Опыт №2 Синтез ферригидрита.

В 500 мл 0,025 М Fe(NO₃)₃*9H₂O добавляли по каплям 0,375М NaOH (рис. 25), подобно синтезу швертманнита, на магнитной мешалке. Раствор приобретал темно-бурую, с вишневым оттенком, окраску. После стабилизации pH на уровне 6,95 ед., начинали выпадать хлопья и образовывался осадок (рис. 26). На следующий день осадок фильтровали и сушили.

Рис. 25. Добавление щелочи в опыте №2.

Рис. 26. Слева- выпадение хлопьевидных частиц, а справа - осадок после 24 часов в опыте №2.

 

Высушенные осадки прошли рентгенофазовый анализ и ИК- спектроскопию. Полученные дифрактограммы и ИК- спектры приведены на рис. 27, 28. В связи с отсутствием нитрата железа, вероятно, не удалось получить кондиционного раствора нитрата железа и выпавшие в осадок бурые охры никакого отношения к гидроксиду железа не имеют, а представлены селитрой, о чем свидетельствуют типичные отражения на дифрактограмме с 3.90, 3.03, 2.80, 2.53, 2.31, 2.12 и 1.89 А (рис. 27). Синтезированный швертманнит на дифрактограмме образует среднее по масштабу гало с максимумом на 2.57 А, что делает невозможным его идентификацию по результатам рентгенофазового анализа. Но на ИК-спектрах отмечаются только типичные для швертманнита полосы поглощения на 987 см^-1 и 1130 см^-1, характерные для колебаний в группировке SO_4, и 610 и 1660 см^-1, отвечающие связям FeO (рис. 28).

Кальцитсодержащие охры выпадают из наиболее кислых вод и на дифрактограмме и ИК-спектрах имеют отражения и полосы поглощения, характерные для ярозита. Ферригидритсодержащие и кальцитсодержащие охры содержат небольшую примесь тонких терригенных хлорита, кварца и пирита.

 

 

Рис. 27. Дифрактограммы продукта синтеза: гидроксида железа (?) (1) и швертманнита (2); дифрактограммы природные: швертманнитсодержащих (3) и кальцитсодержащих (4) охр вблизи источника эмиссии; ферригидритсодержащих (5) охр.

 

Рис. 28. ИК спектры продукта синтеза: гидроксида железа (?) (1) и швертманнита (2); ИК спектры природные: швертманнитсодержащих (3) и кальцитсодержащих (4) охр вблизи источника эмиссии; ферригидритсодержащих (5) охр.

Заключение

В представленной работе впервые рассматриваются процессы трансформации окружающей среды Медногорской геотехнической системы, связанные с деятельностью Медногорского медно-серного комбината и Блявинского рудоуправления.

Сульфидизированная отвальная масса отходов добычи руд рассмотрена как источник формирования гидрохимических аномалий. Формирование кислых вод происходит локально, на участках отвалов, где складировались породы с сульфидной минерализацией.

Техногенные гидрохимические потоки при анализе растворимой фазы дают незначительную часть информации по масштабам и интенсивности процессов техногенного загрязнения. Значительно более информативными являются фазы в составе влекомой взвеси и донные отложения. Аномальные концентрации, отмечаемые в составе влекомой взвеси в точках опробования с “фоновыми” характеристиками растворимой фазы, свойственны халькофильным элементам, являющихся типоморфными для колчеданных руд – Cd, Cu, As, Zn, Sb.

Установлено, что тонкодисперсная фракция донных отложений в транзитных водотоках, в условиях меняющегося динамического режима потоков, является преимущественным концентратором большей части тяжелых металлов. Накопление металлов в донных отложениях происходит также в результате сорбции их из раствора на гидроксидах железа. Реализация этого механизма наиболее ярко наблюдается в шламоотстойнике. Изучение форм нахождения тяжелых металлов в донных отложениях подтверждает, что решающее значение в процессах сорбции играет фракция, связанная с гидроксидами железа и марганца, а также силикатные формы.

