Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

img-090539

.pdf
Скачиваний:
53
Добавлен:
31.05.2019
Размер:
12.33 Mб
Скачать

98

ь»

с о

Q

а

Содержание органических веществ в поверхностных водах

X О)

5 3

9 к

я 5 -

s 12

5 tn

С s

«> £ -5.

Я Ц ^ ;

5 s 7

§ g S 'g § *

ИS

°I

g o

^ £ р. 15

>>

я-

« н О

Л

О Сн

ч

4 2

 

е

0J

Я

соО g *

К

к

3S К S

>» « f—<

к

и

я

А.

О

С!

Я

И

£ И

S°

Сч

Раздел I» Теоретические основы гидрохимии

О О

 

о

^

о

о

 

о

О О

 

о

оо

о

 

о

03 W ® о

о

^

С 00

СЧ] 00 —

со ЮНо н и У

I I ® »' I

t-

I

I

I СО I

 

I g

©, О й “»

О О Оо о

О У

© о

 

см

с о

о з

О

 

W

см со

 

СО

 

со

чг

со

о о

T t о C i ю с о

СОСО00 и н

о о ю о оо. «ОО Ь И N 03 СО CQС<3

 

 

 

 

о

 

О О

 

О

 

 

 

о о

 

 

 

о

 

о о о о

 

 

О С5

 

rf

 

 

 

со о

 

 

 

 

 

о

 

О Н О ^

 

I I

 

И И о о ^

 

СОЮN Ю

 

гН

 

 

I

 

 

11-*

I

 

 

I

 

I

H T t

I

 

ю т р с о с о

 

I

 

О О <М

 

 

О

О

 

н н о

 

 

 

 

о

 

СМю

 

00

 

 

 

1-Н00

 

 

-Tf

 

 

 

 

 

 

Tf *-н

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о

о

 

О Nо О Ч*

 

о

-

о

ю

 

ю

 

1-Н

СО

Ю т*00*

 

 

 

СО^

 

 

О

»

«ю

 

 

 

 

 

 

СО

 

СЧ]

с о

 

cq о О со

I

СЧ]

нИ СОн ЮW 03

^ СМ»-нЮт-н

 

I со ь-~

I

I

I

o

I

 

I

 

I

I

 

I

I

M i l l

 

 

о N СЧ] о

 

o o o

 

o

o ^ t o c q

 

00 О О оз о

 

03

СМ

 

СЧ] т-Н ю СМ 00СО СО СЧ]

со ю t“H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СЧ]

 

 

 

с о

н

 

О

00

О

 

 

см

Оз

СЧ]

 

 

 

КО СО

ю

 

о

 

00

 

t-

0000

СО

т-Н

с о

 

 

 

ю

 

 

Н Tf О СО.. и

 

О т-Н О О О О

 

 

 

О О О т-Н

 

I

I « . g 1

1

1

1

 

1 1 1 1 I I

 

1

1

1

сд <м

N Н Tf о ^

т *

 

О

СО

00оз

СО t -

 

 

 

,40-

Э,2-

ТГ

О

1

-

ю

с о

 

см

T f

т-Н

 

 

т-Н

см

 

 

 

гН

 

о

 

 

О О О О О О О

 

 

 

О

О т >

 

00

 

ю

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ю

 

ьг

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Tf <М

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I I

СМ |

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

со тГ

оСМт*

 

t-

 

 

 

 

00

 

*

 

 

О

 

 

o ^ T f u 3 u ) g „ o t : S

 

см

 

 

 

 

 

О

 

 

Оз

 

 

о н н о о ‘ 0 ® 0 0 0

 

 

 

со

 

 

с я

см

 

 

 

 

I l l l t i l l

 

I 1

т-Н

1 1 1

1 1

 

5 I

МЮО0м1>” с’ й ^ ' й

О

г>

 

 

т-Н

 

 

в в й » » 0 н ° . й в

 

см

 

 

 

 

 

 

 

О

 

 

 

О О О

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ю

 

 

СО

О

 

 

О О О СОо

ooo i qo

 

с о

 

 

ГО ^ ’"i О) «О ■«* SO t>"в

н

СО Й .

