100N n 0,n 0,0n

Табличный вариант ряда водной миграции автономных ландшафтов хвойных лесов Н-класса:

10n 10 1 0.1 0,01n k_x

Очень подвижные мигранты	S,Cl
Легкоподвижные мигранты		Ca, Mg, Mn, K
Подвижные мигранты			P, Na
Слабоподвижные и инертные				Fe

Коэффициент контрастности. Поведение одного и того же элемента может различаться в разных ландшафтно-геохимических условиях. Количественно степень изменения миграционной способности элементов выражается при помощи коэффициента контрастности с_элем.х (Перельман, 1965).

k_{x элемента} в ландшафте 1

с_элем.х = --------------------------------

k_{x элемента} в ландшафте 2

Особенно информативен коэффициент контрастности при изучении миграции химических элементов в сопряжении элементарных ландшафтов. Например, сравнение интенсивности водной миграции Ca, Mg, Fe, Mn при переходе от H-Fe/CA- ландшафтов к H/A- ландшафтам Мещеры показало, что с_Ca = 0.7, с_Mg = 0.9, а с_Fe =48, с_Mn = 6.1. В условиях оглеения подвижность Fe и Mn резко увеличивается и они переходят в другую группу поинтенсивности водной миграции [4](Авессаломова, 1987).

ЗАДАНИЕ 5: Рассчитать коэффициенты водной миграции элементов.

1. Индивидуальные задания содержат характеристику химического состава атмосферных осадков и грунтово-почвенных вод 2 сопряженных элементарных ландшафтах Белорусского Полесья. Рассчитать k_x1, k_x2, с_элем.х. для K, Na, Mg, Ca, Cl в данных образцах вод.

2. Построить ряды водной миграции в виде таблицы (k_x1) и в виде дробей (по k_x2).

3. Проанализировать интенсивность и контрастность водной миграции элементов и геохимические особенности вод.

4. Сравнить полученные данные по водам с геохимическими особенностями распределения этих элементов в растительности и почвах Беларуси (тема 1, 2).

5. Сделать выводы о некоторых особенностях перераспределения элементов в системе «почва-вода-растение».

3.2. Ионный состав вод

Кроме относительных геохимических показателей, представляющих собой различные коэффициенты, самостоятельный интерес представляют данные, характеризующие вещественный состав вод в абсолютных величинах. Высокой информативностью обладает ионный состав вод, изучение которого позволяет сопоставить различные категории вод в природных системах – почвенные, грунтовые, подземные и др. Для характеристики ионного состава вод и почв обычно проводится определение содержания 6 (7) основных ионов (6 (7)-компонентный состав): Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺+K⁺ (или Na⁺, K⁺), HCO₃^-, SO₄^2-, Cl^-. Результаты анализа выражают в мг/л (г/л, мг/кг). Пересчет мг/л в мг-экв/л позволяет выразить содержание элементов и соединений в эквивалентной форме, т.е. в химически равноценных единицах, пропорционально которым они вступают в реакцию.

мг-экв концентрация иона (мг/л) валентность иона

-------- = -----------------------------------------------------------

л ионный вес

Например, содержание гидрокарбонат-иона (HCO₃^-) в воде составляет 122 мг/л, тогда в эквивалентной форме оно равно ((122×1)/(1+12+16×3))=2 (мг-экв)/л. А, например, содержание сульфат-иона (SO₄^2-) в воде равно144 мг, то в эквивалентной форме это составит ((144×2)/(32+16×4))=3 (мг-экв)/л.

Для удобства пересчета можно воспользоваться формулой:

мг-экв/л =концентрация иона (мг/л)×переводной коэффициент.

Переводные коэффициенты для основных ионов:

Ca²⁺ - 0,0499, Na⁺ -0,04348, HCO₃^- - 0,01638, CO₃^2- - 0,03328,

Mg²⁺ - 0,08224, K⁺ - 0,02557, SO₄^2- - 0,02082, Cl^- - 0,0282.

В эквивалентной форме сумма катионов должна быть равна сумме анионов. Тогда солевой состав вод (а также почв) графически наглядно выражается в виде специальных диаграмм – солевых профилей. Он строится в миллиграмм-эквивалентах по двум осям. По одной из выбранных осей (ординат) откладывают точки опробования – сопряженные геосистемы, глубины почвенного разреза, ярусы ландшафтов и т.д. По оси абсцисс от нулевой точки вправо в выбранном масштабе откладывают в определенном порядке значения анионов: CO₃^-, HCO₃^-, SO₄^2-, Cl^-; влево – катионов: Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺, K⁺. При отложении каждого последующего иона его число миллиграмм-эквивалентов наращивается к предыдущему, как это обычноизображается на диаграммах.

Еще одной формой выражения состава природных вод являются проценты эквивалентов (%-экв). В этой форме можно количественно показать соотношение между ионами. Это важно при сопоставлении вод разной минерализации. Для пересчета состава вод из мг-экв в %-экв сумма анионов и катионов в мг-экв принимается за 100%. Расчет выполняется по формуле: %-экв = а*100/(∑_{анионов}+∑_{катионов}), где а – содержание иона в мг-экв/л; суммы анионов и катионов в мг-экв/л. Если расчет выполняется отдельно для катионов и анионов, то формула имеет вид: %-экв = а*50/∑_{анионов} (или ∑_{катионов}).

Одной из форм краткого и наглядного представления солевого состава вод является формула Курлова. Она представляет собой дробь, в числителе которой записаны анионы в порядке убывания их %-экв, в знаменателе – катионы. В нее включаются лишь ионы, содержание которых ≥5 %-экв. Перед дробью ставится минерализация вод в г/л. Такие формулы удобно выносить на карты и профили.

Задание 6: Проанализировать ионный состав вод.

1. Пересчитать содержание ионов в водах в мг-экв/л и в %-экв (индивидуальное задание 5).

2. Построить солевой профиль. Выполнить сравнительный анализ солевого состава вод сопряженных геосистем.

3. Составить формулы Курлова для природных вод анализируемых объектов. Дать полное название химического состава вод.