|
апрель 2007 года
СЕКЦИЯ ГЕОЛОГИИ
содержание
А.В. Савенко, И.А. Копейкин
В настоящее время установлена высокая токсичность растворенного алюминия. Растворимость соединений алюминия имеет минимум в нейтральной среде, где количественно преобладает гидроксокомплекс Al(OH)03, и возрастает в щелочной (pH > 9) и кислой (pH < 4) среде. При закислении поверхностных вод, обусловленном природными или антропогенными факторами, происходит увеличение содержания растворенного алюминия и, как следствие, негативное воздействие на экологическое состояние водных объектов. Основным источником алюминия в природных водах являются горные породы, сильно различающиеся по минеральному составу. В связи с этим нами было проведено экспериментальное изучение мобилизации алюминия из основных породообразующих минералов и некоторых горных пород в кислой среде.
В экспериментах использовалось 6 мономинеральных фракций основных породообразующих алюмосиликатов (роговая обманка, биотит, мусковит, микроклин, лабродарит, альбит), полиминеральная глина из Гжельского месторождения, а также 3 образца горных пород (гранит, туфо-песчаник и кристаллический сланец). Растертые до пудры образцы смешивались в соотношении 1 : 100 с водой из р. Москвы, величина pH которой варьировалась в интервале от 2.1 до 8.3 добавлением небольших количеств 1 М серной кислоты. Кроме того, была проведена дополнительная серия экспериментов с более низким отношением твердая фаза : раствор, изменяющимся от 1 : 300 до 1 : 3000. Время экспозиции составило 9 мес. После фильтрации через мембранный фильтр с d = 0.45 мкм в пробах измерялась равновесная величина pH и определялись концентрации растворенных алюминия и кремния.
Проведенные эксперименты показали (рисунок), что практически во всем изученном интервале pH растворение алюмосиликатов происходило инконгруэнтно, о чем свидетельствует сопоставление отношения количеств перешедших в раствор алюминия и кремния с соответствующим отношением в твердой фазе. Для большинства мономинеральных фракций (роговой обманки, биотита, мусковита, лабродарита) и полиминеральной гжельской глины отношение равновесных концентраций Al/Si во всем диапазоне pH было ниже, чем в твердой фазе. Для микроклина, альбита и горных пород при pH > 4 также отмечалось избыточное выделение в раствор кремния, тогда как при pH < 4 растворение, напротив, происходило с выделением избытка алюминия.
Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант 06-05-72552).
Зависимость атомного отношения равновесных концентраций Al/Si при растворении алюмосиликатов от величины рН: а - роговая обманка, б - биотит, в - мусковит, г - микроклин, д - лабродарит, е - альбит, ж - гжельская глина, з - гранит, и - туфо-песчаник, к - кристаллический сланец. Темные значки - отношение твердая фаза : раствор 1 : 100, светлые значки - от 1 : 300 до 1 : 3000. Пунктирной линией обозначено атомное отношение Al/Si в твердой фазе.
|
