Экогеологическая оценка прибрежной зоны острова котлин Исхакова г.М., научн. Рук. Панкова е.С. (сПбГу, Санкт-Петербург)

Кронштадтский район Санкт-Петербурга считается экологически неблагоприятным районом.

Поэтому осенью 2008 года нами были отобраны пробы почв, воды и песка в прибрежной зоне о. Котлин, а также макрофиты. Пробы почв и растений анализировались рентгенофлуоресцентным методом на приборе АР-104, а пробы воды атомно-абсорбционным способом на компьютеризированном приборе ААS-3.

По полученным нами результатам валовые концентрации Mn, Pb и Cu в почвах не превышают значения ПДК, но замечено превышение ПДК по Ni в одной из опробованных точек. Возможно, это связано с тем, что рядом находится несанкционированная свалка и гаражная застройка возможно также, что эта территория была засыпана загрязненной привозной почвой.

По результатам анализа проб воды было обнаружено превышение ПДК по Zn в северной части острова Котлин, неподалеку от форта Шанец.

Нами изучался один из наиболее перспективных методов для очистки почвы и воды от загрязнений с помощью растений - метод фиторемедиации. Для этого мы оценивали способность различных видов макрофитов к концентрированию тяжелых металлов. Основным преимуществом данного метода является его наибольшая экономическая целесообразность при сохранении высокого уровня эффективности очистки.

Наибольшая аккумулирующая способность отмечена нами у тростника Phragmites australis (Cav.). Причем накопление тяжелых металлов происходит как в стебле и цветке, так и в корне растения.

Способность Тростника Phragmites australis (Cav.)к накоплению тяжелых металлов может использоваться в дальнейшем для очистки естественных водоемов. Но для более детальных выводов необходимы дальнейшие исследования в этом направлении.

Чувствительность термодинамической модели окисления железа к параметрам, определяющим эффективность внутрипластовой очистки подземных вод

Казак е.С., научн. Рук. Поздняков с.П., д.Г.-м.Н. (мгу, Москва)

В настоящее время миграционные модели, описывающие внутрипластовое обезжелезивание подземных вод, не в полной мере учитыют роль химических процессов на поверхности водовмещающих пород при изменении концентраций железа в процессе «откачки-закачки» [1]. В работе [2] отмечается, что на эффективность внутрипластовой очитки существенное влияние оказывают процессы катионного обменна и сорбции железа. Для оценки степени влияния данных процессов на эффективность удаления железа из подземных вод было проведено термодинамическое моделирование при помощи программы PHREEQC. Расчет производился для подземных вод c типичным для Даль­него Востока химическим составом: рН= 6.5, Т = 10 ⁰C, Fe_общ.= 0.6 ммоль/л, Са²⁺ = 0.8 ммоль/л, Mg²⁺ = 0.4 ммоль/л, HCO₃^2- = 2 ммоль/л. Водовмещающими породами были приняты пески с емкостью катионного обмена (ЕКО) 60 мг-экв/л, содержащие 100 мг железа на 1 кг породы в виде гетита [2]. В качестве модели сорбции была использована модель D. Dzombak и F. Morel, в соответствии с которой рассматривалась поверхностное комплексообразрозование железа на феррогидрооксиде (Hfo), содержащем сильные (Hfo_s) и слабые (Hfo_w) сорбционные центры, количество которых вычислялось относительно концентрации гетита с учетом заданных коэффициентов пропорциональности (0.2 моль Hfo_s и 0.005 моль Hfo_w на 1 моль Hfo) [3].

Кинетика процесса обезжелезивания определялась скоростью реакции окисления двухвалентного железа растворенным в воде кислородом. Расчет производился при и без участия катонного обмена. Также проведен расчет без катионного обмена, но при различных значениях констант поверхностного комплексообразования Fe²⁺ на Hfo. Значения констант изменялись на +10% и -10% от значений, полученных D. Dzombak и F. Morel в лаборатории (К_{Hfo_w_Fe+} = -2.98; К_{Hfo_w_FeOH} = -11.55; К_{Hfo_s_Fe+} = -0.95 [3]). Кроме того, была исследована чувствительность процесса к различным значения парциального давления кислорода в аэрированной воде (+30% и -30% от значения Р_О2 = 0.21, характерного для атмосферного воздуха). Общее время расчета составляло 2 суток, что в среднем соответствует времени простоя после первой закачки аэрированной воды в пласт.

При расчете с учетом ЕКО система содержит большее количество общего железа, поэтому при поступлении в нее кислорода происходит окисление как растворенного и десорбированного с Hfo железа, так и Fe(II), освободившегося вследствие катионного обмена. На конец расчетного времени было получено, что в 1.1 раз больше потребляется О_{2 раст.} и в 1.1 раз больше окисляется общего железа в системе с учетом ЕКО, чем без ЕКО. При этом в 2 раза меньше окисляется растворенного Fe(II) и в 1.2 раза меньше окисляется десорбированного с Hfo железа, вследствии конкуренции с железом, освободившемся в результате катионно-обменных процессов. Таким образом, при данных параметрах расчета, получается, что для создания наиболее достоверной термодинамической модели, необходимо учитывать процессы катионного обмена.

В результате расчетов без учета ЕКО было получено, что при различных значениях коэффициентов сорбции Fe(II) на Hfo значительных различий в изменении концентраций общего железа на конец расчетного периода не выявлено. Однако, при расчетах с различными начальными концентрациями растворенного кислорда установлено, что система чувствительна к изменению его начальной концентрации. Так при начальном парциальном давлении О₂ на 30% больше, чем в атмосферном воздухе, происходит окисление в 1.5 раз больше растворенного и в 1.4 раза больше десорбированного с Hfo железа.

Работа выполена при поддержке стипендии Dresden Ground­water Research Center (DGC).