Для оценки диффузионной проницаемости пород важным является состояние воды как миграционной среды. Результаты лабораторных опытов по переносу растворов в песчаных отложениях, проведенных в различных условиях водонасыщения, свидетельствуют об увеличении рассеивания вещества при уменьшении водосодержания [41а]. Это, возможно, объясняется большей неравномерностью скоростей движения подземных вод в условиях наличия двух видов воды в ненасыщенной среде: связанной и подвижной. Массообмен между связанной и подвижной водой может привести к значительному увеличению диффузии. Авторы [34, 42] отмечают, что проницаемость горных пород может изменяться также при изменении состава поровых вод. Существует много экспериментальных данных, свидетельствующих о значимости этого процесса. Однако установленных и изученных закономерностей и количественных оценок пока не предложено.
Гидравлическая и диффузионная проницаемость горных пород характеризует миграцию инертных (консервативных, нейтральных) компонентов химического состава подземных вод, не вступающих во взаимодействие с вмещающими породами. Первоначально лабораторные исследования по фильтрации растворов в грунтах были ограничены растворами моноэлектролитов, а миграционные параметры грунтов определялись по результатам массопереноса ионов Cl-, иногда NO3-, не взаимодействующих с породами (Смирнов С.И., 1974; Шестаков В.М., 1979; Мироненко В.А., 1983; Лукнер А, Шестаков В.М., 1986 и др.). Хлоридные ионы (а также ионы брома, нитрит- и нитрат-ионы) широко используются в качестве индикаторов при исследованиях процессов миграции и массопереноса, так как в осадочных породах хлор содержится в незначительных количествах (менее 0,1 мг в 1 г породы) и его выщелачивание не может заметно повлиять на содержание подземных водах. Процесс осаждения хлоридных солей также не свойственен подземной гидросфере из-за высокой растворимости этих солей. Лабораторными экспериментами по изучению условий массообмена опок, мелов, диатомитов и растворов, содержащих ионы хлора, было выявлено, что процесс массообмена носит обратимый характер – протекает как в прямом, так и в обратном направлении; установлена функциональная зависимость между концентрацией Сl- в растворе и содержанием его в горной породе [35б].
За рубежом исследования по миграции химических элементов в горных породах связаны с разработкой теории гидродинамической дисперсии [36], обстоятельный обзор которых выполнен А.Е. Орадовской [37].
В последние десятилетия в основном в рамках решения прикладных геогидроэкологических и инженерно-геологических задач проводятся экспериментальные исследования по изучению миграции активных (сорбируемых) элементов в почвах [43] и грунтах [19, 44, 45]. Предпринимаются попытки определения геомиграционных параметров грунтов для инертных и активных компонентов по результатам моделирования массообмена I и II типа (процессов удаления посторонних компонентов из потока влаги и процессов растворения загрязняющих веществ и выщелачивания) [44, 46]. Зачастую они определяются при детальных исследованиях, приуроченных к конкретным задачам хозяйственного освоения территории.
Подводя итог теоретическим основам миграции вещества в подземных водах можно констатировать, что перенос вещества объединяет в себе массовые потоки конвекции и молекулярные потоки диффузии. Его обычно называют конвективной диффузией. Хотя, как отмечает С.Л. Шварцев [21], правильнее говорить о гидравлической дисперсии, поскольку процесс рассеяния вещества движущимися водами принципиально отличается от диффузии, которая представляет собой самопроизвольный процесс перемещения вещества, приводящий к выравниванию его концентрации [40]. Изучение геомиграционных параметров химически активных компонентов проводится различными специалистами при решении конкретных хозяйственных задач. Результаты этих разрозненных исследований трудно сопоставимы, что не позволяет их использовать.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.