Лекція Хімія гідросфери Укладачі: к ф. м н., Кузишин Ольга Василівна к ф. м н., Базюк Лілія Володимирівна
жүктеу/скачать 0.58 Mb.
|
| Йони натрію Na+ за поширенням у воді знаходяться серед катіонів на першому місці. Подібно до хлорид-йону роль натрію зростає зі збільшенням мінералізації води. Переважаючим катіоном натрій стає при мінералізації 1 г/дм3 і залишається таким до розсолів. Діапазон концентрацій натрій-іона в підземних водах дуже широкий – від декількох мг/дм3 до сотень г/дм3. Характер і причини вільної міграції натрію схожі з міграцією хлорид-йону.
Йони калію K+ також широко поширені, як і йони натрію. Солі калію також мають дуже високу розчинність, але на відміну від натрію відносна роль K+ у воді знижується з підвищенням її мінералізації. Вміст калію у воді зазвичай складає 4-10 % від вмісту натрію. Особливості міграції калію полягають в наступному: а) йон калію володіє чітко вираженим біохімічним бар’єром – активно споживається і зв’язується живою речовиною у складі листя і плодів рослин, крові і молока тварин; б) у K+ яскраво виражений сорбційний бар’єр – легко адсорбується і входить до кристалічної ґратки глинистих мінералів. Йони кальцію Ca2+ мігрують подібно до йону HCO3‒. Його відносна роль в катіонному складі велика до мінералізації 0,5 г/дм3, з подальшим зростанням мінералізації його значення в розчині падає. Вміст Ca2+ у природних водах змінюється від декількох мг/дм3 до сотень г/дм3. Особливості міграції кальцію пояснюються наступним: а) у Са2+ виражений бар’єр розчинності – він утворює слаборозчинні солі СаСО3, СаSО4), у зв’язку з чим він легко мігрує лише в розбавлених розчинах; б) у Ca2+ сильно виявляється сорбційний бар’єр – інтенсивно сорбується негативно зарядженими колоїдами гірських порід; в) у Са2+ виражений біохімічний бар’єр – він є одним з головних елементів живої речовини (входить у тканини вищих рослин, відіграє важливу роль в будові скелета, складі крові). Йони магнію Mg2+ поширені в підземних водах подібно до йону кальцію. Розчинність його солей вища, ніж у кальцію, але у складі підземних вод він, як правило, грає підлеглу роль і ніколи не домінує. Можна назвати наступні міграційні особливості магнію: а) яскраво виявляється біохімічний бар’єр – поглинається і засвоюється рослинами і тваринами (бере участь у фотосинтезі, білковому обміні); б) яскраво виражений сорбційний бар’єр – легко адсорбується і входить у кристалічну ґратку глинистих мінералів. До другорядних компонентів відносять речовини, що характеризуються або високим кларком і низькою розчинністю, або невеликим кларком і доброю розчинністю солей. Вони майже завжди присутні в підземних водах, але на відміну від макрокомпонентів містяться у підлеглій кількості. До другорядних прийнято відносити азотисті сполуки – йони амонію NH4+, нітрити NO2‒, нітрати NO3‒; ферум Fe, алюміній Al, силіцій(IV) оксид SiO2. Азотні сполуки поступають у воду внаслідок мікробіологічних процесів і діяльності людини. Йони амонію (NH4+) утворюються при розкладанні білка тварин і рослин під дією бактерій-амоніфікаторів. У природних водах вміст NH4+ зазвичай не перевищує 0,01-0,1 мг/дм3 і лише у водах нафтових родовищ може сягати 100-200 мг/дм3. Йон NH4+ нестійкий – у присутності кисню під впливом бактерій нітрифікаторів амоній переходить у нітрит (NO2‒), а потім у нітрат (NO3‒). Концентрації NO2‒ і NO3‒ у природних