Гидрохимия - Крайнов С.Р.
ISBN 5-247-01293-3
Скачать (прямая ссылка):
анионов, вследствие чего карбонатное осаждение марганца становится невозможным. Такие геохимические свойства бескислородных и бессульфидных подземных вод определяют высокие (п мг/л) максимально возможные концентрации марганца в этих водах и сохраняют высокую степень дефицита насыщения их марганцем. Степень такого дефицита насыщения растет при уменьшении pH подземных вод (см. рис. 10.7).
При рассмотрении этого геохимического типа марганецсо-держащих подземных вод следует иметь в виду, что бескислородные воды являются наиболее ярким их представителем, но появление кислорода в подземных водах еще не ограничивает распространение марганца в этих водах. Судя по Eh —pH диаграмме Eh — pH поле распространения Mn2+ имеет границы выше поля собственно бескислородных вод и в околонейтральных средах может протягиваться до окислительно-восстановительного потенциала порядка +600 мВ. В таких геохимических ситуациях кислород присутствует, но не является препятствием для нахождения Mn2+ в водной фазе.
. Закономерное распространение марганецсодержащих под земных вод в общей схеме их геохимической зональности опре деляет формирование гидрогеохимических провинций марганец содержащих подземных вод. Распространение таких провинций во многом тождественно распространению провинций железосодержащих вод. В общей схеме горизонтальной геохимической зональности грунтовых вод это та же гумидная зона, подземные воды которой имеют повышенные концентрации органических веществ гумусового ряда. Концентрации марганца в грунтовых водах таких провинций обычно превышают кондиционные и достигают нескольких миллиграммов на литр. Типичные такие провинции марганецсодержащих педземных вод известны в северных регионах европейской части СССР (Карелия, Архангельская и другие области), а также в Мещере, Украинском и Белорусском Полесье.
. В пределах артезианских бассейнов провинции марганецсодержащих вод обычно оконтуриваются по их окислительно-восстановительному потенциалу менее +400 мВ (при околонейтральной реакции среды). В региональном плане провинции марганецсодержащих подземных вод соответствуют расположению провинций железосодержащих вод — отличаются только границы и площади их распространения. Eh окисления Mn2+-»--*-Мп3++е- выше чем Eh окисления Fe2+-^-Fe3++е~, поэтому гидрогеохимические провинции марганецсодержащих подземных вод являются более обширными. Типичные их представители имеются в пределах Московского, Днепрово-Донецкого, При-пятского и других артезианских бассейнов. В провинции марганецсодержащих подземных вод объединяются также малые артезианские бассейны Дальнего Востока. Многие гидрогеологические массивы (Донецкий, Украинский и др.) являются гидрогеохимическими провинциями марганецсодержащих трещии-но-жильных подземных вод.
10.2.4. Мышьяк
?
Мышьяк — это 18-электронный анионогенный элемент с переменной валентностью. В подземных водах хозяйственно-питьевого назначения он может существовать в трех- и пятивалентном состояниях.
Базовой формой мышьяка в подземных водах является мышьяковая кислота H3ASO40. Это трехосновная, легко диссо-
269
,мВ • » • %f?f9
' • AFT* .
• • •••• •• • •
Рис. 10.8. Положение мышьяк-содержащих подземных вод на Eh—pH диаграмме As—H2O-
—S2-:
t — кислородсодержащие воды
верхних водоносных горизонтов; 2 — бескислородные и бессульфидные воды; 3 — сульфидные воды
AsS2
X
»400
5
6
7
8
• \1 ® \2 Х_|3
циирующая кислота (рК\ 2,26; рКг 6,97; рКг 11,57). Исходя из этого pH-границы существования анионов этой кислоты в подземных водах соответственно составляют pHH3A804/H2Aeo-42t26;
PHHAASO-4/HASO44- =6,97; pHHAso*-4/ASO43- =11,57. Отсюда следует, что наиболее распространенной формой мышьяка в кислородсодержащих околонейтральных подземных водах с высокими значениями Eh>300 мВ являются анионы H2AsO4"" и HAsO42" (рис. 10.8).
При уменьшении окислительно-восстановительного потенциала высшие кислородные формы мышьяка трансформируются (восстанавливаются) в низшие, при этом образуется мышьяковистая кислота и ее анионы.
H3AsO^ + 2H+ + 2е- = H3AsO0, + H2O;
H2AsO-, + 3H+ + 2е- = H3AsO°3 + H2O и т. д.
В околонейтральных подземных водах восстановление H3AsO40-*-H3AsO30 происходит при Eh порядка 100—150 мВ. Первая константа диссоциации мышьяковистой кислоты равна Ю-9-2. Это означает, что pH-граница H3AsO30ZH2AsO3-равна 9,2, т. е. геохимическую значимость гидроарсенитные анионы могут иметь только в щелочных средах, а основной формой мышьяка в околонейтральных подземных водах с низкими положительными значениями окислительно-восстановительного потенциала является H3AsO30.
270
Таким образом, в околонейтральных подземных водах мышьяк образует следующие неорганические формы:
1) кислородсодержащие с Eh>250 мВ
H2AsO-4 > HAsO42- > H3AsO°4;
2) бескислородные и бессульфидные воды с Eh<250 мВ H3AsO0S > H2AsOv '
Многие природные соединения мышьяка хорошо растворимы. Растворимость мышьяковой и мышьяковистой кислот в воде составляет л-10 г/л. Еще более высокую растворимость (пХ ХЮО г/л) имеют соединения анионов мышьяковой и мышьяковистой кислот с натрием. В то же время арсеиаты и арсениты кальция и магния являются малорастворимыми: nPca3<Aso4)26,8x
