Формы нахождения химических элементов в водах исторического рудника «Гербертц» (Карелия, Россия): термодинамические расчеты и фракционирование

Abstract

Для изучения форм нахождения химических элементов в воде с фокусом на влияние растворенного органического вещества применен комплексный подход, включающий термодинамические расчеты и экспериментальное фракционирование. В качестве объекта исследования выбран затопленный исторический рудник «Гербертц» (Питкярантский район, Карелия). Характерная для выбранного района высокая степень гумификации природных вод в совокупности с уникальной металлогенией пород региона делает выбранный объект подходящим для решения поставленной задачи. Восточный ствол рудника «Гербертц» был опробован до глубины 20 м, что позволило отследить изменения, связанные со сменой окислительно-восстановительных условий. Одной из геохимических особенностей является достаточно высокое содержание микроэлементов, в первую очередь элементов рудной специализации, на фоне низкой величины общей минерализации. Для всех изученных проб природных вод рудника «Гербертц» характерны повышенные концентрации Zn, Fe, Mn, Cu, Ni, As и W. Экспериментальное фракционирование и термодинамическое моделирование форм нахождения химических элементов позволило выявить ряд металлов, в накоплении которых ОВ играет наибольшую роль. Оба метода продемонстрировали высокое сродство к ОВ U и Th, а также Cu, Ni, Y. Наиболее подвержены трансформации при смене геохимических условий формы металлов (Cd, Fe) с преобладанием электростатических связей и более высокой долей карбоксильных связей.