Факторы формирования состава природных вод

Сентябрь 3, 2022

Главная
Алгебра
Факторы формирования состава природных вод

Содержание

2. Факторы формирования химического состава –природная обстановка, которая способствует формированию хим. состава воды. Они поддерживают или угнетают
3. Физико-географические факторы Главным элементом физико-географических условий, влияющим на формирование химического состава природных вод, является климат. Солончаки
4. Климат Атмосферные осадки, выпадающие на поверхность Земли, регулируют запасы поверхностных и грунтовых вод. При значительном превышении
5. Средняя минерализация (мг/л) атмосферных осадков на европейской территории России
6. Испарительное концентрирование Порядок выпадения солей: CaCO3 – CaSO4 – Na2SO4 - Na2CO3 – NaCl – MgCl2
7. Вымораживание природных вод Анализ результатов термодинамического моделирования процессов вымораживания До минерализации 100 г/дм3 количество свободных ионов
8. Содержание свободных ионов Na+ при вымораживании
9. Количество свободных ионов кальция и хлора до минерализации 100 г/дм3 практически не меняется и равно 97%.
10. Содержание свободных ионов Cl- при вымораживании
11. ЭВТЕКТИКА (от греч. eutektos - легко плавящийся), жидкая фаза (расплав), находящаяся в равновесии с двумя или
12. Эвтектика сульфата магния – минус 4.8оС, эвтектическая концентрация – 230 г/л. Наличие в многолетнемерзлых породах сульфатных
13. изменение анионного состава подземных вод при промерзании Последовательность изменения анионного состава подземных вод при промерзании в
14. По мере понижения температуры подземных вод, раствор вымораживания обогащается солями с низкими эвтектиками и, в первую
15. Важным климатическим параметром являются ветры На морских побережьях в зависимости от направления и интенсивности ветра меняется
16. В засушливых областях ветер может изменять соотношение главных ионов в природных водах. При полном усыхании соляных
17. Рельеф Связь динамики и минерализации. расчлененность ? интенсивность водообмена; чем рельеф пересеченней, тем интенсивней водообмен и
18. поясность и ярусность Так формируется высотная поясность; Пояса на разных высотах в горных районах отличаются по
19. роль микрорельефа в аридных областях В областях с аридным климатом на формирование химического состава природных вод
20. Падины (степные блюдца) Представляют собой понижения размером до сотен квадратных метров и глубиной вреза до 1
21. Гидрохимическая зональность грунтовых вод 1–6 – минерализация, г/л; 1 – 50; 7 – солончак; 8 –
22. Гидрография Чем гуще речная сеть, тем интенсивней водообмен в верхних водоносных горизонтах; поэтому солей в грунтовых
23. Так, в р. Шелонь, впадающей в оз. Ильмень, в результате разгрузки артезианских вод минерализация воды в
24. Геологические факторы Тектоника
25. Физико-химические факторы Растворимость Легкорастворимые (>2 г/л)
26. Слаборастворимые (2—0,1 г/л)
27. Труднорастворимые (0,1—0,0001 г/л)
28. Практически нерастворимые ( Сульфиды Силикаты Самородные металлы
29. Растворимость мирабилита Na2SO4 .10H2O в интервале температур от 0 до 30о возрастает от 45 до 300
30. Классификация природных вод по кислотно-щелочной и окислительно-восстановительной обстановке 1–9 – линии, соответствующие главным окислительно-восстановительным и щелочно-кислотным
31. Наклонные линии на этой диаграмме соответствуют следующим окислит.-восстановительным реакциям: 1) граница устойчивости воды, выше и правее
32. Вертикальные линии диаграммы определяются константами диссоциации главных природных кислот: 5) равенство концентраций серной кислоты и первой
33. В соответствии с этими границами обстановку в полях II–VII можно назвать окислительной; VIII–XIII – нейтральной; XIV–XVIII
34. Температура. а) Влияние на растворимость минералов б) Влияние на свойства глинистых водоупоров в) Влияние на процессы
35. С повышением температуры изменяется растворяющая способность воды. При этом растворимость одних компонентов может возрастать, других падать.
36. Свойства воды как функции температуры при давлении от 200 до 300 бар
37. С ростом температуры увеличивается диссоциация воды, так как этот процесс эндотермичен. В результате повышения температуры и
38. Зависимость растворимости некоторых солей от температуры
39. Растворимость солей Na, в общем, растёт с увеличением температуры, Ca – падает (кроме CaCl2). Растворимость MgCO3
40. Зависимость растворимости некоторых газов от температуры (при парциальном давлении 0,1 Мпа) 1 – азот; 2 –
41. Температурная зональность Западно-Сибирского артезианского бассейна 1 – водоносные горизонты и комплексы; 2 – региональные водоупоры; 3
42. Гидрогеологический профиль Сочинского месторождения сероводородных вод 1 – изотермы, 0С; 2 – йодо-бромные; 3–6 – сероводородные
43. Геотермальные проявления Италии, р-н г. Сиена Образование гейзеритов. SiO2 > 90-95 %
44. Термальные источники на о. Сан-Мигель
45. Гидротермальный источник
46. Карбонатные отложения вулканического происхождения
47. Воронка смерти
49. Скачать презентацию

