ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Геохимия нормируемых элементов в подземных водах из "Геохимия подземных вод хозяйственно-питьевого назначения" В данном случае была рассмотрена растворимость 8г804 преимущественно в чистой воде, но природные подземные воды содержат другие анионы и катионы, которые могут влиять на растворимость 8г804. В общем случае растворимость 81804 увеличивается при наличии в подземной воде катионов и анионов, образующих с 8г и 8О4 устойчивые комплексные соединения. Это прежде всего катионы поливалентных элементов Ре , А1 и др., а также анионы ФК , РО4 и др. [c.108] Распространение стронция в маломинерализованных подземных водах. Содержания стронция в подземных водах хозяйственно-питьевого назначения изменяются от 1 мг/л в грунтовых водах наиболее увлажненных районов гумидной зоны до 30 мг/л в грунтовых и напорных пластовых и трещинно-жильных водах повышенной минерализации. При этом следует подчеркнуть, что концентрации стронция выше ПДК — достаточно распространенное для подземных вод явление. Сульфаты и хлориды стронция являются хорошо растворимыми соединениями, поэтому в общей схеме геохимической зональности подземных вод содержания 8г в грунтовых, а также в напорных пластовых и трещинно-жильных водах различных гидрогеологических структур увеличиваются с ростом их минерализации. Это особенно характерно для подземных вод, увеличение минерализации которых происходит за счет нарастания концентраций Са , 804 , СГ. Поэтому в общем случае существует геохимическая зональность распространения 8г в подземных водах, принципиально соответствующая распространению в них кальция. В связи с этим же грунтовые воды аридной зоны обычно обогащены стронцием, а в схеме вертикальной зональности напорных подземных вод происходит увеличение концентраций 8г совместно с нарастанием в них концентраций Са. [c.108] Имеются две основные генетические причины накопления 8г в подземных водах — испарительное концентрирование грунтовых вод в аридной зоне и увеличение минерализации напорных вод при взаимодействии с породами, содержащими сульфаты Са и 8г. Это достаточно распространенные явления и поэтому имеется достаточно много гидрогеохимических провинций, подземные воды которых (грунтовые и напорные) содержат такие концентрации, превышающие ПДК (см. гл. 5). [c.108] Важное биогеохимическое значение имеет величина a/Sr подземных вод. Использование подземных вод с малым ( 100) значением этого показателя может привести к возникновению среди населения уровской эндемии. При одновременном в кинетическом отношении переходе Sr и Са из средних магматических и осадочных пород должны формироваться подземные воды с величиной a/Sr порядка и-100. В реальных подземных водах изменчивость этих соотношений гораздо большая. В грунтовых водах оно изменяется от 5 в подземных водах зон целестиновой минерализации до и-100 в более минерализованных водах аридной зоны. Причина увеличения значения a/Sr в грунтовых водах аридной зоны заключается в том, что в соответствии с энергетическим рядом сорбции двухвалентных элементов Sr лучше Са сорбируется глинистыми образованиями, и при увеличении минерализации подземных вод в мелкодисперсных породах концентрации Са повышается быстрее, чем концентрация Sr. [c.109] В гшастовых и трещинно-жильных маломинерализованных напорных водах величина a/Sr изменяется от и-10 до и-100. Причины таких изменений заключаются преимущественно в вариациях геохимических особенностей водовмещающих пород (наличие в них гипса, целестина и т. д.). [c.109] Зона интенсивной водной миграции Ве ограничена преимущественно грунтовыми водами. В них наблюдается максимальная амплитуда изменения его концентраций. Существуют региональные и локальные факторы, определяющие распространение Ве в грунтовых водах. [c.111] Региональные факторы тесно связаны с горизонтальной геохимической зональностью грунтовых вод. В связи с тем что высокие концентра-1ЩИ Са оказывают разрушающее действие на комплексные соединения Ве, в общей схеме геЬхимической зональности грунтовых вод благоприятность для водной миграции Ве уменьшается по мере перехода от маломинерализованных обогащенных органическим веществом грунтовых вод гумидной зоны к более минерализованным водам аридной зоны континентального засоления. Особенно неблагоприятные условия для водной миграции Ве характерны для кальциевых ландшафтов аридной зоны, в водах которых содержания Ве минимальны и даже в пределах бериллийсодержащих месторождений не превышают О,и мкг/л. [c.111] Среди напорных вод максимальные концентрации бериллия, превышающие ПДК (0,п-п мкг/л), известны преимущественно в трещинно-жильных водах массивов магматических особенно интрузивных) пород. Концентрации Ве в таких напорных водах еще более увеличиваются в случае гидротермальной метаморфизации этих пород, сопровождающейся наличием сульфидов и фторидов. Формирующиеся в этих породах 804-Ыа напорные трещинно-жильные воды с повышенными концентрациями Р могут иметь очень высокие концентрации Ве (п-п-10 мкг/л). Важно отметить, что разгрузка подобных бериллийсодержащих подземных вод