В результате проведенных исследований установлены минеральные формы новообразований в донных отложениях Медногорской ГТС. Минеральный состав свидетельствует о вероятном смещении достигнутого при данных рН-Eh условиях равновесия и о вероятной трансформации их состава при изменении физико-химических условий.

Сопоставление состава синтезированных желесодержащих фаз и фаз в составе охристых суспензионных техногенных отложений продемонстрировало сходство на уровне гидроксисульфата железа – швертманнита. Синтезированный гидроксид железа нельзя считать в полной мере отвечающим теоретическим расчетам и его аналогов среди техногенных охр в водотоках Медногорской ГТС не найдено.

Для территории г. Медногорска и его окрестностей минимизация процессов техногенеза, в первую очередь, должна быть направлена на очистку загрязненных земель и водных источников, а также на ликвидацию или рекультивацию техногенных месторождений (отвалов вскрышных пород, отвалов в районе бывшей обогатительной фабрики, шламоотстойника).

 

 

 

 

Литература

Балашов Ю.А. Геохимия редкоземельных элементов. М.: Наука, 1976. 267 с.

Белан Л.Н. Экогеохимия ландшафта горнорудного района (на примере города Учалы) // Автореферат диссертации на соискание ученой степени… Москва, 1997. 14 с.

Бодров С.С., Эколого-геохимические исследования ландшафтов Южного Урала (Район г. Медногорска) / Изменение природной среды: глобальный и региональный аспекты, под ред. А.Н.Геннадиева и Е.В.Милановой. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1997, 200с.

Гинзбург А.И. Справочник «Методы минералогических исследований». Москва «Недра», 1985.

Глинка Н.Л. Общая химия. Изд. 18-е, испр. Л. «Химия», 1976, 728с., ил.

Даувальтер В.А. Загрязнение донных отложений бассейна реки Пасвик тяжелыми металлами // Геоэкология. – 1997. - № 6. – С. 43–53.

Даувальтер В.А. Закономерности осадконакопления в водных объектах европейской субарктики (природоохранные аспекты проблемы). Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора географических наук. Москва, 1999. С. 52.

Даувальтер В.А. Концентрации металлов в донных отложениях закисленных озер // Водные ресурсы. – 1998. – Т. 25. - № 3. – С. 358–365.

Даувальтер В.А. Оценка токсичности металлов, накопленных в донных отложениях озер. Водные ресурсы, 2000, № 4, с. 469-476.

Даувальтер В.А. Тяжелые металлы в донных отложениях озерно-речной системы оз. Инари- р.Пасвик. Водные ресурсы, 1998, том 25, с. 494-500.

Ерохина А.А. Почвы Оренбургской области. Изд-во АН СССР, 1958, 158с.

Методические рекомендации по проведению полевых и лабораторных исследований почв и растений при контроле загрязнения окружающей среды металлами. М.: Гидрометеоиздат, 1981. 109 с.

Очерки по региональной тектонике том 1 Южный Урал, 1992

Прокин В. А., Нечеухин В.М., Сопко П.Ф. и др. Медноколчеданные месторождения Урала: Геологические условия размещения. / Свердловск: УНЦ АН СССР, 1985. 288с.

Роговер Р.Б., Медно-колчеданное месторождение Блява. 1939, 175с.

Савенко В.С. Химический состав взвешенных наносов рек мира. М.: ГЕОС, 2006.-175 с.

Удачин В.Н., Дерягин В.В., Лонщакова Г.Ф. Накопление рудных концентраций халькофильных и сидерофильных элементов в донных отложениях озер под влиянием антропогенного фактора // Метал. древн. и совр. океанов – 99. Миасс, 1999. С.228-231

Удачин В. Н., Китагава Р., Вильямсон Б., Сугахара Т. Руды и металлургические шлаки месторождений Карабаша (Южный Урал) и Ашио (Япония): состав и потенциальное воздействие на окружающую среду // Металлогения древних и современных океанов – 2002. Миасс: ИМин, 2002. С. 267–275.

