Cтраница 2
Натурные наблюдения показывают, что в I подзоне следует различать два вида техногенной метаморфизации подземных вод - частичную и полную. Частичная метаморфизация отличается существенным изменением лишь микрокомпонентного состава, рН, реже Eh подземных, вод при постоянстве их исходного химического типа. Она происходит в результате инфильтрации атмосферных осадков, загрязненных пылегазовыбро-сами промышленных предприятий, транспорта, испарениями сточных вод с поверхности накопителей, пестицидами аэрозолей и газообразной фазы, и ( или) питания горизонта поверхностными водами, загрязненными воздушными мигрантами. Кроме того, частичная метаморфизация наблюдается в результате питания вод одного горизонта водами другого, подвергшегося метаморфизации рассматриваемого вида. При этом в подземные воды поступают фенолы, углеводороды нефти и нефтепродуктов, органические соединения отходов химической, нефтехимической, металлургической, обогатительной промышленности, тяжелые металлы, пестициды и их метаболиты. [16]
Итак, материалы настоящей главы показывают, что одной из основных особенностей техногенной метаморфизации подземных вод является образование техногенных осадков как в результате взаимодействия загрязненных вод и пород, так и выделения их из жидкой фазы. Спектр техногенных осадков, как правило, определяется химическим составом и физико-химическими свойствами метаморфизованных вод. В начальный период формирования техногенных геохимических аномалий, когда физико-химические условия далеки от динамического равновесия, преобладает осаждение метастабильных твердых фаз. [17]
В сточных йодах титан присутствует в следующих формах: TiCl3, TiClf, TiOf, ТЮ2ОН, Ti02 ( OH) t, Ti02SOl, TiO2F, Ti02F, TiO2FJ, В ходе техногенной метаморфизации подземных вод состав миграционных форм титана существенно меняется. Суммарное содержание титана в загрязненных подземных водах, равное 0 006 - 1 70 мг / л, контролируется главным образом процессами гидролиза, сорбции и конвективной диффузии. Техногенные осадки, содержащие титан, практически не изучены. [18]
На стадии полной техногенной метаморфизации подземных вод устойчивая ассоциация геохимически значимых миграционных форм макрокомпонентов образована свободными ионами и их комплексами с неорганическими лигандами, определяющими химический тип инфильтрующихся сточных вод. В полностью метаморфизованных подземных водах древних платофрм и складчатых областей, относящихся преимущественно к сульфатному типу, она представлена свободными ионами и сульфатными комплексами. В пределах молодых платформ, где техногенная метаморфизация подземных вод происходит, как правило, в направлении НСОз - С1, миграция макрокомпонентов в метаморфизованных водах осуществляется в виде свободных ионов, хлоридных комплексов, а при содержании сульфат-ионов более 600 мг / л - и сульфатных комплексов. [19]
Направленность, интенсивность, пространственно-временная масштабность техногенной метаморфизации подземных вод определяется соотношением техногенных и природных факторов. [20]
При этом большую роль играет жизнедеятельность техногенных микробиоценозов. В настоящее время наиболее полно можно проследить закономерности техногенной метаморфизации подземных вод I подзоны, в несколько меньшей степени - II подзоны техногенеза. Поэтому наряду с дальнейшим накоплением эмпирического материала по отмеченным подзонам необходимы детальные гидрогеохимические исследования III и IV подзон. Кроме того, усиленное освоение шельфа Мирового океана выдвигает задачу изучения техногенных изменений океанической гидролитосферы, где наши познания практически равны нулю. Составной частью исследований по гидрогеохимии техногенеза должно стать физическое и математическое моделирование физико-химических и биохимических процессов с целью создания банка данных по их параметрам как функции ионной силы, рН, Eh вод, концентрации ингредиента, температуры и пластового давления; наличия и содержания стимуляторов и ингибиторов Приоритетных процессов, литолого-петрографического состава пород. [21]
К соответственно отражают специфику формирования загрязненных подземных вод карбонатного, сульфатного и хлоридного типов. Материалы табл. 11 и 12 характеризуют следующие закономерности техногенной метаморфизации подземных вод I подзоны техногенеза. [22]
Сорбционные процессы имеют большое значение в формировании техногенных гидрогеохимических аномалий, что отмечается во многих работах, посвященных прогнозу загрязнения подземных вод. Подавляющее большинство выполненных исследований в этой области не учитывает влияние техногенных гидрогеохимических обстановок на закономерности сорбции, а следовательно, и на ее параметры. Между тем из материалов II и III глав видно, что техногенная метаморфизация подземных вод сопровождается существенными изменениями ионной силы вод, физико-химических параметров миграции ингредиентов и усилением процессов комплексообразо-вания. [23]
В центральной части древних платформ формируются, как правило, загрязненные воды сульфатного типа. Только при наличии фос-форитоносной формации в районах добычи и обогащения фосфатных руд техногенная метаморфизация подземных вод протекает в направлении накопления карбонат-ионов. В периферийных частях наблюдается формирование загрязненных подземных вод хлоридного и карбонатного типов. [24]
