Полный цикл работ по изготовлению водоемов любой сложности

Посмотрите

ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ ФОРМИРОВАНИЯ СОСТАВА ПОДЗЕМНЫХ ВОД

ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ ФОРМИРОВАНИЯ СОСТАВА ПОДЗЕМНЫХ ВОД

Почему необходимо взвешенно относиться к составу и свойствам воды, получаемой из подземных водоносных горизонтов и, учитывая все риски, обезопасить последствия ее использования обустройством соответствующих систем очистки и обеззараживания?

Подземные воды - воды, которые содержатся в верхней части литосферы и заполняют ее промежутки, поры, трещины, пустоты. Первый от поверхности Земли водоносный горизонт составляют грунтовые воды. Ниже уровня грунтовых вод залегают водоносные горизонты, которые отделены пластами водонепроницаемых (водоупорных) или слабопроницаемым пород, так называемые горизонты межпластовых подземных вод. Они обычно находятся под гидростатическим давлением (артезианские воды), реже имеют свободную поверхность - безнапорные воды.

 

Схема размещения водоносных горизонтов

Схема размещения водоносных горизонтов

 

С углублением в толщу литосферы происходит закономерное изменение химического состава подземных вод.

На первом водонепроницаемом пласте находится верхняя зона подземных вод - грунтовые воды. Это зона интенсивного водообмена, где подземный сток тесно связан с поверхностным, подземные воды дренируются реками, движутся сравнительно быстро, а водообмен осуществляется за десятки, сотни, тысячи и сотни тысяч лет. В районах с влажным климатом воды слабо минерализованы (пресные). Наибольшее содержание в них, как правило, имеют Ca, Mg и Fe, несколько меньше Mn. Мощность верхней зоны обычно не превышает 500 м, но в горных районах может достигать более 1000 м. В геологическом смысле это «молодые» воды, образующиеся за счет инфильтрации атмосферных осадков, часто содержат растворенный кислород. В засушливых районах в депрессиях рельефа встречается концентрация грунтовых вод на уровне рассолов (например, в солончаках). Воды верхней зоны являются основным источником питьевого и технического водоснабжения.

Глубже залегает зона замедленного водообмена, который осуществляется за сотни тысяч и миллионы лет. Воды этой зоны более минерализованные, часто нагретые. Они длительное время контактируют с горными породами и выщелачивают из них растворимые компоненты. Воды не содержат свободного кислорода, характеризуются восстановительными условиями, обогащены метаном, углекислым газом, местами сероводородом. Они широко используются в лечебных целях (минеральные воды) и частично в качестве источника промышленного сырья.

Наиболее глубокая зона характеризуется замедленным водообменом, который происходит в масштабах целых геологических периодов, то есть за несколько миллионов и десятки миллионов лет. Часто это глубокие (глубже 3 км) горячие воды артезианских бассейнов, сильно минерализованные, с восстановительными свойствами. Частично они не относятся к современной биосфере, их относят к областям былых биосфер. Эти воды служат источником йода, брома, различных солей и другого сырья для промышленности.

В некоторых артезианских бассейнах вертикальная геохимическая зональность носит иной характер. Например, пресные воды залегают глубже соленых. Однако, в любом случае, состав подземных вод тесно связан с геохимическими особенностями водоупоров.

Выделяют три основные геохимические особенности водоносных горизонтов - окислительную (кислородную), глеевую и сероводородную.

Водоносные горизонты окислительного ряда имеют обычно желтый или рыжий цвет, обусловленный пленками гидроокисей железа, покрывающих частицы пород. Кислородный состав вод определяет возможность существования аэробных бактерий, которые энергично окисляют органические вещества.

В районах развития изверженных пород и горного рельефа кислород по трещинам попадает на многие сотни и даже тысячи метров вглубь водоносных горизонтов. На заболоченных равнинах кислород может отсутствовать даже в грунтовых водах. На повышенных участках артезианских бассейнов кислородные воды из области инфильтрации могут глубоко просачиваться в водоносные горизонты, содержащие восстановители (угольное и битумное органическое вещество, сульфиды, пирит, сидерит и т.д.). В таком горизонте развиваются окислительные процессы, серый окрас пород меняется на желтый, бурый, красный.

