T. 329, №3 , 2018 г.

Геохимическое моделирование поведения тяжелых металлов в техногенных системах

Актуальность. Повышение качества прогнозов миграции загрязняющих веществ требует понимания и отражения в моделях гидрохимических процессов, определяющих поведение элементов в сложной мультикомпонентной, многофазной среде, их взаимодействия с другими компонентами. В большинстве случаев рудничный дренаж является сложной смесью веществ, испытывающих минеральные фазовые переходы с последующим растворением/осаждением, что требует применения численного гидрогеохимического моделирования. Цель работы: количественное описание гидрогеохимических процессов при взаимодействии нейтральных и слабощелочных рудничных вод с рекой. Методы исследования включали в себя анализ водных проб на общий химический (потенциометрические и титриметрические методы) и элементный (ИСП-АЭС) состав и расчетное моделирование химических форм нахождения элементов в растворе и индексов насыщения минеральных фаз при помощи программы WATEQ4f. Результаты исследования показали, что, несмотря на нейтральные и слабощелочные значения pH дренирующих рудничных потоков, содержание тяжелых металлов и сульфатов в них может достигать экстремальных значений, а их подвижные формы миграции могут представлять реальную угрозу для водных экосистем и ландшафтов. Основные химические формы нахождения Zn, являющегося главным загрязнителем, - это его сульфатные и акватированные комплексы. После впадения в реку цинк представлен преимущественно аква-ионами и карбонатными комплексами. Железо на всех участках опробования представлено исключительно гидроксидными комплексами. Расчеты индексов насыщения относительно минералов выявили, что ручьи пересыщены по отношению к ферригидриту Fe(OH)3, гетиту FeOOH, бариту BaSO4, которые устойчивы как в зоне смешения, так и в реке. Цинк, как преобладающий загрязнитель, образует собственную минеральную фазу, по составу отвечающую виллемиту Zn2[SiO4].

Ключевые слова:

нейтральный дренаж, хвостохранилища, тяжелые металлы, индекс насыщения, химические формы нахождения, моделирование, гидрохимия, электронный ресурс

Авторы:

Корнеева Татьяна Владимировна

Юркевич Наталия Викторовна

Саева Ольга Петровна

Скачать PDF