Геохимическое состояние подземных вод

Имеются две важнейшие интегральные характеристики геохимических свойств подземных вод — pH и ЕЬ. Эти характеристики являются основой для анализа многих равновесий в подземных водах. Величина pH — это отрицательный логарифм активности водородных ионов, она служит количественной мерой кислотно-щелочных состояний и равновесий подземных вод. Окислительно-восстановительный потенциал (ЕЬ) подземных вод — это показатель степени окисленности или восстановлен-ности переменно-валентных компонентов химического состава этих вод. Он служит также количественной мерой способности подземных вод к окислению и восстановлению таких компонентов. Величина окислительно-восстановительного потенциала подземных вод позволяет судить о состоянии каждой окислительно-восстановительной системы, существующей в подземных водах, и определяет распределение и миграционные способности элементов с переменной валентностью. В реальных условиях формирования подземных вод хозяйственно-питьевого назначения их ЕЬ имеет большой диапазон (от +500 до -200 мВ), что определяет значительные вариации степени благоприятности подземных вод для миграции в них элементов с переменной валентностью. [c.36]

Однако, результаты полевых и лабораторных геохимических исследований, показывают, что поведение радионуклидов здесь является более сложным, т.к., во-первых, изотопный состав радионуклидов пока не стабилизировался и формирование промежуточных продуктов радиоактивного распада заведомо не завершилось во-вторых, - при взаимодействии этих продуктов с подземными и технологическими водами образуется сложное сочетание различных соединений, состав и устойчивость которых зависят от ряда геохимических факторов состава, растворимости и сорбционных свойств вмещающих пород, значений окислительно-восстановительного потенциала в потоке флюидов, активности карбонатных анионов, изменений равновесия в соединениях углерода, состояния органического вещества и т.д. в-третьих, - в окрестностях зон ПЯВ формируется ряд геохимических барьеров, которые могут служить накопителями радиотоксичных изотопов. Поэтому, с одной стороны, неосторожное вскрытие этих барьеров может усугубить радиационную опасность промысла, а с другой, - эти барьеры при разумном с ними обращении могут сыграть роль защитных экранов, способствующих оздоровлению радиационной и экологической обстановки. С этих позиций идеология всеобщей промывки промысла, обеспечивающей якобы разбавление концентрации радионуклидов до безопасного уровня, считается неприемлемой. [c.84]

Геохимическое состояние подземных вод [c.173]

Представленные в работе статистические методы определения фоновых и аномальных значений гидрогеохимических показателей являются необходимым дополнением к содержательному анализу природных условий, устанавливающему геохимическое состояние подземных вод в строгом соответствии с этими условиями. Статистические методы определения фона позволяют эффективно использовать электронно-вычислительную технику. [c.27]

Подземные воды рассматриваемой территории характеризуются сложным строением, существенными особенностями которого являются гидравлическая связь между водами, приуроченными к хвалынским и хазарским отложениям, и дренированность тех и других речными долинами. Это предопределило изучение геохимического состояния подземных вод всего вертикального гидрогеологического разреза четвертичного водоносного комплекса, а также геохимического фона речных вод и состава атмосферных осадков (первых - как объектов загрязнения, вторых - в качестве распространителей загрязнения). [c.3]

Более значимыми факторами, влияющими на соответствие расчетных и реальных распределений компонентов в подземных водах, являются внешние условия формирования подземных вод, такие, как скорость их фильтрации и величина Т Ж в системе "вода - порода . Важность зтих условий состоит в том, что они определяют степень приближения отдельных частиц гидрогеохимических систем к состояниям частичного равновесия. Установлено [7], что чем меньше скорость фильтрации подземных вод и чем больше величина Т Ж, тем большее число частных гидрогеохимических систем оказываются приближенными к состояниям химического равновесия. Причина заключается в том, что изменения этих факторов в указанных направлениях ведут к выравниванию градиента химического потенциала в системе вода — порода . Соответственно увеличивается и степень сходимости расчетных и реальных распределений компонентов. При этом каждая частная гидрогеохимическая система имеет свои оптимальные геохимические и гидродинамические условия приближения к равновесным состояниям. Следовательно, возможности прогноза изменения химического состава подземных вод, основанного на методах равновесной химической термодинамики, ограничены только определенными геохимическими и гидродинамическими условиями, различными для разных частных гидрогеохимических систем. [c.222]