Слайд 2

Факторы формирования химического состава –природная обстановка, которая способствует формированию хим. состава

воды.
Они поддерживают или угнетают водную миграцию элементов и процессы, являющихся механизмами, формирующими состав воды.
Могут быть выделены физико-географические, геологические, физико-химические, физические, биологические, искусственные факторы.

Слайд 3

Физико-географические факторы
Главным элементом физико-географических условий, влияющим на формирование химического состава природных

вод, является климат.
Солончаки и связанные с ними соленые воды и рассолы известны только в засушливых областях, воды с очень низкой минерализацией встречаются либо в горах, либо там, где тают ледники и снег, либо в прохладных областях с сильно переувлажненным климатом.

Слайд 4

Климат
Атмосферные осадки, выпадающие на поверхность Земли, регулируют запасы поверхностных и грунтовых

вод.
При значительном превышении количества выпадающих атмосферных осадков над испарением (область избыточного увлажнения) химический состав поверхностных и грунтовых вод определяется, прежде всего, составом атмосферных осадков и процессами растворения горных пород.

Слайд 5

Средняя минерализация (мг/л) атмосферных осадков на европейской территории России

Слайд 6

Испарительное концентрирование
Порядок выпадения солей:
CaCO3 – CaSO4 – Na2SO4 - Na2CO3

– NaCl – MgCl2 – NaNO3
При r Ca >r HCO 3 – гипсовое засолонение
При r Ca < r HCO 3 – cодовое

Слайд 7

Вымораживание природных вод
Анализ результатов термодинамического моделирования процессов вымораживания
До минерализации 100

г/дм3 количество свободных ионов натрия не изменяется. При минерализации выше 100 г/дм3 содержание свободных ионов натрия в обеих фазах уменьшается, но в жидкой фазе интенсивнее

Слайд 8

Содержание свободных ионов Na+ при вымораживании

Слайд 9

Количество свободных ионов кальция и хлора до минерализации 100 г/дм3 практически

не меняется и равно 97%. При минерализациях свыше 100 г/дм3 этих ионов в свободном состоянии в жидкой фазе становится меньше, чем в ледяной, из-за комплексообразования

Слайд 10

Содержание свободных ионов Cl- при вымораживании

Слайд 11

ЭВТЕКТИКА (от греч. eutektos - легко плавящийся), жидкая фаза (расплав), находящаяся

в равновесии с двумя или более твердыми фазами.
Температура кристаллизации эвтектики называется эвтектической точкой.
Продукт кристаллизации жидкой эвтектики - твердая эвтектика, высокодисперсная смесь нескольких твердых фаз того же состава, что и у жидкой эвтектики.

Слайд 12

Эвтектика сульфата магния – минус 4.8оС, эвтектическая концентрация – 230 г/л.

Наличие в многолетнемерзлых породах сульфатных магниевых рассолов с минерализацией 218г/л указывает на температуру горных пород – минус 4.5оС.
При температуре многолетнемерзлых пород ниже эвтектики сульфата магния – минус 4.8оС – следует ожидать засоление льда кристаллогидратами MgSO4.

Слайд 13

изменение анионного состава подземных вод при промерзании
Последовательность изменения анионного состава подземных

вод при промерзании в большинстве случаев можно выразить схемами НСО3 ? SO4 ? Cl--, в зависимости от исходного химического состава подземных вод.

Слайд 14

По мере понижения температуры подземных вод, раствор вымораживания обогащается солями с

низкими эвтектиками и, в первую очередь, бромидными и хлоридными солями, а соответствующие им катионы занимают ряд
K ? Na ? Mg ? Ca ? Li.
Из сказанного следует, что морская вода полностью не замерзает практически никогда, т.к. эвтектики таких солей как LiCl и CaBr составляют -67 и -82оС соответственно, а при понижении температуры рапы ниже эвтектики CaCl2 (-49 - -55оС), возможно образование рассолов этих солей.

