Сибирское отделение РАН

0 комментариев 338

В ИНГГ СО РАН совершенствуют методы экологического мониторинга отвалов в Кемеровской области

В ИНГГ СО РАН совершенствуют методы экологического мониторинга отвалов в Кемеровской области
Ученые ИНГГ СО РАН провели комплексные геохимические и геофизические исследования рекультивируемых отвалов, содержащих сульфидсодержащие отходы Беловского цинкового завода (Кемеровская область).

Ученые ИНГГ СО РАН провели комплексные геохимические и геофизические исследования рекультивируемых отвалов, содержащих сульфидсодержащие отходы Беловского цинкового завода (Кемеровская область). Специалисты установили связь между степенью нейтрализации отходов и удельным электрическим сопротивлением среды. Это позволит определить структуру отвалов, найти в них горизонты с различным содержанием сульфидной компоненты и создать рекомендации по геофизическому мониторингу за процессом нейтрализации.

О проведенной работе рассказала София Павловна Грахова – научный сотрудник лаборатории эколого-экономического моделирования техногенных систем ИНГГ СО РАН.

Название изображения

София Грахова проводит измерения на Беловском отвале

Где именно работали ученые?

Исследуемые отходы складированы в виде клинкеров – отходов пирометаллургической обработки сфалеритового концентрата – на территории бывшего Беловского цинкового завода (Кемеровская область). В период с 1950 по 1994 годы в результате пирометаллургической переработки сфалеритового концентрата там было накоплено около 1 млн тонн шлака, содержащего высокие концентрации сульфидов металлов (цинк, медь, кобальт, никель, свинец и др.), металлоидов (мышьяк, сурьма), коксовой пыли и обладающего кислотопродуцирующим потенциалом.

Техногенное загрязнение почв на этой территории существенно: в непосредственной близости от клинкеров в образцах почвы зафиксировано 60-кратное превышение регионального фона по содержанию цинка.

Ученые ИНГГ СО РАН исследуют эти отвалы в течение многих лет. Компания ООО «Рециклинг» в настоящий момент проводит рекультивацию нарушенной территории, в том числе осуществляет нейтрализацию клинкеров. Целью последних исследований был неразрушающий контроль внутренней структуры штабелей клинкера – как отработанного (после извлечения металлов кислыми растворами), так и нейтрализованного (добавлением извести). Это позволит специалистам оценить формирование и распространение минерализованных растворов.

Что именно сделали ученые Института?

Сотрудники ИНГГ СО РАН провели на отвалах Беловского цинкового завода полевые геофизические исследования. С помощью методов электрометрии ученые определили геометрию и структуру отвалов. Для сбора информации использовались многоэлектродные электроразведочные косы и аппаратура «Скала-48», а для построения трехмерных моделей – программа Res3DInv (Geotomo Corp., Малайзия).

В лаборатории ученые при помощи специального прибора – резистивиметра – измерили удельное электрическое сопротивление (УЭС) образцов клинкера в зависимости от влагонасыщенности.

Сотрудники Института исследовали материал, собранный в течение полевых сезонов 2017–2019 годов. Это образцы отработанного (после извлечения металлов) и нейтрализованного клинкера.

Специалисты выявили численные взаимосвязи между составом вещества из того или иного места отвалов и значениями удельного электрического сопротивления среды (УЭС). На основании геофизических и геохимических исследований в Институте создали трехмерную модель строения отвалов.

Одновременно с определением УЭС клинкера измерялась и его поляризуемость – свойство горных пород создавать вторичные электрические поля под воздействием внешнего поля. Высокой поляризуемостью обладают минералы с электронной проводимостью (например, сульфиды металлов) и графит.

Название изображения

Заземление на территории бывшего Беловского цинкового завода

К каким выводам пришли ученые?

Специалисты установили, что нейтрализованный клинкер обладает более высокими значениями УЭС, чем отработанный во всем диапазоне влажности.

– Это указывает на то, что с помощью электроразведочных методов можно обнаружить участки, не прошедшие нейтрализацию, а также оконтурить обводненные линзы с высокоминерализованными растворами внутри штабеля отвалов, – говорит София Грахова.

Геофизические данные заверялись геохимическими характеристиками вещества. Кроме того, сотрудники ИНГГ СО РАН сделали замеры методом вызванной поляризации – подобные измерения на отвалах Беловского цинкового завода были проведены впервые.

При анализе распределения поляризуемости ученые обнаружили: на профилях электротомографии и вызванной поляризации выделяются зоны с повышенной поляризуемостью. С ними и связаны низкие значения УЭС. Ученые предполагают, что подобные аномалии вызваны остаточными металлическими корольками (сгустками металла), которые характерны для отходов пирометаллургии. Также на поляризуемость вещества может влиять кокс, содержание которого в отвале осталось довольно высоким.

Что дальше?

По словам Софии Граховой, необходим контроль за состоянием складированных нейтрализованных клинкеров. Актуальной задачей становится разработка неинвазивных методик их контроля с применением электроразведки.

В ближайшем будущем ученые ИНГГ СО РАН планируют осуществлять дальнейший мониторинг отвалов Беловского цинкового завода, а также проводить сезонные наблюдения.

Справка

Работа выполнена при поддержке проектов ФНИ № 0266-2019-0008 и РНФ № 19-17-00134.

Проект Софии Граховой «Разработка методики контроля и объёмного мониторинга процесса рекультивации сульфидсодержащих отходов на территории Российской Федерации методом трёхмерной электротомографии» стал победителем конкурса «Умник».

Текст под редакцией Павла Красина

Иллюстрации предоставлены С.П. Граховой

беловский цинковый завод геофизика ингг со ран поляризуемость горных пород ран сибирское отделение со ран со ран техногенное загрязнение экологический мониторинг

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий

Информация предоставлена Информационным агентством "Научная Россия". Свидетельство о регистрации СМИ: ИА № ФС77-62580, выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций 31 июля 2015 года.