Газы

поскольку в природе нет вакуума.
Обязательной составляющей каждой природной воды являются

растворенные газы.
Происхождение их может быть связано с атмосферой, процессами дегазации мантии, химическими и биохимическими процессами, происходящими в недрах Земли и на ее поверхности.

с такими компонентами, как азот, кислород, аргон и т. п.

Сухой атмосферный «чистый» воздух содержит (в %): N2 78,09; О2 20,15; Аr 0,93; СO2 0,03, а также следы других газов.
В зоне аэрации соотношения компонентов воздуха непостоянны. Для нее характерны повышенное (по сравнению с атмосферным воздухом) содержание СO2 (1—5 %) и пониженное O2 (20% до 0%).

почти в любой природной воде имеется растворенный азот. Растворимость (при

0 °C и парциальном давлении 0,1 МПа) 23,6 мл/л, или 29,5 мг/л (17 мл/л). В равновесии с воздухом может находиться 29,5 · 0,78 = 23 мг/л азота.
Большая часть N2, растворенного в подземных водах верхних горизонтов, имеет атмосферное происхождение. Концентрация пропорциональна парциальному давлению газа.

современного вулканизма в газовом составе подземных вод может появиться небольшое

количество азота вулканического (мантийного) генезиса.
В нефтегазоносных районах в подземных водах появляется азот биогенного происхождения, связанный с разложением органического вещества нефти. Биогенный азот используют как нефтегазоносный признак.
Отмечено повышение содержания с глубиной, с ростом парциального давления.

пользуются коэффициентом Ar · 100/N2
Допущение - весь аргон в газовой составляющей имеет

воздушное происхождение. Для воздуха этот коэффициент равен 1,18 %; для воздуха, растворенного в воде, разница в растворимости аргона и азота изменяет коэффициент на 2,53 %.
Если в спонтанном газе Ar · 100/N2<1,18, а в растворенном <2,52, то избыточный азот не воздушного происхождения, чаще всего – биогенного. Расчеты эти приблизительные, так как не учитывается радиогенный аргон.

(при 0 °C и парциальном давлении 0,1 МПа) 49,2 мл/л, или 70,3 мг/л (34

мл/л). В равновесии с воздухом может находиться 70,3 · 0,209=14,7 мг/л кислорода.
Близкие к этому значения содержания кислорода и характерны для поверхностных и грунтовых вод. Главный источник растворенного в воде кислорода – воздух.

аэробных бактерий приводит к появлению в подземных водах биогенного CO2
Выпадают

в осадок оксиды и гидроксиды Fe, цементирующие горные породы.
Формируются зоны окисления и вторичного обогащения на сульфидных месторождениях.
В результате кислород быстро расходуется и на глубинах первых сотен метров его содержание обычно не превышает нескольких миллиграммов на литр.

1785 г. голландский физик М. ван Марум по характерному запаху

и окислительным свойствам, которые приобретает воздух после пропускания через него электрических искр. Термин озон предложен немецким химиком X.Ф. Шёнбейном в 1840 г., вошёл в словари в конце XIX века.

куб.см газа).
На высоте 15-25 км в 3 раза больше.

В полярных широтах до 5.1012 .
Это и есть озоновый слой, сформировавшийся в силуре, когда количество кислорода в атмосфере достигло около 10 % от современного.

180 нм. УФ-свет с большей длиной волны (около 320 нм),

наоборот, способствует разложению озона. Поверхности Земли достигают только те ультрафиолетовые лучи, которые не опасны для живых организмов.

+ O2;
NO2 + O –––> NO + O2;
подъем крупных ракет:

OH - + O3 –––> HO2 + O2;
HO 2 + O –––> OH- + O2;
фреоны: F-11 – CCl3 F; F-12 – CCl2F2 и др.
Сl + O3 –––> ClO + O2
ClO + O –––> Cl + O2

годы 0,033, теперь около 0,04. То есть, содержание углекислого газа

в воздухе невелико.
Растворимость CO2 довольно высокая. При 0 °C и давлении 0,1 МПа составляет 1713 мл/л, или 3350 мг/л. Однако, количество углекислого газа в воде, находящегося в равновесии с воздухом, составит 3350 · 0,00033 = 1,1 мг/л. Воды, находящиеся в соприкосновении с атмосферой, содержат относительно мало углекислого газа.

компонентом большинства природных вод.
Процессы окисления органического вещества, сульфатредукции, продуцируют углекислый

газ, содержание которого в почвенном воздухе составляет обычно десятые доли процента и даже первые проценты.
Соответственно увеличивается и содержание углекислого газа в грунтовых водах, составляющее обычно от 20–30 до 200–300 мг/л.