О

1“ н

ю

ю

0 0

N i n t - H T j m N H

rH *-Hf-H CO CO

1

0 0

1 I

I

 

I

I и I I

I

I

I

I I

с о

ю

 

 

 

^ н

 

0 0

COOlHOONO^ro

СОЮО О th-

 

о з

 

 

t*-

4f

 

N Tf ЮN ui Ю Ю W Ю н и

 

 

 

 

 

CO

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В

 

 

Ф

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s

Ф

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ч

 

о

 

a

 

св

 

 

S

 

 

 

 

s

о

 

tf

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tf

 

о

 

ф

 

&

 

 

X

 

 

 

 

a

 

Q, Ф Ф

S ф

 

Ф

 

 

Ф

 

 

 

 

rt

К

 

Й О S

 

п

 

 

a.

 

 

 

 

fx

R

 

а§

 

О

 

 

 

 

 

 

к

 

О

о Ф

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

О

 

 

 

 

Д

Л -

r-,

с

М ,Х ОWpHь и

g n

 

 

 

 

 

fc[

^

tj

ю ю сз ф

 

 

 

 

 

о £ £■$ u

О

S

 

 

 

к к

«3

 

 

 

 

о

s

о 2Я >>.- ftP. Sк и gj

 

 

 

 

ffl « o S K S s

:=rwfi,t=£wtfi=t*«

 

 

 

Суммарное содержание гумусовых соединений.

Глава 3. Химический состав природных вод

99

более простые; и выделяющаяся при этом энергия служит источни­ ком их существования. Жизнедеятельность микроорганизмов мо­ жет происходить как при наличии кислорода, так и при его недо­ статке и даже полном отсутствии. Соответственно этому организмы разделяются на аэробные и анаэробные. К аэробным микроорга­ низмам относятся, например, нитрифицирующие бактерии, а к ана­ эробным — бактерии, вызывающие „метановое брожение” или восстанавливающие сульфаты до сероводорода.

Распад органического вещества в природных водах называется про ц ессо м м и н е р а л и з а ц и и . Он имеет важное значение не только для разложения остатков организмов и продуктов их жизнедеятельно­ сти в водоеме, но и для возврата (регенерации) в воду ряда элемен­ тов (С, Р, N и др.), необходимых для питания гидробионтов.

3.9. М икроэлем енты (м икроком поненты )

и их зн ач ен и е

М и к р о к о м п о н е н т а м и , или м и к р о э л е м е н т а м и ,

А. П. Виногра­

дов называет такие элементы, среднее содержание которых е водах обычно составляет менее 10 мг/л. Однако эта цифра является абсо­ лютно условной. В отдельных случаях содержание микрокомпо­ нентов в водах может намного превышать указанное значение. Микроэлементы представляют собой самую большую группу эле­ ментов химического состава природных вод, в нее входят практиче­ ски все элементы периодической системы, не включенные в преды­ дущие четыре группы растворенных компонентов (главные ионы, растворенные газы, биогенные и органические вещества). Условно их можно разделить на пять подгрупп:

1)типичные катионы (Li+ , Rb+, Cs+, Ве2+, Sr2+, Ва+и др.);

2)ионы тяжелых металлов (Cu2+ , Ag+ , Au+, Pb2+, Fe2+, Ni2+, Co2+

идр.);

3)амфотерные комплексообразователи (Сг, Мо, V, Мп);

4)типичные анионы (Вг“, Г, F“, В3-);

5)радиоактивные элементы.

Список микрокомпонентов по мере углубления наших знаний о химическом составе природных вод непрерывно пополняется. Мик­ роэлементы необходимы для нормальной жизнедеятельности рас­ тений, животных, человека. При недостатке в питьевых водах фто­ ра наблюдается заболевание зубов — кариес, а при избытке этого элемента — другое заболевание, флюороз. Распространение подаг­ ры в некоторых районах Армении связано с высоким содержанием молибдена в почвах и водах. Известны провинции с избытком ред­ ких элементов. Повышенное содержание бора в почвах (а следова­ тельно, и в водах) некоторых районов Прикаспийской низменности вызывает тяжелые желудочно-кишечные заболевания у овец; по­

100

Раздел 1. Теоретические основы гидрохимии

вышенное содержание селена в травах вызывает нарушения роста и развития рогов, копыт и различные болезненные явления.