Массовое сопоставление результатов равновесного физико-химического моделирования взаимодействий в системе вода — порода с реальными распределениями компонентов в подземных водах верхних горизонтов земной коры показало, что для гидрогеохимических систем, близких к химическим равновесиям, на основании расчетов выполненных при таком моделировании, можно определить близкий порядок ожидаемых концентраций нормируемых компонентов при различных существующих или ожидаемых вариациях химического состава подземных вод. Для неравновесных систем такие расчеты дают тот предел концентраций,. к которому будет стремиться система в ее эволюции к равновесному состоянию. Последнее немаловажно, поскольку частой задачей гидрогеохимических прогнозов при решении вопросов хозяйственно-питьевого водоснабжения является определение тех предельных концентраций нормируемых компонентов, которые могут установиться в данной системе при заранее планируемых геохимических и гидродинамических ситуациях. [c.224]

Техногенное изменение состава подземных вод обусловлено действием двух групп факторов [14,16] 1) собственно привносом новых (загрязняющих) веществ в водоносные горизонты извне и 2) нарушением естественных геохимических условий в водоносных горизонтах под влиянием внешних воздействий, которые вызывают концентрирование в водах элементов, находящихся до этого в кристаллическом или адсорбированном состоянии. В настоящей работе основное внимание уделяется анализу факторов первой группы, которые контролируют поведение загрязняющих веществ при их движении в водоносных горизонтах от техногенных источников загрязнения. [c.226]

В основе современной нефтегазовой гидрогеологии лежит представление о единстве нефти, газа и глубинных подземных вод как неизбежных продуктов глобального геологического процесса — литогенеза. В процессе литогенеза происходит постоянное взаимодействие, обмен веществом и энергией как между жидкой и твердой фазами, так и внутри флюидальной системы Поэтому понять геохимическую историю флюидальной системы можно лишь при ее комплексном изучении нельзя изучать отдельно или отрывочно подземные воды, нефть и природные газы. И. О Брод справедливо отмечал, что если бы осадочные породы не содержали воду, то нефть и газ так бы и остались в рассеянном состоянии. [c.7]

Из множества факторов формирования залежей газа, очевидно, ведущим является тектонический режим регионов, определяющий в итоге термодинамические условия подземных вод. Тектонический режим существенно влияет на онтогенез нефти и газа. Так, при отрицательных эпейрогенических движениях в связи с ростом температуры в осадочных породах усиливаются процессы генерации УВ. При подъеме территории УВ начинают выделяться в свободную фазу и формируют залежи. Эти знакопеременные движения действуют подобно поршню при опускании территории (рост давления и температуры) усиливаются процессы генерации УВ, при подъеме территории УВ вытягиваются в свободную фазу. И чем интенсивнее менялись частота и амплитуда движений, тем дальше зашли процессы онтогенеза нефти и газа. Уже наличие залежей свободного газа указывает на то, что эти системы в течение своего геологического развития неоднократно находились в состоянии перенасыщения. Вместе с тем следует подчеркнуть, что перенасыщенные водонапорные системы мы фиксируем крайне редко. Последнее обусловлено не их отсутствием, а неустойчивостью таких систем. То, что залежи своими корнями уходят в водонапорные системы, подтверждается законом геохимического тождества природных газов водонапорных систем геохимическому типу водорастворенных газов соответствует аналогичный тип газов газовых залежей. [c.79]

Этот метод является более точным по сравнению со среднестатистическим методом, который позволяет оценить фоновое состояние компонента как единое для значительной по площади территории. Такое определение приемлемо при мелкомасштабном региональном исследовании, когда происходит осреднение (или нивелирование) отдельных конкретных явлений. Но в каждом конкретном случае накопление в водах компонента будет зависеть не только от его геохимических свойств, но и от климата, фильтрационных свойств пород и др., т.е. от геолого-гидрогеологических условий. Интефальным отображением этих условий является химический состав подземных вод. Исследуемый компонент в водах того или иного состава имеет определенные связи со всеми другими компонентами, и эти связи характеризуют факторы фонового содержания исследуемого компонента. [c.21]

