Mobilność glinu a odpady kopalniane
Glin (Al) jest jednym z głównych pierwiastków występujących w wodach skażonych przez kwaśne wody kopalniane w słabo buforowanych jeziorach odbierających kwaśne deszcze oraz w wodzie zawartej w porach kwaśnych gleb siarczanowych. W tych środowiskach Al odgrywa kluczową rolę w mobilizowaniu innych potencjalnie zanieczyszczających pierwiastków, które mogą mieć poważny wpływ na ekosystemy, a nawet ludzkie zdrowie (np. chorobę Alzheimera). Zagrożenia związane z ekspozycją na Al są kontrolowane przez reaktywność minerałów zawierających Al. Dlatego w ramach projektu RASMIN (Reactivity of aluminium sulphate minerals in mine wastes) badano zachowanie dwóch głównych minerałów siarczanowych kontrolujących mobilność glinu. Były to ałunit (KA13(SO4)2(OH)6) and felsobanyaite (Al4(SO4(OH)10.4-5H2O). Partnerzy projektu zbadali stabilność minerałów, szybkość rozpuszczania i uwalniania Al do środowiska oraz rolę temperatury w ich rozpuszczalności i szybkości rozpuszczania. Zbadano również, co dzieje się ze składem ałunitu i felsobanyaite w stanie stałym po rozpuszczeniu i jak (w skali molekularnej) zachodzi rozpuszczanie. Aby odpowiedzieć na te pytania, badacze przeprowadzili doświadczenia laboratoryjne, które naśladowały rozpuszczenie obu składników mineralnych w warunkach najczęściej występujących w układach naturalnych. Następnie naukowcy wykorzystali szereg technik do badania ewolucji składu zarówno minerałów, jak i roztworów podczas trwania doświadczeń. Wyniki zbadano przy pomocy dwóch symulacji komputerowych: modelowania geochemicznego i atomowej. Szybkości uzyskane dla ałunitu i felsobanyaite włączono do wyrażeń matematycznych, które umożliwiły naukowcom obliczenie ich szybkości rozpuszczania oraz powiązanego uwalniania Al. Wyrażania te zastosowano również do oceny zachowania Al w szerokim zakresie pH i temperatur, które były typowe dla wartości występujących w większości naturalnych wód bogatych w siarczan. Wyniki sugerują, że wartości współczynnika pH wynoszące około 4,5 i niskie temperatury ograniczyłyby rozpuszczalność ałunitu i felsobanyaite, sprzyjając ich zachowaniu i zmniejszając uwalnianie Al do środowiska. Ustalenia te pomogą lepiej zrozumieć stabilność środowiskową minerałów i zachowanie Al podczas rozpuszczania. Projekt RASMIN pomoże w zniwelowaniu kluczowej luki w stanie wiedzy na temat czynników kontrolujących mobilność Al w środowisku oraz zagrożeń związanych z ekspozycją na Al. Przyczyni się to do rozwoju nowych kopalni oraz ochrony środowiska i zdrowia ludzkiego.
Słowa kluczowe
RASMIN, odpady kopalniane, siarczan glinu, ałunit, felsobanyaite, geochemiczne, szybkość rozpuszczania, pH, temperatura