Существует гипотеза, что кислород глубоких водоносных горизонтов замедленного и очень замедленного водообмена появляется в результате радиолиза воды. Если в ограничивающих породах отсутствуют восстановители, в водоносном горизонте накапливается кислород, причем тем интенсивнее, чем выше радиоактивность пород.

Водоносные горизонты с окислительной средой подразделяются на различные классы. Например, в горизонтах нейтрального карбонатного (кальциевого) класса главными ионами являются кальций, реже магний и гидрокарбонат-ион (НСО3-). Здесь легко мигрируют Sr, U, Mg, Na, S (в форме SO42-), Мо и F. Признаками, исключающими карбонатный процесс, являются интенсивные миграции гумусовой органики, железа и алюминия.

В водоносных горизонтах хлоридно-сульфатного класса легко мигрируют Cl, S в форме сульфат-иона, Na, B, Sr, местами также U, I; Fe, Cu, Al, Ti имеют низкую миграционную способность.

В щелочных водах водоносного горизонта содового класса легко растворяются и мигрируют кремнезем, гумус, молибден. Большинство элементов, соединение которых труднорастворимы в нейтральной и слабо щелочной среде, в содовых водах образуют растворимые комплексы, благодаря чему получают высокую миграционную способность. Например, цирконий входит в состав растворимого комплексного аниона [ZrO (CO3)2]2. Аналогичные комплексы образуют U, Ag, Sc, Cu, Be, Y.

Водоносные горизонты глеевого ряда несут бескислородные или воды с низким содержанием кислорода. В них часто повышено содержание железа, метана, гумусовых веществ, фосфора, марганца, меди и других элементов.

Такие воды широко распространены на равнинах с влажным климатом. Например, в артезианских бассейнах Украины подземные воды глеевого ряда содержат до 28 мг/дм3 Fe, в Западно-Сибирском артезианском бассейне до 100 мг/дм3 Fe.

По минерализации и ионному составу глеевые воды могут быть пресными гидрокарбонатными, хлоридными рассолами, содовыми и т.д. В глеевом ряде формируются те же классы, что и в окислительном.

Водоносные горизонты сероводородного (сульфидного) ряда своим составом обязаны, прежде всего, микробиологическим процессам восстановления сульфатов, характерных, например, для нефтяных и газовых месторождений. Содержание сероводорода в водах таких месторождений достигает 1000-2000 мг/дм3.

На контакте нефти с водой бактерии так активно окисляют сероводород, что в воду поступает много СО2, а их рН снижается и формирует кислую среду. В некоторых газовых месторождениях сероводород поступает из значительных глубин и представляет собой источник серы.

Сероводородные (сульфидные) водоносные горизонты формируются также и за пределами нефтегазоносных провинций: практически везде, где в подземных водах много сульфатов, присутствует органическое вещество и отсутствует свободный кислород. Часто такие воды обладают лечебными свойствами.

В сероводородной среде практически неподвижны Zn, Pb, Cd и др. элементы, поэтому подземные воды, связанные с сульфидным процессом, характеризуются низким содержанием многих металлов.

В сероводородном (сульфидном) ряде известны все классы водоносных горизонтов, наиболее распространенный соленосно-сульфидный класс. Известен также содовый сероводородный класс.

В формировании состава подземных вод, в первую очередь грунтовых, огромное значение имеет антропогенез. При этом происходит как повышение содержания элементов природного состава воды, так и появление специфических веществ искусственного происхождения и патогенных бактерий.

 

вода є інертним розчинником більшості речовин 

Поскольку вода является инертным растворителем большинства веществ, подземные воды несут в себе те элементы, которые содержатся в породах, а также содержат элементы антропогенного происхождения, в т.ч. и токсичные. Несомненно, использование такой воды может провоцировать различные нарушения в биологических системах и влиять на здоровье человека.

Именно поэтому, необходимо серьезно относиться к составу и свойствам воды, получаемой из подземных водоносных горизонтов и брать во внимание все существующие риски. Важно также помнить, что обезопасить последствия использования некачественной воды позволяет обустройство соответствующих систем ее очистки и обеззараживания.


Автор: Ольга Белова


Запатентованная технология водоочистки «Silver Spring» ™
advices@@@