа (III) и меди, что выражено в обильном формировании рыжих охр в донном осадке. Возможно образование барита BaSO4, гипса CaSO4·2H2O, ангидрита CaSO4.

Концентрации халькофильных элементов Zn, Cu, Pb, Cd, Ag в донных осадках оказываются на уровне содержаний породообразующих Ca, Mg, Na и Ti (>0.1 вес. %). Концентрации остальных элементов находятся на уровне фоновых. По соотношению содержания элементов в донных осадках и в воде были рассчитаны коэффициенты распределения. Наиболее подвижными микроэлементами в системе «кислый-кислый» являются Cd, Zn, Ni, Mn и Cu. Некоторая часть этих элементов сорбируются на гидроксидах железа, в том числе на образующихся аморфных разностях. Однако металлы могут легко переходит в раствор, так как структура свежеосажденных гидроксидов полностью не сформирована, и для них характерны процессы десорбции.

4.2. Зоны смешения, удовлетворяющие типу «нейтральный (слабощелочной) - нейтральный». Как правило, на гидрохимическом барьере идут процессы разбавления, сорбции и формирования/растворения минералов техногенного происхождения, которые приводят к снижению концентраций тяжелых металлов в растворе. Такими примерами гидрохимических барьеров являются зоны смешения ручьев Водопадного, Березового и Екатерининского с рекой Малой Талмовой, в которых суммарные концентрации металлов резко снижаются, не достигая однако фонового уровня.

Дренажные ручьи Салаирской группы относятся к сульфатно-гидрокарбонатному и сульфатному классам, в катионном составе вод преобладают Ca и Mg. Высокие концентрации Zn и Mn в Екатерининском ручье позволяют отнести их также к разряду макрокомпонентов. Все ручьи характеризуются нейтральными (слабощелочными) значениями рН, окислительной обстановкой (+0.43+0.47 В) и минерализацией от 1 до 11 г/л.

Екатерининский ручей
Водопадный ручей
Березовый ручей

Концентрации металлов в воде всех ручьев превышают фоновые значения на 2 - 4 порядка. Их суммарное содержание варьирует от 10 до 95 мг/л, достигая максимальных значений в Екатерининском ручье (табл. 2).

Таблица 2

Усредненный микроэлементный состав воды дренажных ручьев Салаирской ГТС, мг/л

Ручьи Zn Mn Fe Cu Cd Ni Co
Екатерининский 60 30 0.9 0.01 0.4 0.1 0.2
Водопадный 6.1 3 0.02 0.01 <0.005 0.02 0.03
Березовый 4.6 7.1 0.1 0.04 0.05 0.02 0.03

Помимо простого разбавления на гидрохимическом барьере идут процессы формирования/растворения минеральных фаз. Нейтральные воды Екатерининского ручья пересыщены по отношению к ферригидриту Fe(OH)3, гетиту FeOOH, бариту BaSO4, которые устойчивы как в зоне смешения, так и в реке (см. вкл. рис. 4). Формирующийся в ручье манганит MnOOH в зоне смешения и реке переходит в биксбиит Mn2O3. Сульфатные минералы ярозит и гипс также неустойчивы в зоне смешения и в воде реки. Цинк, как преобладающий загрязнитель, образует собственную минеральную фазу, по составу отвечающую виллемиту Zn2[SiO4], которая нестабильна в зоне смешения и реке и переходит в ZnSiO3. Процессы минералообразования обусловлены изменением концентрации и химических форм нахождения элементов. В зоне смешения доля сульфатных комплексов Zn, Cd, Mn, Ba, Ni уменьшается за счет появления аква-ионов, и в реке она становится еще меньше, поскольку формируются гидрокарбонатные и карбонатные комплексы типа MeCO3aq, Me(CO3)22-, MeHCO3+. Устойчивые гидроксидные комплексы железа (III) и меди преобладают почти на всех участках опробования.

Суммарные концентрации металлов в воде ручьев Водопадного и Березового закономерно снижаются при смешении с р. М.Талмовая, также не достигая фоновых значений. Химические формы нахождения преобладающих загрязнителей Mn и Zn изменяются практически одинаково в обоих ручьях. В зонах смешения и реке постепенно снижается доля их сульфатных комплексов за счет увеличения аква-ионов и карбонатных/гидрокарбонатных форм. Это объясняет формирование минералов Zn и Mn в ручье Водопадном: цинкит ZnO, смитсонит ZnCO3, манганит MnOOH и родохрозит MnCO3, а в зоне смешения и реке эти соединения неустойчивы и способны растворяться. В руч. Березовом, в отличие от рядом находящегося Водопадного, формирование манганита и родохрозита происходит в зоне смешения, и еще больше - в р. М. Талмовая. Образуются взвешенные частицы карбонатов Mn, Ca, Mg, оксидов Mn, гидроксидов Fe, барита и силикатов цинка в виде виллемита и ZnSiO3. Калиевый ярозит неустойчив и растворяется в зоне смешения и реке.

Донные осадки ручьев Салаирской группы накапливают высокие количества Mn, Cd, Zn, Pb, Sb, Cu, превышающие кларки в земной коре (Виноградов, 1962) на 2-4 порядка. Причем Mn, Cd и Zn подвижны в техногенных стоках, а при смешении лучше удерживаются в составе осадков, что объясняется прочными корреляционными связями Fe с металлами, т.е их сорбцией на гидроксидах железа (см. вкл. рис. 5).

***

Наибольшей подвижностью при переходе из донных осадков дренажных ручьев в раствор обладают металлы в системе «кислый-кислый», поскольку кислые условия среды являются более благоприятной средой для миграции большинства элементов. Результаты исследования двух зон смешения в Салаирской ГТС показали, что наиболее эффективным барьером является система «нейтральный-нейтральный». Zn и Cd в данной системе практически полностью сорбируются на гидроксидах железа, представленных ферригидритом, уменьшая тем самым суммарную концентрацию элементов в воде на 1-2 порядка.

4.3. Зоны смешения удовлетворяющие типу «кислый-нейтральный»

4.3.1. Медногорская ГТС

Воды подотвальных ручьев Блявинского месторождения характеризуется разной окислительной обстановкой и минерализацией 3.3 и 13 г/л. Нейтральный ручей (Голубой) относится к сульфатно-гидрокарбонатому классу, Ca-Mg-Na типу. Кислый ручей Зеленый - к сульфатно-хлоридному классу, Mg-Al-Ca-Na(-Mn-Zn) техногенному типу:

Голубой ручей
Зеленый ручей

Техногенные стоки впадают в реки Жирикля и Херсонка, которые являются правыми притоками второго порядка р. Блява. С их стоком в Блявинские воды поступают Cd, Zn, Ni, Cu, Pb, Fe, Mn и Al, суммарные концентрации которых в антропогенных ручьях достигают значений вплоть до 0.5 - 0.9 г/л (табл. 3).

Таблица. 3

Микроэлементный состав дренажных ручьев Медогорской ГТС, мг/л

Ручьи Fe Al Mn Cu Zn Pb Cd Ni
Голубой 0.1 0.2 18 1.5 6.1 <0.1 0.02 0.2
Зеленый 33 440 120 170 100 0.2 0.7 2.9


Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.