ФОРМЫ МИГРАЦИИ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОДАХ ТЕХНОГЕННЫХ ЛАНДШАФТОВ ОРЕНБУРЖЬЯ

В.Н. Удачин

Институт минералогии УрО РАН, Миасс, Россия

Добыча сульфидных руд сопровождается формированием широких ореолов рассеяния халькофильных элементов. На трех месторождениях, находящихся в Оренбургской области - Блявинском, Яман-Касы и Гайском, процессы техногенеза протекают особенно динамично. При формировании внешних отвалов сульфиды, попадая в зону аэрации и активного водообмена, активно окисляются. На

всех трех месторождениях ведущую роль играют тионовые бактерии, в десятки и сотни раз ускоряющие процесс химического окисления сульфидов и перевод в растворимое состояние таких токсичных элементов, как Си, Zn, Pb, Cd. По данным 12 проб подотвальных вод сульфатного типа с рН 1.8 - 3.0 (3 на месторождении Яман-Касы, 5 на Гайском и 4 на Блявинском месторождениях) концентрация ацидофильных бактерий Th.ferrooxidans, окисляющих закисное железо сульфидов, составляет от 10⁴ до 10⁶ клеток в 1 мл воды. А концентрации Th.tiooxidans, окисляющих молекулярные соединения серы и способствующих появлению в водах серной кислоты, достигают 10⁷ клеток.

В водах техногенных потоков с концентрацией меди 15-80 мг/л, цинка 20-130 мг/л, кадмия 0.8-4.0 мг/л проанализированы формы миграции этих элементов. После фильтрации через мембранные фильтры 0.45 мкм взвесь подвергалась процедуре последовательных экстракций с определением следующих форм: обменных ("поверхностно адсорбированных"), связанных с рассеянным органи­ческим веществом, связанных с гидроксидами железа, связанных с силикатами. Распределение форм * нахождения элементов в составе взвеси техногенных потоков имеет следующий характер: обмен­ных - 40%; связанных с органикой - 5%; связанных с гидроксидами железа - 30%; с силикатами 25%. Такое распределение в корне отличается от форм нахождения в фоновых водах (правый приток р. Урал - р. Херсонка), где распределение носит следующий характер: обменных - 5%; связанных с органическим рассеянным веществом - 65%; связанных с гидроксидами железа -10%; силикатами -20%. Анализ растворимой фазы, прошедшей через мембранные фильтры, свидетельствует о преоб­ладающей роли металлов в виде свободных ионов. Доля комплексных соединений, по данным гель-фильтрации, не превышает величины 1000 ат. ед. массы. Таким образом, преобладание в составе растворимой фазы техногенных потоков металлов в форме свободных ионов, отсутствие средне- и высокомолекулярных соединений, большой объем обменных форм в составе взвеси делают эти по­токи губительными для биоты.

Анализ 126 почвенных проб, отобранных по 16 почвенным разрезам в зоне влияния потоков от отвалов Блявинского месторождения, свидетельствует о содержаниях меди и цинка в верхних горизон­тах до 1.5-2.0 г/кг. При этом содержания только водорастворимых и обменных форм этих двух элементов в почвах составляют 200-400 мг/кг. Техногенное сульфатное засоление верхних горизонтов почв выра­жено визуально. Исследование сульфатных фаз с помощью дифрактометрии и с использованием скани­рующего электронного микроскопа с энергодисперсионным анализатором показало, что основной объем сульфатов приходится на водные сульфаты железа - копиапит и мелантерит, подчиненную роль играют алуноген и гипс.