Гидрохимия - Крайнов С.Р.
ISBN 5-247-01293-3
Скачать (прямая ссылка):
25-1149
377
Окислительно-восстановительные трансформации соединений -азота под влиянием микробиологических процессов рассмотрены в главе 6. Следует иметь в виду, что происходящие под влиянием деятельности микроорганизмов окислительные и восстановительные преобразования форм азота в подземных водах не являются полностью обратимыми. Но для нас важнее не эта «необратимость», а то, что микробиологическое восстановление и окисление происходят только в определенных Eh—pH условиях и это определяет закономерную приуроченность разных форм азота только к определенным Eh—pH состояниям подземных вод. Eh—pH диаграмма соединений азота и положение на ней различных геохимических типов подземных вод показаны на рис. 14.2.
Из данных, приведенных на. рис. 14.2 следует, что в.околонейтральных подземных водах при Eh более 200 мВ преобладает NO3", а при меньших Eh—NH4+. Это означает, что в подземных водах должно существовать закономерное изменение форм азота в зависимости от- их окислительно-восстановительного потенциала. На рис. 14.3 показано как увеличиваются концентрации NO3- в подземных водах с ростом их Eh и как повышаются концентрации NH4+ по мере его снижения.
Рассмотренные особенности химии и геохимии азота определяют закономерное зональное распределение форм и концентраций азота в подземных водах. В связи с тем, что растворимость соединений нитратов и нитритов с основными катионами химического состава подземных вод велика, всегда происходит увеличение концентраций этих анионов с ростом минерализации подземных вод, особенно в случае испарительного концентрирования этих вод. Последнее определяет формирование горизонтальной зональности концентраций нитратов в грунтовых водах. Эта зональность выражается . в том, что при прочих, равных условиях в сельскохозяйственных районах существует закономерное увеличение концентраций нитратов при переходе от увлажненных районов гумидной зоны к засушливым районам аридной зоны. В связи с этим в сельскохозяйственных районах аридной зоны Средней Азии региональные фоновые концентрации нитратов обычно составляют единицы миллиметров на литр, при этом обнаруживается положительная корреляционная связь между концентрациями нитратов и хлора. Основная причина такой горизонтальной климатической зональности распределения соединений азота заключается в испарительном концентрировании грунтовых вод верхних горизонтов. Это общее явление, характерно для сельскохозяйственных районов аридной зоны.
В связи с таким поведением соединений азота в подземных водах существуют различные виды их распределений в грунтовых водах гумидной и аридной зон. Для грунтовых вод гу-
378
Eh, мВ
800 -
600 -
400 -
200 -
-200 -
A 1
6 8 10 12 pH
2 I • |5 I ? K
Tl*
Рис. 14.2. Eh-ph диаграмма соединений азота и расположение фигуративных точек подземных вод с повышенными содержаниями этих соединений:
/ — кислые стоки промышленных предприятий; 2— грунтовые воды сельскохозяйственных территорий, удобряемых минеральными удобрениями; 3 — околонейтральные стоки промышленных предприятий, содержащие неокисленные органические вещества; 4 — грунтовые воды, загрязненные органическими удобрениями; 5 — стоки животноводческих комплексов; 5 —подземные воды глубоких горизонтов нефтегазоносных структур; 7 — сульфидные стоки промышленных предприятий; 8 — щелочные аммонийные стоки промышленных предприятий
мидной зоны в региональном отношении характерны фоновые концентрации соединений азота менее ПДК. Их высокие концентрации в этой зоне являются локальными, они приурочены только к участкам и зонам интенсивного использования азотных удобрений, промышленных, коммунальных и животноводческих загрязнений, при этом часто в связи с высокой интенсивностью водообмена концентрации нитратов в грунтовых водах этих участков не достигают ПДК. Совершенно иная картина наблюдается в аридной зоне. Здесь общий фон концентраций нитратов в подземных водах в связи с их повышенной минера-
ми
370
/• • №>з,мг/л
50 100 150 200 250 300 Eh1MB
Рис. 14.3, Изменение концентраций NH4+ (1) и ЫОз- (2) в подземных околонейтральных водах в зависимости от их окислительно-восстановительного потенциала (по В. П. Закутину)
W
лизацией уже увеличен. Поэтому внесение больших масс удобрений достаточно часто приводит к превышению концентраций
нитратов над ПДК.
Существует и вертикальная зональность распределений форм и концентраций азота в подземных водах. При постоянно высоких (более +200—250 мВ) значениях окислительно-восстановительного потенциала подземных вод существуют вертикальные изменения концентраций N03" с глубиной. На современном временном этапе нитратного загрязнения ? максимум концентрации нитратов приурочен к самым верхним горизонтам грунтовых вод. Все высокие концентрации нитратов обычно чаще обнаруживаются в грунтовых водах до глубины 10 м. Такое распределение концентраций нитратов в грунтовых водах в сущности является отражением распределений соединений азота в твердой фазе верхних горизонтов. Известно, что максимум содержаний азота в почвах и корах выветривания обнаруживается до глубины 3 м. Но последнее время характеризуется возрастающим продвижением фронта загрязнения подземных вод соединениями азота на глубину.