Исследование микроэлементов затруднено не только из-за их малого содержания в природных водах, но в значительно большей степени из-за многообразия, неясности и слабой изученности форм их нахождения в растворе. Некоторые авторы насчитывают более 20 миграционных форм микроэлементов. Они могут присутствовать в природных водах в виде взвесей, коллоидов (гидроксиды метал­ лов), в форме комплексов, образуемых с гуминовыми и другими органическими кислотами, в виде недиссоциированных (CuS04)° и полудиссоциированных (СиС12)+ молекул, продукта гидролиза (СиОН)+ и свободных ионов Си2+ и т. д.

Содержание микрокомпонентов в природных водах в большин­ стве случаев очень низкое, намного ниже 1 мг/л. Поэтому для удоб­ ства их концентрацию иногда выражают в микрограммах на литр (1 мкг = 0,001 мг). Низкое содержание некоторых из них обуслов­ лено их малой распространенностью в природе (низким кларком в породах). Однако главной причиной, ограничивающей концентра­ цию микроэлементов, является уменьшение растворимости тяж е­ лых металлов (Fe, Cu, Zn, Со, Ni, Hg, Ag и др.) из-за постоянно

присутствующих в воде анионов ОН", СО2", реже H jPOj" и HS". Особенно большое лимитирующее значение принадлежит ОН", так как большинство гидроксидов металлов труднорастворимы, поэто­ му pH воды является важнейшим показателем, определяющим по­ ведение микроэлементов.

Другой причиной малых концентраций микроэлементов явля­ ется адсорбция. Сорбентами микроэлементов могут быть глинистые минералы во взвешенном состоянии, породы, через которые филь­ труется вода, органические вещества различной степени дисперсно­ сти, являющиеся остатками растительных и животных организмов. И наконец, еще одной причиной низких концентраций микроэле­ ментов в воде является их извлечение живыми организмами.

Таким образом, в природных водах, как правило, не создаются высокие концентрации микроэлементов. И лишь в особых условиях (обычно при низких значениях pH) наблюдаются аномально высо­ кие концентрации некоторых микроэлементов.

Миграционная способность микроэлементов очень низка. Из­ вестны два процесса миграции микроэлементов:

1) гипогенная миграция в начальный геологический период, ко­ гда кристаллизировалась жидкая магма и элементы распределя­ лись среди горных пород;

2) супергенная миграция, когда после остывания горных пород элементы распределялись под воздействием атмосферных процес­ сов в окружающей среде.

Глава 3. Химический состав природных вод

101

Супергенная миграция при вторичном рассеивании во внешней окружающей среде играет важную роль в распределении элементов в почвах. На подвижность элементов сильно влияет ряд факторов, в том числе pH и устойчивость минералов к разрушению. А. Перельман ввел фактор, известный как коэффициент водной миграции К, который характеризует подвижность определенного элемента в воде Кх = 100 m /aN (здесь т — содержание элемента в природных водах, м лн '1, N — содержание элемента в горных поро­ дах, %о; а — содержание минералов в воде, %).

В табл. 3.8 приведена группировка элементов по подвижности в зависимости от кислотности среды.

 

 

 

 

Таблица 3.8

Относительная подвижность элементов при миграции

 

в окружающей среде

 

Относительная

 

Окружающая среда

 

 

 

нейтральная

восстанови­

подвижность

окислительная

кислая

 

 

 

до щелочной

тельная

Очень высо­

Cl, I, Вг, S, В

Cl, I, Br, S, В

Cl, I, Br, S, В,

Cl, I, Br

кая

 

 

Mo, V, U, Se,

 

 

 

 

Re

 

Высокая

Мо, V, U, Se,

Mo, V, U, Se,

Ca, Na, Mg, P,

Ca, Na, Mg, F,

 

Re, Са, Na,

Re, Ca, Na,

Sr, Ra

Sr, Ra

 

Mg, F, Sr, Ra,

Mg, F, Sr, Ra,

 

 

 

