Гідрогеохімія (геохімія підземних вод): Навчальний посібник, страница 6

Кількість хімічних елементів у підземних водах обмежується розчинністю речовин, що складають земну кору. До головних іонів, відносять Сl^-, S0₄^2-, НСО₃^-, Nа²⁺, Мg²⁺, Са²⁺ и К⁺, які становлять і основну частину мінерального складу Землі. Вони і утворюють понад 90-95 % всіх розчинених у воді солей.

Головні іони або макрокомпоненти визначають геохімічний тип води на противагу мікрокомпонентам, що знаходяться у водах у незначних кількостях. Деякі з розчинених у природних водах компонентів займають проміжне положення між макро- і мікрокомпонентами. До них належать Н⁺, NH₄⁺, N0₃^-, Н₃SiO₄, Fе²⁺, Fе³⁺, та деякі інші, в залежності від регіональних гідрогеохімічних особливостей.

Вміст головних іонів залежить від ступеня мінералізації води. У досить прісних водах їхні концентрації перевищують перших одиниць міліграмів на дм³, а у міцних розсолах досягають декількох сотень грамів на кілограм. Слід зазначити, що віднесення іонів К⁺ до числа головних є суперечливим, бо у підземних водах ці іони звичайно займають другорядне положення. Лише в атмосферних опадах вони можуть відігравати важливу роль.

Хлоридні іони мають високу міграційну здатність, що обумовлюється фізико-хімічними особливостями хлору. Вони не утворюють важкорозчинних мінералів, не адсорбуються колоїдними системами (за винятком червоноземних ґрунтів вологих тропіків), не накопичуються біогенним шляхом. Розчинність хлоридних солей натрію, магнію і кальцію є дуже високою. Внаслідок зазначених причин хлоридні іони безперешкодно мігрують у воді. Вони присутні у всіх типах природних вод від слідів до перших сотень грамів на дм³. У слабко- і помірномінералізованих водах іони хлору звичайно перебувають на третьому місці. Зі збільшенням мінералізації їхній абсолютний і відносний вміст зростає. У водах підвищеної мінералізації іони хлору за кількісним вмістом займають перше або друге місце. Домінуючого значення вони набувають, як правило, у високомінералізованих водах і розсолах. Морська вода, розсоли глибинних підземних горизонтів і ропа більшості озер відносяться до хлоридного класу.

Причини вільної міграції іонів хлору наступні: 1) у хлора практично відсутній бар'єр розчинності, тому що з головними катіонами він утворює досить розчинні сполуки: NаС1 — 360 г/дм³; МgС1₂ — 545 г/дм³, СаС1₂ — 745 г/дм³ (у дистильованій воді при нормальних умовах); 2) для іонів хлору не існує і біохімічного бар'єра, тому що рослини та мікроорганізми їх не споживають, а тварини хоча й використовують (у вигляді NaCl), але не зв'язують, а виділяють разом з екскрементами; 3) хлор мігрує в розчинах різної концентрації (аж до міцних розсолів) у вигляді вільного іона Сl^-; 4) елемент належить до числа іонів, що гідратуються, тобто він розупорядковує структуру води, знижуючи структурний тиск розчину. Необхідно підкреслити, що вирішальними у вільній міграції іонів хлору є два перших фактори (відсутність бар'єрів розчинності і біохімічного). Інші фактори лише підсилюють дію двох перших.

У земній корі кількість хлору становить 0,017 % (за А. Виноградовим). Головним джерелом іонів хлору в природних водах є галіт. Хлор також надходить у воду при вивітрюванні магматичних порід, в результаті глибинного тепломасопереносу включно з вулканічною діяльністю. У гірських породах хлор може знаходитись у складі мінералів – хлорапатіту Са₅(РО₄)₃С1, содаліту 3NаА1SiO₄NaС1, у складі газово-рідинних включень у мінералах, а також у розсіяному стані, входячи в кристалічні ґратки силікатів у аніонній формі. Важливим джерелом іонів хлору у підземних водах є також атмосферні опади, що містять певну його кількість. У посушливих районах іони хлору утворюються при розчиненні солончаків. Нарешті, одним із потужних джерел хлор-іону (особливо для ґрунтових вод) є побутове, сільськогосподарське та промислове забруднення.