FIZIؤŒKO-HEMIJSKI, RADIOLOإ KI I MIKROBIOLOإ KI SASTAV ...rgf.bg.ac.rs/predmet/RO/III semestar/Osnovi

  • Published on
    31-Aug-2019

  • View
    0

  • Download
    0

Embed Size (px)

Transcript

  • FIZIKO-HEMIJSKI, RADIOLOKI I MIKROBIOLOKI SASTAV

    PODZEMNIH VODA

    Osnovi hidrogeologije

    VPOGLAVLJE

  • Opta hidrogeologija (Prof Dr Veselin Dragii)

    FIZIFIZIKE OSOBINE PODZEMNIH VODAKE OSOBINE PODZEMNIH VODA

    VodaVoda jeje bezbojnabezbojna, , prozraprozranana tetenostnost bezbez ukusaukusa i i mirisamirisa, , kojakoja se se sastojisastoji odod 11,11 % 11,11 % vodonikavodonika i 88,89 % i 88,89 % kiseonikakiseonika. . MolekuliMolekuli vodevode obrazujuobrazuju kristalnukristalnu rereetkuetku u u formiformi tetraedratetraedra((slikaslika VV--1).1).

    Slika V-1. Model molekula vode (Davis & De Wiest, 1966)

  • Opta hidrogeologija (Prof Dr Veselin Dragii)

    Kombinacije izotopa kiseonika i vodonika obrazuju 18 razliitih molekula vode, kojekarakteriu odreena fiziko-hemijska svojstva prvenstveno temperatura prelaska u sistem vodena para - tenost - led.

    Glavne fizike osobine podzemnih voda su:

    temperatura,prozranost,boja,miris,ukus,gustina,viskoznost,stiljivost Ielektroprovodljivost.

  • Opta hidrogeologija (Prof Dr Veselin Dragii)

    Foto V-1. Termalna voda u Ribarskoj banji

    Foto V-2. Termalna voda u Bogatiu

  • Opta hidrogeologija (Prof Dr Veselin Dragii)

    Foto V-3. Razlika u mutnoi usled razrade bunara

  • Opta hidrogeologija (Prof Dr Veselin Dragii)

    HEMIJSKI SASTAV PODZEMNIH VODA

    Glavni izvori rastvorenih materija u podzemnim vodama su:

    - atmosferske padavine,- stene i minerali u zemljinoj kori,- organske materije,- vode mora i okeana i- magmatski procesi.

    GLAVNI IZVORI RASTVORENIH MATERIJA U PODZEMNIM VODAMA

    FAKTORI I PROCESI FORMIRANJA HEMIJSKOG SASTAVA PODZEMNIH VODA

    Hemijski sastav podzemnih voda formira se kao rezultat uzajamnog dejstva vode i materijeu zemljinoj kori, kao i materija koje vode poreklo iz drugih geosfera. Karakter toga dejstvamoe se predstaviti sledeom emom:

    voda stena gas iva materija

    Na formiranje hemijskog sastava utiu brojni faktori i procesi koji se deavaju u zemljinojkori.

  • Opta hidrogeologija (Prof Dr Veselin Dragii)

    Osnovni faktori formiranja hemijskog sastava

    Faktori formiranja hemijskog sastava predstavljaju uslove koji omoguavaju stvaranjehemijskog sastava podzemnih voda. Oni uslovljavaju i iniciraju itav kompleks procesa, koji se javljaju kao neposredan mehanizam u formiranju hemijskog sastava podzemnihvoda. Pored prirodnih na stvaranje hemijskog sastava podzemnih voda sve vei uticajimaju antropogeni faktori (tabela V-1).

    Tabela V.1. Osnovni faktori formiranja hemijskog sastava podzemnih voda (Pineker,1984)Grupa faktora Osnovni faktori

    Fiziko-geografskiReljefKlimaHidrografija i hidrologija

    Geoloko-tektonski

    Geoloki sastav terenaHemijsko-mineroloki sastav stenaTektonikaMagmatizam

    Fiziko-hemijskiRastvorljivost hemijskih jedinjenjaHemijska svojstva elemenataKiselinsko-bazni i oksido-redukcioni uslovi

    Fiziki

    TemperaturaPritisakVremeProstor

    Bioloki Uticaj mikroorganizama, biljaka i ivotinja

    AntropogeniNaruavanje prirodnog reima u toku eksploatacije mineralnih sirovina, eksploatacijepodzemnih voda, navodnjavanje i odvodnjavanje poljoprivrednih povrina, zagaivanjepodzemnih voda

