Гидрохимия - Крайнов С.Р.
ISBN 5-247-01293-3
Скачать (прямая ссылка):
278
трудно подсчитать, что в насыщенном растворе, находящемся в равновесии с CaF2, должно быть ~7,5 мг/л фтора. Порядок обнаруживаемых в водах месторождений содержаний фтора принципиально соответствует этой цифре. Во-вторых, воды месторождений рассматриваемого типа по катионному составу обычно являются кальциевыми.
Фтор является сильнейшим и универсальным лигандом, а подземные воды рассматриваемого типа месторождений содержат большое число элементов, комплексирующихся с фтором (Al, Fe, Be, Nb, Sn и др.). Поэтому основной формой его нахождения в водах месторождений являются комплексные соединения, из которых наибольшее значение имеют фторкомплек-сы алюминия. Тем не менее, в маломинерализованных водах месторождений, несмотря на комплексные формы миграции фтора, его содержания определяются nPCaF2. Это связано с
разрушением фторкомплексных соединений в присутствии значительных концентраций кальция.
Месторождения массивов щелочных пород. Среди разнообразных формаций щелочных пород наибольшее распространение и значение имеют нефелиновые сиениты (аг-паитового и миаскитового типов), ультраосновные щелочные породы и генетически связанные с ними карбонатиты. С этими формациями связаны не только месторождения фтора, но и многих редких элементов — ниобия, тантала, РЗЭ, циркония, титана и др. Основными минералами-концентраторами фтора в щелочных породах являются виллиомит в агпаитовых нефелиновых сиенитах и флюорит во всех остальных типах.
Подземные воды различных щелочных пород резко различаются по фтороносности. Если в водах (в том числе и рудничных) миаскитовых нефелиновых сиенитов, ультраосновных щелочных пород и карбонатитов содержания фтора обычны для подземных вод и достигают максимума порядка нескольких миллиграммов на литр, то фтороносность вод агпаитовых нефелиновых сиенитов, особенно вод горных выработок, вскрывающих породы с виллиомитом, может быть поистине уникальной. В них формируются резко щелочные (рН>10) высокоминерализованные (л-10 г/л), чрезвычайно обогащенные (до нескольких граммов на литр) фтором воды. По катионному составу эти воды в соответствии-с высокой щелочностью агпаитовых сиенитов характеризуются существенно натриевым составом (до 95— 100% ммоль), а кальций в них практически отсутствует.
Первопричина такого различия заключается в неодинаковой растворимости минералов фтора — его концентраторов в щелочных породах. В дальнейшем большое значение приобретает специфика химического состава вод, формирующихся в разных породах. Поскольку в агпаитовых нефелиновых сиенитах основным минералом фтора является виллиомит, а в остальных —
279
флюорит, содержание фтора в водах прежде всего определяются растворимостью этих минералов. В насыщенном растворе, находящемся в равновесии с NaF, содержания фтора могут достигать ~ 19 г/л. В глубоких горизонтах массивов агпаитовых нефелиновых сиенитов содержание фтора в подземных водах приближаются к этой цифре. Откачка таких вод на поверхность и сброс их в поверхностные воды приводят к тяжелейшим загрязнениям среды и к значительному увеличению концентраций фтора в поверхностных и подземных водах. Эти загрязнения вод фтором могут серьезно осложнить решение проблемы водоснабжения в районах фторсодержащих месторождений, так как при эксплуатационном водоотборе может подтягиваться фронт загрязненных фтором вод к водозаборным сооружениям. Проблема осложняется еще и стоками из горных выработок фторсодержащих месторождений, которые, инфильтруясь в подземные воды продуктивных горизонтов, создают вместе с ореольными водами крупнейшие очаги загрязнений подземных вод фтором.
10.3. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПОДЗЕМНЫХ ВОД И ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ЭКОЛОГИЯ
В настоящее время на стыке геохимии, гидрогеологии и биологии сформировано новое научное направление геохимическая экология, в рамках которого исследуется влияние геохимической среды на формирование и развитие живых и растительных организмов. Термин экология предложен в 1866 г. немецким биологом Э. Геккелем, но наиболее активно от используется в последние десятилетия, особенно в связи с установлением активного влияния антропогенных факторов на биосферные процессы.
Важнейшим геохимико-экологическим фактором является химический состав подземных вод, поскольку геохимические свойства подземных вод оказывают прямое биохимическое воздействие на организм человека и его физиологические функции. Подземные воды содержат весьма большое число элементов, которые в высоких концентрациях могут оказывать токсичное воздействие на организм человека (табл. 10.5). При этом важно знать, что биохимическое значение имеет не только избыток какого-либо элемента, но и его недостаток. Приведем некоторые примеры влияния химического состава питьевых подземных вод из проявления некоторых заболеваний человека.
Высокие концентрации фтора в питьевых водах приводят к заболеванию человека флюорозом, а его низкие концентрации — кариесом. Высокие концентрации нитрата способствуют заболеванию детей болезнью крови — метаглобиномией, а производные нитрата в организме—нитрозоамины имеют канцерогенные свойства. Высокие концентрации мышьяка, ртути и селена приводят
