Влияние Еh-p. H обстановки на водную миграцию элементов.

Влияние Еh-pH обстановки на водную миграцию элементов

Влияние Еh-pH обстановки Одним из основополагающих факторов миграции элементов в ландшафтах являются кислотно-щелочные и окислительно-восстановительные характеристики среды. Различные элементы ведут себя по-разному под влиянием этих факторов. Так, в зависимости от Eh- и рН-условий железо может мигрировать в форме Fe3+ или Fе 2+ , осаждаться в виде Fе(ОН)3 При практическом использовании диаграмм стабильности нужно иметь в виду, что получаемые по ним границы действительны лишь при использовании в расчетах значений активностей и стандартных потенциалов.

Диаграмма стабильности основных соединений железа

Соотношение Еh/ph в природных средах

Обстановки, формирующиеся в природных средах 1.Окислительная обстановка (Eh > 0,15 В) отличается наличием в водах свободного кислорода, поступающего из воздуха за счет жизнедеятельности растений или другими путями. Глубина кислородной поверхности совпадает с уровнем грунтовых вод, иногда спускается ниже до первого водоупорного пласта. В окислительной обстановке железо находится в форме Fe+3 , как правило, в виде плохорастворимого гидроксида, а Сг, V, S и Se образуют высокорастворимые соединения: хроматы, ванадаты, сульфаты и селенаты, - с высокой миграционной способностью. Окислительная обстановка характерна для сред, контактирующих с атмосферой, - дождевых, речных, озерных вод, приповерхностных горизонтов морских вод

Обстановки, формирующиеся в природных средах 2. Восстановительная глеевая обстановка (Eh от -0,2 до 0,4 В) создается в пресных водах, совсем не содержащих или содержащих мало свободного кислорода, не содержащих сероводорода и богатых органическими остатками. Здесь микроорганизмы окисляют органические и неорганические соединения за счет кислорода, содержащегося в них. Примером этого может служить реакция денитрификации 4NO-3 + 5С 2CO2-3 + ЗСO2 + 2N2 В водах образуются Н2 N2, CH4, Fe2+, Мn2+ . Так как воды содержат мало сульфат-ионов SO, то сероводород в них не образуется. Восстановительная глеевая обстановка характерна для промежуточных сред - болотных и грунтовых вод.

Обстановки, формирующиеся в природных средах 3. Восстановительная сероводородная обстановка (Eh < 0) создается в бескислородных водах, богатых сульфат-ионами, где микробиологическое окисление органических веществ происходит за счет кислорода сульфатов. При участии бактерий D.desulfiiricans в водах развиваются процессы сульфат-редукции: SO42- +2Cорг  2СО2 + S2- Появление в водах сероводорода иногда в концентрациях до 2-3 г/л способствует осаждению металлов, образующих нерастворимые сульфиды типа FeS2. Восстановительная сероводородная обстановка характерна для солончаков, илов соленосных озер, глубоких горизонтов подземных вод, а также возникает в техногенных ландшафтах (отстойники, хвостохранилища с повышенными содержаниями SO42- в водах).

Классификация мигрирующих элементов Классификация воздушных мигрантов: активные мигранты, образующие химические соединения (SO2, NOх и др.) пассивные, не образующие таковых (инертные газы)

Классификации форм миграции элементов в зависимости от образования продуктов процесса выветривания: устойчивые минералы, устойчивые к химическому и физическому выветриванию; гидрослюды: вторичные минералы, состоящие из кремния, алюминия, калия (например, глины); оксиды и гидроксиды (например, лимонит - гидроксид железа); карбонаты, осажденные органическим и неорганическим путем; эвапориты (NaCI, CaSO4, MgSO4); восстановительные соединения (органические осадки, осадочные сульфиды и сера, накапливающиеся в восстановительных условиях).

Классификации форм миграции элементов в зависимости от значений ионного потенциала элементы с низким ионным потенциалом, мигрирующие в растворе; элементы со средним ионным потенциалом, осаждающиеся в форме гидролизатов; элементы с высоким ионным потенциалом, которые ведут себя как типичные неметаллы и образуют комплексные ионы.

Зависимость свойств ионов от величины ионных потенциалов(Z/R) Z/R=30 Z/R=12