2.Органические вещества пв и их влияние на миграционные формы хим.Эл-ов.

В подземных водах содержится широкая гамма органических соединений. Компонентами органических веществ являются представители всех химических групп (углеводы, бел­ки, липиды) и классов (карболовые кислоты, углеводороды, спирты, альдегиды, кетоны, амины, эфиры), изучаемых в орга­нической химии.

Важнейшей характеристикой водорастворенных органичес­ких веществ является величина их общего количества и содер­жание химических элементов, входящих в состав индивидуаль­ных органических соединений (С_орг, N_орг и Р_орг).

Наиболее точной характеристикой общего содержания ор­ганических веществ а подземных водах является величина С_орг.

Большое значение в органической гидрогеохимии имеют гу­мусовые вещества. Среди них выделяют высокомолекулярные соединения сложного строения, такие как гуминовые кислоты и фульвокислоты. Наряду с типичными для органических кислот карбоксильными группами —СООН, обусловливающими их кис­лый характер, молекулы этих кислот содержат гидроксильные.

(ОН), метоксильные (О—СНз) и карбонильные (СО) группы. Это определяет активное участие гумусовых веществ в комплексообразовании.

Содержание и закономерности распространения органичес­ких веществ зависят от геолого-гидрогеологических, термодина­мических, физико-химических и других условий. Максимальное содержание ор­ганического вещества характерно для вод нефтегазовых место­ рождений, а минимальное—для грунтовых вод аридных областей. В составе органического вещества нефтяных вод преобладают летучие кислые соединения, такие, как низкомолекулярные жирные кислоты (уксусная, муравьиная, масляная, пропионовая и др.). Их количество максимально в водах газоконденсатных месторождений (>3000 мг/л). Во всех других водах (вне нефтегазовых месторождений) преобладают летучие нейтральные соединения—эфиры, низко молекулярные спирты, амины, углеводы и др. Широко распространены (во всех типах подземных вод) гумусовые вещества (гуминовые кислоты и фульвокислоты), масла, смолы, высокомолекулярные кислоты, которые могут быть отнесены к постоянно присутст­вующей стабильной группе водорастворенных органических сое­динений.

Основными источниками поступления органических веществ в подземную воду являются горные породы, почвы, нефтяные залежи. Часть органических веществ поступает в подземную воду в готовом виде. Это в основном химически и биологически стойкие соединения типа гумусовых веществ, фенолов, углево­дородов и др.. Другая часть является продуктом сложных фи­зико-химических и биохимических превращений.

Все содержащиеся в подземных водах органические веще­ства в той или иной степени участвуют в био- и геохимических процессах. Так, они играют важную роль в образовании орга­нических миграционных форм элементов. Многие химические элементы вступают в химическое взаимодействие с органичес­кими веществами, образуя прочные комплексные, элементоорганические соединения. Этот процесс играет существенную роль в переводе элементов из породы в водный раствор, в изменении миграционной способности элементов. Все это в конечном итоге проявляется в формировании химического состава подземных вод.

Билет9.

Растворение и выщелачивание-их значение в формировании хим. Состава ГВ.

Растворение-это процесс перехода в-ва из твердой фазы в жидкую, сопровождаемый разрушением кристаллической стр-ры тв. Фазы.Этим он отличается от процесса выщелачивания,представляющих избрательное извлечение какого-либо компонента из тв. В-ва,сохраняющего при этом свою крист. Стр-ру.Растворение и выщелачивание происходит в том случае ,если хим потенциал компонента в тв фазе больше потенциала этого компонента в жид.Движ силой процесса растворения и выщелачивания явл разность между концентрацией растворяющего компонента у поверхности тв фазы и его концентрацией в массе раствора.Равновесие при растворении и выщелачивании наступает,когда хим потенциал растврен компонента становится равным величине его потенциала в тв фазе.Достигаемая при этом предельная концентрация компонента соответствует насыщению последнего и наз растворимостью.Сущ общ закономерности изменения растворимости в-в,кот опр формирование хим состава ПВ:

1.хлориды,сульфаты,карбонаты наиболее распространенных в зем коре элементов принадлежат к числу хорошо растворимых соединений и это опр геохим облик и наиболее распространенный хим состав ПВ(гидрокарбонатный,сульфатный,хлоридный),способность перечисленных элементов к накоплению в названных геохим типах ПВ.В связи с тем,что для каждого из перечисленных элементов сущ увеличение растворимости в ряду карбонаты<сульфаты<хлориды,увеличение минерализации ПВ обычно соответствует этому ряду.

2.многие элементы образуют хорошо растворимые соединения в кислых и щелочных водах.Это связано с составом ислых и щелочных вод,а также с миграционными формами,образуемыми элементами в этих водах.В кислых сульфатных водах накапливаются аниогенные элементы(B,Mo,Se,F),образ в них хорошо растворимые молекулярные формы(H₃BO₃⁰,HF⁰),а также катиогенные элементы(Na,K,Li,Cs) и элементы комплексообразователи(Al,U,Fe,Mn),сульфаты кот хорошо растворимы.Щелочные ПВ имеют обычно натриево-карбонатный состав при высоких концентрациях Co3,F,OH.

3.существуют ряды растворимости соединений одного и того же элемента.по уменьшению растворимости соединения кальция распоагаются в след ряд CaSO4>CaCO3>CaF2.Геохим смысл таких рядов: если более растворимое соединение растворяется в водной фазе,содер ион менее растворимого соединения,то такое растворение сопровождается образованием на поверхности растворяющегося в-ва тв фазы,состоящей из менее растворимого соединения

4.на растворимость всех соединений в ПВ влияет температура.Большинство из них увеличивает свою растворимость с ростом температуры.Но есть соединения,растворимость кот при увеличении температуры мало изменяется или уменьшается.это карбонаты и некоторые сульфаты.

