Формирование железистых подземных вод - Труфанов А.И.
Скачать (прямая ссылка):
73
щ
4 1 \ » <? -. V * .ч л .
Рис. 18. Характерная микрофлора подземных вод
А, Б — окислительной обстановки (Южный водозабор, Q4), В, Г— окислительно-восстановительной обстановки (пос. Горького, N2-Q1Pr)
7 — Leptothryx; 2 — Gallionella; 3 — гидроокислы железа; 4 — Desulfatomaculum; 5 — Desulfovibrio
го железа (Fe ) с железосодержащими минералами водовмещающих пород. Выше было доказано, что превышение концентраций Fe(II), Fe(III) против равновесия ионов Fe2+ и Fe3+ с минералами обусловлено наличием других органо-минеральных форм растворенного железа, не учтенных приведенными выше уравнениями. Для неглубоко залегающих водоносных горизонтов и грунтовых вод источниками железа могут быть почвы района, для более глубоких водоносных горизонтов, а также для горизонтов, перекрытых мощными глинистыми толщами — поровые растворы. Их роль в обогащении подземных вод растворенным железом рассматривается ниже. 74
Таким образом, главной особенностью гидрогеохимических условий основных водоносных горизонтов Средне-Амурского артезианского бассейна является слабое развитие или полное отсутствие окислительной обстановки в верхних частях разреза кайнозойских отложений.
Наиболее благоприятной для накопления и миграции железа является глеевая гидрогеохимическая обстановка водоносного горизонта плиоцен-нижнечетвертичного возраста (приамурская свита), где наблюдаются самые низкие значения Eh, pH, высокое содержание растворенного углекислого газа и отсутствие кислорода (см. рис. 7). Восстановительная (глеевая) обстановка, характерная и преобладающая для верхних частей гидрогеологического разреза, обеспечивается сравнительно быстрым расходованием кислорода на окисление полусгнивших растительных остатков, которые в изобилии присутствуют как в покровных глинах, так и в водовмещающих породах.
ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ
РАСТВОРИМЫХ ФОРМ ЖЕЛЕЗА В ВОДАХ
В УСЛОВИЯХ ПЕРИОДИЧЕСКОГО ПЕРЕУВЛАЖНЕНИЯ ПОЧВ
Для исследованного района, как и в целом для юга Дальнего Востока, характерны весьма резкие изменения погоды в течение года. Ландшафты района летом с высокими температурами (среднемесячная температура воздуха июня в районе Хабаровска 21,1°С), ливнями до 100 мм в сутки, с мощным развитием растительности и интенсивным выветриванием пород, по мнению А.И. Перельмана [108], весьма сходны по условиям миграции элементов с ландшафтами влажных субтропиков, в то время как зимние условия близки к арктическим. Столь резкие изменения в течение года оказывают существенное влияние на миграцию многих химических элементов ландшафтов района. Наиболее подвержена такому воздействию климатических условий верхняя часть зоны гипергенеза, и в первую очередь почвы. Широкое развитие в депрессии гидроморфных почв, переувлажняемых в течение теплого периода года, создает благоприятные условия для выноса из профиля выветривания большого количества химических элементов, в том числе и железа.
Изучение химического состава атмосфернцх осадков и подземных вод неглубокого залегания помогает выяснить механизм накопления высоких концентраций железа в подземных водах. Характерной особенностью атмосферных осадков района является преобладание среди них вод со слабокислой реакцией (табл. 22). Грунтовые воды неглубокого залегания в зависимости от вмещающих пород и типов почв имеют различные величины pH, сравнительно слабо изменяющиеся в течение всего года.
Атмосферные осадки при инфильтрации через зону аэрации пород фундамента, выходящих на поверхность, изменяют величину pH в сторону повышения. Особенно хорошо эта зависимость проявляется на участках маломощных автоморфных почв Или там, где почвенный покров, покрывающий зону выветривания пород, эродирован (табл. 23). Атмосферные осадки, инфильтрирующиеся через породы зоны аэрации, перекрытые почвами гидроморфного ряда, изменяют величину pH в сторону Уменьшения. Это еще раз подчеркивает огромное значение почв в формировании подземных вод со слабокислой реакцией, благоприятных для накопления растворенного железа. Расчеты, проведенные по известным уравнениям при температуре 20°С [30] и при содержании в воде HCO3", равном M = 10~2-64 (140,51 мг/л), показывают, что рС02 = Ю-0'0' для
75
Таблица 22
pH атмосферных осадков
Хабаровск с. Бичевал* с. Аван
Дата pH Дата pH Дата pH Дата pH
1.11 1970 6,0 8.»X 1970 7,15 IV 1964 6,02 1.X 1964 6,2
16.111 1970 6,0 20.IX 1970 7,2 V 1964 5,97 23.VII 1970 5,8
20.V 1970 6,5 29.IX 1970 7,3 Vl 1964 6,03 24.Vl I 1970 5,8
27.Vl 1970 7,0 31 .X 1970 6,4 VII 1964 6,2 8.IX 1970 6,3
12.VII 1970 6,9 9.Xl 1970 6,9 VIII 1964 6,36 18.IX 1970 6,5
18.Vl I 1970 7,0 28.Xl 1970 4,9 IX 1964 6,2 17.III 1971 6,2
21 .VII 1970 6,9 7.XII 1970 4,9 X 1964 5,71
30.Vl I 1970 7,1 17.XII 1970 6,8 I 1965 5,9
3.VIII 1970 7,0 18.1 1971 8,3 Il 1965 5,85
4.VIII 1970 7,4 12.11 1971 6,0
2.IX 1970 7,4
'Данные Гидрометеослужбы.
pH = 5,3 и рС02 = Ю-1'69 для pH = 6,9. Наблюдаемые значения pH могут быть обеспечены высоким парциальным давлением CO2 в почвах и породах, через которые фильтруются атмосферные воды. При обильных атмосферных осадках и высокой температуре в теплый период года создаются благоприятные условия для бактериального разложения органических остатков в переувлажненных почвенных горизонтах района, в результате чего обеспечиваются высокие парциальные давления CO2 в почвенной атмосфере.
