Гидрохимия карьерных озер Яман-Касы и Блява

Карьерные озера, возникающие после окончания эксплуатации месторождений открытым способом, занимают значительные территории и представляют существенную проблему для окружающей среды в пределах сформированных горнопромышленных ландшафтов. Несмотря на «генетические» отличия в гидрологических и гидрохимических показателях от природных озер, в мировой литературе за карьерами озерами прочно закрепился термин «pit lakes» (от «open pit»-карьер и «lake» озеро) (Bachmann et al., 2001; Castendyk, Webster-Brown, 2007; Castro, Moore, 2000; Denimal et al., 2005; Pellicori et al., 2005; Ramstedt et al., 2003; Regenspurg et al., 2004; Totsche et al., 2003; Uhlmann et al., 2004). В последние годы термин «карьерные озера», отражающий и генезис и особенности формирования, нашел отражение и в отечественных публикациях (Удачин и др., 2003; Филиппова, Дерягин. 2005).

Проанализирован состав карьерных озер Яман-Касы (рис. 9) и Блява (рис. 10). Проведено определение физико-химических параметров, включающее определение водородного показателя (pH), окислительно-восстановительного потенциала (Eh), электропроводности и определение анионно-катионого состава, а также микроэлементного состава (табл. 4, 5).

Карьерные озера Яман-Касы и Блява относятся к ультракислым, а воды в них отмечаются с очень высокой тяжелометальной нагрузкой.

На основании результатов анализа вод карьерных озер определено, что в карьерных озерах, возникших после отработки месторождений Яман-Касы и Блява, присутствует четко выраженная контрастная стратификация по растворенному кислороду с существованием оксиклина на глубинах между 3 и 7,5 м (рис. 8). Установлено, что количество взвешенных веществ в кислородной и анаэробной зонах отличаются в 40-50 раз (в кислородной зоне содержание взвеси составляет 35- 50 мг/л, в анаэробной 0,8-1,2 мг/л).

Распределение химических элементов в карьерных озерах контролируются положением оксиклина. Содержание халькофильных и сидерофильных элементов в аэробной зоне в 3-6 раз меньше, чем в анаэробной.

При исследовании фазового состава донных отложений карьерных озер установлено, что они образованы продуктами выветривания руд и вмещающих пород (пирит, кварц, полевые шпаты, серицит, хлорит) и новообразованными фазами (ферригидрит, швертманнит, гипс).

Таблица 4

Результаты химического анализа вод карьерного озера Блява

№ пробы	R 272	R 272/1	R 272/2	R 272/3	R 272/4	R 272/5	R 272/6	R 272/7
Глубина отбора	1 м	4 м	8 м	14 м	18 м	26 м	32 м	42 м
Элементы	Физико-химические параметры и анионно-катионный состав (мг/л)
рН	2.92	3.01	2.63	2.58	2.60	2.62	2.60	2.57
Eh, mV
γ, μS
Т, ^0C	0.2	0.5	4.2	7.0	7.5	7.8	7.8	7.7
О2, мг/л	10.4	10.3	0.4	0.2	0.5	0.4	0.2	0.1
HCO3^-	-	-	-	-	-	-	-	-
SO4^2-
Cl^-
Ca	317.2	249.8	203.7	198.4	185.1	157.5	142.5	149.3
Mg	261.3	212.7	274.8	281.0	309.0	324.9	336.2	335.9
К	8.0	6.6	11.9	12.9	15.4	15.7	17.5	18.1
Na	26.3	21.5	159.5	170.3	194.0	183.7	166.4	176.5
Микроэлементы (мкг/л)
Li
Al
Sc
V
Cr
Mn
Fe
Co
Ni
Cu
Zn
Ga	2.6	1.8	41.7	44.4	50.9	47.9	48.5	47.3
As
Se	12.2	6.9	11.4	11.9	12.6	12.0	12.4	12.1
Rb	4.1	3.6	14.7	17.0	15.2	17.1	18.9	19.4
Sr
Y
Ag	5.6	4.4	6.1	7.3	8.9	8.5	8.5	8.8
Cd
In	0.43	0.32	11.9	15.6	19.9	19.3	20.2	19.4
Cs	0.12	0.09	0.34	0.39	0.40	0.39	0.37	0.38
Ba	3.6	2.4	10.0	11.9	11.3	18.5	14.0	20.1
La
Ce
Pr	1.9	1.1	16.0	17.0	17.5	17.2	18.8	17.9
Nd	30.2	25.7	78.4	87.2	91.1	90.2	95.9	94.7
Sm	5.9	4.6	18.3	21.6	22.9	24.0	24.7	25.3
Eu	0.8	0.5	2.5	3.0	3.2	3.2	3.8	3.5
Gd	11.4	8.9	24.9	28.3	31.6	31.0	34.1	32.8
Tb	0.21	0.16	0.67	0.75	0.70	0.86	1.1	0.98
Dy	11.3	9.4	27.1	29.0	30.9	32.4	33.0	34.3
Ho	0.19	0.15	0.8	1.0	1.8	2.2	2.3	2.0
Er	3.7	2.7	11.3	12.8	14.0	14.3	15.2	14.5
Tm	0.11	0.08	0.16	0.16	0.22	0.20	0.23	0.22
Yb	2.2	1.3	11.6	10.9	11.4	11.8	12.2	11.9
Lu	0.07	0.06	0.14	0.14	0.15	0.14	0.15	0.15
Tl	1.7	1.3	6.5	8.3	8.3	8.5	8.9	9.1
Pb
Bi	2.3	2.3	2.6	2.3	2.5	2.7	3.1	2.9
Th	6.5	6.0	6.1	6.3	6.8	6.4	6.7	6.2
U	3.7	2.3	11.7	12.0	13.5	13.7	14.6	14.4

