Гидрохимия - Крайнов С.Р.
ISBN 5-247-01293-3
Скачать (прямая ссылка):
Отсюда следует важный вывод, определяющий геохимическую сущность формирования химического состава загрязненных подземных вод и способы анализа их геохимических свойств. Он формулируется следующим образом: геохимическая сущность формирования загрязненных подземных вод заключается не в формальном источнике стоков (например, промышленных, сельскохозяйственных и пр.), а в степени их способности изменять геохимическую среду и соответственно изменять в ней миграционные способности химических элементов. Так, например, загрязнения подземных вод промышленными стоками с сульфидных месторождений, содержащими вы
390
сокие концентрации H+, Fe3+ и другие элементы в окисленной форме, приводят к уменьшению pH загрязненных подземных вод и соответственно к увеличению их Eh. Такие стоки растворяют вмещающие их горные породы и приводят к дополнительному увеличению в подземных водах концентраций многих химических элементов (Fe, Mn, Zn, Pb, Cu, F, Mo, Ti, Al и др.), переходящих в них из этих пород. Наоборот, стоки азотнотуковых предприятий, содержащие высокие концентрации NH3 приводят к увеличению pH подземных вод (поскольку" NH?-r +H2O=NH4++ОН~) и к соответственному снижению их Eh Одновременно в таких щелочных подземных водах вследствж их взаимодействий с породами увеличиваются концентрации многих анионогенных элементов, мигрирующих в широком диапазоне окислительно-восстановительных ситуаций (F, Mo, As, Nb и др.).
Возникает вопрос — хаотичны и беспредельны ли изменения химического состава подземных вод под влиянием загрязняющих веществ или они строго детерминированы* и имеют только определенный набор геохимических ситуаций и процессов. Это коренной вопрос геохимии загрязненных подземных вод, из решения которого следуют не только типоморфный набор компонентов загрязненных подземных вод различного хит мического состава, но и возможности геохимического управления их качеством.
Опыт изучения геохимии загрязненных подземных вод показал, что все разнообразие геохимических свойств загрязненных подземных вод, создаваемое в них промышленными, сельскохозяйственными, коммунально-бытовыми и прочими загрязнениями, сводится к созданию в этих водах только строго определенного и ограниченного набора геохимических ситуаций,, выражаемых через суммарные Eh—pH показатели этих вод (рис. 14.5).
Выделяют следующие геохимические типы загрязненных подземных вод:
I — кислые воды с высокими значениями Eh;
II — околонейтральные воды с высокими значениями Eh;
III — щелочные воды с низкими положительными значениями Eh;
IV — околонейтральные бескислородные бессульфидные воды с низкими положительными значениями Eh;
V — околонейтральные и щелочные воды с отрицательными-значениями Eh.
39 Ь
-200 -
1 Гд
т з
+ 5
Рис. 14.5. Геохимическая типизация загрязненных подземных вод и их расположение на Eh—pH диаграмме:
I—V —типы вод (см. текст): 1—5— фигуративные точки подземных вод: / — кислые воды с высокими значениями Eh; 2 — околонейтральные воды с высокими значениями Eh: 3— щелочные воды с низкими положительными значениями, Eh; 4 — околонейтральные бескислородные-бессульфидные воды с низкими положительными значениями Eh; 5 — околонейтральные и щелочные воды с отрицательными значениями Eh
Таким образом, процесс формирования химического состава загрязненных подземных вод надо считать не хаотическим и беспредельным в отношении создания геохимических ситуаций процессом, а детерминированным (вернее вероятностно-детерминированным), ограниченным только строго определенным числом интегральных геохимических ситуаций. Все разнообразие химического состава загрязненных подземных вод связано с формированием строго определенных Eh—pH ситуаций, внутри которых набор компонентов, их миграционные фор
392
мы и концентрации (независимо от того привносятся ли они загрязняющими веществами или переходят из пород в результате взаимодействий с ними загрязненных подземных вод) также вероятностно-детерминированы.
Развивая этот вопрос далее следует иметь в виду, что в загрязненных подземных водах всегда имеются два типа геохимических систем и компонентов: это геохимические системы и компоненты, управляющие Eh—pH состояниями загрязненных подземных вод, и системы и компоненты, управляемые ими. В первом случае, сами загрязняющие системы и вещества являются pH- и Eh-задающими и они сами определяют закономерное положение загрязненных подземных вод на Eh—pH диаграммах. К числу таких управляющих систем загрязненных подземных вод относятся системы кислорода, железа, серы, отдельных органических веществ. К таким же управляющим относятся вещества, диссоциирующие в подземных водах с отщеплением H+ и ОН~ К ним относятся различные кислоты и щелочи, а также компоненты, при гидролизе которых изменяется pH (HCO3-, CO32", H3SiOr, Fe3+, Al3+ и т. д.).
Управляемыми называют системы и вещества, которые вынуждены трансформировать свои формы применительно к складывающимся Eh—pH ситуациям. Эти системы и вещества вынуждены «подлаживаться» под те Eh—pH состояния, которые формируются в подземных водах под влиянием управляющих систем и веществ. К ним принадлежат многие элементы с переменной валентностью, когда они находятся в подземных водах в небольших концентрациях (железо, марганец, мышьяк, уран и др.), многие органические вещества и элементы-комплексообразователи «(такие как бериллий, алюминий, титан, торий и др.). Каждый управляемый компонент загрязненных подземных вод имеет свои оптимальные Eh—pH зоны стабильности в подземных водах, вне которых он в первичном состоянии существовать уже не может. Так, бериллий в кислых водах хороший мигрант-комплексообразователь. В этих водах-он может удерживаться до высоких (п-100 мкг/л) концентраций, но при увеличении pH подземных вод до значений более 7,5 гидролизуется и осаждается в твердую фазу в виде Be(OH)2 (рис. 14.6). Fe3+ при высоких значениях Eh может существовать только в кислых подземных водах; при увеличении pH происходит его гидролиз с образованием твердой фазы Fe(OH)3.
