CC BY
47
2011/3
Khankhasaeva Svetlana Tsyretorovna, candidate of chemistry, associate professor, laboratory of engineering ecology, Baikal Institute of Nature Management, SB RAS. 670047, Ulan-Ude, Sakhyanova str, 6.
Dashinamzhilova Elvira Tsyretorovna, candidate of chemistry, leading engineer, Baikal Institute of Nature Management, SB RAS. 670047, Ulan-Ude, Sakhyanova str, 6.
Rampilova Valentina Valerievna, postgraduate student, Baikal Institute of Nature Management, SB RAS. 670047, Ulan-Ude, Sakhyanova str, 6.
УДК 534.436
ИССЛЕДОВАНИЕ НАСЫЩЕННОСТИ КВАРЦЕМ И АМОРФНЫМ КРЕМНЕЗЕМОМ МИНЕРАЛЬНЫХ ВОД ЮГО-ЗАПАДНОГО ЗАБАЙКАЛЬЯ
И.Д. Ульзетуева, В.В. Хахинов
Работа выполнена при частичной финансовой поддержке грантов МО РФ РНП.2.1.1, программы "Фундаментальные исследования и высшее образование" (НОЦ-017 "Байкал"), интеграционного гранта Президиума СО РАН №38.
Представлены результаты гидрохимического исследования вод минеральных источников Юго-Западного Забайкалья, характеризующиеся наличием высоких концентраций кремния. Приведены расчеты насыщенности кварцем и аморфным кремнеземом в минеральных водах.
Ключевые слова: минеральные воды, кремнезем.
INVESTIGATION OF QUARTZ AND AMORPHOUS SILICAS SATURATION OF MINERAL WATERS IN SOUTH-WESTERN ZABAIKALIE I.D. Ul'zetueva, V.V. Khahinov
The results of hydrochemical studies of mineral water sources in South- Western Zabaikalie, characterized by presence of high silicon concentrations are presented in the article. Calculations of quartz and amorphous silica saturation in the mineral waters have been made.
Keywords: mineral water, amorphous silica.
Кремний является постоянным компонентом состава природных вод. Несмотря на широкое распространение кремния в природных водах и существенную роль его в протекании многих физикохимических процессов, количественному определению этого компонента до сих пор уделяется мало внимания. Кремниевые минеральные воды имеют разнообразный химический состав, но объединяет их наличие в составе условно эссенциального микроэлемента - кремния. В минеральных водах содержание растворенного кремнезема в виде метакремниевой (редко ортокремниевой) кислоты может достигать половины общей минерализации, что не может не сказаться на их физико-химических свойствах. По требованиям Г осударственного стандарта на питьевые минеральные воды ее количество должно быть не менее 50 мг/дм3. В связи c этим рассмотрение факторов, с которыми связано поступление и накопление кремния в растворе, является, несомненно, важным. Подробные сведения о содержании кремнезема в природных водах необходимы не только для оценки масштабов миграции этого компонента и tuj происхождения, но и для решения вопроса, касающегося интенсивности выветривания пород.
В данной работе рассмотрено поведение кремния в термальных и холодных водах минеральных источников Юго-Западного Забайкалья.
По своим физико-химическим свойствам и газовому составу минеральные источники относятся к Селенгинскому гидроминеральному району холодных негазирующих радоновых вод Даурской (Забайкальской) гидроминеральной области и к азотным термальным кремнистым водам, азотным водам холодным с радоном Байкальской гидроминеральной области. Исследования гидрохимического состава источников показали, что воды всех источников, кроме двух, являются слабоминерализованными, слабощелочными. К теплым термальным водам с температурой до 37оС отнесены четыре источника и к горячим с температурой 38,5 оС - один источник. Характерной особенностью минеральных источников является наличие в их составе высоких концентраций фтор-иона (до 15 мг/дм3) и кремния (до 110 мгH4SiO4/дм3). Накоплению этих компонентов в термальных водах способствует щелочная среда и повышенная температура (табл. 1).