Анализ большого эмпирического материала показывает, что наиболее существенные изменения качества подземных вод происходят в районах разработок месторождений энергетического сырья, в пределах промыш-ленно-урбанизированных территорий, в регионах интенсивного развития сельскохозяйственного производства. Они различаются по спектру приоритетных, техногенных факторов, интенсивности их воздействия, особенностям техногенной метаморфизации подземных вод, масштабам геохимических преобразований. [25]
При исследовании техногенной метаморфизации подземных вод возникает вопрос разграничения этапов частичной и полной метаморфизации, особенно в начальный период замещения первого ореола вторым, на основе какого-либо количественного показателя. В качестве такого показателя мы предлагаем коэффициент, равный отношению содержаний ( в мг-экв / л) в загрязненных водах анионов, обусловливающих химический тип сточных ( атмосферных осадков, загрязненных продуктами выщелачивания твердых отходов) и природных вод. Поскольку основными тенденциями техногенной метаморфизации подземных вод являются направления НСО3 - S04 С1 и НС03 ( SO4) - CO3, коэффициент Кгм равен соответственно отношению концентраций Гидрокарбонат - и сульфат-ионов, гидрокарбонат - и хлорид-ионов, гидрокарбонат - ( сульфат -) и карбонат-ионов. Кроме того, как отмечалось выше, для сельскохозяйственных регионов характерным направлением техногенной метаморфизации грунтовых вод является НС03 - КОз. Для них Ктм равен отношению содержаний гидрокарбонат - ( сульфат -) и нитрат-ионов. [26]
Гидролитосфера является одной из лабильных частей биосферы. Воздействие на нее техногенных факторов приводит к техногенной метамор-физации подземных вод, которая характеризуется сложными зколого-экономическими последствиями. Поэтому в данной книге главное внимание уделено следующим вопросам: обоснованию эволюции размеров зоны техногенного давления на гидролитосферу и основных ее геохимических показателей; формированию химического состава загрязненных подземных вод как следствия глобальных и региональных техногенно-геохими-ческих преобразований; закономерностям техногенной метаморфизации подземных вод с использованием впервые формационного и структурно-тектонического подходов; физико-химическим и биохимическим процессам техногенной метаморфизации, элементарной составляющей которых является миграционная форма ингредиента; особенностям формирования химического состава загрязненных подземных вод в промышленно-урбанизированных и сельскохозяйственных районах; основам гидрогеохимического мониторинга как составной части комплексного мониторинга биртехносферы, отвечающею уровню организованности биосферы в современный период. [27]
Из рассмотренных выше материалов следует, что в регионах развития нефтегазодобывающей промышленности значимость техногенеза огромна. Действие техногенных факторов здесь охватывает зону интенсивного, замедленного и весьма замедленного водообмена и проникает в область физически связанной воды. Техногенная метаморфизация пластовых вод в основном сводится к формированию соленых, повышенной солености вод и слабых рассолов преимущественно хлоридного натриевого, кальциевого состава с повышенным содержанием гидрокарбонатов и ряда органических соединений, не имеющих себе аналогов в природной обстановке. Приоритетными процессами техногенной метаморфизации подземных вод являются углекислотное выщелачивание водовмещающих пород, гидролиз, образование техногенных гипса и кальцита, сорбция, биодеструкция нефтяных углеводородов, сульфатредукция, метаногенез. [28]
Усиление комплексообразования способствует повышению устойчивости ингредиентов в водах. Кроме того, показателем такой устойчивости является соотношение концентраций положительно заряженных миграционных форм и суммы электронейтральных и отрицательно заряженных миграционных форм. Известно, что, при прочих равных условиях, устойчивость электронейтральных и отрицательно заряженных соединений в процессах геохимической миграции выше, чем положительно заряженных. Данные таблицы показывают, что по мере углубления техногенной метаморфизации подземных вод в них накапливаются электронейтральные и отрицательно заряженные миграционные формы практически всех рассматриваемых ингредиентов. Максимального развития этот процесс достигает в техногенных крепких рассолах хлоридного натриевого состава и в содовых водах повышенной солености, формирование которых наблюдается на окраинах древних платформ, в молодых платформах, зонах сочленения платформ и складчатых областей. [29]
Как показали натурные наблюдения, контрастность ореола частичной метаморфизации подземных вод и его протяженность вдоль оси факела пылегазовыбросов обусловливается концентрацией ингредиента в приземном слое воздуха. Она находится в прямой зависимости от максимальной концентрации ингредиента в приземном слое воздуха, соответствующей, так называемой опасной скорости ветра ( мк), соотношения путей воздушной миграции при данной преобладающей скорости ветра Уъ и мк. Наши многолетние исследования свидетельствуют о том, что максимальная протяженность ореола частичной техногенной метаморфизации подземных вод соответствует направлению ветров с Уяъик. Максимальный привнос в подземные воды воздушных мигрантов происходит в сезоны года с VB ик. [30]