Проблемы водоснабжения России

- смешанные.

Проблема формирования химического состава подземных вод является сложной.

Воды инфильтрационно-атмосферного генезиса

Можно выделить три разновидности атмосферного цикла:

океан → атмосфера → океан

суша → атмосфере → суша

океан → атмосфера → суша → атмосфера → океан.

Последний вид водообмена является н

аиболее важным и сложным, его возможность довольно долго дискутировалась в метеорологии [4].

Атмосферный цикл очень непродолжителен, его время измеряется сутками. Круговорот водяного пара в атмосфере в среднем составляет 0,027 года.

Среднее содержание растворенных веществ в атмосферных осадках невелико – 21мг/л. Однако многократность атмосферного цикла в течение года обусловливает довольно интенсивный обмен не только между океаном и атмосферой, сушей и атмосферой, но и между сушей и океаном [5].

Источником питания их служат атмосферные осадки, поверхностные воды и воды, образующиеся при конденсации водяных паров; основным источником вещества являются горные породы, газы воздушного и биохимического происхождения.

Химический состав подземных вод формируется под воздействием агрессивных компонентов (СО2, Н+, О2) на горные породы. В результате растворения, обменных реакций, а также диффузионного выщелачивания из пород извлекаются различные элементы и их соединения. Живые организмы при этом участвуют как в разрушении горных пород и их растворении, так и в преобразовании химического состава воды.

Воды сульфатного типа приурочены к осадочным, магматическим и метаморфическим породам различного литолого-петрографического состава и генезиса.

Система NaCl – MgSO4 – Na2SO4 – H2O, характеризующая воды сульфатно-натриевого подтипа, формируется при наличии в породах гипса как первичного, так и вторичного происхождения.

Первичный гипс в осадочных толщах, накопившихся в морях повышенной солености, обычно залегает в виде пластов, прослоев, гнезд, рассеянных кристаллов и т.д., а в подверженных выветриванию соленосных отложениях образует “гипсовую шляпу”.

Вторичный гипс известен в зоне гипергенеза в осадочных толщах, отвечающих морям нормальной или пониженной солености, а также в магматических и метаморфических породах. Рассеянные в породах сульфиды, среди которых наиболее часто встречается пирит, разлагаются с образованием гипса.

Воды хлоридно-магниевого подтипа сульфатного типа, характеризующиеся системой NaCl – MgSO4 –MgCl2 – H2O, распространены сравнительно редко и изучены недостаточно. Наиболее хорошо они исследованы в областях, где воды в основном являются грунтовыми и генезис их связан с выщелачиванием или молодых морских отложений, или континентальных пород различного возраста с последующим воздействием на воды процессов испарительной концентрации.

Воды карбонатного (содового) типа формируются в верхнем гидродинамическом этаже при отсутствии в геологическом разрезе гипсоносных (и соленосных) отложений. Карбонатный тип определяется системой NaCl – NaHCO3(Na2CO3) – Na2SO4 –H2O.

Воды карбонатного типа нередко занимают весь верхний гидродинамический этаж и известны в нижнем этаже. Среди них различают:

1. Неуглекислые карбонатные воды, наиболее характерные для верхнего этажа. Минерализация их обычно не выше 10, чаще 3 – 5 г/л; углекислота находится преимущественно в количестве, отвечающем карбонатному равновесию в растворе и образуется биохимическим путем.

2. Углекислые карбонатные воды, сложного генезиса типичные в основном для нижнего гидродинамического этажа. Минерализация их может достигать 50 – 60 г/л, содержание углекислоты обычно намного превышает равновесную концентрацию, необходимую для поддержания карбонатов щелочных земель в растворенном состоянии, углекислота имеет метаморфическое происхождение.

Воды инфильтрационно-атмосферного генезиса формируются в условиях окислительной, промежуточной или восстановительной обстановок, что зависит от положения их в гидрогеологическом разрезе.

Воды седиментационного генезиса. Источником вещества этих вод служат главным образом морские воды, “захороняющиеся” в бассейнах седиментации, а также газы биохимического, метаморфического и радиогенного происхождения. По химическому типу они хлоридно-кальциевые (значительно реже хлоридно-магниевые) и характеризуются системой NaCl –MgCl2 –CaCl2 – H2O. От морской воды любой степени ее сгущения они отличаются присутствием CaCl2 и резко пониженной концентрацией сульфатов. Минерализация их различна, но чаще всего превышает 35г/л, в отдельных случаях достигает 500 – 600 г/л и более.

В развитии подземных вод седиментационного генезиса выделяют два этапа: в поверхностном водоеме – на стадии выпадения осадка и в подземных условиях – после образования осадка и превращения его в горную породу.

На первом этапе, химический состав морской воды существенно не изменяется. Соленость их может колебаться в широком интервале.

На втором этапе происходит диагенетические преобразования морских вод, наиболее интенсивные на стадии раннего диагенеза.

Процессы, ведущие к образованию из илов горных пород, называются диагенезом. При диагенезе иловая вода превращается в поровый раствор.

На стадии раннего диагенеза за счет взаимодействия твердой фазы илов с иловым раствором происходят сложные изменения затрагивающие обе фазы. Изменения связаны а) с биохимическими процессами, идущими при участии живых организмов и органических соединений; б) с процессами литификации – превращениями минеральных компонентов осадка, в результате чего возникают новые минералы, образуются конкреции, неустойчивые минералы переходят в устойчивые, наблюдается старение коллоидов и т.д. в) с физико-химическими процессами – реакциями в жидкой фазе илов, приводящими к массопереносу (диффузии, ионному обмену и т.д.).

На участках опускания земной коры формирование осадков горных пород так называемый поздний диагенез – осуществляется в условиях высоких температур и давления. При этом породы уплотняются и консолидируются, сокращается их паровое пространство. Сокращение связанно главным образом с присутствием в разрезе глин, которые в силу особенности строения способны весьма значительно изменять величину пористости.

Гипотезы формирования хлоридно-кальциевых вод седиментационного генезиса можно разделить на две группы:

1. Наиболее распространено представление о неизменности химического типа и состава воды океана, имевшего на продолжении всей геологической истории Земли воду сульфатного типа, исключая самый ранний этап развития океана, когда вода его была сильно кислой. Сущность диагенетических изменений захваченной в бассейнах седиментации морской воды сульфатного типа в превращения ее в хлоридно-кальциевую сводится к следующим возможным процессам:

а) Удалению сульфатов из морской воды при сульфатредукции и сопряженным с нею реакциям катионного обмена натрия морской воды на адсорбированные катионы глинистых пород.

б) Взаимодействию карбонатных и силикатных минералов с компонентами морской воды и переходу магния и натрия в решетки минералов с вытеснением кальция в раствор [6].

 Скачать реферат