Zn

Zn, Cu, Co, N i,

 

 

 

 

Hg, A g, Au

 

 

Средняя

Cu, Co, Ni,

As, Cd

As, Cd

 

 

Hg, A g, Au,

 

 

 

 

As, Cd

 

 

 

Низкая

Si, P, K, Pb,

Si, P, K, Pb,

Si, P, K, Pb,

Si, P, K, Fe,

 

Rb, Ba, Be, Bi,

Li, Rb, Ba, Be,

Li, Rb, Ba, Be,

Mn

 

Sb, Ge, Cs, Tl,

Bi, Sb, Ge, Cs,

Bi, Sb, Ge, Cs,

 

 

Li

Tl, Fe, Mn

Tl, Fe, Mn

 

Очень низ­

Fe, Mn, Al, Ti,

Al, Ti, Sn, Pt,

Al, Ti, Sn, Те,

Al, Ti, Sn, Та,

кая

Та, Pt, Cr, Zr,

Cr, Zr, Th,

Cr, Zr, Th, Zn,

Pt, Cr, Zr, Th,

 

Th, редкие

редкие земли

Cu, Co, Ni,

редкие земли,

 

земли

 

Hg, Ag, Au,

S, В, Mo, V,

 

 

 

редкие земли

U, Se, Re, Zn,

 

 

 

 

Co, Cu, Ni,

Hg, A g, Au,

A s, Cu, Pb, Li,

Rb, Ba, Be, Bi,

Sb, Ge, Cs, Tl

102

Раздел 1. Теоретические основы гидрохимии

Бром — типичный анионогенный элемент. Его соединения с ос­ новными катионами химического состава природных вод характе­ ризуются очень высокой растворимостью. Кларк брома равен 2,1 х х 1СГ4 % . Как иод и фтор, бром встречается в земной коре в раство­ ренном состоянии и обычно в незначительных количествах. Содер­ жание брома в природных водах во много раз меньше содержания ионов хлора. Пресные воды отличаются, как правило, наинизшими концентрациями брома — от 0,001 до 0,2 мг/л. Сравнительно много брома в водах минеральных источников (10—50 мг/л) и в водах не­ которых соляных озер (до 900 мг/л). Среднее содержание брома в океанической воде составляет приблизительно 65 м г/л при отноше­ нии Cl/Вг, равном 240—300. В водах потерявших связь с океаном морских бассейнов, в формировании которых существенное значе­ ние имеет континентальный сток (Каспийское, Аральское моря), содержание брома уменьшается до 2 мг/л, а отношение Cl/Вг вы­ растает до 2000. Содержание брома в подземных водах увеличива­ ется с ростом минерализации (рис. 3.5). Максимальные количества брома обнаружены в рассолах нефтяных месторождений. Связыва­ ние брома в комплексное соединение с элементами (Zn, Си и др.) происходит только в водах невысокой минерализации (менее 1— 5 г/л), в которых концентрации элементов-комплексообразова- телей соизмеримы с концентрацией брома (отношение больше еди­ ницы). В минерализованных водах это отношение намного ниже единицы, и потому основным состоянием брома в таких водах яв­ ляется ионная форма.

Иод — анионогенный элемент с ярко выраженными биофиль-

ными свойствами. Кларк иода составляет 4 ■10'5 % . Соединения иода с главными катионами химического состава вод, как и соеди­ нения брома, хорошо растворимы, поэтому иод может создавать в подземных водах очень высокие концентрации: 1400 м г/л — в под­ земных водах США; 773 м г/л — в рассолах триас-юрских отложе­ ний Устюрта, 470 мг/л в соленых водах меловых и миоценовых от­ ложений Копетдага. Аналогично брому иод в больших количествах скапливается в водах нефтяных месторождений (рис. 3.5). В пре­ сных подземных и поверхностных водах концентрация иода выра­ жается лишь сотыми и тысячными долями миллиграмма на литр.

Вводе р. Дон содержится иода 0,009 мг/л.

