Химический состав рек

Он зависит от физико-географических, физико-химических условий стока (состав горных пород и почв), а также сезонности.

В общем случае, в зоне избыточного увлажнения минерализация речных и озерных вод ниже, чем в условиях жаркого климата и дефицита осадков. Минерализация вод может меняться и вдоль русла реки. При половодье, как правило, минерализация речных вод ниже, чем в периоды летней и зимней межени.

Формирование химического состава поверхностных вод суши происходит в несколько этапов.

Первый – это формирование на водосборе. Он начинается, когда атмосферные воды попадают на водосборную площадь. Они перехватываются растениями и (или) испаряются, просачиваются через растительный покров и стекают по стволам деревьев. Если растительность отсутствует, вода поступает на землю.

С поверхности почвы вода или инфильтруется, или задерживается в почве. По мере движения воды на водосборе ее химический состав меняется.

Растительность. В результате контакта с растительностью обычно происходит увеличение минерализации. При стекании по стволам деревьев увеличивается концентрация K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺ и Na⁺. Увеличивается кислотность (рН уменьшается до 3,5-4). Наибольшее увеличение концентрации ионов происходит в весенний, летний и осенний периоды.

Поверхность и почва. Увеличение минерализации происходит, только если на поверхности и в почве имеются растворимые соли. В почве очень активно протекают процессы адсорбции и ионного обмена. При ионном обмене происходит замещение ионов воды на ионы почвенной матрицы. Из катионов наиболее активен Ca²⁺, в меньшей степени обмен Mg²⁺, H⁺, K⁺, Na⁺ и NH₄⁺. Анионный обмен более слабый.

Кроме адсорбционного процесса происходит химическое выветривание. Их активность зависит от нескольких факторов:

1. наличие минералов в составе почвенной матрицы;

2. устойчивости минералов к выветриванию;

3. скорости кинетических реакций;

4. времени пребывания почвенной воды в контакте с почвенной матрицей.

Так же на поверхности почвы активно идут биологические процессы (бактерии, воздействие микроорганизмов на окислительно-восстановительные процессы и др.).

Важную роль в формировании состава вод на водосборе играет почва. Среди почвенной воды выделяют:

1. поверхностно-склоновые;

2. почвенно-поверхностные (микроручейки);

3. почвенно-грунтовые (зона аэрации);

4. грунтовые (зона насыщения).

В природе они тесно связаны между собой.

Газовый состав поверхностных вод суши

Рассмотрим кратко геохимические особенности распространения основных газов в морской воде.

Азот

Он поступает, в основном, из атмосферы и растворяется в воде согласно закону Генри, т.е. пропорционально давлению. Растворимость газов уменьшается с увеличением температуры и солености.

В морской воде азот распространяется относительно равномерно. Часть азота поступает со стоком рек в виде соединений, но эта доля азота не велика.

В морях протекают биохимические процессы, изменяющие состояние азота в воде. Так азотфиксирующие бактерии и некоторые водоросли связывают свободный атмосферный азот в его соединения. Протекает и обратный процесс – денитрификация.

Кислород

Свободный молекулярный О₂ поступает из атмосферы, а также образуется в процессе фотосинтеза в верхних слоях моря. Расходуется О₂ при дыхании животных и окислении различных органических остатков (при их отмирании).

Наиболее обогащены кислородом верхние горизонты моря до глубины 200-300 м.

Количество кислорода в морской воде определяется температурой, соленостью и давлением. В Арктике содержание кислорода составляет 4-5 мл/л, в тропических широтах – 8 мл/л (за счет активного фотосинтеза, а не из-за температуры).

Распределение кислорода по глубинам зависит от динамики водных масс. В замкнутых водоемах концентрация кислорода может падать до 0 мл/л (Азовское море – лето, эвтрофирование, сильное окисление водорослями).

Углекислота

Растворенный углекислый газ присутствует в небольшом количестве (десятые доли мг/л), в связи с низким парциальным давлением СО₂ в атмосфере.

Кроме атмосферы, источником СО₂ в морской воде являются продукты окисления остатков организмов, брожение, дыхание морских организмов, привнос реками.

Основная масса углекислоты в морской воде находится в угольной кислоте, бикарбонатном и карбонатном ионах.

Поэтому общая масса в объеме Мирового океана СО₂ огромна и равна 1,4*10²⁰г. Это в 69 раз больше, чем в атмосфере Земли. Все формы углекислоты входят в карбонатную систему природных вод:

СО₂= СО₂  Н₂СО₃  НСО₃^-  СО₃^2-

Состояние карбонатной системы в океане играет очень большую роль в геохимических процессах, происходящих в морской воде. Даже небольшое уменьшение концентрации СО₂ в результате фотосинтеза приводит к переходу части гидрокарбонатных ионов в карбонатные и увеличение рН. Идет и обратный процесс.

Выпадение осадка СаСО₃, что часто наблюдается в экваториальной области и тропических зонах приводит к осаждению кальцита, образованию рифовых скоплений и целых островов (коралловые рифы и др.) За счет этих процессов, например, на Богамской банке дно площадью 10000 км² покрыто мельчайшими кристаллами кальцита.