Геохимические особенности миграционных потоков в зоне влияния горнопромышленного техногенеза (г. Медногорск)

Abstract

Актуальность работы продиктована крупномасштабным загрязнением природных водоемов и рек, которое происходит при впадении в них дренирующих и сезонных потоков из хвостохранилищ и техногенных отвалов, содержащих высокие концентрации металлов, сульфатов и других компонентов. Оценка степени равновесия природно-техногенных вод к гидрогенным минералам в настоящее время является актуальной задачей, решение которой позволит описать природу геохимической специфики техногенных вод и механизмы их формирования, определить источники химических элементов и процессы вторичного минералообразования, формы миграции токсичных элементов в техногенных потоках и их влияние на окружающую среду. Цель работы: исследование закономерностей вторичного минералообразования в техногенных потоках как основного фактора выведения металлов из растворов. Методы исследования. Физико-химическое моделирование химических форм нахождения элементов в растворе рассчитывалось при помощи программы WATEQ4f. Одновременно рассчитывались индексы насыщения, указывающие на потенциальную недосыщенность или пересыщенность раствора по отношению к различным минеральным фазам. Результаты. Изложены результаты физико-химического моделирования вод Медногорской геотехнической системы с применением программного пакета WATEQ4f. Рассчитаны химические формы нахождения элементов и индексы насыщения вод по отношению к ряду минеральных фаз. В исследуемых водах возможно формирование различных гидроксидов и ярозита различного состава, которые неустойчивы при впадении их в р. Жирикля и способны растворяться. Полученные данные свидетельствуют о переходе гётита в ферригидрит в зонах смешения Зеленого и Голубого техногенных ручьев и в реках Жирикля и Блява.

The relevance of the research is caused by large-scale pollution of natural ponds and rivers which occurs at mine drainage, containing elevated concentration of metals, sulphates and other components, run into uncontaminated waters. Assessment of the degree of natural and technogenic waters balance to hydrogenic minerals is currently an urgent problem. Its solution allows describing the nature of the geochemical specifics of technogenic water, and the mechanisms of their formation, identifying the sources of chemical elements and processes of secondary mineral formation, forms of migration of toxic elements in the technogenic streams and their impact on the environment. The aim of the study is finding-out the regularities of secondary mineral formation in anthropogenic streams as major factor of removal of metals from solutions. The methods used in the study. Physical and chemical modeling of chemical species in solution was calculated using WATEQ4f code. At the same time the authors have calculated saturation indexes, indicating a potential undersaturation or supersaturation of solution with respect to various mineral phases. The results. The paper introduces the results of physico-chemical modeling of Mednogorsk geotechnical system with application of the WATEQ4f package. The authors calculated the chemical species of elements and saturation indexes with respect to a number of mineral phases. Various hydroxides and different types of jarosite, which are unstable in the mixing zone with Zhiriklya River and are able to dissolve, can be formed in water samples under study. These findings indicate the transition of goethite to ferrihydrite in the mixing zones of Green and Blue mine drainages and in Zhiriklya and Blyava rivers.