Гидрохимия - Крайнов С.Р.
ISBN 5-247-01293-3
Скачать (прямая ссылка):
Нитрат NO3" может находиться в подземных водах только при высоких значениях их Eh, (в околонейтральной среде при Eh более 250 мВ), а аммоний NH4+, наоборот, только при низких значениях этого потенциала в бескислородных средах. Отсюда следует важное положение о том, что переводом подземных вод из одного Eh—pH поля в другое можно добиться сни
393
жения концентраций определенных компонентов. Этот вывод является геохимической основой управления качеством подземных вод.
На основании изложенного в этом разделе материала можно сделать следующие выводы:
— каждый геохимический тип загрязненных подземных вод имеет свои процессы и механизмы, определяющие увеличение и поддержание высоких концентраций элементов и веществ в этих водах. Например, для кислых вод с высокими значениями Eh это преимущественно процессы кислотного разложения пород, а для щелочных вод — комплексообразования; _
— каждый геохимический тип загрязненных подземных вод имеет свой строго определенный набор компонентов, который может присутствовать в высоких концентрациях и который можно ожидать и прогнозировать в этих водах на основе изучения их Eh—pH состояний;
— каждый геохимический тип загрязненных подземных вод имеет свои процессы самоочищения от загрязняющих компонентов. Так для кислых вод это должны быть процессы гидролиза, связывающие многие элементы, особенно переменнова-лентные (железо, алюминий, титан и др.) в гидроксидные соединения, уходящие в твердую фазу; а для щелочных вод — процессы разрушения комплексных соединений и образования труднорастворимых соединений (например, снижение pH воды приведет к преобразованию комплексного соединения Al(OH)4-в соединение Al(OH)3, которое образует твердую фазу). Многие анноногенные элементы, образующие такие анионы как WO42", MoO42-, F- и др. при добавлении СаСОз осаждаются в твердую фазу поскольку соединения CaWO4, CaMoO4, CaF2 труднорастворимы (CaC03-|-2F-=CaF2(TB)+C032-).
14.5.2. Геохимические типы загрязненных подземных вод
Кислые воды с высокими значениями Eh. Формирование кислых подземных вод обязано загрязнению подземных вод кислыми атмосферными осадками, сточными водами отдельных промышленных предприятий, стоками с сульфидных месторождений и т. д. Уменьшение pH загрязненных подземных вод происходит вследствие диссоциации поступающих в подземные воды кислот, таких как H2SO4, HNO3, многих органических кис: лот и др., в результате чего увеличивается концентрация H+ в этих водах. Потенциалзадающей системой таких кислых вод чаще является система железа (Fe2+-^Fe3++е), преобладание в которой окисленных форм в соответствии с формулой Нерн-ста обеспечивает высокие значения Eh. Важнейшим региональным фактором, ведущим к снижению pH подземных вод и изменению их химического состава, являются так называемые кислые дожди. Причина их формирования заключается в
394
Рис. 14.6. Изменение содержаний бериллия (/) н кадмия (2) в подземных водах в зависимости от их pH
Ве,мкг/л Cd, мкг/д
О I T-—^_I_I-
Ц S В 7 8 9 pH
следующем. Промышленные газы в своем составе содержат летучие оксиды таких анионогенных элементов как сера, азот, углерод и др. При взаимодействии таких оксидов с атмосферной влагой происходят реакции 4NO2 + 02+2H20 = 4HNO3; 2S02+O2+2H2O = 2H2S04. Последующая диссоциация образующихся при этом кислот HNO3=F^H++NO3-; H2SO4 = H++ +HSOr^^H^+SO*2- приводит к увеличению концентраций H+ в атмосферных растворах. В промышленных регионах обычные рH дождей составляют приблизительно 4, но известны случаи, когда pH дождевых вод снижался до 2. Особенно важное геохимическое влияние на химический состав грунтовых вод кислые дожди оказывают в гумидной увлажненной зоне. Причина заключается в том, что основным буфером, сдерживающим снижение pH подземных вод, является карбонатная система. Между тем грунтовые воды гумидной зоны имеют минимальные концентрации HCO3- и поэтому не могут полностью нейтрализовать поступающие в них концентрации H+. В результате реакции HCO3-+H+=H2O+ CO2 быстро снижается концентрация HCO3-(с 30—60 до 5—10 мг/л) при соответствующем понижении pH до 4—5. При этом часто воды становятся сульфатными. Особенно активно снижается pH грунтовых вод в северных регионах, в которых грунтовые воды имеют минимальные концентрации HCO3- В аридной зоне, грунтовые воды имеют гораздо большие содержания HCO3-, они способны нейтрализовать увеличение концентраций H+ и поэтому в этой зоне кислые дожди часто не снижают pH грунтовых вод. Влияние кислых дождей в этой зоне чаще выражается в увеличении жесткости подземных вод, поскольку образующаяся в результате указанной реакции CO2 способствует переходу в подземные воды дополнительных концентраций Ca2+
CaCO3 + H2O + CO2 = Ca2
+ 2HCOv
Другой причиной формирования кислых загрязненных вод с высокими значениями Eh являются стоки промышленных
Таблица 14.2. Элементы, типичные для кислых загрязненных подземных вод с высокими значениями Eh
Порядок максималь- Элементы Миграционные формы элементов ных содер- с/пдк жаний (C)1
