Гидрохимия - Крайнов С.Р.
ISBN 5-247-01293-3
Скачать (прямая ссылка):
Но тот же процесс комплексообразования будет способствовать возрастанию сорбции компонента на анионообменниках. Для того же бериллия будет образован ряд: BeF42->BeF3-> •>BeF2°. Следовательно, при анионном обмене эффективная концентрация компонента прямо пропорциональна концентрации лиганда. При этом, чем прочнее анионное комплексное соединение, образуемое элементом, тем сильнее происходит его сорбция на анионообменниках.
6.3.3. Вертикальная зональность сорбционных и ионообменных процессов в гидрогеохимических системах
Интенсивность сорбционных и ионообменных процессов различна в разных вертикальных зонах земной коры. Она максимальна в корах выветривания с их маломинерализованными водами и минимальна в нижних водоносных горизонтах, содержащих минерализованные подземные воды и рассолы (рис.
185
Обменная емкость, ммоль/л 20 UO
Рис. 6.20. Изменение обменной емкости песчаников (кривая I) и аргиллитов (кривая //) с глубиной их залегания (Волго-У.ральский бассейн, материалы В. Г. Попова).
Породы: 1 — верхнспернские (кора выветривания) ; 2 — среднекаменноугольные; 3 — нижнекаменноугольные; 4 — девонские; 5 — силурийские; 6 — позднепротерозойские
//,км
6.20). В корах выветривания верхних горизонтов земной коры происходят постоянное обновление и образование новых сорбентов с высокими сорбционными емкостями -(различные новообразованные глины, гидроксиды железа и марганца, карбонаты кальция и др.). Сорбциокные системы в таких ситуациях находятся в условиях постоянно изменяющихся градиентов химического потенциала в системах «подземная вода — порода», вызываемых вариациями химического состава подземных вод и изменением скоростей их движения. Эти системы являются неравновесными с постоянно обновляющимися возможностями для сорбции и ионного обмена. Реальная сорбционная ем-* кость новообразований кор выветривания может быть очень велика — десятки и сотни миллиграммов-эквивалентов на 100 г. Поэтому в верхних водоносных горизонтах земной коры геохимическое влияние сорбционных и ионообменных процессов на формирование химического состава подземных вод (особенно для их микрокомпонентного состава) велико.
В нижних водоносных горизонтах, содержащих напорные минерализованные воды и рассолы, многие гидрогеохимические системы находятся в состояниях химического равновесия, градиенты химического потенциала в таких системах отсутствуют. Сорбционная емкость первичных сорбентов и ионообменников в этих ситуациях уже заполнена, а новые сорбенты в этих ситуациях не образуются. Поэтому сорбционныеи ионообменные процессы в нижних горизонтах земной коры могут приобретать геохимическое значение только в тех случаях, когда в системе «во-
186
да — порода» возникают новые градиенты химического потенциала,, вызываемые изменениями химического состава подземных вод или осаждением из них новых минеральных новообразований, являющихся сорбентами.
6.4. БИОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
?
6.4.1. Гидрогеохимические последствия деятельности микроорганизмов -
-
Биохимические процессы связаны с деятельностью микроорганизмов. Для формирования химического состава подземных вод их деятельность имеет два важнейших последствия.
Ускорение окислительн о-в осстановитель-
ных процессов. Так, вне деятельности сульфатредуциру-ющих микроорганизмов химическое восстановление S6+(SO42-) -*-S2~ (H2S) при невысоких температурах (менее 10O0C) невозможно, поскольку энергия связи серы и кислорода в SO42- чрезвычайно велика. Но сульфатредуцирующие бактерии, отбирающие кислород у сульфатов и использующие при этом в качестве энергетического материала газообразный водород или органические вещества, достаточно быстро это восстановление производят. В результате образуется сероводород H2S и продукты его диссоциации HS- и S2-. Для большей части подземных вод иных путей образования этих веществ, кроме микробиологического, нет. С помощью деятельности микроорганизмов также интенсифицируются процессы окисления сульфидных руд, нитрификации, денитрификации и др.
Ввод в действие различных потенциалзс дающих систем и активизация деятельное ти этих новых систем. В результате своей жизнедеятельности микроорганизмы потребляют и выделяют вещества, являющиеся окислителями и восстановителями. Поэтому деятельность микроорганизмов является мощным потенциал-задающим фактором. Так, при деятельности железоокисляю-щих бактерий в кислые подземные воды переходят значительные массы Fe3+ и это вводит в действие потенциалз а дающую систему железа, которая при резком увеличении концентрации Fe3+ в соответствии с формулой Нернста приводит к резкому увеличению Eh подземных вод. При деятельности суль-фатредуцирующих бактерий в подземных водах увеличиваются концентрации различных форм сульфидной серы (H2S, HS", S2~). В результате этого в действие вводится потенциалзада-ющая система серы (S2~4*S°+2e~) и поскольку в этой системе увеличиваются концентрации восстановленных форм, окислительно-восстановительный потенциал подземных вод в соответствии с формулой Нернста соответственно снижается. Аналогичная ситуация, ведущая к резкому снижению окислительно-восстановительного потенциала подземных вод, создается при деятельности водородобразующих микроорганизмов. В этом случае вводится в действие система водорода (H2^=* ^2Н++е_) и поскольку в этой системе увеличиваются концентрации восстановленной формы водорода окислительно-восстановительный потенциал подземных вод снижается.
