Гидрохимия - Крайнов С.Р.
ISBN 5-247-01293-3
Скачать (прямая ссылка):
Контрольные вопросы
1. Что такое нейтральная кислотно-щелочная реакция среды в подземных водах? Чем она определяется и как изменяется в зависимости от темнера-туры подземных вод?
2. Чем определяются кислая и щелочная реакции среды? Какие ионы способствуют снижению и увеличению pH? С какими процессами связаны изменения pH среды подземных вод?
3. Почему гидролиз анионов приводит к увеличению pH подземных вод, а гидролиз катионов — к его уменьшению?
4. В чем геохимическая сущность понятий кислая среда и окислительная сре* да? Как влияет pH среды на процессы окисления и восстановления?
5. Может ли существовать нейтральная окислительно-восстановительная ореда?
6. В чем сущность понятия Eh? Почему не ?, a Eh?
7. По каким косвенным признакам можно судить об окислительно-восстановительном состояния подземных вод, об их Eh?
3. Системы каких переменновалентных элементов могут быть потенциалзадага-щнми для подземных вод?
9. В чем сущность влияния микробиологических процессов на окислительно-восстановительный лотенциал подземных вод? ?
10. Как влияет комплексообразоваине переменновалентных элементов на окислительно-восстановительное состояние подземных вод и Eh—pH границы между миграционными формами этих элементов?
11. Каковы вероятные пределы окислительно-восстановительных состояний подземных вод?
12. Как рассчитывают и измеряют Eh?
13. Какие гидрогеохнмические выводы можно сделать при построении и анализе диаграмм Eh-pH?
14. Охарактеризуйте потенциалзадающие системы подземных вод.
Глава 5
МАССОПЕРЕНОС В ГИДРОГЕОХИМИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ
?
?
В главе 2 было показано, что в отдельных частях гомогенных н гетерогенных гидрогеохимических систем возникают частнч* ные и локальные равновесия. Но крупные реальные гндрогео-химические системы, особенно гетерогенные, состоящие из отдельных частных систем, в своей макросовокупности равновесными 'быть уже не могут. Причина в том, что по каким-то определенным частным системам они обязательно окажутся от
131
крытыми и эта открытость систем к внешним условиям и внешним источникам вещества будет иметь своим следствием необратимость протекающих в них процессов. Из результатов термодинамического изучения таких открытых гидрогеохимических систем, выполненных в физике и химии И. Прнгожиным, а в геохимии С. И. Смирновым, Е. В. Добровольским и др., следует, что в них устанавливаются так называемые стационарные (или квазистационарные)* неравновесные состояния, возникновение которых связано с поддержанием в открытой системе постоянных градиентов по (концентрациям, температурам и давлениям. Применительно к открытым системам стационарным называют такое состояние, при котором параметры системы (градиенты концентраций, температур и давлений) являются постоянными — они не .изменяются во времени и поддерживаются благодаря определенным процессам в окружающей среде. Типичные примеры таких стационарных неравновесных состояний наблюдаются при формировании подземных вод в почвенных горизонтах или углекислых вод в гидрогеологических структурах альпийской зоны складчатости. В обоих случаях поступающая в подземные воды углекислота (в первом случае биохимического происхождения, а во втором — глубинного — эндогенного юли термометаморфического) вызывает протекание необратимого процесса растворения карбонатных пород типа: СаС034-Н20 + С02==Са2+4-2HCO3-. Бели бы мы имели дело с закрытой системой, в которой имелось бы только определенное (строго ограниченное) количество CO2 и из которой продукты реакции не отводились бы, то скорости реакций (вправо и влево скоро сравнялись бы и в системе возникло бы -равновесное состояние. Но в нашей открытой системе этого произойти не может, поскольку расход CO2 в этой реакции компенсируется ее поступлением ,из биохимических и глубинных источников. Это определяет существование в нашей открытой системе по-, стоянного лрадиента по CO2 и указанная реакция продолжает осуществляться в правую сторону. В реальных гидрогеологических системах протеканию таких реакций и предохранению их от равновесных состояний способствует еще и движение подземных вод, ведущее к отводу продуктов реакции от ее поверхности. Благодаря этому химические процессы в открытых системах, -имеющих постоянный градиент концентраций, хотя и !могут быть направлены в сторону равновесия, но его не достигают.
В данном случае при характеристике стационарных неравновесных состояний мы рассмотрели только один пример про-
—---—ч
* Приставка «квази» здесь имеет смысл, равноценный понятию «как бы», *как "будто». Употребляя эту приставку, мы считаем состояние системы как бы стационарным или как будто стационарным.
V32
текавия химической реакции, определяющей растворение карбонатных шород. На самом деле © открытых .неравновесных гидрогеохимических системах происходит не только растворение, но и многие другие процессы — например, (кристаллизация, ионный обмен, и др. Действие всех этих процессов в открытых неравновесных системах определяет направленное !перемещение вещества, называемое массопереносом. Для наших задач понятие «массоперенос» тождественно -понятию «массо-обмен». При рассмотрении массопереноса i? гидрогеохимических системах «в настоящее (время используют следующую терминологию. Если /перенос массы происходит в пределах только одной фазы гетерогенной системы, например, водной, то его называют массоотдачей. Более сложную совокупность явлений, состоящих из переноса массы в пределах одной фазы; переноса через поверхность раздела фаз и переноса в пределах другой фазы принято называть массопередачеи. Из этих определений следует, что процесс массопередачи включает процессы массоотдачи >в пределах каждой из взаимодействующих фаз и кроме этого лроцеос переноса вещества через поверхность раздела фаз.