Удачин В.Н., Филиппова К.А., Дерягин В.В. Процессы формирования состава воды в карьерных озерах Южного Урала // Безопастность жизнидеятельности в третьем тысячелетии. Челябинск, 2003. С. 115-118.

Филиппова К.А., Дерягин В.В. Гидрохимия карьерных озер Бакальской геотехнической системы (Южный Урал) // Водные ресурсы, 2005. №4. С. 470-476.

Фирсов В.Я., Мартынова В.Н. Медь Урала. Екатеринбург: УГТУ – УПИ, 1995. 296с.

Шафигулина Г.Т. Геоэкологическин условия процессов техногенеза Учалинской геотехнической системы (Южнвй Урал). Автореферат канд.г.-м.н. Дисс. М., ФГУП ВИМСа, 2008, 22 с.

Щербакова Е. П., Иванова Т. К. Проблема сохранения минерального разнообразия техногенных объектов // Минералогия техногенеза – 2001. Миасс: ИМин УрО РАН. С. 246–249.

Bachmann T.M., Friese K., Zachmann D.W. Redox and pH conditions in the water column and in the sediments of an acidic mining lake // J. Geoch. Explor., 2001. Vol. 73. P. 75-86.

Benvenuti M., Mascaro I., Corsini F., Lattanzi P., Parrini P., Tanelli G. Mine waste dumps and heavy metal pollution in abandoned mining district of Boccheggiano (Southern Tuscany, Italy). // Environmental Geology, April, 1997. 30 (3/4). pp 238–243.

Castendyk D., Webster-Brown J.D. Sensitivity analyses in pit lake prediction, Martha Mine, New Zealand 1: Relationship between turnover and input water density // Chev. Geology, 2007. Vol. 244. P. 42-55.

Castro J.M., Moore J.N. Pit lakes: their characteristics and the potential for their remediation // Environ. Geol., 2000. Vol. 39. №11. P. 1254-1260.

Denimal S., Bertrand C., Mudry J., Paquette Y., Hochart M., Steinmann M. Evolution jf the aqueous geochemistry of mine pit lakes – Blanzy-Montceau-les-Mines coal basin (Massif Central, France): origin of sulfate contents; effects of stratification on water quality // Appl. Geochem., 2005. Vol. 20. P. 825-839.

Martin, J-M., and Whitfield, M., 1983, The significance of the river input of chemical element to the ocean; in Wong, C.S., Boyle, E., Bruland, K.W., Burton, J.D., and Goldberg, E.D. (eds.), Trace Metals in Sea Water: Plenum Press, New York, pp. 265-296.

Pillicori D.A., Gammons C.H., Poulson S.R. Geochemistry and stable isotope composition of the Berkeley pit lake and surroubding mine water, Butte, Montana // Appl. Geochem., 2005. Vol. 20. P. 2116-2137.

Ramstedt M., Carlsson E., Lovgren L. Aqueous geochemistry in the Udden pit lake, northern Sweden // Appl. Geochem., 2003. Vol. 18. P. 97-108.

Regenspurg S., Brand A., Peiffer S. Formation and stability of schwertmannite in acidic mining lakes // Geoch. Cosmochim. Acta, 2004. Vol. 68. №6. P. 1185-1197.

Totsche O., Poething R., Uhlmann W., Buettcher H., Steinberg C.E. Buffering mechanisms in acdic mining lakes – a mode-based analysis // Aquatic Geochem., 2003. Vol. 9. P. 343-359.

Uclmann W., Buttcher H., Totsche O., Steinberg C.E. Buffering of acidic mine lakes: the relevance of surface e[change and soild-bound sulphate // Mine Water and Environ., 2004. Vol. 23. P. 20-27.

Yu J.Y. Pollution of Oshepcheon Creek by abandoned coal mine drainage in Dogyae area, eastern part of Samcheok coal field, Kangwon-Do, Korea // Environmental Geology, 27, 1996. pp. 286–299.