Гідрогеохімія (геохімія підземних вод): Навчальний посібник, страница 40

Вчення про міграцію хімічних елементів складає одну з основних проблем геохімії. Проблема охоплює питання, що пов’язані з дослідженням законів міграції елементів – умов їхнього розділу, концентрації та розсіювання.

3.1. Фактори міграції

Міграція хімічних елементів обумовлюється великою кількістю факторів. Головним чином вона залежить від будови атомів та їхніх сполук. Дуже важливе значення мають параметри середовища у якому відбувається міграція елемента. Фактори міграції прийнято поділяти на дві групи: внутрішні та зовнішні. Але такий поділ є умовним, бо обидві групи факторів завжди діють одночасно.

Внутрішні фактори міграції. До цих факторів відносять: 1) властивості хімічних зв’язків, які проявляються у здатності елементів (або їхніх сполук) протидіяти силам, спрямованим на розрізнення їхніх атомів, іонів або молекул; 2) властивості хімічних сполук (в залежності від типу кристалічних решіток); 3) енергетичні якості іонів; 4) радіоактивні властивості атомів елементів.

Зовнішні фактори або параметри, що характеризують середовище, у якому переміщуються хімічні елементи. До них належать: 1) мінералізація вод, під якою розуміють кількість речовин, розчинених у одиниці об’єму розчину; 2) показник водневих іонів (рН), яким обумовлюють кислотно-лужні властивості середовища міграції; 3) окислювально-відновлювальний потенціал (Eh), що регулює процеси окислення і відновлення хімічних речовин у розчині; 4) температура і тиск, якими визначається рухливість та агрегатний стан речовин.

В природних розчинах, а передусім, у підземних водах внутрішні і зовнішні фактори міграції діють одночасно. Але вплив кожного з них визначається геологічними і фізико-хімічними умовами формування підземних вод.

3.2. Форми міграції

Питання про форми міграції хімічних елементів в водному середовищі належить до дуже складних. Ця складність полягає, перш за все, у відсутності аналітичних прийомів для роздільного визначення деяких форм, в яких компоненти знаходяться у природній воді. В той же час при гідрогеохімічних дослідженнях дуже важливою є необхідність встановити, у якому вигляді знаходяться розчинені хімічні елементи. Від цього залежить вибір послідовності аналізу, вивчення особливостей міграції елементів у природних водах – умов їхнього розсіювання, перерозподілу і накопичення, а також можливість використання води для різних практичних цілей, включно з пошуками родовищ корисних копалин і екологічною гідрогеохімією.

Розрізняють три основні форми міграції речовин у природних водах: розчинну, колоїдну і суспензійну. Відрізняються вони одна від одної переважно за розмірами часток. Вважається, що розміри перших не перевищують 10 Å; других – 10 – 1000 Å, а величина третіх складає більше 1000 Å. Для природних вод найхарактернішою є розчинна форма міграції речовин.

Розчинна (істинно-розчинна) форма міграції. Ця форма є властивою як для неелектролітів так і для електролітів.

Розчини неелектролітів складаються з незаряджених часток. У більшості випадків це так звані молекулярні розчини. У молекулярній формі мігрують головним чином органічні сполуки та більшість розчинених газів. Рух часток при цьому викликається дифузією. Вона продовжується до тих пір, доки концентрація молекул речовини не стане однаковою в усіх шарах розчину.

У розчинах електролітів речовина частково або повністю знаходиться у вигляді іонів. В природних умовах електроліти утворюють розчини від розбавлених до концентрованих і сильноконцентрованих.

Електролітиподіляються на два класи: неасоційовані (дисоційовані)та асоційовані. До перших відносять такі сполуки, які знаходяться у розчині у вигляді простих аніонів і катіонів. Асоційовані електроліти поділяються на слабкі електроліти і іонні пари.

Слабкі електроліти – такі сполуки, що можуть існувати у розчині у вигляді недисоційованих молекул та іонів. До них належать різні кислоти, деякі основи, інколи – неорганічні солі. Типовим прикладом може бути вугільна кислота, у якій поряд з іонами HCO₃^- та CO₃^2- містяться недисоційовані молекули H₂CO₃.