Гидрохимия - Крайнов С.Р.
ISBN 5-247-01293-3
Скачать (прямая ссылка):
416
гидродисперсия вещества, результатом которой является размыв фронта движения растворенного вещества (см. раздел 5.2.3).
Во всех этих случаях геохимическое поведение растворенного вещества чаще неизвестно и поэтому делаются различные субъективные предположения. Самым распространенным и вероятно наиболее неудачным из них является предположение о том, что растворенное вещество ведет себя консервативно и не взаимодействует с твердой фазой пород и веществом самой гомогенной фазы.
Менее грубые предположения состоят в том, что растворенное вещество подчиняется линейной адсорбционной изотерме. Иначе говоря, предполагается равновесное распределение между растворенным веществом в подвижной и твердой фазах, причем это распределение пропорционально концентрации растворенного вещества в растворе. Даже в этом случае взаимодействия в системе «вода — порода» учитываются в понятиях самых простейших схематизированных физико-химических процессов, не соответствующих реальным геохимическим процессам, происходящим при движении подземных вод.
Между тем, из современной геохимии подземных вод известны следующие важные для прогноза гидрогеохимических явлений положения.
1. Все перемещения водных масс (в том числе связанных с загрязнениями, перетеканиями и др.) не только сопровождаются привносом новых растворенных веществ, но и приводят к нарушению естественных физико-химических равновесий в системе «вода — порода», к созданию новых физико-химических условий миграции элементов. Особо важное значение при этом имеют изменения кислотно-щелочных и окислительно-восстановительных состояний подземных вод. В то же время все изменения физико-химической среды подземных вод, происходящие при перемещениях водных масс, влияя на характер взаимодействий в системе «вода — порода», ведут к соответственным изменениям концентраций химических элементов.
2. С прогнозных позиций в гидрогеохимии различают два типа веществ. Во-первых, это консервативные вещества, которые практически не участвуют во взаимодействиях с веществом самих подземных вод и веществом пород (или такими взаимодействиями можно пренебречь при решении практических прогнозных задач). К таким веществам относятся хлор, бром, .отдельные органические вещества, NO3- при высоких значениях Eh. Фронт движения этих веществ в подземных водах согласуется с фронтом движения самого растворителя и поэтому для прогноза их распространения в подземных водах можно использовать транспортные модели, учитывающие конвективно-диффузионный перенос и гидродисперсные явления и
27-1149
417
ле учитывающие гомогенные и гетерогенные взаимодействия этих веществ в гидрогеохимических системах, .
Во-вторых, это неконсервативные вещества, которые активно участвуют в гомогенных и гетерогенных взаимодействиях в гидрогеохимических системах. Большая часть веществ подземных вод, как естественных, так и привносимых с загрязняющими стоками являются неконсервативными. Их концентра-ции и распределения в этих водах обусловлены взаимодействиями как с самим веществом подземных вод, так и с веществом вмещающих пород. Для элементов с переменной валентностью такие взаимодействия осложняются еще и окислительно-восстановительными реакциями. В случае таких взаимодействий фронт движения растворенных веществ не соответствует фронту движения растворителя — он преломляется и искажается. Применение к таким веществам транспортных моделей, не учитывающих геохимические взаимодействия, не может ?быть адекватным реальности и обычно завершается недостоверным прогнозом.
3. Свойство консервативности или неконсервативностн химических веществ не всегда является абсолютным. Его проявление может зависеть от тех геохимических условий среды, в которой осуществляется миграция вещества. Например:
— F- в HCO3-Ca водах — неконсервативный компонент; он может взаимодействовать с Ca2+ и образовывать твердую фазу CaFg- Но в HCO3-Na водах это уже консервативный компонент.
.— Fe2+ в подземных водах с низкими положительными значениями Eh может проявлять свойство консервативности, но если Eh увеличится в околонейтральной среде до значений >250 мВ, то это уже будет неконсервативдый компонент, подвергающийся окислению до Fe3+ и гидролизу с образованием
твердой фазы Fe(OH)3.
— NO3- при высоких (более 250 мВ в околонейтральной среде) значениях Eh проявляет свойство консервативности, но если Eh уменьшится, то NO3- трансформируется в NH4+, активно участвующий в сорбционных и ионообменных процессах.
— WO42-, MoO42" и другие анионогенные компоненты, образующие хорошо растворимые соединения с натрием, в натриевых водах проявляют свойство консервативности, но в кальциевых водах неконсервативны.
Поэтому выбор прогнозной модели определяется соотношением подвижности и реакционной способности вещества в данной гидрогеохимической среде. Чем подвижнее вещество в данной среде, тем более должен быть учтен транспорт в прогнозных моделях, и наоборот, чем большей реакционной способностью оно обладает, тем большее значение в прогнозных
418
моделях должны приобретать параметры, характеризующие химические взаимодействия веществ.