  • Opta hidrogeologija (Prof Dr Veselin Dragii)

    Osnovni procesi formiranja hemijskog sastava podzemnih voda

    Mehanizam formiranja hemijskog sastava podzemnih voda ogleda se kroz procese koji se odvijaju pri postojanom uzajamnom dejstvu podzemnih voda, stena, gasova i ivematerije. Osnovni procesi koji uestvuju u formiranju hemijskog sastava podzemnih voda, prevode materiju u rastvor, prenose je esto na znatna rastojanja, odnose iz rastvora, koncentriu ili razblauju rastvore (tabela V-52.

    Tabela V.2. Osnovni procesi formiranja hemijskog sastava podzmenih voda(Pineker, 1984)

    Grupa procesa Osnovni procesi

    Reprodukcija rastvorene materije HidrolizaIsparavanje i rastvaranje

    Prenos rastvorene materije Molekularna difuzijaFiltracija (difuzno-konvektivni prenos mase)

    Apsorbcija rastvorene materije Kristalizacija (taloenje) soliSorpcija

    Kombinacija prevoda materije u rastvori izvoenje iz rastvora

    Jonska zamenaOksidoredukcione i biohemijske reakcijeRadioaktivni raspad

    Dodavanje ili oduzimanje molekularastvaraa (vode)

    Hidratacija mineralaDehidratacija mineralaPodzemno isparavanjePodzemno zamrzavanjeMembranski efekti

  • Opta hidrogeologija (Prof Dr Veselin Dragii)

    OSNOVNI POKAZATELJI HEMIJSKOG SASTAVA PODZEMNIH VODA

    Veliku ulogu u definisanju hemijskih svojstava podzemnih i prirodnih voda uopte imajuodreeni pokazatelji koji odreuju njihov sastav i u znatnoj meri odreuju mogunostprisustva odreenih elemenata i jedinjenja, kao i vrstu njihovog migriranja. Ti pokazateljisu pH vrednost, oksido-redukcioni potencijal Eh, tvrdoa i mineralizacija.

    pH vrednost podzemnih voda

    pH vrednost predstavlja veliinu koja karakterie aktivnost ili koncentarciju jona vodonikau rastvorima.

    Koncentracija jona vodonika u vodenim rastvorima, nezavisno od njihovog porekla, odreuje se jonskim proizvodom vode :

    2H O+ -K = [H ][OH ]

    Veliina je postojana, u znaajnoj meri zavisna od temperature, a u manjoj meri odpritisaka. Pri temperaturi od 25 C, jonski proizvod vode iznosi 10-14:

    [H ][OH ] = 10+ - -14

  • Opta hidrogeologija (Prof Dr Veselin Dragii)

    U neutralnoj vodi koncentracije jona H+ i OH- su jednake, to znai da koncentarcija jonavodonika iznosi 10-7.

    Praktino, vrednost pH jednaka je stepenu koncentracije vodonikovih jona sa obratnimznakom.

    Koncentracija vodonikovih jona odrava i kiselu i baznu reakciju vode. Pri vrednosti pH=7 reakcija vode je neutralna, pH7 bazna.

    Na osnovu vrednosti pH, sve podzemne vode mogu se podeliti u sledee grupe:

    jako kisele vode (pH < 3),kisele vode (pH = 3-5),slabo kisele vode (pH = 5-6.5),neutralne vode (pH = 6.5-7.5),slabo bazne vode (pH = 7.5-8.5),bazne vode (pH = 8.5-9.5) ijako bazne vode (pH > 9.5).

  • Opta hidrogeologija (Prof Dr Veselin Dragii)

    Oksido-redukcioni potencijal

    Na formu elemenata u podzemnim vodama i uslove njihove migracije, pored pH vrednosti, znaajnu ulogu ima oksido-redukcioni potencijal (Eh), koji je u tesnoj vezi s pH vrednou.

    Oksido-redukcioni procesi neprekidno se deavaju u zemljinoj kori. Oksidacija je vezanaza otputanje elektrona, a redukcija za njihovo sjedinjavanje.

