​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.



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.



Панорамный вид Беловского цинкового отвала

 

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.

 


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

Источники

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука Сибирского отделения Российской академии наук
ФСМНО (sciencemon.ru), 21/05/2020
Наша почта. В ИНГГ СО РАН совершенствуют методы экологического мониторинга отвалов в Кемеровской области
Природа Сибири (prirodasibiri.ru), 22/05/2020
В ИНГГ СО РАН совершенствуют методы экологического мониторинга отвалов в Кемеровской области
Сибирское отделение Российской академии наук (sbras.ru), 21/05/2020
В ИНГГ СО РАН совершенствуют методы экологического мониторинга отвалов в Кемеровской области
Новости сибирской науки (sib-science.info), 21/05/2020
В ИНГГ СО РАН совершенствуют методы экологического мониторинга отвалов в Кемеровской области
Научная Россия (scientificrussia.ru), 21/05/2020
В ИНГГ СО РАН совершенствуют методы экологического мониторинга отвалов в Кемеровской области
devsday.ru, 21/05/2020
Новосибирские ученые совершенствуют методы экологического мониторинга отвалов в Кемеровской области
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации , 26/05/2020

Похожие новости

  • 16/09/2019

    Подписан договор о научно-исследовательском сотрудничестве между ИВМиМГ СО РАН и ИНГГ СО РАН

    ​13 сентября 2019 года на заседании Ученого совета Института врио директора М.А. Марченко и директор Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН, д.т.н., профессор И.Н. Ельцов подписали договор о научно-исследовательском сотрудничестве.
    445
  • 18/07/2018

    Академик Алексей Конторович: для чистой воды необходимы сорбенты

    Федеральный исследовательский центр угля и углехимии СО РАН на днях посетил врио губернатора Кемеровской области Сергей Цивилев. В ходе рабочего визита он познакомился с некоторыми инновационными проектами, разработанными на базе центра, в частности с технологией очистки воды при помощи сорбентов.
    861
  • 17/05/2018

    Сибирские геофизики изучат залежи углеводородов в Арктике на платформе «Северный полюс»

    Новосибирские геофизики получили грант Российского научного фонда для отработки новых методов поиска полезных ископаемых в Арктике. Исследования планируется проводить на ледовой самодвижущейся платформе (ЛСП) "Северный полюс", дрейфующей в северных морях, рассказали в четверг ТАСС специалисты Института нефтегазовой геологии и геофизики (ИНГГ) Сибирского отделения РАН.
    820
  • 02/07/2016

    Шестаково-3: новый полевой сезон

    ​Кузбасское село Шестаково привлекает ученых-палеонтологов с середины прошлого века. Именно тогда, в 1953-м здесь, в Чебулинском районе Кемеровской области впервые обнаружили "кладбище динозавров" - уникальное захоронение скелетов "ужасных ящеров", а также крокодилов, рыб, черепах и млекопитающих, живших на Земле около 130 миллионов лет назад.
    3064
  • 08/09/2016

    Как освоение Крайнего Севера влияет на экосистемы тундры

    ​Как освоение Крайнего Севера влияет на уязвимые экосистемы озер тундры и какую роль играют термокарстовые озера в формировании климата и биогеохимическом цикле углерода, выяснял отдел науки "Газеты.
    2147
  • 31/10/2016

    Новосибирские геологи работают в проекте KISS для сейсмологического исследования Ключевской группы вулканов

    ​Одной из главных визитных карточек Камчатки являются вулканы, которых там насчитываются сотни, из них около 30 – действующие. В любой момент времени три–четыре вулкана на Камчатке находятся в состоянии извержения.
    1593
  • 06/12/2018

    Россия идет на рекорд добычи угля

    В этом году у угледобывающих предприятий есть все шансы установить очередной рекорд по добыче угля не только в истории новой России, но и СССР. Так считает директор департамента угольной и торфяной промышленности Минэнерго РФ Сергей Мочальников.
    813
  • 17/03/2017

    Новосибирские ученые планируют исследовать арктический шельф с дрейфующих льдин

    Ученые Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А.Трофимука (ИНГГ СО РАН) планируют при наличии финансирования уже в текущем году начать исследования арктического шельфа России с дрейфующих льдин, сообщил журналистам в четверг директор ИНГГ Михаил Эпов.
    919
  • 23/08/2017

    Инновационный проект Института нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН стал призером бизнес-ускорителя «А:Старт»

    ​Проект ИНГГ СО РАН «Разработка инновационных технологий освоения техногенных месторождений», направленный на инжиниринг в сфере рационального природопользования, стал призером бизнес-ускорителя «А:Старт» на базе Технопарка Академгородка, участниками проекта выступили сотрудники лабораторий «Геоэлектрохимии» и «Экономики недропользования и прогноза развития нефтегазового комплекса» к.
    1545
  • 21/06/2018

    Остров Самойловский - северный форпост сибирской науки

    Научно-исследовательская станция «Остров Самойловский» — самый северный форпост сибирской науки в Арктике. Ежегодно туда приезжают не только российские, но и зарубежные исследователи, пытаясь изучить и понять процессы, происходящие в природных сообществах, на земле и под землей.
    1273