34. Микровлора пв, ее гх значение, зональность

Все микроорганизмы подразделяются на микроскопические од­но- и многоклеточные животные (простейшие) и растения (водо­росли, бактерии, дрожжи и плесени). Размеры их составляют от долей до десятков и сотен микрометров.

Из микрорг. в подземных водах наибольшее значе­ние имеют бактерии, хотя обнаружены также микроскопические водоросли, простейшие и вирусы. К группе бактерий относится большая часть одноклеточных микробов.

Для своей жизнедеятельности бактерии используют пита­тельные вещества, среди которых могут быть практически все органические соединения (жиры, углеводы, протеины, целлюло­за, хитин, углеводороды и др.), а также минеральные вещества газы и вода. Энергия для развития бактерий получается ими в процессе биологического окисления, заключающемся в переносе водородных атомов и электронов с молекул субстрата (доно­ров водорода) на другие вещества (акцепторы водорода).

Различают аэробные и анаэробные бактерии. Первые разви­ваются при наличии свободного кислорода в воде, а вторые — при его отсутствии.

Основными факторами, влияющими на развитие микрофлоры в подземных водах, являются температура и минерализация воды, геохимическая обстановка, наличие органического ве­щества, рассеянного в породах и растворенного в водах, а так­же нефти, газа и битума.

Минерализация воды и ее хим. состав практически мало влияют на жизнедеятельность микрофлоры. Выделяют также факультативные аэробы, способные развиваться как в присутствии, так и в отсутствии свободного кислорода.

По характеру обмена веществ бактерии разделяются на автотрофные и гетеротрофные. Автотрофы в своей жизнедеятель­ности используют энергию фото- и хемосинтеза. В геохимических процессах формирования подземных вод боль­шее значение имеют хемоавтотрофы.

Большинство бактерий лучше всего развивается в пределах рН от 6 до 7,5, но имеются бактерии, выживающие и в сильно кислых, и сильно щелочных средах (1>рН>10).

В грунтовых и пресных водах зоны активного водообмена ар­тезианских бассейнов наблюдается интенсивное развитие гни­лостных, сапрофитных, окисляющих фенол, денитрифицирую­щих, клетчатковых и метанобразующих бактерий.

Общее число бактерий изменяется от нескольких тысяч до миллиона клеток в 1 мл воды, количество микроскопических водорослей и простейших достигает сотен и тысяч в I л воды. Число бактерий в воде зависит, главным образом, от наличия в ней питательных веществ, в том числе органических соединений.

Чем выше со­держание С_орг. в водах, тем активнее развивается в них микрофлора.

На развитие бактерий в подземных водах влияют термоба­рические условия. Для специфической группы термофилов ниж­ний предел температуры, при котором возможен рост, равен 37 *С, а оптимальные температуры составляют 50—60 °С. Верх­ний предел температуры, при котором еще может протекать, хотя и в ослабленном виде, жизнедеятельность микроорганиз­мов, равен не более 100 °С, а нижний—минус 3°С. Давление способствует развитию бактерий.

В общем случае число бактерий в водах с ростом их мине­рализации и температуры уменьшается.

В пресных подземных водах общее число бактерий колеб­лется в пределах десятков (реже сотен) тысяч на 1 мл воды, причем число жизнеспособных (живых) клеток достигает 100%. Наиболее интенсивно в этих водах развиваются гнило­стные бактерии и сапрофиты: первые разлагают белковые ве­щества с образованием сероводорода и водорода; вторые раз­виваются на глюкозо-пептонной среде с образованием углекис­лоты.

В глубоких подземных водах развиваются такие физиоло­гические группы бактерии, как тионовокислые, десульфурирую-щие, углеводородокисляющие, денитрифицирующие, водородо-образующие и др. Число их может достигать сотен тысяч и да­же миллионов клеток в 1 мл воды.

Высокие температуры наиболее угнетающе действуют на развитие аэробной микрофлоры. Высокая минерализация воды и увеличение ее температуры ограничивают развитие аэробных микроорга­низмов, но полностью не угнетают жизнедеятельности фа­культативных и анаэробных бактерий. Поэтому в артезианских бассейнах с прямым типом вертикальной гидрогеохимической зональности число и активность развития микроорганизмов в целом уменьшаются с глубиной залегания вод, а в бассейнах с обратной гидрогеохимической зональностью — увеличиваются

35. Основные процессы формирования состава глубоких подземных вод.

36. Комплексные соединения

Подземные воды являются многокомпонентными геохимиче­скими системами и поэтому в них вероятно образование не только простых, но и смешанных комплексных соединений. Эти соединения содержат в координационной сфере не один, а не­сколько лигандов. Известно, что в подземных водах образу­ются: фторкомплексные соединения бериллия BeF_n^2-n, смешанные фтороксосоединения BeF(OH)⁰, ВеF₂(ОН)^-, оксосоединения Fe (III), напр. Fe(OH)n^8-n, оксофульватные Fe(OH)_n^3-n, фтороксосоединения бора BF₂(OH)⁰, BF(OH)₂°, фтороксосоединения алюминия AlF2(0H)°. Такие смешанные комплексные соединения образуются сле­дующим образом. Например: BF₄^- +OH^- =BF₃OH^-+F-; BF₃0H^- +0H^- =BF₂(0H)₂^- +F-

Протекание реакций образования смешанных комплексных соединений связано с выигрышем в энергии и, следовательно, с большей прочностью смешанных комплексов по сравнению с составляющими их разнолигандными комплексами одного и того же катиона.

Возможность образования смешанных комплексных соеди­нений в значительной степени предопределяется пространствен­ной совместимостью лигандов вокруг центрального иона. У 8-электронных элементов наиболее хорошо совмещаются F^- и ОН^- ионы, у 18-электронных — Cl^-, Br^-, 1^-. При этом хлорид лучше совмещается с бромидом и хуже с йодидом. От­сюда следует, что в подземных рассолах, содержащих высо­кие концентрации хлора и брома, вероятно образование не только простых комплексных соединений типа MeCln^2-n

C повышением тем­пературы устойчивость слабых комплексных соединений увеличивается. Так, устойчивость фторидных комп­лексов при ↑ t возрастает на один-два порядка. Значи­тельно ↑ также устойчивость хлоридныя комплек­сов — особенно цинка, свинца. Наоборот, устойчивость многих высокоустойчивых при 25ºС комплексов с ↑ t ↓. Известно, что с ↑ t происходит ↓ устойчивости хлоридных комплексов у таких сильней­ших комплексообразователей как Cu⁺, Au+, Au³+, Hg²⁺

Поскольку главные компоненты химического состава под­земных вод — это сильные электролиты, образующие между собой слабые комплексы, с ростом температуры степень ассо­циации веществ в подземных водах значительно увеличивается. Более того, при повышении температуры подземных вод многие типичные катионогенные элементы, такие как литий, натрий, калий, приобретают свойства элементов-комплексообразовате-лей. Поэтому в термальных водах, особенно в термальных рассолах, возрастают вероятность и геохимическая значимость таких комплексных соединений как NaCl°, КСР, LiCP, NaS0₄- KSO4-, LiS0₄~, NaF° и др.