Проблемы водоснабжения России

Воде всегда придавалась исключительная роль во всех геохимических процессах: выделении минералов из водных растворов, разрушении минералов и пород.

Под термином “миграция” подразумевается перемещение и перераспределение химических элементов в земной коре и на ее поверхности. В водных растворах элементы перемещаются в виде ионов, молекул коллоидных частиц. Миграционная способность у разных э

лементов различна. В результате миграции выносятся и рассеиваются одни элементы и накапливаются другие [10].

Миграция элементов зависит от двух основных причин:

1) от внутренних свойств атома мигрирующего элемента. К этим факторам относят свойства связи, химические свойства соединений, энергетические свойства ионов, гравитационные и радиоактивные свойства атомов, валентности и ионные радиусы химических элементов.

2) от внешних термодинамических условий обстановки миграции. Этим термином называют параметры, характеризующие среду, в которой перемещаются химические элементы [8].

Чем больше валентность элементов, тем ниже их миграционная способность, так как элементы с большей валентностью образуют преимущественна, за небольшим исключением, слаборастворимые соединения.

Чем больше ионные радиусы и меньше валентность элементов, тем выше их миграционная способность. Большую роль в миграции элементов играет характер водной среды, определяемый специфическими особенностями ее состава, в частности величиной рН.

Миграция оценивается качественно и количественно. Ее качественная оценка заключается в фиксации различия химического состава подземных вод разных районов водоносных горизонтов, комплексов, что позволяет делать заключения о перемещении элементов в подземных водах. Изменения в химическом составе подземных вод служат также основанием для выводов относительно участия пород, газов и других сред в миграции элементов. Количественно миграция элементов оценивается с помощью численных показателей перемещения элементов в подземных водах и образуемых ими системах.

Для относительной количественной характеристики миграции элементов в системе “подземная вода - порода” А.И. Перельман [11] предложил вычислить интенсивность водной миграции в виде коэффициента водной миграции. Он представляет собой отношение содержания элемента в минеральном остатке воды к его содержанию в водовмещающих горных породах:

Кх = mx ∙ 100/а nx

где mx – содержание элемента х в воде (в г/л), nx – содержание элемента х в породе (в %), а – сумма минеральных веществ воды (в г/л) [12].

На формирование химического состава подземных вод, а следовательно, на миграционные особенности элементов в ряде случаев оказывает влияние связанная вода, которая отличается от свободной гравитационной воды по своим свойствам и строению. Она находится в тесном взаимодействии с породами, в которых удерживается силами, превышающими силу тяжести. Связанная вода имеет несколько видов и характеризуется различными формами нахождения в породах. Основные ее виды: 1) вода, входящая в состав минералов; 2) прочно связанная; 3) рыхло связанная.

Вода, входящая в состав минералов, является химически связанной водой. В. И. Вернадский предложил различать следующие разновидности химически связанной воды: а) конституционную, наиболее прочно связанную с кристаллической решеткой минералов; б) кристаллизационную, связь которой с кристаллической решеткой минералов менее прочна; в) цеолитную с минимальной прочностью связи. Примерами химически связанной воды является вода в составе гипса (СаSО4 ∙ n Н2О). Также она входит в состав многих глинистых минералов, слюд, хлорита и др. В минералах она находится как в виде молекул, так и в виде ионов Н+ и ОН-.

Прочно связанная вода – это гигроскопическая вода, расположенная непосредственно на поверхности минерала. Она представлена пленкой различной толщины и сложного строения. Прочно связанная вода в отличие от свободной воды не способна к растворению и не может перемещаться в жидком виде (перемещается в парообразном состоянии). Расположение ее молекул значительно прочнее и плотнее, чем у свободной воды.

Рыхло связанная вода свойственна глинистым породам. Это вода приурочена к поверхности глинистых минералов и является результатом осмотического впитывание молекул воды диффузионной оболочкой внешней части двойного электрического слоя (одного – отрицательно заряженного на поверхности породы и другого – положительно заряженного в воде) [13].

1.2.2 Влияние газового состава воды на миграцию элементов

Во всех природных водах растворены газы, некоторые содержат и свободный (спонтанный) газ, образующий пузырьки.

Растворенные газы являются одним из основных элементов химического состава природных вод. Установлено, что по мере увеличения глубины распространения природных вод и степени их изоляции от дневной поверхности генезис растворенных газов в общем закономерно изменяется. Газы преимущественно атмосферного происхождения сменяются на глубине преимущественно биохемогенными, а биохемогенные метаморфогенными или в областях современной вулканической деятельности вулканоген-ными [14].

Содержание газов в водах, как правило, невелико, однако их геохимическая роль не пропорциональна массе – огромное значение имеет высокая химическая активность и миграционная способность газов.

В соответствии с этим принято различать три основные геохимические среды формирования газов и основные типы природных вод [15]:

1. воды с газами окислительной обстановки (N2, O2, CO2 и др.),

2. воды с газами восстановительной обстановки (CH4, H2S, CO2, N2 и др.),

3. воды с газами метаморфической обстановки (СО2 и др.).

Кислородные воды. Свободный кислород, растворенный в водах играет большую роль. Он определяет условия миграции других элементов, существования особых групп бактерий, важнейшие геохимические особенности вод, концентрацию элементов на барьерах.

Сероводородные воды. Геохимическая роль сероводорода и его производных – ионов HS- и S2- огромна, так как они коренным образом меняет условия миграции большинства химических элементов, особенно образующих нерастворимые сульфиды.

1.3 Водные ресурсы и водный баланс Кавказа

Кабардино-Балкарская республика (КБР) занимает центральную часть северного склона Главного Кавказского хребта. Среди природных богатств КБР большое хозяйственное значение имеют реки.

Высокогорная зона Кавказского хребта – область вечных снегов и ледников. Снег, попадая в котловины, подтаивает днем от нагревания солнцем, ночью опять замерзает постепенно превращаясь в фирн.

В ледниках и вечных снегах высокогорной зоны берут начало главные реки Кабарды, потоками стекающие с гор и замедляющие свое течение лишь на равнине [16].

Основные реки, протекающие на территории Кабардино-Балкарии, принадлежат к бассейну р. Терека.

Богатая гидрографическая сеть горных рек КБР направлена в основном с юго-запада на северо-восток. Базисом эрозии для этих рек является долина р. Терек, огибающая крутой петлей Терский и Сунженский хребты в северо-восточном углу территории КБР.

 Скачать реферат