РОВ и ионный состав вод

Смотрите также:

История атомов и география - Перельман

Геохимия - химия земли

Геология

Основы геологии

Геолог Ферсман

Гидрогеохимия. Химия воды

Минералогия

Почва и почвообразование

Почвоведение. Типы почв

Химия почвы

Круговорот атомов в природе

Книги Докучаева

Происхождение жизни

Вернадский. Биосфера

Биология

Эволюция биосферы

Геоботаника

 Биографии геологов, почвоведов

Эволюция

Растворенное органическое вещество — РОВ

В ландшафтах большинство вод содержит РОВ. Главный процесс его образования — разложение растительных остатков. При этом происходит и синтез новых специфических высокомолекулярных соединений темного цвета — гумусовых веществ. По составу и свойствам они резко отличаются от органических соединений живого вещества. Хотя гумус почв и вод изучается более 200 лет, состав и процессы образования его таят много загадок. В.И.Вернадский подчеркивал, что это очень устойчивые тела в биосфере, изменяющиеся химически лишь медленно и с большим трудом, которые не могут изучаться обычными методами химии, созданными в ином порядке идей. Многие природные воды содержат и РОВ нефтяного ряда — различные углеводороды и их производные. Обнаружены в водах также белки, аминокислоты, углеводы, уксусная, масляная и другие кислоты, жиры, эфиры, альдегиды, т.е. соединения, характерные для живых организмов.

Реки и озера влажного климата содержат до 100 мг/л РОВ гумусового типа, в основном фульвокислот. Воды приобретают цвет крепкого чая (реки тундр и тайги Западной Сибири, лесисто-болотистых низменностей Амазонии и др.). РОВ часто преобладает над минеральными соединениями — в реках Амазонии, например, его содержание составляет до 70% растворенных веществ.

Среднее содержание органического углерода (С0рГ) в грунтовых водах гумид- ных ландшафтов составляет 35 мг/л, в степях и пустынях — 20 мг/л.

РОВ сильно влияет на миграцию, многие элементы входят в состав растворимых органических соединений, что детально изучено Г.М. Варшал. Миграция элементов в такой форме имеет большое геохимическое значение. Например, минеральные формы Аи малоподвижны в водах, а органо-минеральные хорошо растворимы. По Ю.Ю. Бугельскому, для никеленосной коры выветривания характерны никельорганические соединения. Эта форма часто превышает 50% всего количества растворенного Ni. По И.Б. Никитиной, в ультрапресных водах горной тайги Якутии РОВ составляет от 10 до 75% общей суммы растворенных веществ, главным компонентом РОВ являются фульвокислоты. Fe, Al, Ti, Mn, V, Cu, Ni и другие элементы мигрируют здесь в форме органических комплексов и только Na+, К+, С1- и SO42" — в ионной форме. По Б.Ф. Мицкевичу, в богатых РОВ поверхностных водах Украинского Полесья Be более подвижен, чем в водах лесостепи и степи, бедных РОВ. Все эти данные существенно меняют теоретические представления о водной миграции. Входя в состав органического соединения, элемент как бы утрачивает свои индивидуальные химические свойства, и самые различные элементы мигрируют с равной интенсивностью, определяемой интенсивностью миграции РОВ.

По содержанию РОВ выделяются четыре рода вод.

1.         Широкораспространенные в гумидных ландшафтах воды, богатые РОВ гумусового ряда, в соединении с которыми мигрируют многие элементы.

2.         Воды, богатые РОВ нефтяного ряда. В составе РОВ преобладают низкомолекулярные жирные кислоты, обнаружены также нафтеновые кислоты, бензол, толуол, фенолы, спирты, сложные эфиры. Есть и вещества гумусового ряда. В ландшафтах такие воды редки.

3.         Воды, бедные РОВ. К ним относятся воды некоторых горных рек, высокогорных озер, аридных ландшафтов.

4.         Воды, промежуточные по содержанию РОВ.

Ионный состав вод

Последний таксон классификации — вид вод выделяется по их ионному составу. Почти все химические элементы мигрируют в ионной форме, но систематическое значение имеют только ведущие ионы, т.е. ионы элементов с высокими кларками — О, Са, Mg, Na, К, CI, S и др. Редкие элементы из- за низкого кларка содержатся в водах в ничтожных количествах (часто менее п.10"5 г/л до п. 10" г/л у Ra), что исключает существенное влияние их ионов на геохимические свойства вод, т.е. на способность вод определять условия миграции элементов.

В ландшафтах наиболее распространены шесть ионов — три катиона (Са2+, Mg2+, Na+) и три аниона (НСО3", S042", С1-). Иногда ведущее значение приобретают карбонат-ион (СО32"), гидросульфид-ион (HS-), сульфид-ион (S2"). Исключительно велико значение Н+ и ОН- ионов, по содержанию которых выделяются крупные таксоны — классы вод.

Большинство ионов металлов в водах представлены гидроксокомплексами, полимерными ионами и комплексными соединениями с анионами. Например, U6+ в растворах образует сложный катион уранил UO22"1", который дает гидроксоком- плексы или входит в состав комплексных анионов. Поэтому в водах в зависимости от их свойств могут присутствовать U022+, UO2OH"1", [и02(С0з)2(Н20)2]2", [и02(С0з)з]4- и другие ионы, а также недиссоциированные молекулы U02(0H)2-

В связи с широким распространением комплексных ионов обычная форма выражения химических анализов вод в виде простых ионов, как правило, не отражает их реального ионного состава.

Ионный состав определяет важные геохимические особенности вод, их практическое использование — пригодность для водоснабжения, орошения, лечения болезней и т.д. Поэтому определение шести главных ионов выполняется при любых исследованиях вод, объем информации огромен. Это, естественно, вызвало необходимость классификации вод по преобладанию ведущих ионов (при этом учитывают не массовые, а эквивалентные их количества).

По анионному составу выделяют гидрокарбонатные (карбонатные), сульфатные и хлоридные воды. Дальнейшее деление проводится по катионам и соотношениям ионов. Число видов вод, как наиболее мелкой таксономической единицы, велико.

Ионный состав вод при всем его большом научном и практическом значении все же часто не определяет геохимическое своеобразие вод. Во многих ландшафтах его роль отступает на задний план, так как в водах химические элементы находятся как в ионной, так и в неионной форме. Именно поэтому свойства ионов не могут объяснить все особенности водной миграции. Для объяснения специфики некоторых вод, например, богатых РОВ, они вообще неприменимы. В подобных случаях шестикомпонентный ионный состав не может рассматриваться в качестве главной геохимической характеристики вод.

К содержанию книги: А.И. Перельман, Н.С. Касимов - Геохимия ландшафтов