Гидрохимия - Крайнов С.Р.
ISBN 5-247-01293-3
Скачать (прямая ссылка):
Формы йода в подземных водах разнообразны: молекулярная I2, ионная в виде йодида I" и йодата 1O3- и комплексная с органическим веществом I.. .С. Молекулярная и ионная' формы нахождения йода в воде зависят от pH: I2 I" +10~3.
кислая щелочная среда среда
Каковы же причины увеличения содержаний йода в подземных водах? ' .
Из разнообразия геохимических свойств подземных вод, содержащих высокие концентрации йода, следует, что его высокие концентрации определяются скорее не условиями формирования определенных геохимических типов подземных вод (как это, например, характерно для брома), а общими геохимическими условиями формирования этих вод. Действительно, механизм ? накопления йода при испарительном концентрировании морской воды (как, например, для брома) не может быть использован. Во-первых, те содержания йода, которые можно получить при испарительном концентрировании морской воды, не соответствуют высоким концентрациям, имеющимся в подземных водах (максимальные концентрации йода, полученные при испари
330
тельном концентрировании морской воды не превышают 5 мг/л при минерализации вод более 300 г/л); во-вторых, в процессе испарительного концентрирования морской воды 1~ и Юз" окисляются кислородом воздуха до I2, который улетучивается*. Кроме того, частично он адсорбируется солевыми осадками и гидроксидами металлов, выпадающими из растворов при их концентрировании. Например, в рассоле Кара-Богаз-Гола, где происходит испарение морской воды в открытом водоеме содержание йода не превышает нескольких миллиграммов на литр, а в рассолах, полученных из вод Черного моря — всего 5,3 мг/л.
Иод не может накапливаться в результате ювенильных эндогенных процессов, так как он практически отсутствует в водах вулканических областей. Вся вулканическая деятельность Земли дает всего 1,2 тыс. т. йода в год.
Иловые воды, нефтяные залежи также не могут являться источниками высоких содержаний этого элемента в подземных йодных водах. Ими могут быть лишь осадочные породы (в основном, глинистые), обогащенные органическим веществом, так как по А. П. Виноградову, количество йода накапливающегося в морских илах пропорционально содержанию органического вещества и количеству мелкой фракции (<0,01 мм) ила.
?Каким же путем йод из органо-минерального комплекса пород переходит в подземный водный раствор? Этот вопрос окончательно еще не решен. Так, например, А. В. Кудельский связывает мобилизацию йода с суб- и надкритическими гомогенными газожидкостными смесями. Однако значение этого процесса (жесткого термолиза) нельзя преувеличивать по следующим соображениям. Известно, что при воздействии на породу температур от 20 до 22O0C из нее уже уходит не менее 75% первоначального йода. Этот вывод подтверждается и экспериментальными данными. Так, Н. А. Кузнецова выполнила опыты на модели пласта в условиях, близких к пластовым (/ до 150°С, P до 25 МПа), показавшие, что температуры до 15O0C являются достаточными для почти полного (93%) перехода поглощенного йода из пород в фильтрующуюся воду. В. К. Ки-рюхин показал, что из образцов неогеновых пород Южного Сахалина при их нагревании до 1000C в течение 72 ч в водный раствор переходит 100% содержащегося в породе йода. Экспериментальные данные подтверждаются и фактическими результатами распределения йода в подземных водах: в бассейнах с высокими (более 1000C) температурами на фундаменте наблюдается уменьшение содержания йода с глубиной, а в бассейнах, где температура на фундаменте не превышает 100°С, содержание его с глубиной увеличивается.
* Известно, что таким путем ежегодно из морских вод улетучивается и рассеивается 500 тыс. т йода.
331
Таким образом, признавая ведущую роль термолиза в высвобождении йода из пород, следует считать оптимальными и достаточными температуры до 100—150°С. Следует также учитывать различные формы йода, освободившегося из органо-минерального комплекса пород при разных температурах. Есть основание предполагать, что при температурах 100—15O0C преобладают органические формы выхода йода из пород, - а при более высоких температурах — минеральные.
Таким образом, принципиальная схема формирования йодных подземных вод может быть представлена в следующем виде:
а) сингенетическая стадия, на которой происходит концентрирование йода из морской воды растительными и животными организмами и сорбция его глинистыми частицами ила (лучше всего монтмориллонитового типа);
б) эпигенетическая стадия, на которой происходит переход йода из породы в подземные воды; активизации этого процесса способствуют наличие в водах органических веществ (типа фульвокислот), повышенные температуры и др.
Мы рассмотрели причины и условия формирования наиболее высоких концентраций редких щелочных элементов, брома и йода в подземных водах. Но технология извлечения этих и других химических элементов из воды в настоящее время уже такова, что экономически, выгодно извлекать эти элементы из' подземных вод при гораздо меньших концентрациях. Выше отмечалось, что при комплексном использовании рассолов ми-, нимальные кондиционные концентрации брома снижаются до 200 мг/л, а йода — до 10 мг/л. Очевидно, что в дальнейшем при развитии технологии извлечения химических элементов из подземных вод кондиционные содержания элементов будут снижаться еще больше.
