Вопрос 15.

Соотношение в воде свободных катиона Н⁺ и аниона – гидроксила ОН^- определяют кислотные или щелочные свойства воды, которые количественно измеряются водородным показателем рН. Нейтральная среда рН=7, кислая менее 7, а щелочная от 7до 14.

Кислая среда способствует миграции большинства металлов, дающих в растворы катионы металлов, а щелочная лишь для неметаллов, дающих анионы. При образовании комплексных анионов повышается значение рН. Реакция поверхностных вод влияет на миграционную способность элементов и их соединений. Некоторые элементы могут мигрировать в кислой и щелочной среде (литий, натрий, калий, цезий, хлор, бром, йод). Слабокислые и кислые воды способствуют миграции кальция, стронция, бария, меди, цинка, кадмия, железа, кобальта, никеля, хрома трехвалентного, марганца двухвалентного). Щелочная реакция вод активизирует миграцию ванадия пятивалентного, хрома шестивалентного, мышьяка, селена, молибдена, кремния.

Вопрос 16.

Окислительно - восстановительные условия имеют важное таксономическое значение для геохимической классификации вод и ландшафтов. Это объясняется огромным энергетическим эффектом окислительно - восстановительных реакций, коренным образом меняющим геохимическую обстановку в водах. Каждая природная вода характеризуется определенной величиной окислительно-­восстановительного потенциала Eh, который, как и рН, определяется с помощью потенциометра или колориметрически. Eh может быть определен и для условий окисления и восстановления отдельного элемента или иона. Высокий кларк железа и легкая индикация его окисленных и восстановленных соединений (смена окраски) делает удобным положить его поведение в основу выделения окислительно-восстановительных обстановок ландшафта. Выделяются три основных обстановки:

Окислительная – характеризуется присутствием в водах свободного кислорода, поступающего из воздуха за счет естественной растворимости или за счет фотосинтеза водных растений. Eh здесь выше 0,15, часто выше 0,4В; железо находится в форме Fe3+. Кислородные воды обладают высокой окислительной способностью, в них осуществляется микробиологическое окисление органических веществ до углекислого газа и воды, протекают различные реакции окисления неорганических веществ – двухвалентных железа, марганца и др. Для каждого ландшафта можно установить определенную глубину кислородной поверхности, глубже которой вода уже не содержит свободного кислорода.

Восстановительная глеевая обстановка (без H2S) – создается в пресных водах, не содержащих или содержащих мало свободного кислорода и богатых органическими остатками. Микроорганизмы окисляют органические вещества за счет кислорода органических и неорганических соединений. В водах много CH4, CO2, Fe2+, H2, Mn2+. В почвах, осадках и коре выветривания развивается оглеение. Этот тип восстановительной обстановки характерен для болот влажнотропической, тундровой, таежной и лесостепной зон. Eh ниже 0,4 В, местами ниже 0.

Восстановительная сероводородная обстановка (с Н2S) создается в бескислородных водах, богатых SO42-, где микробиологическое окисление органических веществ осуществляется частично за счет восстановления сульфатов. При этом происходит десульфуризация. Происходит осаждение минералов, образующих нерастворимые сульфиды. Величины Еh обычно ниже 0 (до –0,5 В). Такая восстановительная обстановка характерна для солончаков и илов соленых озер степей и пустынь, для глубоких горизонтов подземных вод некоторых районов.