Установлено, что в 1974 г. (начальный период разработки нефтяного месторождения) геохимическое состояние подземных вод определялось совокупным влиянием природных и техногенных процессов. Среди первых, реализуемьж в системе вода-порода-газ-органическое вещество, ведущую роль играли процессы экстракции карбонатов и сульфатов из пород, гидролиза алюмосиликатов, обменно-адсорбционные явления [Абдрахманов, Попов, 1990]. За пределами нефтяного месторождения верхнепермские отложения повсеместно были насыщены пресными гидрокарбонатными водами. Нередко они встречались и на его территории. Однако наиболее характерными для нее были хлоридные и суль-фатно-хлоридные соленые воды пестрого катионного состава с явным смешением с нефтяными рассолами. Максимальная минерализация их достигала 11 г/л. [c.237]

Основой определения фоновых (природных) значений гидрогеохимических показателей является содержательный анализ природных геолого-гидрогеологических, в сочетании с ландшафтноклиматическими, условий, позволяющий установить геохимический облик подземных вод, соответствующий этим условиям. В случае несоответствия этим условиям химический состав подземных вод носит черты аномальности, часто связанной с техногенным влиянием. Этот анализ успешно используется для качественноколичественного выявления загрязнения подземных вод при эколо-го-гидрогеохиМ1 ческих классифицировании и картировании. Как показано в [1], сравнение геохимического состояния подземных вод в исследуемый период с фоновым позволяет оценить степень их загрязнения. [c.3]

Действие различных потенциалзадайщих систем подземных вод и пород приводит к тому, что в геологических структурах формируется так называемая окислительно-восстановительная зональность подземных вод, которая выражается в закономерном изменении ЕЬ этих вод при их движении в структуре. Проявления окислительно-восстановительной зональности чрезвычайно разнообразны. Они связаны с гидродинамическими, геохимическими и биологическими особенностями геологических структур. При этом изменение окислительно-восстановительных состояний подземных вод тесно связано с изменением их кислотно-щелочных условий. В частности, уменьшение ЕЬ подземных вод обычно сопровождается их перемещением на диаграммах в щелочную область (см. рис. 5). Характер связей ЕЬ-рН при этом, сохраняя общие тенденоди, может изменяться в зависимости от конкретных гидродинамических и гидрогеохимических условий отдельных водоносных структур, водоносных горизонтов и т. д. [c.48]

К рассматриваемому вопросу относится также геохимическое влияние загрязнений на физико-химическую среду миграции элементов. В этом отношении вьщеляют а) загрязнения, не изменяющие физико-химической среды миграции химических элементов (в этом случае происходит простой привнос веществ в подземные воды и изменение их концентраций по законам дисперсии к их числу относятся компоненты, не изменяющие кислотно-щелочные и окислительно-восстановительные состояния подземных вод, а также компоненты, не участвующие в комплексообразовании или являющиеся слабыми комплексообразователями б) загрязнения, изменяющие физико-химическую среду миграции других химических элементов (в этом случае происходит не только простой привнос новых растворенных веществ, но и нарущение естественных физико-химических равновесий как в гомогенной водной фазе, так и в гетерогенной системе вода — порода ). Компонентами, способствующими нарушению этих равновесий, являются такие, которые изменяют кислотно-щелочные и окислительно-восстановительные состояния подземных вод, а также активно участвующие в реакциях комплексообразовании. В 1тоге относительно быстро формируется новый химический состав подземных вод с совершенно иными концентрациями нормируемых элементов. Простейшей иллюстрацией является увеличение водной миграции железа и марганца в районах загрязнений, содержащих неокисленные органические вещества (см. гл. 5), а также увеличение концентраций бериллия в около- [c.184]

