Формирование железистых подземных вод - Труфанов А.И.
Скачать (прямая ссылка):
Кроме аналитических методов определения форм железа в подземных водах, необходимо шире внедрять в практику гидрогеологических исследований расчетные методы на основе изучения физико-химических параметров водной среды и ингредиентов состава воды, участвующих в комплексообразовании соединений железа. Известно, что аналитические
118
концентрации железа не соответствуют его термодинамическим активностям, и только их совместная интерпретация дает нам более полное представление о состоянии растворенного в воде железа, о равновесиях его с твердой фазой, в том числе адсорбированной. Поэтому расчетные данные существенным образом дополняют результаты аналитических определений при решении ряда вопросов, связанных с формированием и эксплуатацией подземных вод. В связи с этим следует отметить такие работы [87, 17, 30], благодаря которым расчетные методы находят все более широкое применение в гидрогеохимии при решении различных задач [44, 70,130, 157].
Определение железа в воде в полевых маршрутах при гидрогеологических исследованиях в настоящее время выполняется по методике, предложенной И.Ю. Соколовым и Э.И. Кузнецовой еще в 1955 г. В последнем издании методического пособия [119] нового в эту методику практически не внесено. Однако это методическое пособие является основным практическим руководством по химическому анализу природных вод для работников геологической службы и широко используется для решения гидрогеологических задач. Приведенные же в методическом руководстве методики определения закисного, окисного и суммарного железа в полевых условиях нельзя считать удовлетворительными. Наряду с невысокой чувствительностью методы отличаются плохой воспроизводимостью, основная причина которой в многообразии форм железа исследуемой воды и мешающих компонентов (органическое вещество, марганец и др.). Колориметрическая шкала для Fe2+ , приготовленная в лабораторных условиях или прилагаемая в комплекте полевой лаборатории в виде цветных пленок, не соответствует по цвету анализируемой воде, в которую добавлены соответствующие реактивы по прописи, из-за мешающих компонентов. Это сильно затрудняет, а иногда делает и невозможным определение концентраций закисного железа в исследуемых водах.
Нам представляется, что улучшение методики полевых определений концентрации железа не должно идти по пути совершенствования колориметрических и микроколориметрических методов анализа, при работе с которыми в полевых условиях нельзя избавиться от мешающих компонентов анализируемых вод. Перспективными являются потенциометри-ческие методы анализа. Реакция железа с различными органическими комплексообразующими веществами может контролироваться потен-циометрической индикацией свободного элемента мембранным селективным электродом (например, J-селективным электродом при образовании 2,2 -дипиридилового комплекса железа и последующего титрования стандартным раствором йодистого калия [80,173]). Потенциометрический метод определения содержания железа в воде можно считать неперспективным еще и потому, что в настоящее время в практику полевых исследований внедряется малогабаритный переносный потенциометр И-102 (иономер), укомплектованный несколькими ионоселективными электродами, в том числе и ЭМЛ-J-OI — ионоселективным электродом для измерения величины pJ.
Перспективен для полевых определений концентраций железа и полярографический метод. Имеется много экспериментальных образцов переносных малогабаритных полярографов, которые можно использовать для определения ионного железа наряду с другими ионами тяжелых металлов природных вод [180].
Таким образом, методы определения железа в водах, как и других
m
компонентов их состава, непрерывно совершенств уютен. Вводятся новые органические реагенты, образующие цветные реакции для последующего колориметрирования, совершенствуются электрохимические (по-тенциометрические, полярографические и др.) и другие методы. Новые методы, как правило, позволяют исключить мешающее влияние того или иного компонента, влияющего на результат анализа исследуемой воды. Поскольку не существует общепринятых схем анализа, иногда трудно сопоставить данные, полученные различными методами, что связано не столько с несовершенством методов, сколько со сложностью состава воды, с недостаточной изученностью форм железа в природных водах. Например, применение в практике гидрогеохимических и гидрохимических исследований несовершенной методики разделения растворенного и взвешенного железа (плотный фильтр синяя лента) является причиной получения несопоставимых результатов анализа по общему содержанию железа в пробах воды. Чтобы получить сравнимые результаты, необходимо разработать единую систематическую схему анализа железа природных вод. Известны схемы определения различных форм железа [14, 160, 162]. Для анализа поверхностных вод со сложным набором различных форм железаЛ.Н. Инцкирвели предложена схема [56], включающая фильтрацию через мембранный фильтр с диаметром пор 0,3— 0,4 мкм, концентрирование растворенных форм вымораживанием и дальнейшее разделение их по знаку заряда ионов и комплексов и по молекулярному весу на ионообменных и нейтральных сефадексах, целлюлозе и смолах с последующей десорбцией и количественным определением по реакции железа с 2,2'-дипиридином. Необходимость унифицированной систематической схемы анализа, позволяющей учитывать всю сложность и неустойчивость соединений железа в природных водах, включая и подземные, не вызывает сомнения. Ниже приводится предварительная схема такого опробования и анализа. Она отличается от ранее предлагавшихся схем анализа [119, 160, 162 и др.] тем, что определение растворенных форм железа проводится в одной и той же пробе воды единым реактивом — 2,2 -дипиридил. Общее железо, куда входят ионное железо, железо органическое и минеральные комплексы, а также растворенные, но не диссоциированные молекулы соединений железа, определится с предварительной минерализацией пробы прокаливанием сухого остатка и обработкой его перекисью водорода. Как показал опыт, другие методы деструкции (например "мокрое сжигание") менее надежны.
