Гидрохимия - Крайнов С.Р.
ISBN 5-247-01293-3
Скачать (прямая ссылка):
405
дающий характерный черный цвет твердой фазе сульфидных стоков.
Основным геохимическим барьером для сульфидных вод с отрицательными значениями Eh является окислительный кислородный барьер, освобождающий их от сульфидной серы и соответственно от селена и теллура.
Для щелочных сульфидных вод, содержащих высокие концентрации фтора, эффективным геохимическим барьером является кальциевый (карбонатно-кальциевый) барьер, снижающий pH, величину Na/Ca и соответственно освобождающий воду от значительных масс фтора (поскольку CaF2 относительно плохорастворимое соединение).
»
14.6. БУФЕРНОСТЬ ЗАГРЯЗНЕННЫХ ПОДЗЕМНЫХ ВОД И ИХ СПОСОБНОСТЬ К САМООЧИЩЕНИЮ
Подземные воды далеко не всегда ухудшают свой химический состав под влиянием загрязняющих веществ. Существует достаточно много условий, когда они геохимически противостоят поступающим загрязняющим веществам и осаждают их в твердую фазу. Классическим примером в этом отношении является способность околонейтральных и особенно щелочных подземных вод осаждать элементы-гидролизаты с минимальными произведениями растворимости гидроксидов, такие как Be, Fe(IH), Al (см. рис. 14.6). В результате процессов гидролиза подземные воды даже на участках загрязнений сохраняют оптимальный по ГОСТу «Вода питьевая» химический состав. В связи с этим правомерно говорить о буферности химического состава по отношению к загрязняющим веществам.
Существует гомогенная и гетерогенная буферность 'гидрогеохимических систем. Для нас важнейшее значение имеет гомогенная буферность, определяемая нейтрализацией загрязнений веществом самих подземных вод.
' Распределения большей части химических элементов, а также значительной части органических веществ в подземных водах определяются их кислотно-щелочными и окислительно-восстановительными состояниями. Эти суммарные геохимические показатели подземных вод лимитируют и определяют вероятность большей части химических реакций в подземных водах, а также управляют ими. Поэтому основой буферности подземных вод является их способность сохранять такие оптимальные Eh-pH состояния, которые препятствуют накоплению в них нормируемых компонентов. В связи с этим буферность подземных вод определяется емкостью Eh—pH систем подземных вод. Система является забуференной, если в ней присутствуют такие Eh- и pH-задающие вещества, которые способны противостоять внешним воздействиям, вызываемым загрязня
406
ющими веществами и сохранять общую Eh-pH устойчивость системы.
Из всех видов рН-буферности подземных вод для нас важнейшее значение имеет карбонатная щелочная буферность, определяемая из реакции HCO3- +H+=H2O+ CO2 соотношением ан+ = UCo2I(K-aHCo-3) или pH = \gK + Ig ансо-3 — Ыасо2 (это-выражение означает, что кислотная буферность системы растет с увеличением ансо-3и уменьшением аСо2. Окислительно-восстановительная буферность подземных вод определяется соотношением окисленных и восстановленных форм переменновалентных элементов (Fe3+/Fe2+, 02/Н20 и др.). Чем ниже концентрации Eh- и pH-задающих- компонентов, тем меньше буферные способности подземных вод, поскольку в этих условиях уже небольшие содержания загрязняющих веществ способны изменить Eh—pH состояния подземных вод. Отсюда более точно буферность подземных вод определяется как способность их Eh—pH систем сохранять такие оптимальные соотношения между Eh- и pH-задающими компонентами, которые препятствуют накоплению в них загрязняющих веществ..
В настоящее время известно, что буферность подземных вод далеко неодинакова в отношении различных загрязняющих веществ. Из результатов специальных гидрогеохимических исследований следует, что подземные воды могут обладать высокой буфёрностью в отношении многих неорганических компонентов. Классическим примером подземных вод, обладающих высокой буфёрностью в отношении изменения pH являются воды с высокими содержаниями HCO3- Такие воды всегда активно противостоят кислым дождям и кислым стокам, поскольку высокие концентрации HCO3" нейтрализуют H+ и. оптимальные значения pH сохраняются. Высокобуферными в отношении окислительно-восстановительного потенциала надо считать грунтовые воды со свободной поверхностью, имеющие постоянный приток O2. Такие подземные воды способны к самоочищению от многих переменновалентных элементов, например от Fe3+, Mn2+* и др.
В отношении же органических веществ буферность подземных вод оказывается всегда меньшей. Геохимическое обоснование этого положения следующее: количество органических веществ, которое может окислить подземная вода всегда незначительно. Причина в том, что подземные воды, взаимодействующие с атмосферой, могут содержать максимум 14— 15 мг/л кислорода. Между тем химическое потребление кислорода (ХПК) многих техногенных органических веществ весьма велико — для окисления 1 мг таких органических веществ необходимы многие миллиграммы кислорода. Это означает, что поступление неокисленных органических веществ в подземные воды должно быстро снижать Eh подземных вод. Это и про-
407
2 Fe (ШХ мг/л WO
Рис. 14.7. Изменение концентраций Fe3+ в равновесии с Fe(OH)3(Te) в подземных водах, содержащих различные концентрации фульвокислоты в зависимости от pH (расчетные данные Г. А. Соломина для 250C):