горных пород
На всех стадиях термального метаморфизма происходят физико-химические процессы,

продуцирующие CO2 при температурах от 100 до 800–1100 °C и давлениях от 100–200 до 1000–1500 МПа.
Выделяющийся газ поднимается по зонам тектонических нарушений и, смешиваясь с подземными водами различного генезиса, формирует широкую гамму углекислых вод, разного химического состава.

порода, образовавшаяся в результате осаждения карбоната кальция из горячих или

холодных углекислых источников.

г. Сиена)

давления и температуры и обычно составляет 1–3 г/л, в редких случаях

достигает 15–20 г/л.

в воздухе по объему составляет 0,93 %. Растворимость аргона при 0 °С

и давлении 0,1 МПа составляет 57,8 мл/л, или 107,8 мг/л
Вода, находящаяся в равновесии с воздухом, содержит около 0,96 мг/л аргона.
Соотношения, изотопов аргона, в воздухе: 36Ar; 38Аr; 40Ar : 0,337; 0,063; 99,600 %. 40Ar / 36Ar = 295,6.

горными породами, его содержание в воздухе служит показателем доли атмосферного

газа в природных водах

40Ar радиог. = Σ 40Ar - 40Ar возд.
Содержание радиогенного аргона в источниках Камчатки в 1/3 проб 3-10%. Нефтяные газы Ферганы – 100-120 ppm. Источники накопления радиогенного аргона – мантия, радиоактивный распад.
Использование – индикатор воздушной составляющей (Ar/N2; He/Ar) Изменение соотношения изотопов аргона в воде используется при прогнозе землетрясений.

составляющий 23 % от общей массы звезд, планетарных туманностей и межзвездного

газа. На Земле распространенность гелия ниже на 10 порядков. Содержание гелия в воздухе невелико и объемная доля составляет 5,24 · 10-4 % (~0,0005 %).
Растворимость гелия при 0 °C и давлении 0,1 МПа 9,7 мл/л, или 1,73 мг/л. В нормальных условиях 7 мг/л. Относительно малая распространенность гелия на Земле объясняется его диссипацией, в особенности в начальный период формирования нашей планеты.

около 0,0005. Накопление – радиоактивный распад калийсодержащих минералов.
Отсюда гелий-аргоновый

метод определения возраста подземных вод. Для "древних" вод содержание гелия может достигать первых процентов.
Много "помех", затрудняющих использование гелий-аргонового метода, связанных с другими источниками поступления гелия. На урановых м-иях содержание гелия может быть очень высоким. Золото-урановое месторождение Витватерсранд (Ю.Африка) – 13,5 %.

содержание тяжелого изотопа всегда на несколько порядков выше.
Для первичного

(мантийного) гелия отношение 3He/4He составляет примерно 10-4.
Гелий, образующийся в результате радиоактивного распада урана и тория в литосфере (коровый), характеризуется 3He/4He = 10-8. 
Отношения 3He/4He для природных вод находятся в промежутке между этими значениями и являются генетическим признаком, помогающим исследовать происхождение тех или иных их разновидностей.

земных (поверхностных) условиях водород распространен прежде всего в виде соединения

с кислородом – воды.
В воздухе 10-4 %.
Растворимость водорода близка к растворимости азота и составляет при 0 °C и давлении 0,1 МПа 21,5 мл/л (1,9 мг/л).
Газ H2 в чистом виде присутствует только на значительных глубинах.
Водород может продуцироваться в недрах Земли в восстановительной обстановке.

рифтов.
Здесь под влиянием мантийных расплавов могут формироваться парогидротермы, в газовом

составе которых объемные содержания водорода могут достигать нескольких десятков процентов.

гидротермальных системах
Срединно-Атлантического хребта
продуцируется водород и метан.

Шарлю, С.М. Судариков)

реакции (Сharlou et al., 2002; Леин и др., 2003):
6((Mg1.5Fe0.5)SiO4) +7H2O

=
серпентин
3(Mg3Si2O5(OH)4) +Fe3O4+H2
оливин магнетит
с последующим образованием CH4 при взаимодействии генерируемого водорода и растворенного в морской воде диоксида углерода
CO2+4H2=CH4+2H2O

Исландии ("водородные" термы, до 32 % водорода).

31,6 % метана.

Алмазы Якутии: 22 % водорода, 64,6 % метана.