Hydrogeochemical Characteristics and Impact of Arsenic Released from a Gold Deposit in Tibet

Abstract

High arsenic concentrations are common in the water and soils in Tibet. In this study, arsenic concentrations were found to be below detection limits in natural river water, although the high background concentrations of HCO₃⁻ and the pH all favor arsenic release. Lake water had the highest arsenic concentrations due to intense evaporation. The impact of mining on arsenic release was assessed using a mixing model composed of three end-members: KS02 (a post-mining sample), R07 (a river water sample), and S12 (spring water that contains arsenic). The results indicated that mining operations are likely responsible for a small proportion (2.0%) of direct release of arsenic from deep thermal water, and that most arsenic was released by desorption from Fe oxyhydroxides. The mixing model also revealed that so far, mining operations have accelerated carbonate dissolution, but have not led to arsenopyrite oxidation. Therefore, HCO₃⁻ concentrations increased during mining, which along with the pH (> 7.0), led to desorption of arsenic from Fe oxyhydroxide.

Zusammenfassung

Hohe Arsenkonzentrationen sind in den Gewässern und Böden Tibets weit verbreitet. In dieser Studie wurden in natürlichem Flusswasser Arsenkonzentrationen unter der Nachweisgrenze gefunden, obwohl hohe Hintergrundkonzentrationen von Hydrogenkarbonat und der pH-Wert die Mobilisierung von Arsen an sich befördern. Seewasser hatte wegen der Verdunstung die höchsten Arsenkonzentrationen. Der Einfluss von Bergbau wurde mit einem Mischungsmodell mit drei Komponenten untersucht: KS02 (eine Probe aus der Bergbaufolgelandschaft), R07 (eine Flusswasserrobe) und S12 (Quellwasser, das Arsen enthält). Die Ergebnisse zeigten, dass die Bergbauaktivitäten wahrscheinlich für einen kleinen Anteil (2,0%) der direkten Arsenmobilisierung aus tiefem Thermalwasser verantwortlich sind und dass das meiste Arsen aus der Desorption von Eisenoxihydroxiden stammt. Das Mischungsmodell zeigte außerdem, dass der Bergbau die Auflösung von Karbonaten beschleunigt, aber nicht zur Oxidation von Arsenopyrit geführt hat. Daher stieg während der Bergbauaktivitäten die Konzentration von Hydrogenkarbonat, was zusammen mit dem pH-Wert (>7,0) zur Desorption von Arsen von Eisenoxihydroxiden führte.

Resumen

Las altas concentraciones de arsénico son comunes en el agua y los suelos del Tíbet. En este estudio, se encontró que las concentraciones de arsénico estaban por debajo de los límites de detección en el agua natural de los ríos, aunque las altas concentraciones de fondo de HCO3- y el pH favorecen la liberación de arsénico. El agua del lago tenía las mayores concentraciones de arsénico debido a la intensa evaporación. El impacto de la minería en la liberación de arsénico se evaluó utilizando un modelo de mezclas compuesto por tres miembros finales: KS02 (una muestra posterior a la minería), R07 (una muestra de agua de río) y S12 (agua de manantial que contiene arsénico). Los resultados indicaron que las operaciones de minería son probablemente responsables de una pequeña proporción (2,0%) de la liberación directa de arsénico de las aguas termales profundas y que la mayor parte del arsénico se liberó por desorción oxihidróxidos de hierro. El modelo de mezclas también reveló que hasta ahora las operaciones mineras han acelerado la disolución del carbonato, pero no han generado oxidación de arsenopirita. Por consiguiente, las concentraciones de HCO3- aumentaron durante la explotación minera, lo que, junto con el pH (>7,0), dio lugar a la desorción del arsénico de los óxidos de Fe.

抽象

西藏地区水和土壤的砷含量普遍较高。在研究中,虽然HCO^-₃ 高浓度背景和pH值都利于砷释放,但是天然河水砷浓度却低于检测限。强烈蒸发作用使湖水砷浓度最高。利用三个端元组成的混合模型评价了采矿对砷释放的影响,三个端元水样是KS02(开采后水样)、R07(河水水样)和S12(含砷泉水)。结果表明,采矿可能只引起了深层温泉水砷直接释放的小部分(2.0%),大部分砷由氢氧化铁解吸过程释放。混合模型还表明,目前采矿加速了碳酸盐溶解,并未直接导致砷黄铁矿(毒砂)氧化。因此,采矿期间,HCO^-₃ 浓度增加和pH(>7.0)升高导致砷从氢氧化铁中解吸释出。