И.Д. Ульзетуева, В.В. Хахинов. Исследование насыщенности кварцем и аморфным кремнеземом минеральных вод ЮгоЗападного Забайкалья
Таблица 1
Катионно-анионный состав и физико-химическая характеристика вод минеральных источников Юго-Западного Забайкалья
Источник Ж Катионы, мг/дм3 Анионы, мг/дм3 Физико-химические метры пара-
(№++К+) Мв2+ Са2+ С1- 8042- нсо3- Б- 8Ю32- т, оС рн М ЕИ
Агсурга 1,0 9 3,8 13,4 5,0 4,5 78 0,3 53,5 4,0 8,0 0,13 +34
Халюты 3,5 28 7,3 58,1 5,7 25,0 240 0,8 72,8 3,0 6,6 0,27 -
Инзагатуй-1 4.0 120 19,1 48,1 11,0 30,0 430 22,0 62,0 3,5 8,3 0,27 +320
Инзагатуй-2 5,2 160 20,1 70,2 10,0 2,0 670 14,0 51,4 2,7 8,0 0,33 +342
Инзагатуй-3 4,0 100 8,5 66,2 4,0 3,0 430 1,2 70,3 7,5 8,3 0,24 +254
Инзагатуй-4 7,1 85 40,2 76,2 6,0 40,0 490 12,0 65,1 6,7 8,1 0,36 +302
Худугэ 3,4 55 15,8 42,1 3,0 4,5 305 0,5 53,1 3,1 8,1 0,13 +338
Кам. ключ 3,1 110 26,8 18,5 5,0 8,0 460 1,8 57,7 4,1 8,3 0,26 -
Халуун 1,9 296 2,4 34,1 75,8 446,9 92,4 15,0 94,1 35,4 8,4 0,96 +122
Табан 1,5 207 2,6 26,1 60,6 309,2 85,4 11,0 85,4 32,5 7,8 0,75 +127
Зурхэнэй 1,6 13 7,3 20,1 3,0 33,3 80,9 0,6 54,9 2,0 7,3 0,42 +178
Шарын 1,7 370 2,6 30,0 74,7 582,3 97,1 13,0 91,0 32,0 7,3 1,20 +182
Бурхатай 1,4 334 1,2 26,1 83,8 491,9 86,3 14,0 110,5 38,5 8,3 1,10 +167
Нюрганай 1,5 146 4,9 22,0 44,5 202,9 83,7 9,0 90,5 25,5 7,4 0,95 +148
Ханяаданай 1,6 89 6,1 22,0 47,5 107,0 90,6 8,7 65,1 16,8 7,2 0,67 +148
Эльгэнэй 2,1 134 7,3 30,0 39,9 196,1 103,7 9,8 68,6 14,4 7,2 0,42 +161
Хабын 1,6 136 10,9 14,0 39,4 171,4 115,9 9,2 87,4 15,0 7,3 0,41 +153
Шудэнэй 2,2 98 20,7 10,0 38,4 138,7 102,7 8,5 79,1 10,7 7,1 0,38 +122
Нюдэнэй 1,6 97 13,4 10,0 33,3 119,8 98,8 7,7 70,3 7,4 7,2 0,34 +79
Хотын 1,7 91 6,1 24,1 32,8 104,9 109,8 7,9 78,3 8,1 7,3 0,38 +91
М - минерализация (г/дм3), Ж - жесткость (мг-экв/дм3), «-» - не определены, ЕЙ - окислительно-восстановительный потенциал, мВ
Исследованные холодные воды источников являются слабоминерализованными (пресными), что позволяет отнести их к группе минеральных природных столовых вод. По химическому составу воды гидрокарбонатные натриевые, гидрокарбонатные кальциевые, по газовому - радоновые. Эти воды представляют ценность как нативные пресные воды, которые могут употребляться для питья, приготовления пищи, для целей розлива без специальной реагентной водоподготовки. Кремнистые воды Енгорбойского источника относятся к солоноватым (минеральные питьевые лечебно - столовые воды), низкотермальным и термальным, кремнистым и высококремнистым, сульфатным натриевым. По газовому составу исследованные воды являются азотными, содержащими радон.
