Оценка экологической опасности золоторудного месторождения Улюк-Бар (Южный Урал)

Abstract

Актуальность. В связи с превышением предельно допустимых концентраций тяжелых металлов и металлоидов в поверхностных водах Авзянского золоторудного района определяются возможные источники токсичных элементов, что актуально для борьбы с загрязнением в рудных районах. Цель: оценка экологической опасности золоторудного месторождения Улюк-Бар на основе данных химического и минералогического состава вмещающих горных пород и подвижности в них токсичных элементов. Материалы и методы. Химический состав пород определен рентгенофлуоресцентным и атомно-эмиссионным с индуктивно связанной плазмой методами, а также с использованием методов классической аналитической химии. Минералогический состав пород определен рентгенофазовым анализом, состав минералов и содержание в них элементов-примесей - сканирующей электронной микроскопией. Предварительная оценка экологического состояния месторождения осуществлена по показателю потенциальной токсичности элементов и показателю потенциальной экологической опасности минералов. Прогноз состава дренажных вод и подвижности элементов был проведен с использованием пероксидного эксперимента и данных атомно-абсорбционного анализа, конечных кислотно-щелочных условий - путем расчета кислотонейтрализующего и кислотопродуцирующего потенциалов. Результаты и обсуждение. Выявлены высокие и очень высокие показатели потенциальной токсичности и опасности. Главную потенциальную опасность представляют мышьяк, хром, кобальт, никель, медь, палладий, сурьма и др. Установлена высокая подвижность магния, кальция, хрома, сурьмы, рубидия, бария, стронция и серы, многие из которых представляют реальную экологическую опасность. Кремний, алюминий, титан, натрий, калий, железо, марганец, фосфор, медь, цинк, никель, мышьяк, лантан, церий, иттрий, ванадий, кобальт, ниобий, цирконий и молибден в породах являются неподвижными или малоподвижными. Сульфиды принимают основное участие в загрязнении токсичными элементами. Породы месторождения характеризуются высоким кислотонейтрализующим потенциалом. Среда дренажных вод определяется как нейтральнощелочная. Заключение. Месторождение Улюк-Бар обладает высокой потенциальной опасностью, которая обусловлена в первую очередь минералогическими и геохимическими особенностями руд и вмещающих их горных пород. Сульфиды представляют основную угрозу в связи с содержанием в них большого количества токсичных металлов и металлоидов. Вместе с тем в неизмененных гипергенными процессами породах месторождения содержится значительное количество карбонатных минералов, что обуславливает высокие кислотонейтрализующие и низкие кислопродуцирующие свойства пород, препятствующие быстрому растворению сульфидных минералов. Проведенное исследование объединяет информацию для выявления экологических проблем, связанных с геологогеохимическими особенностями месторождения и облегчает выбор подходящей комбинации методов для минимизации экологических рисков и воздействий.

Relevance. Due to the maximum allowable concentrations of heavy metals and metalloids exceeding in the surface waters of the Avzyan gold region, possible sources of toxic elements are determined, which is important for combating pollution in ore areas. Aim. To assess the environmental hazard of the Ulyuk-Bar gold deposit based on the chemical and mineralogical composition of the enclosing rocks and the mobility of toxic elements in them. Materials and methods. The chemical composition of rocks was determined by X-ray fluorescence and atomic emission with inductive plasma methods, as well as using methods of classical analytical chemistry. The mineralogical composition of rocks is determined by X-ray phase analysis, the composition of minerals and the content of elements-impurities in them - by scanning electron microscopy. Preliminary assessment of the ecological condition of the deposit was carried out according to the indicator of the potential toxicity of elements and the indicator of the potential environmental hazard of minerals. The forecast of drainage water composition and mobility of elements was carried out using peroxide experiment and atomic absorption analysis data, final acid-alkali conditions - by calculating acid neutralizing and acid producing potentials. Results and discussion. High and very high indicators of potential toxicity and hazard were identified. The main potential hazard is arsenic, chromium, cobalt, nickel, copper, palladium, antimony etc. The high mobility of magnesium, calcium, chromium, antimony, rubidium, barium, strontium, sulfur was established. Many of them represent a real environmental hazard. Silicon, aluminum, titanium, sodium, potassium, iron, manganese, phosphorus, copper, zinc, nickel, arsenic, lanthanum, cerium, yttrium, vanadium, cobalt, niobium, zirconium and molybdenum in rocks are immobile or low mobile. Sulfides are mainly involved in contamination with toxic elements. The rocks of the deposit are characterized by a high acid neutralizing potential. The drainage water conditions are defined as neutral-alkaline. Conclusion. The Ulyuk-Bar deposit has a high potential hazard, which is primarily due to the mineralogical and geochemical features of the ores and the enclosing rocks. Sulfides are the main threat due to the content of large amounts of toxic metals and metalloids in them. At the same time, the rocks of the deposit, unchanged by hypergenic processes, contain a significant amount of carbonate minerals, which causes high acid neutralizing and low acid producing properties of rocks that prevent the rapid dissolution of sulfide minerals. The conducted research combines information to identify environmental problems related to the geological and geochemical features of the deposit and facilitates the selection of a suitable combination of methods to minimize environmental risks and impacts