водах зазвичай не перевищують 0,01-0,5 мг/дм3, але в ґрунтових водах у районах, де ґрунти удобрюються азотними сполуками, вміст NO3‒ може сягати 200-300 мг/дм3. ГДК нітратів у питних водах складає 50 мг/дм3. Ферум широко поширений в підземних водах у двовалентному (Fe2+) і тривалентному стані (Fe3+). Зазвичай переважає закисне залізо (Fe2+), яке легко мігрує в кислих водах і дуже слабо у прісних, але не стійке і легко переходить у Fe3+, яке мігрує у воді дуже слабо. Природні води частіше нейтральні, тому ферум, що міститься в них, зазвичай не перевищує перших 23 одиниці мг/дм3, лише в сильно кислих водах сягає 100 мг/дм3. Ферум у невеликих кількостях – корисний компонент, приймає участь у кровотворенні, але вміст його в питній воді не повинен перевищувати 0,2 мг/дм3. При вмісті в 0,5 мг/дм3 ферум додає воді жовтуватого забарвлення, а при 1 мг/дм3 відчувається металевий присмак. Під мікрокомпонентами розуміють хімічні елементи й сполуки, концентрації яких у підземних водах не перевищують 10 мг/дм3 (інколи зустрічається їх вміст у водах до 100 мг/дм3 і більше). До мікрокомпонентів відносять такі елементи, як: I, Br, Li, В, F, Ті, V, Cr, Mn, Co, Ni, Сu, As, Мо, Ba тощо, а також такі рідкісні, як Rb, Аu, Hg. Мікрокомпоненти не визначають хімічний тип підземних вод, але додають їм деяких специфічних властивостей. Встановлено, що велика кількість з них чинить значний вплив на життєдіяльність людини, тварин і рослин (I, F, В, Co, Сu, Zn тощо). У деяких місцях перевищення або нестача мікрокомпонентів у воді призводить до ендемічних захворювань, наприклад захворювання щитовидної залози при нестачі йоду або розвиток флюорозу при надлишковій концентрації флуору у воді. У питній воді вміст флуору не має перевищувати 1,5 мг/дм3 при оптимальній нормі 0,8-1,0 мг/дм3. Захворювання флюорозом починається за наявності у воді флуору в кількості 4-6 мг/дм3. Високий вміст деяких мікрокомпонентів у підземних водах дозволяє використовувати останні як мінеральну сировину для видобування корисних компонентів (I, Вr, В, Zn та ін.). З радіоактивних елементів слід зазначити U, Ra, Rn і деякі радіоактивні ізотопи – K40, H3, C14 та ін. Відмітною ознакою радіоактивних елементів є нестійкість їхніх ядер, унаслідок чого відбувається їхній постійний розпад з утворенням інших елементів, а також виділення радіоактивного випромінювання. Концентрації радіоактивних компонентів виражаються як у ваговій формі (г/дм3, г/кг, мг/дм3), так і в одиницях радіоактивного випромінювання (кюрі, бекерель). Уран зустрічається в усіх підземних водах у кількостях – 10‒6-10‒7 г/дм3 і лише на уранових родовищах концентрація його збільшується до 5·10‒4 г/дм3. Радій є другорядним елементом: Ra226 – продукт розпаду U238, Ra228 утворюється внаслідок розпаду Th232. Радій інтенсивно сорбується глинистими породами, тому його рухливість у гідросфері дуже мала. У глибоких горизонтах і на родовищах урану концентрація радію сягає 17·10‒9 г/дм3. Радон – це радіоактивний газ, продукт еманації радію. Має 12 короткоживучих ізотопів, з яких найпоширенішим є Rn222 . Утворюється під час розпаду Ra226. Період напіврозпаду Ru222 – 3,8 діб. Зустрічається радон у підземних водах, що контактують з радіоактивними породами (у тектонічних розломах у кристалічних породах, на уранових родовищах). жүктеу/скачать 0.58 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|