Том 329 № 3 (2018)
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