Актуальность. Изучение особенностей перераспределения химических элементов в системе вода–порода в районах, где ведется активная разработка месторождений полезных ископаемых, актуально ввиду потенциального влияния этих процессов на экологическую обстановку и изменение геохимических условий природной среды. В частности, это важно для выбранного района, который входит в площадь водосбора крупнейшего природного резервуара пресной воды в Европе – Ладожского озера. Целью представленного исследования является изучение выноса химических элементов водой из гранитоидных пород, вскрытых карьером, и их дальнейшего поведения в природных водах и донных отложениях района. Объектом исследования являются природные воды и донные отложения района разрабатываемого карьера бутового камня (Питкярантский рудный район, республика Карелия). Авторы проследили изменения химического состава природных вод и связанных с ними донных отложений по мере движения воды от ее сброса из карьера до впадения в речную сеть. Методы. Анализ химического состава природных вод и донных отложений проведен стандартными методами: потенциометрия, титриметрия, ICP-AES, ICP-MS. Исследования минералов в составе пород карьера бутового камня проведено при помощи LA-ICP-MS, химический состав горных пород изучен методами XRF, ICP-MS и ICP-AES. Физико-химическое моделирование форм нахождения в природных водах и осаждения минералов проведено в программном комплексе HydroGeo. Верификация модели проведена на основе анализа химического состава донных отложений. Результаты. В изученных водных объектах в отдельных точках отмечены превышения ПДК Fe, Mn, Cu, Zn, Mo, V. При удалении от карьера бутового камня снижается величина общей минерализации природных вод и содержание макрокомпонетов, а также Sr, U, V, Mo, Zn, Cd. Концентрация железа, наоборот, увеличивается ввиду роста содержания органического вещества в воде. В донных отложениях пик концентрации многих элементов (Fe, Mn, Co, Cu, Zn, Cs, Ce, La, Y) наблюдается в точке сброса воды из карьера. Максимальное содержание U отмечается чуть ниже по потоку изучаемых вод, что согласуется с данными по составу донных отложений и моделирования, которые указывают на возможность выпадения уранинита из водного раствора в водоеме, сформировавшемся при сбросе воды из карьера бутового камня и истоке ручья, берущего начало в этом водоеме. Роль органического вещества в изученных водах высока для процесса накопления железа в воде за счет образования устойчивого гидроксо-фульватного комплекса железа, а также для редкоземельных элементов за счет образования комплекса с гуминовой кислотой. Анализ распространенности, форм нахождения и осаждения химических элементов позволили заключить, что эксплуатация карьера бутового камня вносит существенный вклад в перераспределение химических элементов в изучаемом районе.
Read full abstract