Формирование железистых подземных вод - Труфанов А.И.
Скачать (прямая ссылка):
Известно, что железо принадлежит к числу ингредиентов воды, подверженных быстрому изменению, поэтому правильный и стандартный отбор проб исследуемой воды и унификация других операций, связанных с подготовкой ее к анализу, являются непременным условием для получения достоверных результатов. Трудности здесь заключаются в том, что условия, которые следует соблюдать при отборе проб воды и подготовке их к анализу, настолько разнообразны, что нельзя дать окончательных и однозначных рекомендаций для есєх случаев и в соответствии со всеми требованиями. Однако всегда следует учитывать факторы, вызывающие изменения естественного содержания железа в исследуемых водах и противодействовать их влиянию таким образом, чтобы эти изменения не превышали допустимых пределов.
Ниже приводятся основные причины изменения естественного содержания железа'в исследуемых водах.
1. Аэрация воды' при отборе пробы. Смешивание исследуемой воды с воздухом приводит к обогащению ее кислородом, усилению процессов гидролиза и, в конечном итоге, выпадению железа в осадок. Железистый осадок может быть вновь переведен в раствор подкислением пробы воды без существенного влияния на определение общего содержания железа только в том случае, если первоначально в пробе воды отсутствовали 108
взвешенные частицы. Аэрация воды влияет на соотношение между растворенными формами железа, а также на условия равновесия между железом, находящимся в растворе и твердой фазе.
2. Изменение температуры воды оказывает заметное влияние на скорость реакции гидролиза. Так, например, на одном из водозаборов г. Хабаровска, эксплуатирующего подземные воды с концентрацией железа 10— 20 мг/л, перегрев мотора электропогружного насоса явился причиной быстрой закупорки насосного оборудования и фильтров в довольно узком интервале скважины, в результате резко увеличились скорость гидролиза и осаждение соединений железа.
3. Дегазация воды. Газы, растворенные в воде в естественных условиях водоносного горизонта (кислород, сероводород, двуокись углерода) , при изменении внешних условий (температуры, давления и др.) могут или улетучиться из пробы воды, или появиться в ней. В результате нарушения химического равновесия изменение содержания любого из названных растворенных в воде газов влечет за собой изменение и содержания железа в растворе.
4. Изменение Eh и pH воды. Изменения окислительно-восстановительных и кислотно-щелочных условий подземных вод являются следствием изменения других параметров водной среды или ее компонентного состава и вызывают изменения как валентности ионных форм железа, так и количественных соотношений между ними.
5. Наличие в пробе железосодержащей взвеси. При подкислении такой пробы воды, которое призводится перед анализом или при консервации, в ней увеличивается концентрация растворенного железа. При хранении пробы воды без консервации уменьшение железа в растворе в результате гидролиза и сорбции некоторых его форм взвешенными частицами не может адекватно быть возвращено в раствор подкислением пробы перед анализом.
6. Откачка подземных вод эрлифтом. При откачке подземных вод таким способом происходит интенсивная аэрация подземных вод, а в дальнейшем в ее составе происходят все те изменения, которые отмечены в п. 1.
7. Продолжительность хранения. Продолжительность хранения проб воды определенным образом сказывается на изменении в ней первоначального содержания железа и зависит от герметичности пробы, естественного газового состава других компонентов. Необходимо отметить, что в аэрированной пробе воды наиболее интенсивно изменяется содержание железа в первые часы после отбора, затем наступает некоторая стабилизация концентрации его, зависящая от скорости дегазации и наличия растворенного органического вещества и других компонентов, оказывающих стабилизирующее влияние на содержание в воде железа. Так, например, аэрированная проба воды с содержанием до 10 мг/л из скв. 3 южного водозабора Хабаровска начинала опалесцировать через 0,5 ч, затем в ней появились мелкие бурые хлопья, а к концу дня вода осветлена и на дно емкости выпал бурый осадок гидроокислов железа. В пробе воды из той же скважины, находящейся в герметичной стеклянной ячейке и помещенной в холодильник, заметных изменений в прозрачности воды не наблюдалось в течение недели. В пробе болотной воды коричневатого цвета с концентрацией гуминовых кислот около 15 мг/л концентрация растворенного общего железа 3,14 мг/л оставалась неизменной в течение месяца, и, наоборот, проба воды, законсервированная ацетатным буферным раствором с содержанием Fe2+ — 9 мг/л, Fe3+ — 0,34 мг/л
109
и Fe06U1 — 32,0 мг/л через месяц имела состав: Fe2+- 3,9 мг/л, Fe3+ — 7,8 мг/л и Feo6l4 - 14,5 мг/л.
8. Образование осадка из окислов железа на фильтре и водоподъемных частях скважины. Гидравлические удары, возникающие при периодическом включении и выключении погружного насоса, являются причиной обогащения воды тонкодисперсной окисью железа и дальнейших последствий, отмеченных в п. 5 и оказывающих влияние на результат анализа воды. Особенно важно учитывать этот фактор при отборе проб' из старых эксплуатационных или разведочных скважин, в которых проводят длительные режимные наблюдения.
