Характеристика состава и свойств природных вод

Из-за того, что большинство ХЭ мигрирует в молеклярных, ионныи или коллоидных растворах природные воды в своем составе содержат множество растворенных веществ. Важнейшими из них являются растворенные газы O2,CO2, H2S. Среди макрокомпонентов определяющими геохимический тип воды являются катионы Ca2+, Mg2+,Na+,и анионы HCO3-, SO42-, Cl- (шестикомпонентный состав).Концентрация других редких и распространённых элементов не велика, но иногда при увеличении концентраций Al и Fe они могут выходить по значимости на первое место, особенно это проявляется в техногенных ландшафтах. Все воды содержат ионы Н+ и ОН-, роль которых, несмотря на низкое содержание, чрезвычайно велика.

Так же растворенные вещества могут находится в виде молекул или коллоидных частиц. Велика роль растворенного органического в-ва (РОВ), поэтому почти все ландшафтные воды – биокосные тела, содержащие живое вещество.

По количеству растворённых минеральных веществ природные воды делятся на 5 типов:

1. Ультрапресные (<0.1г/кг)

2. Пресные (0.1 – 1г/кг)

3. Солоноватые (1-25г/кг)

4. С морской солёностью (25-50г/кг)

5. Рассолы (более 50г/кг (мксимальное установленное значение 600 г/литр))

На состав речных вод влияет состав земных пород, подвергающихся водной эрозии, а также состав атмосферных осадков. Состав подземных вод зоны гипергенеза зависит от многих факторов и может различаться даже в пределах одного ландшафта. Соприкасаясь с различными г/п подземные воды выщелачивают из них многочисленные ХЭ.Подземные воды континентов, залегающие на больших глубинах чаще всего являются седиментогенными т.е они накопились и захоронились вместе с илами и осадками морских бассейнов т.е сингенетичны осадочным породам.

Важнейшими параметрами природных вод считаются величины pH и Eh, определяющие параметры миграции многих ХЭ.

По концентрации ионов Н+ природные воды подразделяются на:

• сильнокислые (pH< 3, обусловлена наличием свободной серной кислоты)

• кислые и слабокислые (pH 3-6,5, наличие органич. кислот и СО2)

• нейтральные и слабощелочные (pH 6,5 – 8,5, наличие Са(НСО3)2)

• сильнощелочные (pH > 8,5, наличие соды Na2CO3 или NaHCO3)

Большинство организмов нормально существуют в нейтральной среде. Кислая среда возникает в основном при разложении ОВ, в т.ч. гумуса, а также за счет кислых атмосферных осадков. В процессе миграции кислые воды быстро понижают кислотность и переходят в щелочные т.к в литосфере содержится больше катионов, чем анионов. В почвах, корах выветривания, водоносных горизонтах по мере фильтрации pH повышается, образуется кислотно-щелочная зональность. Например, в подзолах, черноземах и бурых лесных почвах слабокислаякислая реакция в горизонте А сменяется на слобощелочную в горизонте В.

Важнейшим окислителем в ландшафте служит свободный кислород (но м/б так же трехвалентное железо, четырехвалентный марганец, шестивалентная сера). Важнейшими восстановителями являются органические в-ва, Fe2+, газ водород. Индикатором смены окислительно-воостоновительных (О-В) условий м\б изменение окраски при переходе Fe3+(бурый) в Fe2+(сизый).

Выделяются 3 основные обстановки:

• окислительная - в воде присутствует свободный кислород воздуха, Еh > +0.15В, железо в трехвалентной форме, идет активное микробиологическое окисление орг. в-в, образуются растворимые соединения хрома ванадия, серы, селена;

• глеевая (восстановительная без H2S) - создается в пресных водах с малым содержанием свободного О2 и богатых органич. остатками, Еh понижается ниже +0.4В, с воде появляются CH4, Fe2+, H2, Mn2+ и др, сероводород почти не образуется, в почвах происходит оглеение, хр-но для болот влажнотропической, тундровой, таежной и лесостепной зон

