Гидрохимия - Крайнов С.Р.
ISBN 5-247-01293-3
Скачать (прямая ссылка):
Компьютерные программы, основанные на методе минимизации, обладают высокой универсальностью. С их помощью можно решать самые разнообразные задачи гидрогеохимии, геохимии, минералогии, петрографии, химии, химической технологии и т. д. Но такая универсальность не всегда требуется при решении отдельных частных задач гидрогеохимии — в ней есть множество задач, которые могут быть легче и проще решены на основе использования констант равновесия химических реакций. Здесь надо учитывать следующее важное об-
28* 435
стоятельство. Из раздела 15.1 следует, что компьютерные программы должны составляться и корректироваться применительно к конкретным решаемым гидрогеохимическим задачам. Нельзя использовать компьютерные программы без предварительного анализа их возможностей с точки зрения конкретной решаемой задачи. .
С этих позиций очень удобными и хорошо корректируемыми для решения частных гидрогеохимических задач являются программы, основанные на константах равновесия химических реакций. Такие программы могут прекрасно отражать химическую сущность процессов, происходящих в гидрогеохимических системах, учитывать большое число химических веществ, присутствующих в подземных водах и в образующейся твердой фазе. Но важнейшее положительное свойство этих программ-^- это относительная легкая взаимозаменяемость отдельных их блоков в зависимости от сущности решаемых гидрогеохимических задач. Эти программы просты в математическом отношении, они требуют меньше машинного времени при использовании ЭВМ. Этим временем можно широко варьировать в зависимости от особенностей решаемых задач. Поэтому программы «на константах» в настоящее время все более широко используются в гидрогеохимии.
В развитых странах в настоящее время имеется большое число таких программ. Наиболее эффективными из них являются созданные в СССР программы серии MIF (автор Г.А.Соломин), а также программы, созданные в США (WATEQ, MINTEQ, SOLMNQ, REDEQL, EQUILf PATH I, GEOCHEM, PHRQPITZH др.).
Поскольку гетерогенные равновесия имеют большое значение в формировании химического состава подземных вод, ряд программ включает в себя блоки, рассматривающие степень насыщенности раствора к определенным твердым фазам, а также другие задачи гетерогенных взаимодействий. Типичная блок-схема алгоритма таких программ показана на рис. 15.5. Болеее подробная характеристика принципов метода минимизации и метода «на константах», а также подробное освещение созданных на их основе программных средств приведено в работе [26J. .
Оба пути термодинамического моделирования гидрогеохимических явлений обеспечиваются в настоящее время большим числом термодинамических констант индивидуальных веществ и многих химических реакций. Такие термодинамические константы установлены в химии и геохимии, они табулированы в различных справочных изданиях и могут быть широко использованы при гидрогеохимических расчетах. Существуют справочные издания, в которых собраны современные сведения о свободных энергиях многих минералов, входящих в состав
436
Чтение исходных данных
т
Выделение общей
Перевод концентра* (кроме ФК*-)
СИ
1
Печать pH и содержаний ионов, иг/я
1
Расчет мо«1су)ирнок иассм «Р'порН Въмюоеине хонцентрацкн ФК1- i модь/д
—I-
Вычисление приближение* о значения ионной сиды
T
Расчет коэффициентов активности ионов
I
Ркчвт !ьонцентрацмй свободных ионов и ш »MUieiaw
I
I" Вычисление более точного значения ионной силы
-^-
[
Г
Проверка конца итерационного процесса
—г
I Проверц прааитностм анализа |" ^
Вьписюие относмте*ных содержаний катионов, анионов и комплексов а % от суммарных концентраций
T
| Оценка правильности рас^ет^о* процедуры
Расчет агрессивной CO1
ПечатьиоинсйснямиясофчЖ-етсо активности ноноа
Расчет степени насыщенности воды по отношению х различным минералам
Расчет максимально возможных содержанки некоторых катионов, мг/я
Оценка дефицита насыщения воды по гипсу, моль/л и мг/л
Вычисление минимальных содержаний H1S (ur/я), необходимых дм начала осаждения сульфидов ряда мегадяов)
-И Оценха Eh в водах, содержа*** H1S
Рис. 15.5. Блок-схема алгоритма программы серии MIF (по Г. А. Соломину)
твердой фазы, и индивидуальных веществ в растворенном состоянии [5, 26, 29]. Имеется также полный набор констант устойчивости комплексных соединений с природными неорганическими веществами. Что же касается комплексных соединений химических элементов с органическими веществами, особенно веществами техногенного происхождения, то в этом отношении положение гораздо хуже. Поэтому при выборе таких констант используют различные методы, позволяющие получить хотя бы приближенное значение констант. Эти методы приближенной оценки термодинамических констант рассмотрены в работе [26]. При моделировании гидрогеохимических явлений следует иметь в виду, что использование даже приближен
437
ных констант каких-либо комплексных соединений дает более достоверный результат, чем полное игнорирование этих комплексных соединений.
15.4.6. Сопоставление результатов термодинамического моделирования с реальными распространениями компонентов в подземных водах