Снедостаточностью иода связано тяжелое заболевание щито­ видной железы у человека (эндемический зоб). Главная причина заболеваемости заключается в нехватке иода в пище, а не в питье­ вой воде. Одной из особенностей геохимии иода является связь его с живым веществом. Поэтому иод концентрируется в почвах и илах,

вобразовании которых участвуют организмы. Много иода содер­ жится в тонкодисперсных породах, богатых органическим вещест­

Глава 3. Химический состав природных вод

103

вом. Кроме того, следы иода обнаруживаются во всех горных поро­ дах. Следовательно, и органическое вещество, и горные породы мо­ гут быть источниками поступления иода в природные воды. Важ­ ным источником иода в почвах и водах являются осадки, захваты­ вающие иод из атмосферы, в которую он приносится ветром со сто­ роны моря.

а)

Вг мг/л

б)

I мг/л

Рис. 3.5. Зависимость концентраций брома (о) и иода (б) от общей минерализации подземных вод (по данным более 5 тыс. анализов) (по А. М. Никанорову)

1 — осредненные значения; 2 — единичные значения (в нефтяных месторождениях)

Фтор. Гидрохимия фтора изучена достаточно полно, поскольку он принадлежит к числу элементов, чрезвычайно осложняющих проблему питьевого водоснабжения во многих регионах как нашей, так и других стран (США, Индия и др.) Слишком малое содержание фтора в питьевой воде (менее 0,01 мг/л), а также его повышенное количество (более 1,5 мг/л) вызывают заболевание зубов. Содержа­ ние ионов фтора в воде рек, озер и артезианских скважин колеблет­ ся в сравнительно узких пределах — от 0,04 до 0,3 мг/л. Так, в во­ дах р. Невы содержание фтора составляет примерно 0,04— 0,087 м г/л, р. Волги — 0,1—0,3, р. Москвы — 0,12—0,16, р. Ени­ сея — 0,09 мг/л. Изредка в подземных водах количество фтора дос­ тигает 1— 1,5 мг/л и как исключение 5—6 мг/л. В морской воде фтора содержится около 1 мг/л. В некоторых минеральных источ­ никах (Аахен) его концентрация равна 31,8 мг/л. Очень высокое

104 Раздел 1. Теоретические основы гидрохимии

содержание фтора и в рапе соляных озер (Баскунчак — 23,4 м г/л, Индер — 37,8 мг/л).

Одним из источников повышенного содержания ионов фтора в подземных водах являются фторсодержащие минералы. Например, на Украине в водах бучакского и альбсеноманского горизонтов со­ держание фтора достигает 5—6 мг/л, что объясняется присутстви­ ем в водоносных породах фосфорита. Концентрацию ионов фтора до 6 м г/л в водах каменноугольных отложений Подмосковной впади­ ны относят за счет присутствия в породах флюорита. Еще более вы­ сокое содержание фтора (6—9 мг/л) установлено в водах некоторых источников Центрального Казахстана, вытекающих из щелочных гранитов, а также в термальных источниках северных цепей Тянь- Ш аня. Значительная вариабильность содержания фтора в природ­ ных водах связана с его химическими свойствами. Имея макси­ мальную электроотрицательность, фтор — типичный носитель свойств анионогенных элементов и в то же время он является уни­ версальным комплексообразователем (фторкомплексные соедине­ ния имеют относительно высокую устойчивость и разлагаются только в щелочной среде). В отличие от других галогенов (С1, Вг, I) фтор характеризуется чрезвычайно низкой растворимостью своих кальциевых солей. Поэтому содержание фтора в подземных водах лимитируется содержанием кальция. Вследствие высокой раство­ римости NaF переход фтора из пород в подземные воды и его со­ держание в них зависят от соотношения Na/Ca (чем больше это со­ отношение, тем больше фтора может содержаться в этих водах).

Важным источником иона фтора в природных водах служат продукты разрушения горных пород, в состав которых входят апа­ тит Ca5(P04)3F, турмалин и другие минералы. Его кларк составляет

6,6- 1<Г2 %.