• восстановительная с H2S - кислорода нет, много SO42-, идет восстановление сульфатов, хр-по для солончаков, илов соленых озер, степей и пкустынь, выше кислородной поверхности (граница, ниже которой воды не содержат свободный кислород) Еh=0.15-0.5, ниже кислородной поверхности Еh < +0.4

С изменением О-В условий связано формирование ГХ барьеров

17. Классы водной миграции химических элементов (слово в слово из методички)

По сочетанию кислотно-щелочных и восстановительно-окислительных условий А.И. Перельман выделил 12 геохемических классов вод.( см. таблицу )

Основные классы определяются по соотношению в воде типоморфных (наиболее интенсивно мигрирующими и накапливающимися в ландшафте) газов и ионов. Воды, относящиеся к отдельным классам, характеризуются конкретными химическими свойствами: растворяющей способностью, содержанием редких элементов, влиянием на живое вещество. В одном ландшафте м/б представлено несколько классов вод, например, в почвенных водах один, в грунтовых – другой, или в разных горизонтах почв – разные классы. Закономерная смена классов вод наблюдается так же по профилю почв, кор выветривания, илов, по простиранию водоносных горизонтов, в водной массе рек и озер наблюдается закономерная смена классов вод.

18. Сравнительная характеристика техногенных ландшафтов (слово в слово из методички)

Города и городские ландшафты. Наиболее сильное техногенное воздействие на ПС и население проявляется в крупных промышленных городах, которые по интенсивности и площади аномалий загрязняющих веществ представляют собой техногенные геохимические и биогеохимические провинции. Города-это мощные источники техногенных веществ, включающихся в региональные миграционные циклы. Во многих городах России и др.стран экологическая ситуация близка к критической.

Горнопромышленные ландшафты. Добыча п/и - одна из наиболее мощных видов техногенеза. Велики площади почти полного уничтожения природных ландшафтов, занятые сважинами, шахтами, карьерами, отвалами пород, первичного обогащения руд, угольными терриконами, транспортными магистралями и др. Здесь формируются особые техногенные ландшафтно-геохимическая система - горнопромыш.ланнд.(ГПЛ) Их основная ГХ черта -слабоконтролируемое рассеяние масс вещ-в с аномально высоким содержание элементов, негативно воздействующих на ландшафт. ГХ-характеристика ГПЛ включает в себя важные сведения о распределении ХЭ-загрязнителей, данные биогенной, водной, воздушной миграции и концентрации этих элементов, прогноз эволюции загрязнения. Агроландшафты(агротехногенез). Земледельческие площади занимают около 12%суши, еще около 25% используется под пастбища. Главное назначение агроланд. - производить максимум с/х продукции - вступает в противоречие с использованием средств химизации, приводящ. к загр. среды, нередко превышающих допустимые экол.нормы. Агротехногенез влияет на ПС в глобальном и региональном масштабе. По интенсивности и характеру воздействия выделяют два типа агротехногенеза. 1) прямое ГХ-влияние агротехногенеза на прир.ландш. – химизация с/х и обработка земли. 2) косвенные ГХ последствия, возникающие в результате гидромелиорации, эрозии почв, обезлесения, опустынивания и др процессов деградации ландшафтов. Ландшафты, загрязненные ракетным топливом. Этот вид техногенеза изучен слабо. Главным токсикантом ракетных топлив является несимметричный диметилгидразин(НДМГ), производное гидразина- восстановителя, при окислении которого выделяется много тепловой энергии и образуется вещ-ва с малым молекулярным весом. По хим. св-вам это основание - активный, легко окисляющ. восстановитель.

Аквальные ландшафти (АЛ). представляют собой сложные динамические системы, которые аккумулируют твердые и растворенные вещ-ва, выносимые из расположенных гипсометрически выше автономных, транзитных и супераквальных ландшафтов. АЛ включают в себя водную массу, живое вещ-во, донные илы и занимают различные формы подводного рельефа. АЛ-это конечные звенья или блоки каскадных систем различного порядка от простых катен, до самых слжных – ландшафтно-геохимических арен. Сильные воздействия на АЛ оказывают крупные прибрежные промышленные города с обилием предприятий разных отраслей. По состоянию АЛ можно оценить степень техногенной нагрузки на ландшафты всего водосбора.