Гідрогеохімія (геохімія підземних вод): Навчальний посібник, страница 9

У водах з низькою мінералізацією іони Nа⁺ найчастіше посідають третє місце за концентрацією, хоча в корі вивітрювання вивержених порід нерідко зустрічаються слабкомінералізовані води натрієвої групи. З підвищенням мінералізації вміст катіону Nа⁺ збільшується і вже у водах, що мають мінералізацію кілька грамів на літр, у більшості випадків він стає домінуючим катіоном. У морській воді іони Nа⁺ становлять близько 84 % маси всіх катіонів. Кількість їх у розсолах виражається декількома десятками грамів на кілограм.

Більша частина іонів Nа⁺ урівноважується іонами С1^-, утворюючи з ними досить рухливе й стійке з'єднання, що з достатньою швидкістю мігрує в розчині. Менша, але все-таки значна частина Nа⁺ мігрує у формі сірчанокислих солей і ще менша – у формі нестійких вуглекислих солей.

У земній корі вміст Nа⁺ становить 2,5 %. Більша частина його атомів входить до складу різних силікатів. Одним із джерел появи Nа⁺ у водах є продукти вивітрювання вивержених порід - алюмосилікатів (альбіт, плагіоклаз, нефелін і ін.). Іншим важливим джерелом Nа⁺ у водах слугують відклади його солей (головним чином кам'яної солі) і його сполуки, що розсіяні в породах (галіт, мірабіліт та ін.). Як одновалентний іон, натрій витісняється з поглиненого комплексу порід двовалентними іонами кальцію й магнію, що сприяє накопиченню його в підземних водах. Певна частина натрію надходить у водоносні горизонти верхньої частини літосфери разом з глибинними хлоридно-натрієвими розчинами, вертикальне розвантаження яких відбувається по зонах розломів.

Характер міграції іонів натрію можна пояснити наступними факторами: 1) у іонів натрію практично відсутній бар'єр розчинності, оскільки з головними аніонами вони утворюють солі, розчинність яких становить: Nа₂СО₃ — 215 г/дм³, Nа₂SO₄ — 194 г/дм³, NаС1 — 360 г/дм³ (у дистильованій воді при нормальних умовах). Лише в області міцних розсолів, коли досягається межа розчинності хлориду кальцію, натрій поступається першим місцем кальцію, оскільки розчинність СаС1₂ дорівнює 745 г/дм³; 2) сорбційний бар’єр у натрію не грає помітної ролі, тому що енергія поглинання натрію загалом невелика; 3) біохімічний бар'єр у натрію також не має великого значення, через те, що, подібно хлору, він не затримується живими організмами; 4) схильність до утворення іонних пар у натрію є вираженою лише при високих концентраціях розчину, що не перешкоджає його міграції у вигляді іона Nа⁺ у широкому діапазоні зміни мінералізації природних вод (окрім дуже міцних розсолів); 5) натрій належить до числа позитивно гідратизованих іонів, але енергія гідратації його є малою. Оскільки при підвищених і високих концентраціях природних вод він мігрує разом із хлором (який є негативно гідратизованим іоном), сумарний ефект гідратації цієї пари виявляється негативним з усіма наслідками, що випливають звідси.

Таким чином, натрій характеризується вільною міграцією у широкому діапазоні концентрацій природних водних розчинів, що визначається майже повною відсутністю для нього геохімічних бар'єрів. Поява бар'єра розчинності в області дуже міцних розсолів відразу ж позначається на зниженні відносної ролі елемента у хімічному складі води. Всі інші фактори справляють лише додаткову дію на поведінку натрію, не перешкоджаючи його вільній міграції.

Іони калію у порівнянні з іншими мікрокомпонентами мають відносно невеликі вмісти у підземних водах. Калій за хімічними властивостями і величиною вмісту в земній корі - аналог натрію. Більша частина атомів цього елемента в літосфері пов'язана із силікатами (ортоклаз, мікроклін, мусковіт та ін.). Калій як і натрій, утворює легкорозчинні сполуки з головними аніонами (КС1, К₂SО₄, К₂СО₃). Кількість калію звичайно становить 4-10 % від вмісту натрію. Найбільший його вміст зафіксований у маломінералізованих водах. Це співвідношення під впливом локальних умов часто порушується. Причина зазначеного явища полягає не в хімічних властивостях, а у слабкій міграційній здатності калію, яка обумовлюється, головним чином, його біологічною активністю. Розчинний калій інтенсивно засвоюється тваринними і рослинними організмами. Окрім того, він входить у кристалічні ґратки вторинних мінералів. Відносна кількість іонів калію в атмосферних опадах є значно вищою ніж в інших видах природних вод. Це пояснюється умовами формування хімічного складу вод в атмосфері.