в верхние водоносные горизонты приводит к локальному увеличению концентрации в них Ве. При этом концентрации Ве в таких водах обычно увеличиваются при интенсивной эксплуатации их месторождений. Это особенно характерно для тех случаев, когда при эксплуатации месторождений естественные соотношения между напорами сдвигаются в пользу нижних водоносных горизонтов. [c.112] Содержания Ре в породах земной коры значительны ( 4 %), но прямой зависимости между содержаниями его в породах и в подземных водах нет. Так, кислородсодержащие подземные воды с высоким Eh, формирующиеся в породах с повышенными концентрациями Ре, чаще содержат минимальные его концентрации. В то же время- бескислородные подземные воды с низкими положительными значениями Eh, формирующиеся в породах с кларковыми концентрациями Ре, всегда содержат высокие его концентрации. Причина в том, что растворимость большинства соединений двухвалентного железа значительно больше растворимости трехвалёнтного. [c.113] Формы железа в подземных водах. В подземных водах железо находится в растворенных (неорганических и органических) и коллоидных (неорганических и органических) формах. Между растворенными и коллоидными формами существует непрерывный переход, точную границу которого провести невозможно. Действительно, величина первичных зерен гидроксидов и сульфидов железа (например, гидротроилита) может быть менее 0,2 мкм и в то же время размер растворенных соединений Ре с высокомолекулярными органическими веществами (фульвокислоты и др.) может составлять более 1 мкм. На основании результатов расчетных и экспериментальных исследований [5] выработаны следующие принципиальные положения, определяющие трансформации химических состояний Ре в околонейтральных подземных водах. [c.114] Менее изучены соединения Ре с оксикарбоновыми кислотами. Паи-более важными среди них в подземных водах являются уксусная, щавелевая, лимонная, винная. Устойчивость комплексных соединений Ре с анионами низкомолекулярных кислот значительна. Так, рК первых ступеней комплексообразоваиия изменяются у Ре от 5 у оксалатных (щавелевых) комплексов до 30 у тартратных (винных). Устойчивость аналогичных комплексных соединений Ре еще более высокая. Поэтому в подземных водах, содержащих эти кислоты, комплексные соединения Ре с их анионами могут быть решающими. [c.115] Экспериментальные исследования [5] показали, что комплексные соединения Ре с ФК в этих водах в совокупности состояний железа составляют в среднем около 50 %, при этом около половины реальных состояний железа в подземных водах имеют отрицательный знак заряда. Размеры частиц анионных соединений значительны ( 0,5 мкм). Этот вывод сделан исходя из данных фильтрации подземных вод через мембранные фильтры с размером пор 0,5 и 0,2 мкм. Такая фильтрация приводит к удалению этих частиц. Таким образом, в подземных водах доля железа, связанного в устойчивые соединения с органическими веществами, во многих случаях оказывается уже меньщей по сравнению с высокоцветными поверхностными водами, описанными в работах Г.М. Варшал. Это, в частности, объясняет тот факт, что в подземных водах, содержащих повышенные концентрации ФК, всегда можно обнаружить значительные концентрации Ре роданидным методом. Специальные исследования степени окисления и структурного положения Ре, связанного в комплексные соединения с ФК и ГК, выполненные с помощью методов мессбауэров-ской спектроскопии и электронно пинового резонанса, показали, что большая часть железа в них находится в виде Ре(П1). Основная причина этого заключается в способности комплексных соединений Ре с органическими веществами противостоять гидролизу. [c.118] Эта способность обусловлена тем, что скрытый в устойчивом комплексном соединении ион Ре защищен от процессов гидролиза и других химических взаимодействий. Наши экспериментальные исследования кинетики гидролиза Ре в присутствии ФК показали, что интенсивность его гидролиза зависит от количественных соотношений [ФК]/[Ре ] и pH среды. Чем больше величина [ФК]/[Ре ] в растворе, тем медленнее протекает процесс гидролиза и тем больше Ре остается в растворе. Максимальные концентрации Ре в растворах, содержащих ФК, сохраняются при низких значениях pH среды. Чем больше pH, тем меньшие концентрации Ре способны удерживать фульвокислоты, вследствие усиления конкуренции со стороны ОН . [c.118] В этом отношении существует соответствие между результатами экспериментальных и расчетных исследований. Но экспериментальные исследования показали, что даже при pH 7 в условиях высоких (порядка 10) значений [ФК]/[Ре ] в воде могут удерживаться повышенные (до 10 мг/л) концентрации Ре. [c.118] Высокая степень устойчивого комплексообразоваиия Ре с органическими веществами в рассматриваемом типе подземных вод определяет трудность его удаления из них. Аэрирование подземных вод с высокими концентрациями ФК обычно не приводит к полному удалению из них железа в течение многих дней и даже недель. Для обезжелезивания этих вод необходимы более сильные окислители, а также реагенты, разрушающие комплексные соединения. [c.119] Вернуться к основной статье