Доктор Нилуфар Каримиан изучает, как можно использовать ярозит для обезвреживания загрязняющих веществ в кислой среде. Фото: CSIRO
Ярозит, может, и не сверкает, как драгоценный камень, но в мире геохимии окружающей среды он является настоящим сокровищем.
Это рассказчик. Он хранит и записывает историю кислой среды, позволяя взглянуть на прошлые условия, нынешние риски и будущие возможности по очистке от загрязнений.
Ярозит — это пылевидный минерал жёлтого цвета, который можно увидеть на поверхности горных выработок или высохших водно-болотных угодий.
Он образуется в сильнокислых почвах, когда железо, сульфат и калий или натрий вступают в реакцию в кислой окислительной среде.
Такие условия часто встречаются на местах добычи полезных ископаемых. Сульфидные минералы, известные как кислые шахтные воды (AMD), вступают в реакцию с воздухом и водой, образуя высококислотную воду, насыщенную тяжёлыми металлами.
В таких суровых условиях ярозит начинает кристаллизоваться, образуя твёрдые желтоватые корки на поверхности шахтных отходов.
Сначала я рассматривал это как просто еще один минерал. Но когда я копнул глубже, стало ясно. Ярозит - гораздо больше, чем пассивный наблюдатель.
Очистка от загрязняющих веществ окружающей среды
Ярозит обладает скрытой силой. Он может удерживать токсичные металлы, такие как мышьяк, свинец и сурьма, внутри своей структуры.
Однако связывание токсичных металлов не всегда является постоянным процессом. Если окружающая среда меняется, например повышается pH или снижается содержание кислорода, ярозит может раствориться или трансформироваться, потенциально высвобождая загрязняющие вещества обратно в окружающую среду.
Богатый ярозитом материал из ручья ниже по течению от шахты Оттери. Фото: профессор Эд Бертон.
Ярозит используется для обработки кислых шахтных вод
То, что начиналось как научное любопытство, превратилось в стремление понять, как этот минерал может помочь нам устранить ущерб, нанесённый окружающей среде, расшифровать сложную геохимическую историю и даже заглянуть в прошлое другой планеты.
Один из многообещающих подходов предполагает использование восстановленной формы железа, которую мы называем Fe(II).
При определенных условиях Fe(II) вызывает превращение ярозита в более стабильные минералы, такие как гётит или гематит. Эти новые минералы с меньшей вероятностью будут выделять токсичные металлы, что делает их экологически эффективным решением для обращения с загрязненными почвами и шахтными отходами.
Мы разрабатывали лабораторные эксперименты для имитации этих преобразований и сотрудничали с партнёрами в Европе, чтобы создать системы колонн, которые можно было бы использовать в полевых условиях.
Интересно наблюдать, как небольшое изменение в окислительно-восстановительной химии может однажды кардинально изменить ситуацию с восстановлением окружающей среды.
Знаменит на Марсе
Когда марсоход NASA «Оппортьюнити» обнаружил ярозит на поверхности Марса, интерес к этому скромному минералу во всём мире резко возрос.
Его присутствие многое говорит нам о прошлом Красной планеты. Оно говорит нам о том, что когда-то на Марсе была кислая, богатая железом вода, как и в тех местах, которые мы изучаем на Земле.
Ярозит рассказывает нам о взаимосвязи между геохимией, минералогией и эволюцией планет.
Будь то хвостохранилище в Австралии или марсианский кратер, этот непритязательный жёлтый минерал рассказывает богатую историю о экстремальных условиях, химической стойкости и трансформации окружающей среды.
Так что да, хотя ярозит и не выиграет ни в одном конкурсе красоты, он заслужил место в списке моих любимых минералов.