Геохимическая оценка способности химических элементов к накоплению в подземных водах

 

Элементы должны обладать свойством накапливаться в подземных водах до таких концентраций, которое геохимически и технологически были бы конкурентоспособны с их концентрациями в твердом сырье.

Наибольшей способностью накапливаться в природных водах обладают катионо- и анионогенные элементы, имеющие крайние значения электроотрицательности и ионного потенциала (600<Э0> 1100 кДж/моль; 2<z/ri->9). Накопление катионогенных элементов в подземных водах объясняется тем, что они, образуют наиболее растворимые соединения с их главными анионами при этом обычно выдерживается ряд растворимости Сl->SО42->НСО3-(СО32-); а накопление анионогенных - тем, что они образуют наиболее растворимые соединения с их главными катионами (Nа+, Са2+, Мg2+).

Способность конкретных элементов к накоплению в подземных водах может быть оценена с помощью коэффициента концентрации, который в соответствии с положениями В. И. Вернадского и А. Е. Ферсмана, представляет отношение концентраций элемента в воде к их средним концентрациям в земной коре. Чем больше превышение концентраций элемента в подземных водах над его средними концентрациями в земной коре, тем больше гидрофильность элемента и тем большая вероятность его использования из промышленных вод.

Данные показывают следующий ряд уменьшения гидрофильности катионо- и анионогенных элементов: анионогенные (Вг>Сl>I>В>F>Аs, W, Mo,Ge); катионогенные (Sr>Li>Cs,Са, Мg>K>Rb).

 

ГЕОХИМИЯ ЭЛЕМЕНТОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ПРОМЫШЛЕННЫХ ВОДАХ

Литий, рубидий, цезий

Это типичные катионогенные элементы. Степень их катионогенности увеличивается в соответствии с уменьшением электроотрицательности элементов (в кДж/моль):

Li523< Na495< K419< Rb406<Cs377

Содержание щелочных элементов в океанической воде составляет, мг/л: Li 0,15-0,2; Nа 10354-10500; К 380-387,5; Rb 0,12-0,2; Cs 0,0005, а величины Na/К 27; К/Rb 1900, В океане, по данным Т. Ф. Бойко, содержится Li 1,0%, Rb 0,17% и Сs 0,08% от того их количества, которое находится в выветривающихся средних изверженных породах.

Бром

Бром - типичный анионогенный элемент, характеризующийся очень высокой растворимостью его соединений с основными катионами химического состава подземных вод.

Основным концентратором брома в земной коре являются высокоминерализованные подземные воды и хлоридные соли галогенных формаций; при этом основные запасы богатых бромом рассолов связаны с древними солеродными бассейнами. Геохимическая история накопления брома в подземных рассолах связана с историей морских и океанических вод и процессами галогенеза. Среднее содержание брома в океанической воде составляет приблизительно 65 мг/л при величине Cl/Br, равной 293-300. В зависимости от геологической истории морских бассейнов содержания брома в их водах могут изменяться. Минимальные содержания брома установлены в водах морских бассейнов, потерявших связь с океаном, в формировании которых существенное значение имеет континентальный сток (Каспийское, Аральское моря). В них водах содержание брома уменьшается до 2 мг/л, а величина Cl/Br возрастает до 2000.

Бром связывается элементами-комплексообразователя (Zn, Cu и др.) в комплексные соединения только в маломинерализованных (<1-5г/л) водах, в которых концентрации элементов-комплексообразователей соизмеримы с концентрациями брома. Соединения брома с катионами природных вод хорошо растворимы, поэтому при испарительном концентрировании морских вод бром не образует собственных минералов, он накапливается в этих водах лишь частично изоморфно осаждается с хлоридами, поскольку: riCl-1,8*10-8 см, riBr-1,96*10-8 см.

Йод

Йод - анионогенный элемент с ярко выраженными биофильными свойствами. Соединения йода с главными катионами химического состава подземных вод, также как и соединения брома, хорошо растворимы, поэтому йод может концентрироваться в подземных водах до очень высоких содержаний.

Высокие содержания йода известны и в наиболее метаморфизованных рассолах Сl-Са-Nа типа с минерализацией более 400 г/л. Соответственно разнообразен и химический состав подземных вод с высокими содержаниями йода. Это не только Cl-Nа-Са и С1-Са-Nа метаморфизованные рассолы, но и относительно мало минерализованные (М менее 35 г/л) С1-Nа воды с высокими содержаниями НСО3- и щелочной реакцией. Такие воды с высокими содержаниями йода широко распространены в нефтегазоносных структурах альпийской зоны складчатости.

Формы йода в подземных водах разнообразны: молекулярная I2, ионная в виде йодида I- и йодата IO3- и комплексная с органическим веществом I...С. Молекулярная и ионная формы нахождения йода в воде зависят от рН: I2 ↔I-+ IO3-

Высокие концентрации йода определяются скорее не условиями формирования определенных геохимических типов подземных вод, а общими геохимическими условиями формирования этих вод.

Иод не может накапливаться в результате ювенильных эндогенных процессов, так как он практически отсутствует в водах вулканических областей. Вся вулканическая деятельность Земли дает всего 1,2 тыс. т. йода в год.

Источниками высоких содержаний йодных вод могут быть лишь осадочные породы (в основном, глинистые), обогащенные органическим веществом, так как по А. П. Виноградову, количество йода накапливающегося в морских илах пропорционально содержанию органического вещества и количеству мелкой фракции (<0,01 мм) ила.

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

минеральный термальный промышленный вода

В данном реферате были рассмотрены типы промышленных вод, их применение и способы использования.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

Крайнов С.Р., Швец В.М. Гидрогеохимия: Учеб. для вузов.-М.:Недра, 1992.-463 с.(МГРИ).

ПРИЛОЖЕНИЕ

 

Минеральные воды	Формула химического состава	Специфические компоненты
Углекислые воды: 1) Кисловодский нарзан		CO2=1,9 г/л
2) Ессентуки-17		CO2=2,3 г/л
Сероводородные воды курорта Сочи-Мацеста		H2S=419 мг/л
Радоновые воды курорта Цхалтубо		Rn=13,5-20,3 Бк/л
Железосодержащие воды курорта «Марциальные воды» скв. 2		Fe=36 мг/л
Мышьяксодержащие воды курорта Зуби		H3AsO4=13 мг/л
Йодные воды курорта Нальчик		HBO3=146 мг/л Br=44 мг/л F=5мг/л