8 Гидрохимия: Учебник для вузов. — М.: Недра, 1992.— 463 с.: ил.
ISBN 5-247-01293-3
Изложены физико-химические основы геохимии подземных вод, описаны процессы формирования их состава. Рассмотрены геохимия питьевых, минеральных и промышленных вод, гидрогеохимическая зональность и геологическая роль подземных вод. Даны принципы гидрогеохимических поисков различных полезных ископаемых. Уделено внимание охране подземных вод от загрязнений и изменению их качества под влиянием инженерно-хозяйственной деятельности человека. Освещены научные основы и методы гидрогеохимического моделирования и прогнозирования.
Для студентов геологоразведочных вузов и факультетов, обучающихся по специальности «Гидрогеология и инженерная геология».
ПРЕДИСЛОВИЕ
Разработка новых методов решения научных и практических задач в различных областях гидрогеологии, выполнение больших объемов разнообразных гидрогеологических производственных работ требуют все более полных знаний по основным направлениям гидрогеологии, среди которых важное место занимает гидрогеохимия. Быстрый рост потребления подземных вод для различных нужд народного хозяйства, вовлечение в сферу использования солоноватых, соленых вод и рассолов приводят к повышению требований к их качественной характеристике.
Курс «Гидрогеохимия» дает основы тех знаний, которые необходимо иметь инженеру-гидрогеологу для решения разнообразных задач, связанных с изучением химического состава подземных вод.
Без глубоких знаний вещественного состава подземных вод, процессов его формирования и изменения под влиянием естественных и искусственных факторов в настоящее время невозможно серьезно решить практически ни одного вопроса гидрогеологии. Среди этих вопросов следует назвать поиски, разведку и эксплуатацию- месторождений пресных и солоноватых подземных вод, используемых для хозяйственно-питьевого водоснабжения и орошения; более полное комплексное использование промышленных теплоэнергетических вод; углубленное изучение минеральных лечебных вод; дальнейшую разработку и внедрение гидрогеохимического метода поисков рудных и нефтеразовых месторождений; развитие нового перспективного метода подземного выщелачивания для разработки месторождений полезных ископаемых; прогноз как естественных гидрогеохимических процессов и явлений, так и возникающих в результате инженерно-хозяйственной деятельности человека. Без гидрогеохимических знаний нельзя решать современные экологические вопросы охраны подземных вод, поскольку цель такой охраны — сохранение подземных вод оптимального химического состава и поэтому гидрогеохимические исследования являются ведущими в комплексе эколого-гидрогеологических работ.
Все эти вопросы могут решаться на высоком научно-методическом уровне, если специалисты овладеют всеми имеющимися средствами и методами современной геохимии подземных вод. Поэтому целью настоящего учебника является систематическое изложение курса гидрогеохимии, введенного в типовые учебные планы вузов.
При написании учебника авторы использовали многолетний опыт преподавания этой дисциплины в Московском геологораз-
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие................. 3
Введение.................. 5
Часть первая
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ГИДРОГЕОХИМИЯ
Глава 1. Подземные воды —сложные водные растворы .... 13
1.1. Структура воды и ее аномальные свойства ...... 13
1.2. Состав подземных вод............ 16
1.2.1. Неорганические (минеральные) вещества...... 19
1.2.2. Органические вещества........... 22
1.2.3. Микрофлора подземных вод.......... 25
1.2.4. Газы................. 27
1.2.5. Изотопный состав............. 34
1.3. Термобарические условия подземной гидросферы..... 41
1.3.1. Температурный режим подземных вод....... 41
1.3.2. Пластовое давление............ 42
1.4. Современные методы изучения состава подземных вод ... 43
1.4.1. Методы аналитического определения макро- и микрокомпонентов.................. 44
1.4.2. Методы аналитического определения органических веществ 45
1.5. Классификации химического состава подземных вод .... 47
Контрольные вопросы.............. 49
Глава 2. Основы приложения химической термодинамики к гидрогеохимическим системам.............. 49
,2.1. Основные понятия химической термодинамики...... 50
2.1.1. Закон действующих масс........... 52
2.1.2. Параметры, характеризующие термодинамические свойства веществ .................. 56
2.1.3. Способы выражения концентраций веществ, принятые при термодинамических расчетах в гидрогеохимии........ 59
2.2. Особенности приложения методов химической термодинамики к реальным гидрогеохимическим системам......... 60
2.2.1. Активность веществ в растворе......... 61
2.2.2. Парциальное давление и фугитивность (летучесть) газа . . 64
2.2.3. Гидратация ионов и активность воды....... 66
2.3. Свойства реальных гидрогеохимических систем, позволяющие применять к ним методы химической термодинамики...... 68
Контрольные вопросы.............. 71
Глава 3. Миграционные формы химических элементов в подземных
водах................... 71
3.1. Значение миграционных форм химических элементов в гидрогеохимии .................. 71
