Гидрохимия - Крайнов С.Р.
ISBN 5-247-01293-3
Скачать (прямая ссылка):
i—6 — концентрация ФК в растворе, мг/л: / — нет; 2—1; 3 -5; 4-10; 5 — 20; ?-50
Ь,9 5,9 6,9 7,УрН
исходит в реальных гидрогеохимических ситуациях. Eh подземных вод, в которые поступают органические вещества быстро снижается до 100—150 мВ и менее.
Органические вещества в подземных водах находятся в различных стадиях окисления и приближения к равновесным состояниям. При постоянном поступлении неокисленных органических веществ в-подземные воды релаксация гидрогеохимических систем к равновесным состояниям оказывается невозможной, поскольку тех концентраций кислорода, которые содержат подземные воды всегда недостаточно для окисления органических веществ. Поэтому в таких случаях в подземных водах не проявляется буферность, они не самоочищаются и, следовательно, качество их прогрессивно ухудшается.
Из рассмотренных теоретических представлений о емкости буферных систем следует возможность определения тех количеств загрязняющих веществ, которые может связать подземная вода без ущерба для своего качества. Так, можно рассчитать концентрации HCO3- в подземных водах,- которые могут нейтрализовать кислые дожди и стоки различного химического состава, а также те концентрации бериллия, железа, алюминия и других элементов-гидролизатов, которые может осадить подземная вода данного химического состава (рис. 14.7). Такие расчеты даже при наличии сложных явлений комплексообразования не представляют трудности, поскольку имеются компьютерные программы, позволяющие моделировать любые
408
геохимические ситуации. Из понятия буферности и возможности ее численного расчета следуют возможности определения тех допустимых техногенных нагрузок, которые могут выдержать подземные воды различного химического состава, т. е. возможности определения экологических емкостей различных геохимических типов подземных вод. Под допустимой нагрузкой или экологической емкостью подземных вод понимаются такие концентрации загрязняющих веществ, которые могут быть приняты и переработаны подземными водами без ущерба для их качества, определяемого по ГОСТу. ?
В .настоящее время производится расчет допустимых нагрузок в отношении большинства химических элементов, мигрирующих в неорганических и органических формах. Определение допустимых нагрузок, вызываемых органическими загрязнениями, осложнено отсутствием термодинамических характеристик многих индивидуальных техногенных органических веществ. Этот вопрос решается пока только на качественном уровне.
В заключение следует отметить, что среди компонентов загрязняющих веществ имеются такие, буферность подземных вод по отношению к которым не может проявляться. Это вещества, образующие хорошо растворимые соединения с катионами и анионами подземных вод — это прежде всего, соединения азота NOs", NO2. Буферность подземных вод по отношению к ним не проявляется, поскольку в условиях постоянного Eh эти компоненты всегда образуют хорошо растворимые соединения, а в случае его колебания они, изменяя валентность, переходят в другие, не менее растворимые формы. Подземные воды оказываются беззащитными перед этими компонентами и не могут самоочищаться от них.
14.7. ГЁОХИМИКО-ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЙ ПОДЗЕМНЫХ ВОД
Геохимико-экологические последствия загрязнений подземных вод разнообразны. Все новые геохимические явления (изменение концентраций химических элементов, возникновение новых геохимических типов подземных вод, инверсия окислительно-восстановительной зональности и др.) всегда ведут к возникновению новых геохимико-экологических ситуаций. Но среди всех этих геохимических явлений в настоящее время наиболее важное значение имеют возникновение новых «техногенных» гидрогеохимических провинций, а также миграционных форм химических элементов. Эти геохимические явления аккумулируют в себе большую часть отрицательных экологических последствий загрязнений подземных вод.
Новые «техногенные» гидрогеохимические привинции имеют все внешние свойства естественных гидрогеохимических
409
провинций (см. раздел 10.2.2) с тем отличием, что источником высоких концентраций химических элементов в их подземных водах является деятельность человека (стоки загрязняющих веществ, сельскохозяйственные загрязнения, нарушение естественных гидродинамических взаимодействий между водоносными горизонтами и др.). Среди таких новых провинций важнейшее значение приобрели гидрогеохимические провинции нитратных и аммонийных грунтовых вод в сельскохозяйственных регионах.
Другим важным экологическим последствием загрязнений подземных вод являются* изменение миграционных форм химических элементов и приобретение ими в связи с этим новых биохимических свойств. Происходящие в загрязненных водах трансформации миграционных форм элементов имеют не только геохимические, но и экологические последствия, поскольку при этом могут происходить преобразования менее токсичных форм элементов в более токсичные. Как отмечалось выше, при снижении Eh подземных вод менее токсичные соединения NO3" и As(V) трансформируются в более токсичные NOa" NH4+ и As(III). Но это наиболее простые трансформации в загрязненных подземных водах. Более сложными и видимо- более экологически опасными являются процессы метилирования многих химических элементов в подземных водах. Метиловый радикал широко распространен в гидрогеохимических системах. Он обязан своим происхождением микробиологическим процессам, происходящим в анаэробных ситуациях, и многие органические вещества, имеют конечным продуктом своих биохимических трансформаций CH3- Халькофильные элементы образуют с ним весьма токсичные соединения — это метилированные соединения ртути (CH3)2Hg, мышьяка (CH3J3As, свинца (CH3)2РЬ, олова (CH3)4Sn, германия (CH3)4Ge и др. Растворимость этих соединений велика (п-10 — л* 100 мг/л) и это определяет возможность их накопления в загрязненных подземных водах.
