Вопрос 32. Гидрогеологические процессы формирования химического состава вод

Выделяются 3 вида формирования хим состава подземных вод:

1. физико-химические превращения в водном растворе;

2. физико-химические взаимодействия водного раствора и водо- вмешающих пород;

3. перенос вещества в подземных водах.

Физико-химические превращения в водном растворе происходят за счет выделения веществ из растворов в твердую фазу. Это приводит к снижению их концентрации в растворе, изменению его состава. Выде­ление твердой фазы может быть за счет концентрирования природных растворов, привноса вещества или вывода из системы Н2О, а также несовместимости состава смешивающихся природных растворов.

Результат концентрирования за счет поступления вещества на при­мере слаборастворимых соединений – карбонаты кальция и магния, СаSО4 > насыщение растворов может быть достигнуто быстро в процес­се взаимодействия воды с известняками, доломитами, гипсами.

Вывод из состава раствора Н2О происходит за счет испарения, вы­мораживания, гидролиза и т.д. Наглядным примером является галогенез с его стадийностью по растворимости солей.

Концентрирование солей вымораживанием нарастает в зоне разви­тия мерзлоты, в том числе в слое сезонного промерзания-протаивания.

При вымораживании в слабоминерализованных водах растворимые компоненты переходят в твердую фазу. При этом еще более уменьшается минерализация подземных вод.

Высаливание - процесс выведения компонента при смешении его с другим раствором, при этом происходит ускорение осаждения вещества из раствора.

Геохимические барьеры – участки концентрации тех или иных эле­ментов, на контакте которых происходит резкая смена геохимических и гидрохимических условий, приводящих к накоплению или миграции элементов. А.И.Перельман выделяет механический, биологический, физико-химический барьеры.

Растворение и выщелачивание. Растворение – это процесс пере­вода в подземные воды из окружающей среды любого вещества в ион­ной или молекулярной форме. Выщелачивание – это избирательный вывод из породы наиболее растворимого в данных условиях компонента. Например, при определенных условиях могут быть полностью растворены горные породы, состоящие из солей NaCl, KCl, Na2CO3 и др. В то же время горные породы, содержащие эти соли в качестве примесей, будут выщелачиваться подземными водами.

Растворение может происходить до тех пор, пока концентрации вещества в растворе и у границы раздела фаз не уравняются. Предельно возможная концентрация вещества в растворе соответствует насы­щению его при данных условиях. Эта величина называется растворимостью и зависит от температуры, давления и состава раствора.

Вопрос 33. Сорбционные процессы

Эти процессы могут оказывать существенное влияние на химический состав подземных вод, особенно связанных с высокодисперсны­ми породами. Влияние заключается в уменьшении содержания того или иного компонента в растворе и соответственном снижении мине­рализации, в некоторых случаях в изменении pН.

Ионный обмен – процесс, представляющий собой одну из форм сорбции, он обусловлен различием химических потенциалов ионов раствора и твердой фазы. Реакции обмена идут в сторону вытеснения ионов с низкой энергией поглощения, ионами с более высокой энергией поглощения. Так, например, при инфильтрации пресных НСОз – Са вод в толщу засоленных глин возможен переход Nа в раствор и фор­мирование НСОз – Nа вод. Поглощенный комплекс глин при этом обо­гащается Са.