Природные воды являются одной из самых уязвимых подсистем окружающей среды, при этом нередко геохимические характеристики поверхностных и подземных вод в естественном состоянии превыщают фоновые и приближаются к предельно допустимым показателям содержаний микроэлементов-загрязнителей, что усиливает интенсивность техногенной нагрузки на окружающую среду. Разнообразие вещественного состава водоносных пород приводит к формированию вод различной степени минерализации и различного макро- и микрокомпонентного состава. Наиболее специфические воды образуются в непосредственной близости от месторождений это так называемые полиметальные воды с повыщенной минерализацией. На Учалинском медноколчеданном месторождении образуются воды следующего состава [Абдрахманов, Попов, 1999] [c.262]

Судя по статье Р. Г. Бедера, Д. В. Гуда и Дж. Смита [25], в США увеличился интерес к водорастворенному органическому веществу в связи с нефтеобразованием. В 1956 г. французским гео-логом Н. Брюдерером [228] опубликована гипотеза образования нефти, согласно которой нефть образуется из органических веществ морских вод, попадающих в периоды трансгрессий в водоносные горизонты. Впоследствии взгляды Н. Брюдерера были дополнены геохимическими построениями П. Пиха [144]. Растворимость угле- Бодородов в подземных водах, содержащих некоторые природные растворители (в частности, соли нафтеновых кислот), изучал Е. Г. Бейкер [223—225]. По его данным, растворимость ароматических углеводородов в воде, содержащей мыла в коллоидальном состоянии, повышается. Однако растворы должны содержать не менее 500 мг/л нафтената натрия. Говоря о высоких содержаниях последнего в подземных водах, автор ссылается на работу А. А. Карцева и др. [62], что, очевидно, свидетельствует о том, что такие содержания нафтеновых кислот в США не были зафиксированы. По сведениям Дж. Купера [229], в водах нефтяных месторождений имеются жирные кислоты с числом атомов углерода 14—30. [c.17]

Комментируя эту классификацию химических элементов по их состояниям и формам переноса в подземных водах, следует подчеркнуть следующее деление элементов на три предлагаемые группы следует рассматривать только в вероятностном плане, характеризующем общую тенденцию элементов к катионогенности или анионогенности. Внеишие геохимические условия (химический состав подземных вод, параметры ЕЬ—pH) могут вносить существенные коррективы в вероятные состояния элементов. [c.31]

Разные соединения одного и того же элемента имеют различные термодинамические, физико-химические и- гидродинамические параметры (свободные энергии, коэффициенты ионной и молекулярной диффузии). Поэтому процессы массопереноса (растворение, ионный обмен, кристаллизация, диффузионные и конвективно-диффузионные перемещения вещества в растворах), составляющие основу формирования химического состава подземных вод, невозможно правильно интерпретировать и прогнозировать без знания форм переноса элементов. Именно эти формы определяют возможность, геологическую значимость процессов, а также их кинетику. Имеются и другие геохимические вопросы, правильное рещение которых невозможно без знания состояний элементов в подземных водах. Так, при оценке степени насыщения подземных вод карбонатом или сульфатом кальция использование в расчетах суммарных активностей кальция, карбонатов и сульфатов без вычета тех их частей, которые связаны в сложных ионных и молекулярных соединениях, часто приводит к ошибочным выводам о пересыщениях ими подземных вод. Суждение о мнимом пересыщении, подземных вод этими соединениями широко распространено в гидрогеохимической литературе. При образовании устойчивых комплексных соединений происходит смещение равновесий в геохимических процессах (растворении, выщелачивании, осаждении и соосажде-нии, сорбции, ионного обмена, окислении, восстановлении) в сторону водной фазы. При этом чем устойчивее комплексное соединение, тем сильнее эти смещения. Экспериментально установлено, что комплексообразование предохраняет элементы-гидролизаты (Ре, А1, Ве, Си и др.) от полного гидролиза, тормозит образование гидроокисных соединений и удерживает эти элементы в околонейтральных и даже щелочных водах. Геохимическими последствиями этого является расширение кислотно-щелочного диапазона водной миграции гидролизующихся элементов, [c.33]

