Тема 3. Особенности химического состава подземных вод, озер, рек.

Подземные воды. Искусственные водоемы.

Формирование химического состава подземных водимеет свои особенности:

• теснейший контакт воды с самыми разнообразными породами и минералами земной коры, облегчающий переход различных элементов и их соединений в раствор. Этому же способствует и длительность пребывания воды под землей;

• затрудненность связи подземных вод с атмосферой и земной поверхностью;

• наличие водоупорных труднопроницаемых слоев пород, создающих разобщенность отдельных горизонтов подземных вод, что нарушает обмен между водоносными горизонтами;

• ослабление биологических процессов, которые в подземных водах ограничиваются жизнедеятельностью микроорганизмов. Отсутствие света и кислорода исключает возможность растительности и жизни водных организмов и способствует развитию многих микроорганизмов;

• резкие изменения физических условий (температуры и давления) с глубиной.

Эти особенности определяют основные черты химического состававоды. Соприкасаясь с породами в разных физических условиях, подземные воды1)содержат всевстречающиеся в естественных условиях элементы, могут иметь весьма своеобразный состав газов. Например, повышенные концентрации Fе⁺², Мn⁺², NО_2,NО₃, огромное содержание СО₂, Н₂S, СН₄. Состав воды бывает всех типов и классов.

2) Разнообразная минерализацияподземных вод от пресных до рассолов от нескольких десятков мг/л до 600г/л.

3)Отсутствует ясно выраженный режим химического составапо сезонам. По мере движения на юг подземные воды углубляются и минерализуются. Наиболее минерализованные воды наблюдаются в зоне с засушливым климатом, минерализация их достигает 150 г/л.

4) Различие состава по глубине.Водыверхнейзоны имеют в своем составе такие растворенные газы, как СО₂, О₂, N₂, , Н₂S.. Эти воды наиболее богаты соединениями азота, выделяемого в процессе минерализации органического вещества и также вызвана деятельностью человека – применение минеральных и органических удобрений. С глубиной по мере минерализации меняется и состав растворенных газов.В средней зонеколичество растворенного кислорода падает до очень малых величин, в воде преобладает СО₂, N₂, а еще глубже по составу газов воды становятся азотно-метановыми и метано - азотными. На оченьбольших глубинах, где господствуют высокие температуры и давления, появляется водород. Воды нижней зоны занимают самые глубокие слои артезианских бассейнов, они имеют разную минерализацию (от 10 –50 мг/л до 300 г/л). По ионному составу они почти исключительно хлоридные, из катионов преобладает натрий. К подземным водам принадлежат минеральные воды – это воды, способные оказывать в силу своего химического состава лечебное действие на человеческий организм. К числу важнейших в бальнеологическом отношении признаков следует отнести:

-величину минерализации;

-особенности ионного состава;

-газовый состав воды;

-содержание в воде некоторых (фармакологически важных) микроэлементов;

-величину рН и температуру воды;

-радиоактивность воды.

Химия озер.

Минерализация воды озер, в отличие от рек, меняется в очень широких пределах. Реки с минерализацией более 2 г/л очень редки, в то время как озера имеют минерализацию от нескольких десятков мг/л до 350 г/л. Причина этого различия в составе воды рек и озер зависит от особенностей озер, как водоемов, имеющих замедленный водообмен и большие размеры.

Озера, в зависимости от наличия у них стока, делятся: на имеющие постоянный сток– пресные,бессточные– соляные иозера с периодическим стоком, имеющие воды с промежуточной минерализацией. Пресные (минерализация до 1 г/л), соляные (более 25 г/л), солоноватые (до 25 г/л). Химический состав рек и озер генетически связан и всецело зависит от окружающей среды. С увеличением минерализации происходит относительный рост ионов в ее составе в следующей последовательности:

НСО₃^- → SО₄^-2→ Сl^- Са⁺²→ Мg⁺²→Nа⁺.

Подавляющая часть пресных озер, так же как и рек, по составу гидрокарбонатные – кальциевые (Байкал, Ладожское, Онежское).

Искусственные водоемы – водохранилища.

Многие водохранилища созданы специально для питьевого, технического водоснабжения, орошения. Минерализация воды в водохранилищах неоднородна в разных ее частях. Содержание кислорода в водохранилищах летом выше, чем в реке, а зимой – ниже. Содержание СО₂наоборот. Интенсивное развитие планктона в водохранилищах отражается на содержании и режиме биогенных веществ. Наблюдается резкое падение содержания соединений азота и фосфора в вегетационный период и повышение его с наступлением зимы.

Химия рек.

Насколько разнообразен химический состав рек видно из представленной Вам таблицы. Воды большинства рек принадлежат к гидрокарбонатному классу. По составу катионов эти воды относятся к группе кальциевых. Наиболее распространены воды малой минерализации. Неоднородность химического состава речной воды наиболее сильно выражена по длине реки, в меньшей степени по ширине и редко наблюдается по глубинам. Причины неоднородности состава: впадение притоков, грунтовое питание. Неоднородность состава особенно заметна у рек, имеющих большую длину и протекающих по областям с различными условиями формирования состава воды. Последовательность изменения величины минерализации и концентрации отдельных ионов по длине реки Волга видна из кривых.