Гидрохимия - Крайнов С.Р.
ISBN 5-247-01293-3
Скачать (прямая ссылка):
2H3AsO°3 + 3H2S=As2S3(TD) + 6H2O; 2HSbO°2 + 3H2S = = Sb2S3(TB) + 4H20 ит. д.
Сорбционный гидроксидный барьер. Свеже-осажденные гидроксиды поливалентных элементов являются
196
эффективными сорбентами, очищающими подземные воды or многих элементов-комплексообразователей и анионогенных элементов. Среди них особо важное значение для нас имеют гидроксиды железа, марганца, алюминия. Функциональным* первичными ионообменными группами гидроксидов являются H+ и ОН™, которые в дальнейшем заменяются другими ионами, способными к обмену. При образовании ' гидроксидов их сорбционная емкость велика, по мере их старения она уменьшается. Сорбция ионов гидроксидами обычно обратима, но в ряде случаев она не полностью обратима вследствие процессов хемосорбции (например, образование FeWO4 при осаждении WO42- гидроксидом железа). Будучи амфотерными, эти гидроксиды в кислых средах сорбируют анионы, а в щелочных—катионы (см. рис. 6.19). В связи с этим в кислой среде гидроксиды поливалентных элементов наиболее активно со-осаждают анноногенные элементы — вольфрам (HWO4-, WO42-), мышьяк (H2AsO4- HAsO42" AsO43"), селен (HSe", SeO32-, SeO42-), молибден (HMoO4-, MoO42"), бор (H2BO3-
HBO32- BO33"), ванадий (H2VO4- HVO4-2), хром (HCrO4" CrO42-), ниобий (NbO3"), сурьма (SbO3-) и др.
В щелочной среде более активно соосаждаются ^катионоген-ные элементы Ba, Sr, а также многие катионогенные комп-лексообразователи, миграция которых в маломинерализованных водах осуществляется в виде простых катионов (Zn2+, Cu2+, Pb2+, Cd2+, Ni2+, Co2+, Be2+), а также низших оксокомплексных соединений (MeOH+).
Сорбционный глинистый барьер. В обычных условиях зоны гипергенеза в присутствии маломинерализованных вод минералы глин имеют отрицательный заряд и являются типичными катионнообменниками (см. раздел 6.3). Поэтому сорбционный глинистый барьер наиболее активен в от-, ношении катионогенных элементов (Li, Sr, Ba), а также катио-ногенных элементов-комплексообразователей. К ним относятся: бериллий (Be2+ BeOH+ BeF+), цинк (Zn2+ ZnOH+), медь (Cu2+ CuOH+), свинец (Pb2+ PbOH+), кадмий (Cd2+CdOH+) и т. д.
В модельных условиях полнота соосаждения элементов с катионными формами миграции глинами (особенно монтморил-лонитовой группы) может достигать 95%. Принципиально это означает, что взаимодействие подземных вод с глинистой фракцией коры выветривания может привести к очищению вод от этих элементов.
Сорбционный карбонатный барьер. При своем образовании карбонаты (особенно карбонаты кальция) способны соосаждать многие элементы, мигрирующие в подземных водах в катионной и анионной формах. Это комплексный барьер, избирательность действия которого определяется правилом
197
Панета — Фаянса (см. раздел 6.3). В связи с малым значением произведения растворимости многих карбонатов двухвалентных элементов (Zn, Cu, Pb, Ba, Sr), эти элементы еще до образования своих карбонатов соосаждаются с карбонатами кальция В этом основная причина их удаления из подземных вод при возрастании концентраций анионов-карбонатов в системе. В то же время, вследствие малой растворимости соединений многих аиионогениых элементов с кальцием (вольфраматов, молибда-тов, арсенатов, фторидов и др.), на карбонатном барьере соосаждаются вольфрам, молибден, мышьяк, фтор и многие другие анионогенные элементы. Полнота сорбции перечисленных катионо- и анионогеиных элементов на карбонатном барьере достигает 100%.
Сорбционные процессы в гидрогеохимических системах осложняются процессами комплексообразования. В соответствии с изложенным, комплексообразование может усиливать, замедлять и даже предохранять элементы от сорбционных со-осаждений. Возможности этих сорбционных соосаждений применительно к конкретным элементам в каждом случае должны решаться на основе знания реальных форм элементов в подземных водах.
Изучая геохимические барьеры необходимо представлять, что в природных условиях приходится иметь дело не с одним каким-либо барьером, а с совокупностью барьеров, избирательно действующих на осаждение разных групп элементов. При этом среди одновременно действующих барьеров имеются более и менее эффективные барьеры. Эффективность геохимических барьеров определяется теми геохимическими ситуациями, которые возникают при движении подземных вод.
В табл. 7.1 приведены геохимические барьеры и осаждаемые на них химические элементы.
7.2. ВЛИЯНИЕ ГЕОХИМИЧЕСКИХ БАРЬЕРОВ НА ПРОЦЕССЫ САМООЧИЩЕНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД И ИХ РУДООБРАЗУЮЩУЮ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ
Подземные воды обладают большой способностью к самоочищению. К наиболее эффективным в этом смысле барьерам относятся окислительные и гидролитические барьеры для элементов с переменной валентностью (Fe, Mn и др.), а также сорбционные — гидроксидные, глинистые, карбонатные для большинства элементов, находящихся в подземных водах в микрокопцеитрациях.
Особо важное значение геохимические барьеры имеют в гидрегенном рудообразовании. Под этим термином понимают рудообразование, происходящее при участии подземных вод. Наиболее эффективно рудообразующая деятельность подзем
198
ных вод проявляется в отношении формирования месторождений железа, серы, урана. Установлена также важная роль деятельности подземных вод в отношении стратиформных сульфидных месторождений цинка и свинца.
