Геохимические процессы в системе природная вода – горная порода 3

– приема (окислитель восстанавливается) электронов.
Большое значение этих процессов объясняется

огромным энергетическим эффектом окислительно-восстановительных реакций, коренным образом меняющим геохимическую обстановку в водах.

+ 686 кал/моль ––>
С106 H263 O110 N16 P +138O2;
окисление сульфидов:

FeS2 + 2H2O + 3O2 –––> 2SO42- + Fe2+ +4H+ +2e;
окисление сероводорода:
H2S –––> So + 2H+ +2e;

+ 2HCO3-;
SO4 2- + 2H + + 2Cорг –––> H2S

+ 2CO2;
нитрификация – денитрификация:
NH4 +, N2 <===> NO2-, NO3-
окисление-восстановление железа:
Fe2+, Fe3+ <===> Fe(OH)3 , Fe2O3 , Fe3O4

Eh, который, как и рН, определяется с помощью потенциометра или

колориметрически.
Еh может быть определен и для условий окисления и восстановления определенного элемента или иона.

восстановление, как правило, протекают при значениях окислительно-восстановительного потенциала, отличных от

Е0. Нестандартные потенциалы Еh отвечают самым различным условиям давления, температуры, реакции (рН) и концентрации.
Их можно рассчитать на основе термодинамических уравнений. Хотя Еh сильно отличаются от Е0, их соотношения для разных элементов нередко выдерживаются.

металлы (Na, K, Ca) обладают низкими стандартными и нестандартными потенциалами

Е0 и Еh (значительно ниже водорода) и переходят в состояние положительно заряженного катиона. Эти элементы являются сильными восстановителями, они разлагают воду, выделяя из нее водород.
В земной коре они легко вступают в химические соединения. Неизвестны самородные Na, К, Са и т. д.
Au и Pd, наоборот, с большим трудом отдают свои валентные электроны, их потенциалы положительные, они с трудом вступают в химические соединения и находятся преимущественно в самородном состоянии. Остальные элементы занимают промежуточное положение.

Fe3+, Mn2+, Mn4+, V3+‚ V5+‚ Н+, органические соединения и другие

«потенциалзадающие компоненты».

В природных водах Еh колеблется от +0,7 до —0,5 В.
Поверхностные и грунтовые воды, со свободным O2, чаще всего характеризуются более узким интервалом Еh - от +0,150 до +0,700 В.
Трещинно-грунтовые воды изверженных пород даже на глубине 250—300 м имеют Еh более 0.
Для подземных вод, связанных c нефтяными залежами, Еh значительно ниже 0 (местами до -0,5 В). В этих условиях развиваются процессы восстановления SО42-, Fe3+ и других ионов.

характеризуется различным Еh (имеют значение также концентрация элемента в водах,

их температура, рН и т.д.).
Например, при Еh, равном 0,7 В, сильнокислая среда восстановительна для трехвалентного железа (Fe3+ -- > Fe2+) и окислительна для Cu2+, так как для восстановления Cu2+ в сильнокислой среде необходим более низкий Еh.

смеси по минерализации, составу, температуре, плотности и другим характеристикам. Еще

А. Н. Огильви [1909] показал, что для таких смесей между содержанием отдельных компонентов С и общей минерализацией М существует линейная зависимость
С = аМ+b
где а и b — постоянные параметры (а — угловой коэффициент. b — отрезок на оси ординат).

зависимость А. Н. Огильви, по-видимому, описывает довольно редкие случаи и

может использоваться лишь как методический прием при анализе результатов смешения, показывая, насколько естественный процесс отклоняется от идеального.
Объемы смешивающихся природных растворов (в 1 л или кг)
V = V1 + V2 = 1

c1V1 + c2V2
если V2 = 1 – V1, то
с =

c1V1 + c2(1 – V1)
Далее получаем долю одного из растворов для идеальных условий смешения (без физико-химических процессов)
V1 = (c – c2)/(c1 – c2)
И возможность расчета концентрации для идеальных условий сteor

концентрации, судим о протекающих процессах, увеличивающих или уменьшающих содержание компонента

в воде.
K = сfact / сteor
В общем случае смешение приводит к нарушению физико-химического равновесия между подземными водами и вмещающими породами.

в твердую фазу, либо переход компонентов твердой фазы в раствор,

либо обменные реакции.
Выпадение из раствора тех или иных составляющих, по существу, является началом процесса минералообразования, который может исходить как в поверхностных бассейнах, так и в подземных водах.

растворения;
расчет процессов катионного обмена;
расчет процессов сульфатредукции
и т.д.