При попадании сточных вод в природный ландшафт для них изменяются кислотно-щелочные и кислотно-восстановительные условия. В результате этого, у некоторых загрязняющих веществ, происходит резкое снижение миграционных способностей за счёт их осаждения. Процессы осаждения трудно растворимых веществ CaCO_3,  CaF₂ , CaHPO₄ описываются уравнениями:

Сa²⁺+2F^-« CaF₂¯

Ca²⁺+HPO₄^2-«CaHPO₄¯;

Ca²⁺+CO₃^2-« CaCO₃¯;

Возможность прохождения процесса определяется насыщенностью (r) вод соединением .

При r < 1 – раствор недонасыщен соединением_.

       r = 1 – наблюдается равновесие между жидкой и твёрдой фазой.

   r > 1 – раствор перенасыщен соединением и происходит осаждение его из раствора.

Расчет насыщенности грунтовых вод трудно растворимыми соединениями производился в следующей последовательности.

1. Определение молярных концентраций основных компонентов, содержащихся в водах:

                        c_i = (C_i / M_i)´10^-3,                                                 (4.1);   

где C_i – заданная концентрация i-го компонента в мг/л; M_i – молекулярная масса i-го компонента.

2. Расчёт ионной силы раствора (I):

                                                                              (4.2);  

где z_i – заряд i-го компонента.

3. Определение коэффициента активности (j) по закону Дебая-Гюккеля, который в упрощенном виде может быть рассчитан как:

                        , – для одновалентных ионов (4.3);  

                         , – для двухвалентных ионов (4.4);  

4. Определение активности (a):

                               a_i = j_ic_i ,                                                                (4.5);          5. Расчёт насыщенности (r):

                                ,                                 (4.6);      где – растворимость соединения Me_zX_y в воде.

Для  CaCO₃ L=10^-8.3 , CaF₂ L=4*10^-11 , CaHPO₄ L=2.7*10^-7.

Таким методом можно рассчитать насыщенность вод CaHPO₄ , CaF₂  и CaCO_3.

Так как при значениях рН менее 8 в составе вод преобладают ионы первой стадии диссоциации угольной кислоты – HCO₃^-, требуется предварительный условный перерасчет активностей ионов HCO₃^- в активности ионов СО₃^2-.

Диссоциация угольной кислоты происходит следующим образом:

Н₂СО₃ « Н⁺ + НСО₃^- « Н⁺ + СО₃^2- ,

Для второй стадии диссоциации справедливо выражение:

                                        ,                         (4.7);

где  – константа второй стадии диссоциации угольной кислоты (10^-10,3), а .

Тогда активность ионов CO₃ будет определяться как:

                                                                        (4.8);

Все расчёты сведены в таблицу 8.

Таблица 8

Расчет насыщенности сточных вод трудно растворимыми соединениями

По результатам таблицы можно сделать вывод , что СaF₂ и CaCO₃  осаждается в хвостохранилеще рудопромывки и флотации ( т.к. их растворы перенасыщены (r>1)) , а CaHPO₄ находится в растворе в состояние недонасыщенности т.к. (r<1).

Библиографический список .

1. Комисарчик М.А. Формирование техногенных ореолов и потоков загрязнения природных вод района Егорьевского месторождения фосфоритов: Автореф. дисс. … канд. геол.-мин. наук – СПб, 1993 –22с.

2. Лукашев К.И., Лукашев В.К. Геохимия зоны гипергенезиса. – Минск: Наука и техника, 1975.

3. Мирзаев Г.Г., Иванов Б.А., Щербаков В.М. Картографический метод исследований в инженерной экологии / ЛГИ, Л., 1998.

4. Пашкевич М.А. Геохимия окружающей среды / СПГГИ., СПб., 1997.

5. Перельман А.И. Геохимия природных вод. – М.: Наука, 1982.