Гидрохимия - Крайнов С.Р.
ISBN 5-247-01293-3
Скачать (прямая ссылка):
? 3. Анионогенные элементы, образующие хорошо растворимые и относительно хорошо растворимые соединения с ведущими катионами подземных вод. Типичны в этом отношении анионы хлора (Cl*"), молибдена (MoO42", HMoO4-), мышьяка (H2ASO4- HASO42-), селена (HSeOr, SeO32"), серы (SO42") и особенно азота (NO3-).
Среди них наиболее опасной является ситуация, когда в подземных водах накапливается NO3- В отличие от других названных элементов это соединение имеет мощный источник поступления в подземные воды в виде нитратных и вообще азотных удобрений, поскольку в присутствии кислорода при высоких значениях Eh окисляются все другие соединения азота, например: 2NH4++302==2N02-+4H++2H20 и далее 2N02-+02=2N03-
B результате в целом ряде сельскохозяйственных регионов СССР, США в верхних водоносных горизонтах грунтовые воды вместо гидрокарбонатных, сульфатных становятся нитратно-гидрокарбонатными и гидрокарбонатно-нитратными, нитратно-сульфатными и сульфатно-нитратными и т. д. В таких водах концентрации NO3- составляют сотни миллиграммов на литр и даже граммы на литр при ПДК, равном 45 мг/л. Кроме того в аридных регионах вследствие испарительного концентрирования нитратных грунтовых вод формируются нитратные солончаки и даже отложения техногенной натриевой селитры. В настоящее время площади нитратных вод в сельскохозяйственных регионах увеличиваются, поскольку данные мониторинга свидетельствуют о неуклонном направленном увеличении концентрации NO3- в грунтовых водах таких регионов. Одна из причин этого заключается в том, что в связи с увеличением количества вносимых удобрений естественный процесс денитрификации отстает от темпов роста техногенного внесения NO3- в подземные воды.
Околонейтральные бескислородные-бессульфидные воды с низкими положительными значениями Eh. Такие загрязненные подземные воды формируются при поступлении в них стоков очень многих производств, особенно тех, в стоках которых содержатся неокислениые органические вещества, например углеводороды. Такие же геохимические ситуации формируются при поступлении в подземные воды коммунально-бытовых и животноводческих отходов.
Причиной снижения Eh подземных вод, особенно грунтовых, являются неокислениые органические вещества, присутствующие в промышленных, сельскохозяйственных и коммуналь-
26-1149 ' 401
но-бытовых стоках. Эти вещества потребляют кислород, поэтому концентрации кислорода в грунтовых подземных водах снижаются до первых миллиграммов на литр (при обычных концентрациях в незагрязненных водах до 10 мг/л) или он вообще исчезает.
В результате возникает инверсия окислительно-восстанови* тельной зональности подземных вод, заключающейся в том, что в верхних водоносных горизонтах формируются грунтовые воды уже не с высокими значениями Eh (как это происходит в естественных условиях), а с низкими, опускающимися до значений +200—150 мВ и ниже (см. рис. 14.4). Это новое качество подземных вод в районах их загрязнений вызывает важнейшее отрицательное последствие — создается благоприятная геохимическая среда для миграции и накопления в них таких резко токсичных химических компонентов как аммоний, фосфор, мышьяк, характеризующихся минимальными ПДК-Кроме того, подземные воды приобретают весь комплекс элементов, восстановленные соединения которых более растворимы, чем окисленные. Это прежде всего железо и марганец.
Поясним причины накопления этих компонентов в подземных водах с низкими значениями Eh:
1. При низких Eh термодинамически устойчивым соединением азота является NH4+- Поэтому снижение Eh подземных вод вызывает в них процессы нитратредукции — происходят биохимические трансформации азота в соответствии с рядом:
NO-3 NO-2 NH+4.
В результате из менее токсичных нитратов образуются более токсичные соединения NO2- и NH4+. При этом к аммонию, возникающему в результате нитратредукции добавляется аммоний, образующийся из белковых веществ коммунально-бытовых и животноводческих стоков. В связи с этим подземные воды, формирующиеся под влиянием таких стоков содержат очень высокие (десятки миллиграммов на литр) концентрации NH4+, ассоциирующиеся с высокими концентрациями фосфора.
2. Подземные воды с низкими положительными значениями Eh являются активными концентраторами фосфора. Его основными формами в этих водах являются анионы фосфорной кислоты H2PO4- и HPO4- а также соединения фосфора с органическими веществами. Последние особенно важное значение имеют в коммунально-бытовых и животноводческих стоках й поэтому подземные воды, загрязненные такими стоками, могут характеризоваться высокими концентрациями фосфора (десятки мг/л), что на много превышает ПДК.
Номера объектов 1 2
HCO3-. ..... 719,2 766,1
CO32-...... Не обн. Не обн.
402
?
S(V-...... 67 46
Cl-...... 152 141
NOj- ....... 0.08 0,02
NO2-...... 0,11 0,31
PO43". ... 31,9 62,9
NH4+ 73,5 85.3
Na+-i-K*..... 150 157
Ca2+...... 131 133
Mg2+...... 1,2 1,2
. . 162,7 177,7
pH....... 7,2 7.7
Eh, MB..... +100,7* . +18,6*
Минерализация, г/л . . 1,3 1,4 Формула химического ' HC0365CI24S048PO43 ,, НС0367С121РО47
