Способ поисков месторождений полезных ископаемых по атомарным формам ртути в природных водах
Владельцы патента RU 2444768:
Федеральное государственное унитарное научно-производственное предприятие "Геологоразведка" (RU)
Изобретение относится к геохимическим методам поисков месторождений, основанных на исследовании распределения атомарных форм ртути в природных водах. Способ поисков месторождений полезных ископаемых по атомарным формам ртути в природных водах включает прокачку через водную пробу атмосферного воздуха. Также способ включает отбор воздуха с извлекаемыми из воды формами атомарной ртути. Затем осуществляют накопление атомарных форм ртути на золотом сорбенте с последующей их десорбцией и определение содержаний накопленной ртути. При этом прокачку воздуха для извлечения атомарных форм ртути из воды проводят под плавающим колпаком, установленным на водную поверхность. Техническим результатом изобретения является обеспечение минимума времени между отбором и анализом пробы с существенным увеличением достоверности и чувствительности способа при использовании обычных ртутных фотометров, а также расширение возможности способа, обеспечив непрерывность измерений атомарной ртути при измерениях в водных объектах. 1 ил., 1 табл.
Способ относится к геохимическим методам поисков месторождений, основанных на исследовании распределения атомарных форм ртути в природных водах.
Известен способ поисков месторождений, основанный на определении ультрамалых содержаний ртути в природных водах (см. В.З.Фурсов, «Газортутный метод поисков месторождений полезных ископаемых», Наука, 1983 г., стр.156-157).
Способ включает отбор проб воды в стеклянную емкость объемом 0,5-1,0 л, закрываемую резиновой пробкой со стеклянными трубками, позволяющими прокачивать атмосферный воздух присоединенным насосом через водную пробу в емкости, извлекать из нее атомарную ртуть, которая сорбируется на золотом сорбенте, а затем десорбируется при отжигании сорбента и определяется в измерительном канале ртутного фотометра. По измеренным концентрациям атомарной ртути в водных пробах судят о наличии рудных объектов, являющихся ее источником в природных водах.
Способ является весьма эффективным, так как установлено, что присутствие атомарных форм в природных водах фиксируется только при наличии рудного тела и особенно в непосредственной близости от него (см. там же, стр.16-17, 18).
Однако существенными недостатками рассматриваемого способа (прототип) является относительно малое время существования атомарных форм ртути в природных водах, зависящее от химического состава природных вод (см. там же, стр.16), требующее анализа непосредственно на исследуемой точке.
Кроме того, содержания атомарной ртути на удалении от рудного тела весьма незначительны, а фоновые значения измерить при объемах пробы 0,5-1,0 л в большинстве случаев вообще не удастся (см. там же, стр.17-18).
Ставится задача свести к минимуму время между отбором и анализом пробы с существенным увеличением достоверности и чувствительности способа при использовании обычных ртутных фотометров и расширить возможности способа, обеспечив непрерывность измерений атомарной ртути при измерениях в водных объектах.
Указанная задача решается за счет того, что в известном способе поисков месторождений полезных ископаемых по атомарным формам ртути, включающем прокачку атмосферного воздуха через водную пробу, отбор воздуха с извлекаемыми формами атомарной ртути, накопление захваченных из воды атомарных форм ртути на золотом сорбенте с последующей их десорбцией и определением содержаний ртути, извлечение атомарной ртути из водной пробы проводят из-под плавающего колпака, установленного на водную поверхность, при прокачке через него атмосферного воздуха.
При этом достигаются две цели - сводятся к минимуму потери атомарной ртути за счет исключения времени между отбором пробы и измерением ртути и увеличивается чувствительность определений за счет вовлечения в измерительную фазу пробы воды значительно большего объема с возможностью его регулирования. Кроме того, достигается, в случае необходимости, непрерывность извлечения и накопления атомарных форм ртути при перемещении колпака по водной поверхности.
Способ легко реализуется на практике с помощью устанавливаемого на поверхность воды плавающего колпака и прокачки водного пространства под ним атмосферным воздухом, с одновременным обеспечением поступления атомарных форм ртути через золотой сорбент в измерительный канал ртутного фотометра из колпака за счет компрессора.
На чертеже приведена схема устройства, обеспечивающего выполнение способа.
Для осуществления предлагаемого способа проводят следующие операции:
1. Устанавливают на исследуемую точку водной поверхности плавающий колпак с рассеивающей насадкой, обеспечивающей поступление атмосферного воздуха в погруженную часть колпака.
