Тип публикации: статья из журнала
Год издания: 2025
Идентификатор DOI: 10.21177/1998-4502-2025-17-2-1083-1094
Ключевые слова: zinc deposits, sedimentation, technogenic impact, bottom sediments, mobile forms of metals, geochemical barriers, macrophytes, factor analysis, South Urals, zinc, copper, cadmium, цинковые месторождения, осадкообразование, техногенное воздействие, донные осадки, подвижные формы металлов, геохимические барьеры, макрофиты, факторный анализ, южный Урал, цинк, медь, кадмий
Аннотация: В данной статье исследуются процессы современного осадкообразования в районах разработки цинковых месторождений, сопровождающиеся интенсивной миграцией и аккумуляцией тяжелых металлов. Представлены результаты полевых наблюдений и многолетнего отбора проб речных и карьерных вод, донных осадков и макрофитной растительности в зоне влиПоказать полностьюяния горнопромышленных объектов Южного Урала. Выполнен комплексный лабораторный анализ, включающий спектральные и атомно - абсорбционные методы, а также фазовое разделение форм металлов. Показано, что в условиях техногенной нагрузки концентрации цинка, меди и кадмия в водах и донных осадках превышают фоновые значения в десятки и сотни раз, при этом доля подвижных форм цинка достигает 50-60 % от общего содержания. Выявлено формирование техногенных геохимических барьеров, способствующих осаждению металлов, и установлена роль макрофитов в аккумуляции цинка. Проведенный факторный анализ подтвердил трансформацию естественных геохимических связей и формирование новых полиэлементных ассоциаций под влиянием антропогенного воздействия. Сделан вывод о ключевой роли кислых шахтных и карьерных вод в изменении химического состава рек, а также о необходимости разработки мер по снижению экологической опасности и организации искусственных барьеров. Результаты исследований могут служить основой для разработки природоохранных мероприятий, включая создание искусственных геохимических барьеров для снижения экологической опасности. Introduction. This study addresses the problem of technogenic transformation of sedimentation processes in zinc mining areas, with a focus on the Southern Urals. Special attention is given to the mechanisms of heavy metal migration and accumulation in aquatic ecosystems, the formation of secondary geochemical anomalies, and the ecological risks associated with high mobility of zinc and its compounds. Unlike previous descriptive approaches, this research emphasizes the geochemical pathways of zinc and associated elements in sediments, as well as the role of natural and anthropogenic barriers in shaping modern technosedimentogenesis. Methods. A comprehensive methodology was applied, combining field sampling, laboratory analyses, and statistical modeling. Over several years, water, bottom sediments, and macrophyte samples were collected along rivers and near mining facilities and tailings storage sites. Laboratory analyses included spectral, X-ray fluorescence, and atomic absorption methods, as well as sequential selective leaching to identify mobile and stable metal fractions. Factor analysis and correlation statistics were employed to reveal relationships between metal forms and geochemical environments, while zole analysis of macrophytes was conducted to assess their role as biogeochemical barriers. Results. The results demonstrate a sharp increase in concentrations of zinc, copper, and cadmium in waters and sediments under technogenic influence, with levels exceeding background values by tens to hundreds of times. The share of mobile zinc forms reached 50-60% of the total, while copper was predominantly bound in organomineral complexes. Acidic mine and pit waters were shown to act as key drivers of elevated metal concentrations, whereas alkaline tributaries facilitated the precipitation of sulfates. The study also revealed the formation of poly - element associations (Zn-Cu-Cd, Hg-As-Pb) under anthropogenic conditions, along with significant accumulation of zinc in macrophytes, exceeding background values by up to ten times. Conclusions. The findings confirm that zinc mining activities fundamentally transform natural geochemical cycles, increasing ecological risks through the prevalence of mobile heavy metal forms. Technogenic and biogeochemical barriers partially mitigate contamination, but are insufficient to neutralize the impact of acidic waters. The research highlights the need for artificial geochemical barriers and sustainable environmental management measures to reduce the mobility of metals and protect aquatic ecosystems in mining regions.
Журнал: Устойчивое развитие горных территорий
Выпуск журнала: Т. 17, № 2
Номера страниц: 1083-1094
ISSN журнала: 19984502
Место издания: Владикавказ
Издатель: Северо-Кавказский горно-металлургический институт