The lifecycle of trace elements in coal consists of processes that lead to enrichment of these elements together with natural and anthropogenic dispersal mechanisms. Our study concerns the distribution and dispersal of potentially toxic trace elements including As, Hg, Se, Mo, Tl, Sb, and Cu in Appalachian and Black Warrior Basin coal.

Although most Appalachian Basin coal is low in potentially toxic elements, a small but significant proportion of coal analyses are elevated in this suite. Whole coal arsenic contents range above 100 ppm in some samples. The host of the toxic elements is the mineral pyrite. Petrographic and geochemical studies indicate that formation of the trace-element rich pyrite occurred after considerable burial and coalification. We believe that some Paleozoic strata of the Appalachian Basin were aquifers for westward migrating fluids during a late phase of the Alleghanian orogeny. Coal beds were particularly favorable sites for deposition of arsenic-rich pyrite. Studies of geologic controls on potentially toxic trace element distribution are ongoing in Alabama, Kentucky, Virginia, and West Virginia.

The presence of elevated contents of potentially toxic elements in coal raises the potential for natural weathering and coal mining to disperse these elements into the environment. We have conducted geochemical study of nearly 3000 stream sediment samples from northern Alabama and about 1000 steam sediments from Kentucky. Stream sediments from the coal mining area of Alabama are elevated in arsenic (generally >12 ppm) compared to adjacent areas (<12 ppm). Trace element enrichment in eastern Kentucky stream sediments is less apparent. Because the host of arsenic in coal is pyrite, pyrite oxidation, producing acid mine drainage (AMD) is the mechanism of arsenic dispersal to the environment. We conducted field studies at six sites in Alabama. The results show that both the coal mine refuse piles that are a major source of the AMD, and adjacent stream sediments are highly enriched in As with up to 500 and 200 ppm As respectively.

Coal utilization may also effect the environment. Atmospheric deposition of sulfuric and nitric acids from fossil fuel combustion has had a demonstrable impact on the geochemistry of land and water in the northeastern United States. However, atmospheric deposition patterns of particulates from coal-fired power plants are less well known. A recent evaluation of stream sediment data indicates that arsenic is enriched in stream sediment in a part of West Virginia with no major natural geologic source of As. This area is adjacent to (east) of the Ohio River, where numerous coal-fired power plants are located. The stream sediment arsenic could have come from coal fly ash. To evaluate this hypothesis, we studied lake-sediment chemistry in radiometrically dated West Virginia cores. A concentration maximum in As, Hg, Zn, and Pb occurs in sediment deposited in 1969, just prior to the clear air act of 1970. Magnetite derived from fly ash (with characteristic morphology and internal textures) shows a striking positive correlation with the trace elements. Studies are ongoing to understand the extent of the coal fly ash distribution in the northern Appalachian Basin.

Жизненный цикл микроэлементов в каменноугольных процессах , которые ведут к обогащению этих элементов вместе с естественными и антропогеновыми механизмами рассеивания.

Наш интерес вызывает распределение и рассеивание потенциально токсичных микроэлементов включая As, Hg , Se , Mo , Tl , Сурьму и Cu в Аппалачинском бассейне .

Содержание мышьяка в каменном угле превышает в некоторых образцах 100 ПДК. Источник токсичных элементов - минерал пирит. Петрографические и геохимические изучения показывают, что образование пирита богатого на иссследуемый элемент,произошло после значительных погружений и углефикации. Мы верим, что некоторые палеозойские толщи Аппалачского бассейна были водоносными пластами для передачи к западу жидкости во время последней стадии орогенеза. Каменноугольные отложения были в особенности благоприятными местами для накопления пирита, богатого мышьяком.

Геологический контроль распределенияпотенциально токсичного микроэлемента - продолжен в Штате Алабама , Штате Кентукки , Вирджинии и Западной Вирджинии. Присутствие повышенного содержания потенциально токсичных элементов в угле повышает потенциал дальнейших исследований естественного залегания угля, содержащего рассеяные элементы. Проведены геохимические исследования из почти 3000 проб из северного Штата Алабама и 1000 проб из Штата Кентукки . Пробы из области добычи угля штата Алабама показывают повышенное содержание мышьяка ( как правило > 12 ПДК ) по сравнению со смежными областями ( < 12 ПДК ).

Обогащение микроэлементом осадочной толщи на востоке штата Кентукки менее очевидно. Поскольку источник мышьяка в угле - пирит , (окисление пирита , происходит в кислотной среде,при дренаже ( AMD ) - механизм мышьякового рассеивания в среде). Мы проводили полевые исследования в шести местах штата Алабама.

Результаты показывают, что оба террикона угольной шахты , которые основные источники АМД и смежных осадков потока, очень обогащены As с до 500 и 200 ПДК.

Отходы каменного угля могут также изменять состояние окружающей среды. Атмосферное содержание серных и азотных кислот , меняющееся в результате горения ископаемого топлива ,воздействует на геохимию страны и воды в северо-восточных соединенных штатах. Тем не менее, атмосферные образцы содержаний элнментов сжигаемого угля на электростанциях хорошо изучены и невелики.

Последняя оценка данных по исследованию отложений указывает, что они обогащены мышьяком в Западной Вирджинии, при отсутствии главногоестественного геологического источника As. Эта область - смежная с (на востоке ) рекой Огайо, где расположены многочисленные электростанции, работающие на угле. Мышьяк в отложениях мог образовываться в процессе накопления угленосной толщи. Оценивая эту гипотезу, мы изучали озерно - осадочную химию в радиометрически датирующихся ядрах Западной Вирджинии. Максимальная концентрация As, Hg , Zn и Pb наблюдается в осадках, извлеченных в 1969. Магнетит, получавшийся в области сноса ( с характерною морфологией и внутренними структурами ), показывает положительную корреляцию с микроэлементами.

Дальнейшие исследования необходимы для понимания степени распределения летучих веществ в каменноугольной толще в Аппалачском бассейне.

Статистика	Реклама