Гидрохимия - Крайнов С.Р.
ISBN 5-247-01293-3
Скачать (прямая ссылка):
мг/л * Элементы-комплексообразователи - Fe (железо) Fe2+, Fe3+, FeSO40, Fe(OH),»— л-1000 я-10000 Mn (марганец) Mn2+, MnSO40 Cu2+, CuSO40 л-1000 л-10000 Cu (медь)
л-1000 я-1000 Zn (цинк) Zn2+ ZnSO40 я-100 л-100 Cd (кадмий) Cd2+, CdSO40 п я-1000 Pb (свинец) Pb2+, PbSO40 Со2+, CoSO40 л-100 л-1000 Со (кобальт)
л-100 л-1000 Ni (никель) Ni2+, NiSO40 л-1000 л-10000 Hg (ртуть) Hg2+, Hg22+, HgSO40
Be2+, BeSO40, BeF*2-", Be(OH)n2-« 0-Оя я-1000» Be (бериллий)
0, л л-1000 Al (алюминий) Al3+, Al(SO4)+, AlFn3-", А1(0Н)л3"п л-100 я-1000 Ti (титан) ГИ+, TiO2+ л-100 л-1000 U (уран) UO22+, UO2SO40 л-100 я-100 Sr (стронций) Sr2+, SrSO4 я-100 я-100 Анионогенные элементы
Mo ; (молибден) H2MoO40, HMoO4- л • (л-10 F (фтор) F-, AlFn3-". HF0 л- 1000 я-1000 As (мышьяк) H3AsO40, H2AsO4-, HAsO42- я- 100 я-10000 Se (селен) HSeO3-, H2SeO30 0, я л-100 Sb (сурьма) H3SbO40 я- 10 я-1000 В (бор) H3BO30, H^BO3- я- 100 я-100 Si (кремний) H4SiO40, H3SiO4- л- 100 я-10 S (сера) SO42-, HSO4- ? I л- 1000 . л-100
• предприятий, а также подземные воды, откачиваемые с сульфидных месторождений. Такие загрязненные воды по общему химическому составу часто являются сульфатными, а их кати-онный состав определяется высокими концентрациями H+, Fe3+, Al3+, Ca2+, Mg2+. Кислые воды с высокими значениями Eh содержат повышенные концентрации очень многих катионоген-ных элементов, элементов-комплексообразователей и анионогенных элементов (табл. 14.2).
Высокие концентрации катионов многих элементов:комп-лексообразователей (таких как Fe3+, Fe2+, Mn2+, Zn2+, Pb2+, Cu2+ и др.) в кислых водах объясняются очень высокой растворимостью их сульфатов (см. разд. 6.1), а повышение концентрации анионогенных элементов (Mo, As, Se, В, F) значительной растворимостью их кислот (H2MoO4, H3AsO4, H3BO3, HF).
Кислые загрязненные воды не только содержат привносимые стоками элементы и вещества, но и активно растворяют
396
вмещающие породы. Увеличение в них концентраций H+ ведет к проявлению таких процессов растворения как
CaCO3 + H+= Са"-++ НСО-3;
2KAlSi3O8 + 2H+ + 9H2O = H4Al2Si2O8 + 2K+ + 4H4SiO4.
полевой шпат каолинит
В результате таких процессов содержащиеся в карбонатных и силикатных породах элементы (Ca, Al, Fe, Pb, Cu, Zn, Si и др.) переходят в водную фазу.
Имеется несколько типов геохимических барьеров, препятствующих распространению кислых загрязненных вод. Наиболее активными среди них являются гидролитический и карбонатный. Если pH среды подземных вод увеличивается, то происходят процессы гидролиза
А13+ + ЗОН-=А1(ОН)3(Тв);
Fes+ + 30H- = Fe(OH)3(T8) и т. д.
и многие элементы осаждаются в твердую фазу.
Эффективен также карбонатный барьер. Растворение карбонатов кислыми водами не может продолжаться бесконечно—с ростом концентраций HCO3- в подземных водах их pH увеличивается и растворение прекращается. Одновременно при взаимодействии кислых вод с карбонатными породами протекают реакции образования карбонатов многих элементов: CaC03+Zn2+=ZnC03+Ca2+.
При взаимодействии кислых вод сульфатного состава с карбонатными породами образуется гипс (CaC03+H2S04+ +2H2O = CaSO4^H2O-FHsCO3) и в связи с этим возникает зона гипса, предохраняющая кислые воды от дальнейшего распространения.
Щелочные воды с низкими положительными значениями Eh. Такие воды формируются под действием многих промышленных стоков (производство кальцинированной и каустической соды, азотнотуковые предприятия, заводы ферросплавов, кожевенные заводы, стоки тепловых электростанций и горнодобывающих комбинатов, разрабатывающих месторождения редких элементов в щелочных породах и др.). По общему химическому составу такие щелочные загрязненные подземные воды-имеют HCO3(CO3)-Na, CO3-H3SiO4-Na, H3SiO4-F-Na; F-H3SiO4-Na и даже CO3-NH4+ и OH-NH4+ состав; pH-задающими системами таких вод являются карбонатные и силикатные ионы:
H3SiO"4 + H2O = H4SiO4 + ОН";
С032- + Н20 = НСО-3 + ОН-: .
НСО~з + H2O = H2CO3 + OH- и т. д.,
397
Таблица 14.3. Элементы, типичные для загрязненных щелочных подземных вод с низкими положительными значениями Eb .
? Порядок максималь- Компоненты Миграционные формы элементов ных кон- с/пдк ? центраций
С, мг/л Li (литий) Na (натрий) NH4 (аммонии)
Th (торий) U (уран) Ti; (титан)
Al (алюминий)
P (фосфор)
F (фтор)
Mo (молибден)
В (бор)
Si (кремний)
Катионогенные элементы
Li+
Na+
NH4+
Элементы-комплексообразователи
Th(OH)n4"". Th (С08)л4-2я UO2(CO3)*2-2" TiO(OH)n2-". TiOFn2-«,
TiO(CO3Jn2-2" Al(OH)4- А1(С03)л3-2я
Анионогенные элементы
H2PO4-. HPO42-, PO43-F-
MoO42-
H2BO3-. HBO32". BO33-H3SiO4-, H2SiO42-. HSiO43-
л л- 100 п- 10000 я- 1000 л- 1000 л- 10000 ri- 10 ft* 10 п п я- 10 п я- 10 " Tl- 10 Л" 1000 п- 1000 я- 1000 п Я- 10 л- 100 Tl- 1000 Tl- 1000 п- 100 но в случае поступления в воду аммиака причиной высоких значений pH является его гидролиз: NH30+ H2O=NH4++ОН~ Снижение Eh таких щелочных вод обусловлено известной уже закономерностью его снижения с ростом pH среды. Из уравнения Нернста, связывающего Eh с концентрациями веществ, участвующих в реакции следует, что увеличение pH среды имеет своим следствием закономерное снижение Eh системы.