Железо. Железо относится к числу наиболее распространенных элементов в земной коре — это четвертый по распространенности (после кислорода, кремния и алюминия) элемент. Его содержание в земной коре — около 4,65 % (по массе). Железо встречается в виде различных соединений: оксидов, сульфидов, силикатов. Его важ ­ нейшими рудами являются магнитный железняк, красный бурый железняк, пирит или железный колчедан. Однако вследствие низ­ кой миграционной способности концентрация железа в природных водах настолько незначительна, что его принято относить к числу микрокомпонентов. Высокий кларк железа обусловливает присут­ ствие этого металла как непременного компонента в природных во­ дах; его концентрация варьирует от микрограммовых количеств до нескольких миллиграммов в 1 л.

В зависимости от кислотно-восстановительного потенциала (Eh) природных вод железо проявляет характерные ему степени окис­

Глава 3. Химический состав природных вод

105

ления (+2; +3). В водах железо присутствует в виде гидроксидного (Fe2+ и Fe31) состояния. Двухвалентное железо мигрирует в кислых водах (pH < 5,5), слабее — в нейтральных и слабо — в щелочных

(рис. 3.6).

При наличии свободного кислорода гидроксид железа Fe2+ неус­ тойчив и легко переходит в гидроксид Fe3t, характеризующийся меньшей миграционной способностью. Реакция Fe2 Fe3+ широко распространена в природе, она имеет огромное гидрохимическое значение. Процесс окисления Fe2+ во многих случаях протекает при участии железобактерий. Образующийся при окислении Fe(0H)3 очень малорастворим (при pH 4 — около 0,05 м г/л, а при высоких значениях pH — тысячные и еще меньшие доли миллиграмма на 1 л), но может присутствовать в растворе в коллоидном состоянии, Для Fe3+ свойственна коллоид-

ная миграция (с органическими EhB соединениями). Коллоидное же­ лезо характерно для поверхно­ стных вод (коллоиды Fe(OH)3). Железо Fe2+ обнаруживается в основном в водах с низкими значениями Eh, например в во­

дах гиполимниона евтрофизованных озер, в некоторых грун­ товых водах и др.

Рис. 3.6. Поля устойчивости гидрокси­ дов железа на pH — ЕЛ-диаграмме (по Е. В. Пиннекеру)

1— граница природных вод; 2 — граница

подземных вод

12 pH

Гидроксидное железо более типично для подземных вод, где его содержание может доходить до 1 мг/л. Однако известны воды, в которых количество гидроксидного железа достигает десятков и сотен миллиграммов на литр. Это воды кислые, с pH < 4, образую­ щиеся преимущественно путем окисления сульфидов железа.

Результаты расчетных методов исследования состояния ионов металлов показывают, что доминирующее влияние на состояние железа в поверхностных водах должно оказывать комплексообразование с неорганическими лигандами. Однако многочисленные экспериментальные данные свидетельствуют о другом: в большин­ стве случаев высокие концентрации растворенного железа, обна­ руживаемые в поверхностных водах, обусловлены комплексообра-

106 Раздел 1. Теоретические основы гидрохимии

зованием с высокомолекулярными органическими соединениями. Как и для других тяжелых металлов, для железа фульвокислоты являются более сильным комплексообразователем, чем гуминовые кислоты. Основными формами миграции железа в поверхностных пресных водах являются взвешенные и коллоидные формы, дости­ гающие 95—97 % его валового содержания в речных водах и 65— 85 % — в водах озер и водохранилищ.

Соединения железа поступают в поверхностные воды за счет процессов химического выветривания горных пород. Значительные его количества поступают в водоемы с подземным стоком, с произ­ водственными и сельскохозяйственными сточными водами и др. Железо является важным питательным элементом для водорослей, высших водных растений и многих других представителей гидробионтов. Недостаточное содержание железа может быть одним из лимитирующих факторов развития фитопланктона. Нередко желе­ зо включают в группу биогенных элементов состава вод.

Стронций. Этот микроэлемент относится к группе кальция (ще­ лочноземельный металл). Его кларк равен 1,4 • 10 2 % . Стронций является геохимическим аналогом кальция. Стронций, как и каль­ ций, является слабым комплексообразователем. В то же время имея меньшую энергию гидратации, обладает большой способно­ стью к сорбционным и ионообменным процессам.

Хлориды стронция хорошо растворимы в воде, сернокислые его соединения характеризуются слабой растворимостью: в 1 л воды при 18 °С растворяется 114 мг SrSO^.

