Гідрогеохімія (геохімія підземних вод): Навчальний посібник, страница 19

В залежності від геохімічних умов формування в підземних водах існують різні парагенетичні асоціації газів. Для підземних вод нафтогазоносних структур: СН4 (>50 об %), важкі ВВ, H2S, СО2, N2. Для підземних вод областей тектоно-магматичної активізації: СО2, N2, H2S, СН4 за великих кількостей двоокису вуглецю (>90 об %). Для підземних тріщино-жильних вод зон тектонічної активізації: СН4, N2, О2, Не (та ін. рідкісні гази).

Мікрофлора. У підземних водах в межах біосфери широко розповсюдженими є різні мікроорганізми, серед яких вирізняють аеробні та анаеробні бактерії. Перші розвиваються за наявністю вільного кисню, а другі існують за його відсутності або обмеженого доступу.

Глибокі підземні води характеризуються розвитком бактерій, що активно приймають участь у окислювально-відновлювальних реакціях (сульфатредукуючі, метаноутворюючі, діференцюючі та інші). Мінералізація води і її хімічний склад практично мало впливають на життєдіяльність мікрофлори.

Ізотопний склад. Розрізняють стабільні і радіоактивні ізотопи хімічних елементів як самої води (Н і О), так і макро- та мікроелементів, що знаходяться в ній. Найбільш широко вивчено природні стабільні ізотопи водню (дейтерій - 2Н), кисню (18О), вуглецю (12С, 13С), сірки (32S, 34S), а також космогенні ізотопи водню (тритій - 3Н), вуглецю (14С) і радіогенні ізотопи уран-торієвих рядів (238U, 234U, 232Th, 236Ra). Для вирішення деяких гідрогеологічних задач використовуються радіоактивні ізотопи – індикатори (131J, 35S, 51Cr, 59Fe та ін.).

Основними процесами, при яких відбувається фракціонування ізотопів Н і О є випарювання та конденсація. При випарюванні найбільш легкі ізотопи – протій 1Н та 16О відходять з водного розчину, який при цьому збагачується дейтерієм 2Н (D) та 18О. Постійним вмістом дейтерію характеризуються води морів та океанів (зміни в межах 2 %), у зв’язку з чим морська вода приймається за еталон (SMOW).

Радіоактивні ізотопи мають космогенне та радіоактивне походження. Серед перших інтерес для гідрогеохімії мають наступні (у дужках – період їхнього напіврозпаду):3H (12,43 років), 7Be (53 дня), 10Be (2,7 10-6 років), 14C(5730 років), 22Na(2,6 років), 24Ne(15 год.), 26Al (7,4 105 днів), 28Mg(21,3 год), 32Si(100 років), 33P(25 днів), 35S(87,1 днів), 36Cl(3,1 105 років), 37Ar(35 днів), 39Ar(270 років), 53Mn(2 106 років). Активність ізотопів (радіонуклідів) у природних водах вимірюють у бекерелях (Бк), а концентрацію тритію – тритієвих еквівалентах (ТЕ). 1ТЕ відповідає вмісту одного атома тритію на 1018 атомів протію. Вміст радіо вуглецю (13С) виражають у процентах (або у проміле) від стандарту сучасного14C, яким є щавлева кислота.

Більшість (70 %) космогенних ізотопів утворюються у верхніх шарах атмосфери і близько 30 % - у тропосфері в результаті ядерних реакцій.

Широкого застосування у гідрогеології набули тритій та радіо вуглець.

Радіоактивні ізотопи використовуються для визначення віку підземних вод, оскільки радіоактивність води з часом зменшується. Слід зазначити, що вік води – умовне поняття. Під ним звичайно розуміють проміжок часу між початком формування води у гірській породі і моментом спостережень.

Радіоактивні ізотопи радіогенного походження вивчені меншою мірою у порівнянні зі стабільними та космогенними. Відомо більше 20 довгоживучих (період напіврозпаду n 108-17 років) радіоактивних ізотопів радіогенного походження . проте практичне застосування знайшли лише 40K, 87Rb, 232Th, 234U, 226Ra, 228Ra, та деякі інші.

Співвідношення 234U/238U використовують для виявлення генезису вод розломів та у якості передвісника землетрусів. Ізотопи 224Ra, 226Ra, 228Ra є недійсним маркером підземних вод при зясуванні областей живлення останніх, штучному збільшенні запасів підземних вод і т. ін.. Ізотопи 3Не та 4Не використовуються для визначення генезису вод. в якості радіоізотопних індикаторів (поміток) використовуються: 35S, 131Y, 36Cl, 22Ne, 32P, 7Be, 134Cs, 133Ba, 14C, 87Sr, 90Sr, 144Ce, 24Na, 51Cr, 82Cr, 60Co, 232U.

У зв’язку х охороною довкілля радіонукліди вивчаються у різних за походженням і типом природних водах.