Гідрогеохімія (геохімія підземних вод): Навчальний посібник, страница 11

Всі перераховані фактори обумовлюють ускладнення міграції кальцію у зоні вільного водообміну. На більших глибинах головний фактор, що визначає досить вільну міграцію кальцію, - відсутність бар'єра розчинності.

Іони магнію за своїми хімічними властивостями є близькими до іонів кальцію. Але міграція цих елементів протікає по-різному. Біологічна активність у магнію виражена гірше, ніж у кальцію. У поглиненому комплексі порід магній зв'язується слабше, ніж кальцій. Цей елемент входить до складу численних вторинних силікатів.

Хоча іони Мg²⁺ присутні майже у всіх природних водах, проте дуже рідко зустрічаються води, у яких магній домінує. Звичайно ж у маломінералізованих водах переважає кальцій, у сильномінералізованих - натрій. Однак краща розчинність сульфату та гідрокарбонату магнію у порівнянні з СаSО₄ та Са(НСО₃)₂ сприяє концентруванню Мg²⁺ у природних водах.

У мінералізованих водах вміст магнію доходить до декількох грамів, а у розсолах – до десятків грамів на кілограм. У природних водах гідрокарбонатного класу із загальною мінералізацією до 0,5 г/дм³ співвідношення Са²⁺/Мg²⁺ коливається у більшості випадків від 4 до 2. З підвищенням мінералізації до 1 г/дм³ величина Са²⁺/Мg²⁺ змінюється в інтервалі від 2 до 1, а при подальшому збільшенні мінералізації концентрації магнію здебільшого переважають над вмістом кальцію. У водах вивержених порід спостерігається більш широка розбіжність у співвідношеннях кальцію та магнію.

Іони Мg²⁺ надходять у підземні води переважно при розчиненні доломітів, мергелів або продуктів вивітрювання основних (габро), ультраосновних (дуніт, перидотит) та інших порід. У водах, що формуються в перерахованих породах, навіть на низьких стадіях мінералізації іони Мg²⁺ посідають перше місце в катіонному складі або розділяють першість з іонами Са²⁺.

Причини особливої поведінки магнію полягають у наступному: 1) здатності до формування вторинних мінералів - магнієвих силікатів, доломітів та ін., оскільки він утворює енергетично досконалі будови - кристалічні ґратки з мінімумом вільної енергії; 2) великому значенні біохімічного бар'єру - магній поглинають і засвоюють рослинні організми, тому що він бере участь у фотосинтезі, впливає на фосфорний і білковий обміни і та ін.; 3) існуванні сорбційного бар'єру, який перешкоджає вільній міграції магнію, оскільки він має порівняно високу енергію поглинання; 4) схильності елемента до утворення іонних пар зі збільшенням концентрації розчину; 5) позитивній гідратизованості магнію іону з високою енергією гідратації, внаслідок чого різко підвищується структурний тиск розчину і ускладнюється збереження значних кількостей елемента у вигляді Мg²⁺ в глибоких водоносних горизонтах.

Всі перераховані фактори гальмують рухливість магнію у водному середовищі і в цілому визначають його досить низький рівень міграції.

Мікрокомпоненти. Більша частина хімічних елементів у підземних водах знаходиться у незначних кількостях (міліграмах, мікрограмах та долях мікрограма у 1 дм³). Ці елементи не визначають хімічного типу води і носять назву мікрокомпонентів (мікроелементів). До числа мікрокомпонентів відносять бром, йод, фтор, бор, літій, рубідій, стронцій, барій, миш'як, молібден, мідь, кобальт, нікель, радіоактивні елементи, золото та ін. Число їх з поглибленням наших знань про хімічний склад природних вод постійно поповнюється.

Вивчення мікрокомпонентів у підземних водах становить неабиякий інтерес як у теоретичному відношенні, так і для вирішення багатьох практичних питань. Вони досліджуються при гідрогеохімічних пошуках родовищ корисних копалин, пошуках мінеральних і промислових вод, джерел питного водопостачання та ін.. Широко вивчаються мікроелементи при еколого-гідрогеохімічних дослідженнях.