 

Таблица 5

Результаты химического анализа вод карьерного озера Яман-Касы

№ пробы	R 273	R 273/1	R 273/2	R 273/3	R 273/4	R 273/5	R 273/6	R 273/7
Глубина отбора	1 м	3 м	7 м	12 м	18 м	23 м	27 м	34 м
Элементы	Физико-химические параметры и анионно-катионный состав (мг/л)
рН	2.94	2.89	2.65	2.62	2.60	2.63	2.63	2.59
Eh, mV
γ, μS
Т, ^0C	0.8	1.1	3.1	4.0	4.5	4.8	4.8	5.0
О2,мг/л	9.0	9.3	1.2	1.1	1.2	1.4	1.9	2.2
HCO3^-	-	-	-	-	-	-	-	-
SO4^2-
Cl^-
Ca
Mg
К	8.4	8.7	10.1	11.4	10.8	11.0	10.5	12.3
Na
Микроэлементы (мкг/л)
Li
Al
Sc
V
Cr	1.8	2.6	14.1	14.9	18.4	20.7	23.9	21.0
Mn
Fe
Co
Ni
Cu
Zn
Ga	1.4	1.7	3.6	3.6	3.6	3.9	3.6	4.1
As
Se	8.2	7.7	7.9	11.2	10.6	17.2	17.8	18.5
Rb	2.1	3.0	6.3	5.9	7.0	5.7	6.6	7.0
Sr
Y
Ag	1.6	2.0	3.7	3.0	3.2	2.9	4.7	11.1
Cd
In	1.4	1.6	9.3	8.7	8.2	8.0	8.8	10.0
Cs	0.08	0.08	0.82	0.93	0.90	0.94	1.10	1.06
Ba	5.6	5.3	17.9	20.8	23.6	27.1	33.2	35.0
La
Ce
Pr	3.7	3.5	24.3	23.8	23.0	24.8	23.5	24.2
Nd	28.3	28.7	90.6	88.4	87.1	86.5	87.0	88.7
Sm	8.9	9.2	19.0	19.5	21.6	22.7	21.7	23.5
Eu	3.8	3.5	11.8	14.0	14.5	15.7	14.2	14.3
Gd	12.4	11.3	20.6	17.7	19.5	21.0	18.3	17.9
Tb	1.2	0.9	2.1	2.1	2.5	2.8	2.5	2.5
Dy	10.1	10.7	19.6	23.7	24.1	24.7	23.8	26.2
Ho	1.4	1.7	9.9	10.4	9.3	8.8	9.2	9.6
Er	4.9	4.6	12.7	14.0	13.4	14.2	15.0	15.7
Tm	0.64	0.56	0.93	1.23	1.40	1.57	1.75	1.92
Yb	4.3	3.8	14.8	14.3	15.7	16.2	16.2	16.0
Lu	0.59	0.47	1.00	0.88	0.90	0.86	0.93	0.91
Tl	0.11	0.24	1.20	1.58	2.05	1.96	1.88	1.95
Pb
Bi	0.05	0.11	0.19	0.20	0.19	0.19	0.37	0.34
Th	0.5	0.5	0.7	0.7	0.8	0.8	0.8	0.9
U	4.2	3.7	11.2	14.0	12.8	11.7	14.6	12.8

 

Рис. 8.Схема распределения физико-химических параметров в вертикальном разрезе карьерного озера Яман-Касы

 

 

Рис. 9. Карьерное озеро Блява.

 

 

 

 

Рис. 10. Карьерное озеро Яман-Касы.

Химический и минеральный состав донных отложений