Слайд 15

Важным климатическим параметром являются ветры
На морских побережьях в зависимости от направления

и интенсивности ветра меняется химический состав атмосферных осадков, поверхностных и грунтовых вод.
Ветры могут уносить на 100-1000 км морские соли, соляную пыль с солончаков и усыхающих соленых озер, вулканические дымы, дымы промышленных предприятий.

Слайд 16

В засушливых областях ветер может изменять соотношение главных ионов в природных

водах. При полном усыхании соляных озер на поверхности образуется соляная корка, обогащенная хлоридами и сульфатами Mg и сульфатами Na, которая разрушается и выносится ветром.
Оставшиеся в донных отложениях хлориды Na в дождливые годы растворяются, но озерная вода содержит уже меньше «горьких» солей. Похожие процессы протекают и на поверхности солончаков, очищая залегающие под ними воды от хлоридов Mg и сульфатов Mg и Na.

Слайд 17

Рельеф
Связь динамики и минерализации.
расчлененность ? интенсивность водообмена;
чем рельеф пересеченней, тем интенсивней

водообмен и меньше минерализация воды;
чем выше абсолютные отметки местности, тем больше общая увлажненность и соответственно меньше минерализация воды

Слайд 18

поясность и ярусность
Так формируется высотная поясность; Пояса на разных высотах в

горных районах отличаются по характеру осадков, температуры, таяния ледников, растительности
Для горных стран (на примере Памира и Тянь-Шаня – В.С. Самарина) характерна уже ярусность рельефа.

Слайд 19

роль микрорельефа в аридных областях
В областях с аридным климатом на формирование

химического состава природных вод решающее влияние оказывает испарение
Отдельные формы рельефа, регулируют соотношение скопления влаги и ее испарения, формируют своеобразную контролируемую рельефом гидрохимическую зональность
Особенно существенны отрицательные формы, и среди них - падины, балки, речные долины и соры.

Слайд 20

Падины (степные блюдца)
Представляют собой понижения размером до сотен квадратных метров и

глубиной вреза до 1 м. На окружающей желто-бурой степи падины резко выделяются, так как покрыты ярко-зелеными влаголюбивыми травами.
Грунты обычно выщелочены и отличаются повышенной песчанистостью и трещиноватостью, хорошей водопроницаемостью
Это приводит к формированию под ними пресных грунтовых вод, которые широко используются для водоснабжения.

Слайд 21

Гидрохимическая зональность грунтовых вод 1–6 – минерализация, г/л; 1 – <1, 2

– 1–3, 3 – 3–10, 4 – 10–20, 5 – 20–50, 6 – >50; 7 – солончак; 8 – уровень гр.вод.

степное блюдце (падина)

сор

Слайд 22

Гидрография
Чем гуще речная сеть, тем интенсивней водообмен в верхних водоносных горизонтах;

поэтому солей в грунтовых водах и питаемой ими реке становится меньше.
Но глубоко врезанная речная сеть может вскрыть водоносные горизонты напорных вод с повышенной минерализацией – и ее роль может оказаться обратной: в реку начнет поступать вода повышенной минерализации.

Слайд 23

Так, в р. Шелонь, впадающей в оз. Ильмень, в результате разгрузки

артезианских вод минерализация воды в межень может достигать 1 г/л, а гидрокарбонатный состав сменяться хлоридным.
Роль речной сети как транспорта воды из увлажненных территорий (или в горах) в степи и пустыни, где эти реки становятся главным, источником пресной воды. Вблизи них формируются горизонты пресных грунтовых вод.
Крупные реки, транспортирующие воду с хим. составом, не характерным для данной зоны (Нил, Волга, Сыр-Дарья, Аму-Дарья)

Слайд 24

Геологические факторы Тектоника

Слайд 25

Физико-химические факторы Растворимость Легкорастворимые (>2 г/л)

Слайд 26

Слаборастворимые (2—0,1 г/л)

Слайд 27

Труднорастворимые (0,1—0,0001 г/л)

Слайд 28

Практически нерастворимые (<:0,0001 г/л)
Сульфиды
Силикаты
Самородные металлы

Слайд 29

Растворимость мирабилита Na2SO4 .10H2O в интервале температур от 0 до 30о возрастает

от 45 до 300 г/кг, а при дальнейшем росте температуры, когда мирабилит переходит в тенардит Na2SO4 – падает. Похожая ситуация и с минералами группы соды. NaCl: 0o – 263 г/кг; 100о – 282 г/кг; хлориды кальция и магния – повышение на 20-30%