В заключение подчеркнем, что на ЕЬ подземных вод влияют также геохимические свойства пород, с которыми взаимодействуют эти воды. Особенно большое значение в этом отношении имеют свойства органических веществ этих пород. Экспериментальные исследования Т.П. Поповой и А.К. Лисицина показали, что в равновесном состоянии битуминозные вещества могут снизить ЕЬ взаимодействующих с ними растворов до 200 мВ угли и угленосные породы — до —300 мВ. Высокая восстанав- ливающая способность характерна для торфов — по данным названных авторов, они снижают ЕЬдо (—135)- (—215) мВ. [c.47]

В маломинерализованных кислородсодержащих подземных водах с различными концентрациями органических веществ среди состояний марганца резко (> 90 %) преобладают простые катионные формы марганца Мп . Геохимически значимые комплексные соединения марганца с органическими веществами гумусового типа были установлены в модельных растворах только при очень высоких (нереальных для подземных вод) концентрациях ФК, достигающих 150 мг/л. Но и в этом случае доля мар-ганец-органических соединений не превышает 25 % среди всей совокупности его состояний. [c.127]

В последние годы установлены геохимические изменения, происходящие при искусственном восполнении подземных вод. Это прогрессивное направление современной гидрогеологии с геохимической точки зрения не всегда является безобидным. Имеются случаи ухудшения качества подземных вод после восполнения их запасов. При искусстве1пюм восполнении подземных вод обычно используют поверхностные водь нз рек, озер,в -дохранилищ и т. д., которые по своему качеству, как пра)5 шо, не удовлетворяют требованиям хозяйственно-питьевого водоснабжения. По многим свойствам (концентрации отдельных компонентов, содержания кислорода, органических веществ, окислительно-восстановительные состояния) эти воды отличаются от восполняемых подземных вод. В связи с этим возникает вопрос о геохимической совместимости восполняющих и восполняемых вод. При восполнении подземных вод могут происходить изменения как улучшающие, так и ухудшающие качество результирующих вод. Наиболее распространены изменения, улучшающие качество, — это улучшение органолептических свойств, уменьшение мутности, цветности и минерализации, снижение концентраций Ре и многих других элемен- [c.192]

Вместе с тем в системах искусственного восполнения могут происходить изменения, приводящие к ухудшению качества подземных вод. Имеются несколько геохимических причин ухудшения качества подземных вод в системах искусственного восполнения. Прежде всего это несовместимость химического состава восполняющих и восполняемых вод. Вследствие этого создаются неравновесные состояния, ликвидирующиеся протеканием новых реакций в системе вода — порода . Специальные расчеты Г.А. Соломина, вьшолненные для оценки степени насыщенности восполняющих вод по отношению к флюориту, показали,, что эти воды обычно недонасыщены по отношению к этому соединению. Дефицит насыщения, выражаемый как ( a2+Р")/ПРсар2 при этом может достигать и-10" . [c.193]

Подземные пластовые воды нефтегазоносных территорий содержат основную часть заключенного в недрах метана. Его объемы в водорастворенном и диспергированном состоянии во много раз превосходят ресурсы месторождений свободного газа. Для разных регионов и литолого-стратиграфических комплексов это соотношение неодинаково. Оно зависит от объема, состава и структуры вмещающих пород, геохимической обстановки бассейна, условий формирования газовых месторождений. По оценке Л.М. Зорькина, В.Н. Корценштейна, Е.В. Стад-ника и др. (1980 г.), ресурсы водорастворенных углеводородных газов бывшего СССР составляют около 4000 трлн. м . Однако эта оценка, по-видимому, занижена. Проведенные по ряду регионов подсчеты потенциальных ресурсов нефти и газа объемным и объемно-генетическим способом дали попугные результаты по оценке объема пор, т.е. пластовых вод. В сочетании с данными по газонасыщенности эти результаты позволяют оценивать потенциальные ресурсы водорастворенных углеводородных газов в России в 5-6 тыс. трлн. мЗ. Эти выводы не противоречат соотношению между объемами свободного и водорастворенного газов в хорошо изученных нефтегазоносных районах Предкавказья. По данным В.Н. Корценштейна, в залежах сосредоточено только 2-5% всего углеводородного газа бассейна. [c.429]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология