Миграция химических загрязняющих веществ в природных, грунтовых и лизиметрических водах, в почвенных растворах

По химическому составу природные воды чрезвычайно разнооб­разны. Различия обусловлены не только качественным составом и общей концентрацией растворенных веществ, но и соотношением компонентов и различных форм их нахождения в воде. Растворенные газы находятся в природных водах в виде молекул и частично гидра-тированных соединений, минеральные и органические вещества встре­чаются в истинно растворенном, коллоидном и взвешенном состоянии.

Сложность химического состава природных вод обусловлена и тем, что один и тот же элемент может находиться в воде в разных формах в зависимости от степени растворимости его соединений, валентного состояния, способности и комплексообразованию и других химических свойств. Так, железо в зависимости от рН и окислительно-восстано­вительного потенциала встречается в природных водах в двух- и трехвалентном состояниях. Для каждого из валентных состояний ха­рактерны гидрологические моно- и полиядерные формы:

для Fe(III) - это [Fe(OH)3]°; [Fe(OH)2]+; [Fe(OH)]2+; [Fe2(OH)3]3+; [Fe2(OH)2r; [Fe2(OH)]5+; [Fe3(OH)2]7+;

для Fe (II) - [Fe(OH)2]°; [Fe(OH)]+; [Fe2(OH)3]\

Железо образует прочные комплексы с органическими веществами природных вод.

Принято совокупность компонентов, входящих в состав природных вод, условно делить на пять групп:

1) главные ионы, или макрокомпоненты, к которым относятся ионы СГ, SO2-4, НСО-з, СО2-3, Na+, K+, Mg2+ Ca2+;

2) растворенные газы (кислород, азот, диоксид углерода, сероводо­ род и др.);

3) биогенные элементы (соединения азота, фосфора, кремния);

4) органические вещества.

5) микроэлементы.

Такое деление химического состава природных вод условно, по­скольку многие элементы необходимы организмам, как упомянутые биогенные элементы. Ниже рассмотрены наиболее важные группы компонентов.

Главные ионы.

К главным ионам, или макрокомпонентам природ­ных вод относятся элементы, характеризующиеся высокими значени­ями кларков и хорошей растворимостью их соединений в воде. В некоторых случаях (это характерно для морских и океанических вод) к группе главных ионов относятся также Вг- и HS-.

Макроэлементы в природные воды поступают при выщелачивании горных пород и почв, а также в результате производственной деятель­ности человека. Растворение горных пород значительно возрастает под воздействием кислых вод, особенно болотных с высоким содержанием органических веществ. При этом переход катионов из породы в раствор обусловлен не только обменными реакциями, но и комплексообразованием.

Почвы сильно влияют на химический состав фильтрующихся вод: повышается минерализация маломинерализованных атмосферных осадков, изменяется ионный состав воды, возрастает способность растворов растворять минералы. При взаимодействии природных вод с почвами катионы поглощающего комплекса почв обмениваются на эквивалентное количество других катионов, содержащихся в воде.

Хорошая растворимость многих природных соединений макроком­понентов обусловливает их миграцию преимущественно в ионной форме. Простые ионы, как правило, свойственны маломинерализован­ным водам. Так, в миллимолярном растворе гидрокарбоната кальция лишь около 3,65 % ионов Са и НСО3- связано в ионные пары, а остальные находятся в виде простых ионов. Комплексообразование для макрокомпонентов природных вод сравнительно мало характерно, поскольку все они — слабые комплексообразователи.

Биогенные элементы.

В группу биогенных элементов кроме азота, фосфора и кремния часто включают железо и серу, поскольку они необходимы живым организмам, а их содержание в некоторых случаях достигает нескольких миллиграммов на 1 л воды.

Выделение биогенных элементов в отдельную группу до некоторой степени условно, поскольку множество других элементов также необ­ходимо для нормального функционирования организмов. Содержание их колеблется в очень широких пределах: от следов, часто не улавли­ваемых существующими методами определения, до единиц и десятков миллиграммов на 1 л. В наименьших количествах в природных водах встречается фосфор, содержание которого редко превышает 0,5 мг/л. Наибольшие уровни концентрации характерны для кремния, они достигают иногда 15 мг/л. Азот и железо занимают промежуточное положение, причем в морских и океанических водах они содержатся в меньших количествах, чем в речных.

Еще статьи по теме

Методы экологии человека
Экология человека – это не только накопление конкретных медико-биологических, географических, социально-экономических знаний, а прежде всего наука, ищущая методы нравственного и духовного воспитания, пути перестройки его мышления для осоз ...

Скрытое отрицательное действие удобрений
Загрязнение почв чужеродными химическими веществами наносит им большой ущерб. Существенным фактором загрязнения среды является химизация сельского хозяйства. Даже минеральные удобрения при неправильном их применении способны наносить экол ...