Гидрогеохимические показатели нефтегазоносности.

Процессы образования нефти и газа и их накопления происходит в ПВ в восстановительной обстановке.Роль ПВ двояка:они явл созидающим фактором,тк без длительной миграции вод,несущих исходный материал для залежей,не образовались бы промышленные месторождения нефти, с др стороны-разрушающим,причем процессы разрушения особенно интенсивно протекают а том случае,если вода приносит залежи в окислительную обстановку. По составу воды нефтяных месторождений представляют собой метановые соленые воды или даже рассолы,обычно содержащие повыш кол-во йода,брома,аммония и борной кис-ты,орган в-ва,тяжелых углеводородов.нужно иметь ввиду то элемен состав нефти харак-ся наличием пяти эл-тов:углерода,водорода,кислорода,серы и азота,при большом преобладании углерода 83-87% и водорода 12-14%.

Вблизи нефтяных месторождения встречаются воды:

1.хлоридно-кальциево-натриевые воды и рассолы(с общ минерализацией 50 г/л).Во многих случаяхони могут рассматриваться как измененные древние воды морского генезиса.Они обогащены таким элементами йод,бром,радий,литий,тд.

2.гидрокарбонатно-хлоридно-натриевые бессульфатные с общ минерализацией меньше,чем у вод первого типа.Часто бывают термальными,горячими и даже перегретыми,среди них залежи нефти и газа сохранились лишь в хорошо стратиграфически изолированных ловушках.

При гидрогеохим харак-ке следует учитывать условия залегания ПВ в нефтеносных пластах.Эти воды можно подразделять на 2 гр:

1.пластовые воды,краевые,или контурные,подошвенные и приконтурные,наход в однгом пласте с нефтью и генетически с ней связанные.

2.воды водоносных горизонтов в пределах месторождений,непосредственно с залежами не связан и не заключающие промышленные залежи нефти и газа.В составе этих вод большую роль играют древние и современ инфильтрац воды.

Билет10.

Кристаллизация,сорбция и водный обмен-их значение в формированиихим состава ПВ.

Кристаллизация-процесс выделения тв фазы из насыщен растворов,расплавов,паров.Тв фаза выделяется из раствора,если хим потенциал образующего ее компонента меньше хим потенциала этого компонента в растворе.Это происходит в тех случаях,когда концентрация в-ва в растворе становится больше концентрации насыщенного раствора при складывающихся температурных и барических условиях.Такие растворы наз пересыщен,они не стабильны и их переход в состояние насыщения сопровождается образованием тв фазы.

Осн причина крист-это испарительное концентрирование поверхностных и ПВ,изм температуры и давления в очагах разгрузки ПВ,изм их окислительно-восстановительных состояний,смешение ПВ различного хим состава при взаимодействии водоносных пластов.В простейшем виде образование тв соединения из р-ра происходит последовательно и слагается из реакций взаимодействия компонентов с образованием вначале нейтральных молекул.(Fe³⁺+3OH^-=Fe(OH)₃) и далее фазового перехода(Fe(OH)_3р-р- Fe(OH)_3тв).Этот переход при насыщении раствора молекулярной формой.

Сорбцией наз избирательного поглощения избирательного поглощения газов и растворенных в-в тв фазой.При сорбции концентрация в-в в пограничной обл становится больше,чем внутри смежной фазе.Причиной возникновения сорбции явл физ и хим процессы,происходящие на границе раздела фаз.Поэтому сорбция тем больше,чем больше поверхность тв фазы.Различат адсорбцию-процесс поглощения в-ва поверностью тв фазы и абсорбцию-поглощение всем ее объемом.Сорбирующ тв фазу наз сорбентом,а в-во кот сорбируется адсорбатом. Физ сорбция обусловлена электростатическими силами,а также силами молекулярного притяжеия адсорбата.При физ сорбции сорбируемое в-во сохраняет сохраняет свою хим индивидуальность.Такая сорбция обратима,она обычно сопровождается процессом дисорбции,вызванным стремлением частиц к равномерному распределению.Она уменьшается сповыш сопровождается хим реакцией,приводящее к образованию поверхностного хим соединения между ними.При этом кристалл решетка сорбента разрушается и образуется новое поверхностное хим соединение.В зависимости от форм сорбируемого в-ва различают молекулярную сорбцию,когда сорбируются молекулы неэлектролита,и ионную,когда сорбируютс отдельные ионы электролитов.Сорбция мб положительной и отрицательной.При полож сорбции сорбируется растворен в-во-его молекулы и ионы.Отрицательная сорбция заключается в сорбции поверхностью сорбента самого растворителя.Такая сорбция ведет к обр-нию на частицах сорбента пленок связной воды.В рез-те адсорбц процессов в гидрогеохих системах поверх тв фазы,взаимод с ПВ,оказывается заряжен катионами и ионами.При вз-вии такой заряжен тв фазы с водами ионного хим состава происходит самопроизвольный процесс обмена ионов в соответствии с их хим потенциалами в тв и жид фазах.Такой процесс наз ионным обменом.Он не приводит к изм в кристалл стр-ре тв фазы.Физ-хим сущность ион обмена становится понятной из определения 2ого электрич слоя(электр система,состоящ из пространственно разделен зарядов противоположного знака,возникающая на границе тв и жидкой фаз.

Диаграмма Eh-pH