2. Откачивают воздух из-под колпака при его перемещении или фиксированном положении через золотой сорбент в измерительный канал ртутного фотометра компрессором, одновременно обеспечивая поступление атмосферного воздуха через водную пробу под колпаком рассеивающей насадкой до полного выхода атомарных форм ртути из водной пробы.
3. Извлекают колпак из воды, осуществляют прокачку атмосферного воздуха через золотой сорбент, сброс в измерительный канал и замер накопленной на сорбенте атомарной ртути измерительным блоком ртутного фотометра.
4. По результатам измерений судят о наличии атомарной ртути в пробах и расположении рудного тела как потенциального источника атомарных форм ртути в воде.
Способ осуществляется с помощью измерительной установки, которая содержит газоотборный колпак 1, изготовленный из материалов, позволяющих ему плавать на поверхности воды, будучи погруженным нижней частью в воду, золотой струнный сорбент 2, измерительный блок ртутного фотометра 3, компрессор 4, обеспечивающий прокачку воздуха из-под колпака, рассеивающую насадку 5 для прокачки атмосферным воздухом водной пробы под колпаком при работе компрессора.
В конкретном примере был использован колпак, конический в верхней, выступающей из воды части, и цилиндрической формы в погруженной нижней части с диаметром 40 см и высотой цилиндрической части 20 см, объем пробы, подлежащей прокачиванию, составил ≈25 л, что более чем в 20 раз увеличило чувствительность метода к присутствующим в пробе атомарным формам. Возможно непрерывное горизонтальное перемещение колпака по исследуемой водной поверхности с непрерывными замерами атомарных форм ртути, что существенно расширяет возможности способа за счет увеличения объема исследуемой водной пробы.
В таблице приведены данные по апробации способа-прототипа и предлагаемого способа по профилю с поверхности озера, пересекающему продолжение рудного тела под дно водоема. Шаг пробоотбора составлял 25 м. На каждой исследованной точке проводилось по два измерения атомарных форм ртути в водных пробах - по способу-прототипу и предлагаемому способу.
По способу-прототипу на каждой точке отбиралась проба с поверхности, заливалась в колбу объемом 1 л, проводилось прокачивание пробы в колбе атмосферным воздухом в течение 3х минут со скоростью 1 л/мин, воздух с извлеченными атомарными формами ртути пропускали через золотой сорбент, проводили термодесорбцию ртути с золота и замер ее количества в измерительном блоке ртутного фотометра.
По предлагаемому способу на тех же точках, где проводился отбор проб для прототипа, в воду устанавливали плавающий пробоотборник, погруженный в воду до конической части, проводили отбор воздуха из конической части колпака одновременно с прокачиванием воздухом пробы воды, ограниченной цилиндрической частью колпака, с помощью компрессора со скоростью прокачки 1 л/мин, в течение 3х минут, вынимали колпак из воды, проводили термообжиг золотого сорбента и измеряли атомарные формы ртути, извлеченные из водной пробы под колпаком, в измерительном канале ртутного фотометра.
| № ПК | Содержание атомарных форм Hg пo способу-прототипу в n·10-9 мг/л | Содержание атомарных форм ртути по предлагаемому способу в n·10-9 мг/л | Примечания |
| 1 | <1 | 8 | |
| 2 | <1 | 9 | |
| 3 | <1 | 11 | |
| 4 | <1 | 21 | |
| 5 | 5 | 32 | |
| 6 | 3 | 120 | Рудное тело |
| 7 | <1 | 19 | |
| 8 | <1 | 11 | |
| 9 | <1 | 6 | |
| 10 | <1 | 8 |
Как следует из анализа данных таблицы, по способу-прототипу небольшое значение ртути зафиксировано только в одной точке непосредственно у рудного тела, во всех остальных исследованных точках значимого сигнала получить не удалось. По предлагаемому способу по содержаниям атомарных форм ртути уверенно выделилось местоположение рудного тела значимой аномалией величиной до 120·10-9 мг/л при фоне от 8 до 20·10-9 мг/л, измеренном на всех исследованных точках.
Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с прототипом обладает большей достоверностью за счет повышения чувствительности определений и сведения к минимуму потерь атомарной ртути при анализе.
Способ поисков месторождений полезных ископаемых по атомарным формам ртути в природных водах, включающий прокачку через водную пробу атмосферного воздуха, отбор воздуха с извлекаемыми из воды формами атомарной ртути, накопление атомарных форм ртути на золотом сорбенте с последующей их десорбцией и определением содержаний накопленной ртути, отличающийся тем, что прокачку воздуха для извлечения атомарных форм ртути из воды проводят под плавающим колпаком, установленным на водную поверхность.