В пресных водах концентрация стронция обычно намного ниже 1 м г/л и выражается в микрограммах на литр. Однако встречаются районы с повышенной концентрацией этого иона в водах. Так, в Прикаспийской низменности в речных водах содержание стронция колеблется от 0,5 до 2,5 мг/л, в пресных и солоноватых грунтовых водах оно достигает 4,5 мг/л, увеличиваясь с ростом минерали­ зации.

Стронций резко отличается от кальция по своему биологиче­ скому воздействию на организм. С избыточным содержанием этого элемента в почвах, водах и продуктах питания связана так назы­ ваемая урбвская болезнь. Это заболевание впервые было обнаруже­ но в Восточном Забайкалье в бассейне речки Урбв. Оно вызывает поражение суставов, их деформацию, задержку роста. Уровская болезнь поражает также животных.

Источниками стронция в природных водах являются горные породы, наибольшие количества стронция содержат гипсоносные

отложения.

 

 

Н икель относится к числу

малораспространенных

элементов;

его содержание в земной коре

составляет 8,0 • 10“3 %

(по массе).

В природных условиях встречается главным образом в виде соеди­ нений с мышьяком или серой, например купферникель NiAs, желе­

Глава 3. Химический состав природных вод

107

зоникелевый колчедан (Fe, Ni)9 S8, мышьяково-никелевый блеск NiAsS. Никель в микроскопических дозах почти всегда присутству­ ет в природных водах. В речных водах никеля содержится в сред­

нем

3 м кг/л;

концентрация обычно колеблется в пределах

0,8—

10,0

м кг/л в

зависимости от условий. В подземных водах,

омы­

вающих никельсодержащие горные породы, концентрация никеля иногда возрастает до 20 мг/л.

Одним из наиболее серьезных источников загрязнения никелем являются сточные воды цехов никелирования, никелевых обогати­ тельных фабрик, заводов синтетического каучука. Огромные вы­ бросы никеля сопровождают сжигание ископаемого топлива. Этот источник ежегодно вносит в атмосферу до 70 тыс. т никеля.

Никель принадлежит к числу канцерогенных элементов. Он способен вызывать респираторные заболевания. В районах никеле­ вых месторождений в Казахстане от избыточного содержания ни­ келя в кормах слепнет скот. Считается, что свободные ионы никеля (Ni2+) примерно в 2 раза более токсичны, чем его комплексные со­ единения с неорганическими и органическими лигандами. Наибо­ лее распространены в природных водах соединения никеля, в кото­ рых он находится в степени окисления +2. Соединения Ni3+ обра­ зуются обычно в щелочной среде при наличии сильных окислите­ лей. Самые прочные комплексные соединения Ni (II) образуются с лигандами, содержащими донорные атомы азота. Подвижность Ni (II), как и некоторых других металлов, зависит от количества органического вещества в почвах и водах, его характера, от pH и Eh среды.

Ионы Ni2+ подвержены гидролизу в меньшей степени, чем ка­ тионы других металлов. Ощутимый гидролиз Ni (II) возможен лишь при pH >9,0.

При наличии органических лигандов доминирует комплексообразование никеля с ними, причем наиболее существенный вклад вносят фульватные комплексы.

Несмотря на определенную роль в миграции никеля (II) в виде растворенных форм, подавляющая часть металла переносится реч­ ными водами во взвешенном состоянии. Особенно велико количест­ во никеля, мигрирующего в виде взвешенных веществ в воде гор­ ных рек. Например, для вод рек Оби и Енисея количество NiB3Bдос­ тигает 60,5—86,7 % . Речными водами Черноморского бассейна ежегодно выносится около 10,7 тыс. т никеля, из которых 91,9 % находится во взвешенном состоянии.

Вследствие адсорбционных процессах никель способен накап­ ливаться в донных отложениях водоемов. В поровых водах никель связан в комплексы с высокомолекулярными гумусовыми соедине­ ниями, причем степень закомплексованности достигает 40—80 % NipacTB. Можно полагать, что в этих условиях никель характеризует­

Соседние файлы в предмете Гидрохимия