Слайд 30

Классификация природных вод по кислотно-щелочной и окислительно-восстановительной обстановке
1–9 – линии,

соответствующие главным окислительно-восстановительным и щелочно-кислотным реакциям; I–XIX – классы по окислительно-восстановительной и щелочно-кислотной обстановке

Слайд 31

Наклонные линии на этой диаграмме соответствуют следующим окислит.-восстановительным реакциям:
1) граница устойчивости

воды, выше и правее которой вода окисляется до кислорода
2) граница, выше и правее которой возможно окисление воды до перекиси водорода
3) граница, выше и правее которой сероводород окисляется до серной кислоты
4) граница устойчивости воды, ниже и левее которой появляется свободный водород

Слайд 32

Вертикальные линии диаграммы определяются константами диссоциации главных природных кислот:
5) равенство концентраций

серной кислоты и первой ступени ее диссоциации
6) левее исчезает гидрокарбонат-ион
7) равенство концентрации иона водорода и гидроксил-иона, а также сероводорода и гидросульфид-иона
8) левее исчезает карбонат-ион
9) равенство концентраций гидрокарбонат- и карбонат-ионов

Слайд 33

В соответствии с этими границами обстановку в полях II–VII можно назвать

окислительной;
VIII–XIII – нейтральной;
XIV–XVIII – восстановительной. Воды в полях II, VIII, XIV – ультракислые;
III, IX, XV – кислые;
IV, X, XVI – слабокислые;
V, XI, XVII - слабощелочные; VI, XII, XVIII – щелочные;
VII, XIII – ультращелочные;
I, XIX – вода неустойчива

Слайд 34

Температура.
а) Влияние на растворимость минералов
б) Влияние на свойства глинистых водоупоров
в) Влияние

на процессы гидратации-дегидратации

Слайд 35

С повышением температуры изменяется растворяющая способность воды. При этом растворимость одних

компонентов может возрастать, других падать. Особенно резко меняется способность воды к растворению вблизи критической области.

Слайд 36

Свойства воды как функции температуры при давлении от 200 до 300

бар

Слайд 37

С ростом температуры увеличивается диссоциация воды, так как этот процесс эндотермичен.

В результате повышения температуры и давления меняется не только химический состав воды, но и её реакционная способность.
В условиях повышенных температур подвергаются гидролизу обычно устойчивые силикаты и алюмосиликаты.
При 100оС нейтральная величина рН 6,1.

Слайд 38

Зависимость растворимости некоторых солей от температуры

Слайд 39

Растворимость солей Na, в общем, растёт с увеличением температуры, Ca –

падает (кроме CaCl2). Растворимость MgCO3 , даже при насыщении CO2, с увеличением температуры от 13 до 100 оС падает с 28,4 до 0.0 г/л. Аналогично изменяется и растворимость карбонатов кальция.
Растворимость CO2 с ростом температуры заметно уменьшается. Растворимость SiO2 в определённых условиях пропорциональна росту температуры. Увеличивается также с повышением температуры растворимость многих соединений As и B.

Слайд 40

Зависимость растворимости некоторых газов от температуры (при парциальном давлении 0,1 Мпа)
1 –

азот;
2 – кислород;
3 – аргон;
4 – углекислый газ, 102;
5 – метан

Слайд 41

Температурная зональность Западно-Сибирского артезианского бассейна 1 – водоносные горизонты и комплексы; 2

– региональные водоупоры; 3 – фундамент артезианского бассейна; 4 – изолинии температур подземных вод, ОС; 5 – подошва ММП

Слайд 42

Гидрогеологический профиль Сочинского месторождения сероводородных вод 1 – изотермы, 0С; 2

– йодо-бромные; 3–6 – сероводородные воды с содержанием H2S+HS– (мг/л) и минерализацией (г/л) соответственно: 3 – 50–100 и 4–6, 4 – 100–250 и 15–20, 5 – 400–450 и 15–35, 6 – 350–450 и 39–41; 7 – предполагаемые направления миграции сероводородных вод к очагам разгрузки; 8 – границы гидрогеохимических подтипов минеральных вод; 9 – тектонические нарушения

Слайд 43

Геотермальные проявления Италии, р-н г. Сиена Образование гейзеритов. SiO2 > 90-95 %

Слайд 44

Термальные источники на о. Сан-Мигель

Слайд 45

Гидротермальный источник

Слайд 46

Карбонатные отложения вулканического происхождения

Слайд 47