Горизонтальная зональность химического состава грунтовых вод
Геохимическая зональность грунтовых вод — зональность горизонтальная. Напомню, что грунтовыми водами называются — воды первого от поверхности постоянного водоносного горизонта. Поэтому понятно, что состав этих вод определяется влиянием поверхности и подчиняется географической (горизонтальной) зональности с её сложным комплексом факторов (климат, почвы, растительность и т.д.).
Ещё в 1914 г. гидролог П.В. Отоцкий впервые в пределах Европейской части России выделил четыре широтные зоны грунтовых вод, различающиеся между собой глубиной залегания и минерализацией: 1) зона неглубоких, слабо минерализованных, богатых органическими веществами грунтовых вод (полярно–тундровая полоса); 2) зона неглубоких, умеренно минерализованных вод (лесная полоса); 3) зона местами глубоких, в различной степени минерализованных вод (степная полоса); 4) зона глубоких значительно минерализованных вод (южнее степной полосы). (градация П.В. Отоцкого относится к водам очень малого диапазона минерализации и почти всегда пресным – 50–3000 мгл)).
Генетическое обоснование широтного распределения грунтовых вод с различным химическим составом дал Г.И. Каменский. В 1949 г. Он выделил две зоны грунтовых вод по условиям их формирования: грунтовые воды выщелачивания и грунтовые воды континентального засоления. Первый тип воды формируется в областях избыточного увлажнения или в недостаточно увлажненных районах, но с хорошо проницаемыми породами или с хорошим естественным дренажём. Второй тип вод формируется на равнинах сухих степей, полупустынь и пустынь.
В зоне грунтовых вод выщелачивания минерализация вод увеличивается от нескольких десятков или сотен мг/л до 1 г/л (с севера на юг). Во второй зоне грунтовых вод континентального засоления могут быть встречены воды различной минерализации и разного состава от пресных до солёных в зависимости от литологического состава пород и геоморфологических факторов. Например, на водоразделах, при глубоком залегании, воды могут быть пресными, а в долинах рек при неглубоком их залегании и более интенсивном, в связи с этим, испарением становятся более минерализованными. Это же явление отмечал и Г.А.Максимович, для морских побережий им выделена вертикальная микрозональность – увеличение минерализации вод с глубиной
Развивая идеи Г.И. Каменского о генетическом подходе к явлениям зональности грунтовых вод, Е.В. Пиннекер выделил три макрозоны зоны грунтовых вод (с севера на юг: 1) ледовую (мёрзлую), 2) гумидную (влажную) и 3) аридную (сухую). В первой зоне воды полностью или частично проморожены, в жидкой фазе существуют лишь летом. Вторая зона характеризуется избыточным увлажнением и интенсивным вымыванием солей из пород. В третьей зоне испарение преобладает над осадками и происходит засоление грунтовых вод.
С.Л. Шварцев обобщил огромный фактический материал по химическому составу грунтовых вод земного шара для 66 районов . Он вычислил средний химический состав грунтовых вод зон выщелачивания и континентального засоления и в целом для зоны гипергенеза, а также среднюю формулу химического состава :
для зоны выщелачивания:
,
для зоны континентального засоления:
.
Зональное распределение характерно и для органических веществ грунтовых вод. Например, для северных и северо–восточных районов территории России характерны более высокие содержания органических веществ в грунтовых водах (Сорг ~ 35 мг/л) по сравнению с южными и юго–западными районами (20–25 мг/л). Это обусловлено более низкими среднегодовыми температурами, обилием влаги, богатой наземной растительностью, тесной связью поверхностных, в том числе болотных, и грунтовых вод. В этих условиях не происходит полного разложения остатков наземной растительности, что и ведёт к обогащению грунтовых вод органическим веществом гумусового характера. Во многих районах севера эти воды имеют жёлтый и бурый цвет из–за высокого содержания фульво– и гуминовых кислот. Такой же цвет, кстати, имеют воды и некоторых рек Беларуси, области питания которых располагаются в зоне развития болот (например, Припять). В аридных условиях, наоборот, климатические условия способствуют более полному разложению органических остатков и обеднению грунтовых вод органическим веществом. В горных районах расчлененный рельеф, активный поверхночтный сток и водообмен также не благоприятствуют обогащению грунтовых вод органическим веществом.