3.2. Общие представления о миграционных формах химических элементов в подземных водах............ 73
3.3. Растворенные вещества подземных вод. Понятие о комплексных соединениях элементов .............. 74
3.4. Классификация химических элементов по их вероятным растворенным формам миграции в подземных водах........ 80
3.5. Влияние органических веществ на миграционные формы элементов в подземных водах............. 90
3.6. Смешанные комплексные соединения в подземных водах ... 94
459
11.2.7. Углекислые воды............ . 295
11.2.8. Радоновые воды........'..... 302
у.З. Особенности геохимии термальных вод....... 303
11.3.1. Классификация термальных вод........ 303
11.3.2. Условия формирования терм......... 306
11.3.3. Провинции минеральных и термальных вод..... 308
Контрольные вопросы............. . 312
Глава 12. Геохимические основы проблемы промышленных вод . . 312
12.1. История и современное состояние использования промышленных
аод................... 314
12.2. Геохимическая оценка способности химических элементов к накоплению в подземных водах . . ........- .- . 316
12.3. Геохимия элементов, используемых в промышленных водах . . 317
12.3.1. Литий, рубидий, цезий........... 317
12.3.2. Бром................ 323
12.3.3. Иод................ 328
12.4. Гидрогеохимические провинции промышленных подземных вод 332
Контрольные вопросы.............. 334
Глава 13. Гидрогеохимический метод поисков .полезных ископаемых и
гидрогеохимические предвестники землетрясений . . . . . . 335
13.1. Основы гидрогеохимического метода поисков рудных месторож-
_ дений . ,.......• ........ . . 335
13.1.1. Геохимия некоторых химических элементов, используемых при гидрогеохимических поисках рудных месторождений..... 335
13.1.2. Основные методические понятия и принципы, используемые
при гидрогеохимических поисках рудных месторождений . . * . 349
13.2. Гидрогеохимические показатели нефтегазоносности .... 356
13.3. Гидрогеохимические показатели (предвестники) землетрясений 362 Контрольные вопросы.............. 366
Глава 14. Гидрогеохимические основы охраны подземных вод от
загрязнения................ 366
14.1. Охрана природы — важнейшая задача человечества .... 366
14.2. Виды последствий техногенного воздействия на геологическую •среду................... 367
14.3. Загрязнения подземных вод. Влияние загрязняющих веществ на химический состав подземных вод.......... 371
14.3.1. Существующие понятия........... 371
14.3.2. Общие свойства основных видов загрязнений подземных вод 372
14.4. Характеристика геохимических свойств наиболее важных веществ, загрязняющих подземные воды...... 375
14.4.1. Соединения азота ......... - - • 375
14.4.2 Пестициды............... 382
14.4.3. Нефть и нефтепродукты ........... 384
14.4.4. Радиоактивные вещества.........• • 386
14.4.5. Фенолы................ 388
14.4.6. Поверхностно-активные вещества......•. • 388
14.5. Геохимическая типизация загрязненных подземных вод . . . 389
14.5.1. Общие основы геохимической типизации загрязненных подземных вод................ 389
14.5.2. Геохимические типы загрязненных подземных вод . . . 394
14.6. Буферность загрязненных подземных вод и их способность к самоочищению................. 406
14.7. Геохимико-экологические последствия загрязнений подземных вод 409 Контрольные вопросы.............. 411
Глава 15. Научные основы гидрогеохимических прогнозов, методы моделирования гидрогеохимических явлений . ....... 412
15.1. Общие понятия о моделировании и моделях в гидрогеохимии 413
15.2. Состояние, задачи и пути моделирования гидрогеохимических
15.3. Общие методологические принципы построения моделей и моделирования в гидрогеохимии........ 420
15.4. Моделирование гидрогеохимических явлений и процессов, осно-ванн°е, на принципах химической, термодинамики .... 421
15.4.1. Гидрогеодинамические условия приближения реальных гидрогеохимических систем к состояниям химического равновесия 422
15.4.2. Теоретические геохимические основы, закладываемые в термодинамическое моделирование........... 425
15.4.3. Составление физико-химической модели гидрогеохимических явлений............ 427
15.4.4. Гидрогеохимические задачи, решаемые с помощью термодинамического моделирования .......... 430
15.4.5. Реализация задач термодинамического моделирования гидрогеохимических явлений и их программное обеспечение . . 434
15.4.6. Сопоставление результатов термодинамического моделирования с реальными распространениями компонентов в подземных во-
дах...................438
15.4.7. Ограничения методов термодинамического моделирования гидрогеохимических явлений ............ 438
15.5. Способы учета геохимических процессов, происходящих в неравновесных и необратимо эволюционирующих гидрогеохимических системах ....... 44?
15.6. Моделирование массопереноса с'учетом' кинетики ' геохимических процессов................ 442
15.6.1. Общие понятия и задачи моделирования, используемые мо-
дели
442
15.6.2. Параметры, необходимые для учета геохимических процессов при моделировании массопереноса .... 444
Контрольные вопросы..... .....447
Заключение............. 449
Список литературы........'.'.'.'.'''• 455-Основные условные обозначения.......... 457
Цена: 150руб.