    Veliina oksido-redukcionog potencijala neke sredine (Eh) moe se izraziti sledeomjednainom:

    Eh = E + 0.0581n

    log OxRed

    pri t = 20 Co o

    gdegde susu::EEoo -- normalninormalni oksidacionioksidacioni potencijalpotencijal pripri komekome susu koncentracijekoncentracije

    oksidacioneoksidacione ii redukcioneredukcione formeforme meusobnomeusobno jednakejednake (Ox/Red=1),(Ox/Red=1),OOxx -- koncentracijakoncentracija oksidacioneoksidacione formeforme jedinjenjajedinjenja,,RReded -- koncentracijakoncentracija redukcioneredukcione formeforme jedinjenjajedinjenja iinn -- brojbroj elektronaelektrona kojikoji uuestvujeestvuje u u reakcijireakciji..

  • Opta hidrogeologija (Prof Dr Veselin Dragii)

    Oksidacija jedne materije izaziva redukciju druge, pri emu se reduktor (redukcionosredstvo) oksidie, a oksidans (oksidaciono sredstvo) redukuje. Oksidacija se manifestujeodnoenjem elektrona, a redukcija prisajedinjavanjem, to se moe videti iz sledeegprimera:

    2+ 3+ -Fe Fe + e

    Uopte, ovaj proces se moe predstaviti na sledei nain:

    Red Ox + n e-

    gdegde susu::RReded -- redukcioniredukcioni oblikoblik jedinjenjajedinjenja,,OOxx -- oksidacionioksidacioni oblikoblik jedinjenjajedinjenja iinnee-- -- brojbroj elektronaelektrona kojikoji uuestvujeestvuje u u reakcijireakciji..

  • Opta hidrogeologija (Prof Dr Veselin Dragii)

    Tvrdoa vode

    Tvrdoa vode uslovljena je sadrajem soli pojedinih elemenata u vodi kao to su Ca2+, Mg2+, Fe3+, Al3+, Mn2+, Ba2+, Sr2+ i dr. Izuzev Ca2+ i Mg2+, ostali joni se u podzemnim vodamajavljaju u malim koliinama, tako da tvrdou ine sume ekvivalenata navedenih jona.

    Opta tvrdoa vode. Odreena je sumarnim sadrajem svih soli Ca2+ i Mg2+-Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2, MgCO3, CaSO4, MgSO4, CaCl2 i MgCl2.

    Prolazna tvrdoa vode. Odreena je sadrajem jona Ca2+ i Mg2+, koji se u kipuoj voditaloe u vidu karbonata, usled razlaganja hidrokarbonatnog jona:

    CO+OH+CO=2HCO 22-23-3CaCO=CO+Ca 3-232+

    Stalna tvrdoa vode. Jednaka je razlici izmeu opte i prolazne tvrdoe. Nju odreuju joniCa2+ i Mg2+, koji posle kljuanja ostaju u vodi, sjedinjeni sa Cl- i SO42-.

    Tvrdoa se izraava u stepenima, mg ekv ili mg/l. U naoj zemlji najee je u upotrebinemaki stepen (dH), kome odgovara 10 mg CaO rastvorenog u 1 l vode, ili njemuekvivalentan sadraj od 7.2 mg/l MgO:

  • Opta hidrogeologija (Prof Dr Veselin Dragii)

    Tabela V.4. Klasifikacija voda prematvrdoi po Klut-u

    Tvrdoa odH Tip vode

    0 - 4 Veoma meka4 - 8 Meka8 - 12 Umereno tvrda

    12 - 18 Dosta tvrda18 - 30 Tvrda

    > 30 Vrlo tvrda

    Tabela V.5. Klasifikacija voda prema tvrdoi(Sawyer & McCarty)

    Tvrdoa (mg CaCO3) Tip voda

    0 - 75 Meke75 - 150 Umereno tvrde

    150 - 300 Tvrde> 300 Vrlo tvrde

    Za pie su najbolje vode tvrdoe do 15dH.

    U upotrebi su jo francuski, engleski i ameriki stepen.

    Mg+Cav.0.357mg.ek=MgO 7.2mg/l=CaO 10mg/l=dH1 2+2+o

  • Opta hidrogeologija (Prof Dr Veselin Dragii)

    Mineralizacija podzemnih vodaMineralizacija podzemnih voda predstavlja sumu svih mineralnih materija u vodi.Mineralizacija se odreuje preko suvog ostatka, uparavanjem uzorka vode na temperaturi110 C. Izraava se u mg/l ili g/l kod malomineralizovanih voda, a kod rasola ilivisokomineralizovanih voda mg/kg ili g/kg.

    Na osnovu veliine ukupne mineralizacije, sve p

Recommended

View more >