Рост спроса на критически важные минералы
Спрос на критически важные минералы растёт, и горнодобывающая деятельность в Северной Канаде будет только увеличиваться. Это потребует новых решений для очистки воды, которая загрязняется в результате добычи полезных ископаемых — либо из-за химических веществ, используемых для извлечения минералов, либо из-за элементов, которые естественным образом встречаются под землёй.
Альтернативные подходы к очистке воды
Учитывая расходы, связанные со строительством и обслуживанием обычных очистных сооружений на Севере, исследователи изучают другие подходы, которые менее ресурсоёмки и будут работать при более низких температурах.
Исследование метода очистки подземных вод
Исследовательская группа, в которую входят учёные из Исследовательского центра Юконского университета и Университета Монктона, испытала метод очистки подземных вод (грунтовых вод), который использует «фильтр» — проницаемый реактивный барьер (ПРБ), изготовленный из природных материалов, для улавливания и удаления вредных химических веществ. Исследования показали, что этот метод работает в более тёплых климатических условиях, но данных об его эффективности в арктическом и субарктическом климате мало.
Публикация результатов исследования
Исследование опубликовано в журнале Chemosphere.
«Пассивные и полупассивные системы очистки воды основаны на том, что происходит в природе», — говорит ведущий исследователь доктор Морган Де сму, учёный-эколог и доцент Университета Монктона. Одним из преимуществ пассивных и полупассивных систем, по словам Де сму, является то, что они, как правило, менее ресурсоёмки, чем стационарные очистные сооружения.
«Болота — хороший пример (пассивной системы очистки). Для их создания требуется некоторое время, но затем они работают самостоятельно. Идея состоит в том, чтобы быть более устойчивыми, более рентабельными и такими же эффективными», — добавляет Де сму.
Экспериментальная система очистки воды
Исследователи создали в своей лаборатории мини-систему очистки воды, пропуская воду через колонну, содержащую смесь гравия, частиц железа и древесной стружки, в течение девяти месяцев. Они добавляли в воду нитраты, мышьяк и уран, чтобы имитировать загрязнители, обычно встречающиеся в грунтовых водах в результате добычи полезных ископаемых, особенно золотодобычи, на Севере. И они поддерживали температуру всей системы на уровне 5 градусов Цельсия, чтобы она соответствовала температуре грунтовых вод на Юконе.
Используя Канадский световой источник в Университете Саскачевана, они исследовали свой фильтрующий материал, чтобы увидеть, насколько хорошо он улавливает и удерживает загрязнители. Они обнаружили, что этот метод действительно работает в холодном климате, но сложно удалить все химические вещества одновременно.
Результаты исследования
Исследователи обнаружили, что ПРБ хорошо улавливает мышьяк и уран, но менее эффективен в удалении нитратов из-за более низкой температуры. Когда они добавили в фильтр ацетат натрия, это вызвало рост полезных бактерий и очистку воды от нитратов. Но это изменение привело к тому, что барьер стал хуже улавливать уран.
Де сму говорит, что в будущих разработках, возможно, потребуется создать барьеры, состоящие из нескольких различных частей, чтобы улавливать все различные загрязнители в воде. «Это хороший первый шаг в создании более полупассивных систем очистки воды, которые хорошо работают именно на Севере», — говорит Де сму.
Исследование команды имеет практическое применение в реальном мире. «Дизайн эксперимента был основан на информации, предоставленной Консорциумом по горным исследованиям Юкона (в который входили все действующие рудники на Юконе)», — говорит Де сму. «Они сказали нам: «Это тип воды, который у нас есть, и в нём могут присутствовать эти загрязнители. Можете ли вы попробовать и посмотреть, сработает ли это для их удаления».
Исследование проводилось в рамках программы по очистке северных шахт в Исследовательском центре Юконского университета. «Это исследование проводилось на Севере, учёными, базирующимися на Севере, для решения проблемы, которая существует на Севере», — говорит Де сму.
Она надеется, что результаты группы будут использованы на будущих рудниках. «Нам нужны эти полупассивные или пассивные системы очистки воды на севере, не только в Канаде, но и в любой стране, где есть субарктический или арктический климат, может использовать это исследование», — говорит Де сму.
«То, что я нашла настолько интересным в том, что мы сделали, и что так волнует в этом исследовании, так это то, что, хотя это (проницаемый реактивный барьер, который они тестировали) работало не идеально, мы смогли определить, почему это не работает, и что мы, возможно, можем сделать, чтобы улучшить и лучше спроектировать такие системы в будущем», — говорит Де сму.