Гідрогеохімія (геохімія підземних вод): Навчальний посібник, страница 10

Концентрація калію у водах звичайно не перевищує 4-5 г/дм³, частіше – 1 г/дм³і становить 4-10 % від вмісту натрію.

Особливості поведінки калію можна пояснити в такий спосіб: 1) калій має чітко виражений біохімічний бар'єр, тому що досить інтенсивно споживається і зв'язується живою речовиною (він впливає на фотосинтез, водний, вуглеводневий, азотний і фосфорний обміни, концентрується у листі, а також у насінні і плодах, підсилює водоутримуючу здатність протоплазми, перешкоджаючи зів'яненню рослин). У тварин елемент входить до складу крові, молока, і т.п.; 2) для калію добре вираженим є сорбційний бар'єр - він має порівняно високу енергію поглинання, легко переходить в адсорбований стан, а потім і у кристалічні ґратки глин, в яких міцно зв'язується. Найчастіше калій входить до складу гідрослюд.

Роль біохімічного та сорбційного бар'єрів у калію настільки велика, що цілком визначає особливості його міграції, яка іноді ускладнюється в зоні гіпергенезу. Здатність елемента мігрувати в природних водах в будь-яких концентраціях у вигляді вільних іонів обумовлює його широке розповсюдження.

Іони кальцію у підземних водах – одні з найрозповсюдженіших. Кальцій серед лужноземельних металів має найвищій кларк у воді (20,39 %). Його вміст у вапняках, мергелях і деяких інших породах може дорівнювати 40 %. Середній вміст кальцію в живій речовині становить 0,5 мас %. Цей елемент бере активну участь у біологічних процесах. Після смерті організмів кальцій швидко переходить у мінеральну форму і надходить у ґрунт. Тому ґрунтові розчини, як правило, є кальцієвими. Взагалі кальцій переважає в поглиненому комплексі ґрунтів і порід.

Іони Са²⁺ часто домінують у катіонному складі слабкомінералізованих вод. Гідрокарбонатні кальцієві води є регіонально поширеними у зоні дренування. З ростом мінералізації вміст Са²⁺ у водах швидко зменшується. Це пояснюється порівняно обмеженою розчинністю сірчанокислих і низькою –вуглекислих солей кальцію. Внаслідок цього при випарному концентруванні природних вод, що має місце в арідних умовах, невпинно виводяться з розчину величезні кількості Са²⁺ у вигляді СаSO₄ і СаСО₃. З цієї причини кількість Са²⁺ у природних водах рідко перевищує 1 г/дм³. Тільки у глибинних хлоридних кальцієвих розсолах вміст Са²⁺ виражається десятками грамів на кілограм.

Одним з важливих джерел Са²⁺ у природних водах є вапняки, доломіти та вапняковий цемент гірських порід, які розчиняються у воді за наступною схемою:

СаСО₃ + СО₂ + Н₂О → Са(НСО₃)₂.

Значні кількості кальцію переходять у воду за рахунок розчинення гіпсу, широко розповсюдженого в земній корі. Іони Са²⁺ вивільняються і надходять у воду в процесі вивітрювання кальційутримуючих силікатів. Це досить розповсюджене джерело збагачення природних вод кальцієм. Нарешті, джерелами кальцію можуть бути реакції катіонного обміну та атмосферні опади.

Серед основних причин, що обумовлюють поведінку кальцію у природних водах, можуть бути названі наступні: 1) добре виражений бар'єр розчинності (карбонатний і сульфатний), у зв'язку з чим він є рухливим лише у слабких розчинах. Однак його рухливість різко зростає в розсолах, коли вміст карбонатного і сульфатного іонів є мінімальним; 2) наявність сорбційного бар'єру, що характеризується високою енергією поглинання та інтенсивною сорбованістю негативно зарядженими колоїдами гірських порід; 3) виражений біохімічний бар'єр – елемент є головним компонентом живої речовини, бере участь в азотному та вуглеводневому обмінах рослин, входить у тканини і органи вищих рослин, грає винятково важливу роль у будові кістяка тварин і людини; 4) схильність до утворення іонних пар зі зростанням мінералізації розчину, що знижує концентрацію іонів Са²⁺; 5) приналежність елементу до позитивно гідратизованих іонів, що ускладнює міграцію кальцію підвищуючи структурний тиск розчину. Однак коли кальцій перебуває у воді разом із хлором, то сумарний ефект гідратації може бути залежним лише від особливостей поведінки останнього.