С целью определения насыщенности минеральных вод кварцем и аморфным кремнеземом была рассчитана растворимость этих соединений при различных температурах (табл. 2). Полученные результаты показали, что все термальные воды являются пересыщенными по отношению к кварцу. Однако отложений этого соединения в местах разгрузки гидротерм не наблюдается. Многие исследователи объясняют это чрезвычайно малой скоростью реакции кристаллизации кварца из раствора. Полимеризация и отложение кремнезема никогда не происходят до тех пор, пока его концентрация в растворе ниже растворимости аморфного кремнезема. Расчеты указывают на отсутствие насыщения термальных и холодных вод при температурах их разгрузки аморфным кремнеземом, т.е. весь кремний в этих водах находится в истинно растворенном состоянии. Следует отметить, что при охлаждении, когда растворимость кремнезема резко падает, многие из вод оказываются насыщенными этим
2011/3
соединением, то есть возникает возможность появления полимерных форм и перехода растворенного кремнезема в твердую фазу. Фактором, тормозящим данный переход, может явиться наличие высоких концентраций фтор-иона в термальных водах, способного оказывать на растворенный кремнезем деполимеризующее влияние, тем самым стабилизируя на длительное время пересыщенный аморфным кремнеземом раствор. Ненасыщенность углекислых вод аморфным кремнеземом позволяет говорить о нахождении кремния в данных водах в истинно растворенном состоянии.
Формирование макрокомпонентного состава вод данного типа, ненасыщенных аморфным кремнеземом, связано с поступлением из пород и минералов за счет процессов выщелачивания как ионов кальция и магния, так и кремнезема.
Таблица 2
Данные насыщенности кварцем и аморфным кремнеземом минеральных вод
Источник H4SiO4, мг/дм3, m0 Растворимость кварца, мг/дм3, m¡ » - m 0 '1 m1 Растворимость аморфного кремнезема, г/дм3, m2 г - m± '2 m2
Агсурга 53,5 11,08 4,83 189,78 0,28
Халюты 72,8 10,73 6,78 186,45 0,39
Инзагатуй-1 62,0 10,91 5,68 188,45 0,33
Инзагатуй-2 51,4 10,63 4,84 188,11 0,28
Инзагатуй-3 70,3 12,38 5,68 185,46 0,35
Инзагатуй-4 65,1 12,08 5,39 201,72 0,33
Худугэ 53,1 10,77 4,93 195,20 0,28
Каменный ключ 57,7 11,12 5,19 186,78 0,30
Халуун 94,1 27,40 3,43 311,45 0,30
Табан 85,4 25,40 3,36 299,42 0,29
Зурхэнэй 54,9 10,39 5,28 183,15 0,30
Шарын 91,0 25,07 3,63 297,26 0,31
Бурхатай 110,5 29,67 3,72 326,11 0,34
Нюрга, боорын 90,5 21,03 4,30 269,87 0,34
Ханяаданай 65,1 16,41 3,97 235,51 0,28
Эльгэнэй 68,6 15,29 4,49 226,50 0,30
Хабын 87,4 15,56 5,62 228,74 0,38
Шудэнэй 79,1 12,34 6,41 201,37 0,39
Нюдэнэй 70,3 12,42 5,66 202,06 0,35
Хотын 78,3 12,62 6,2 203,81 0,38
г1 - кратность насыщения кварцем, г2 - кратность насыщения аморфным кремнеземом
Литература
1. Борисенко И.М., Замана Л.В. Минеральные воды Бурятской АССР. - Улан-Удэ: Бурят. кн. изд-во, 1978. - 162 с.
2. ГОСТ 23268.0-91-23268.18-91. Воды минеральные питьевые лечебные, лечебно-столовые и природные столовые. Правила приемки и методы анализа. - М.: Изд-во стандартов, 1991. - 68 с.
3. Жигунова Н.М. Роль некоторых физико-химических процессов в формировании химического состава минеральных вод Монгольской Народной Республики: автореф. дис. ... канд. хим. наук. - Иркутск, 1979. - 21 с.
4. Кварц. Кремнезем: сб. ст / отв. ред. Н.П. Юшкин. - Сыктывкар: Геопринт, 2004. - 350 с.
5. Кустов Ю.И., Пиннекер Е.В. Азотные кремнистые сильнощелочные холодные воды юга Сибирской платформы // Доклады РАН. - 2002. - Т.384, №3. - С. 1-3.
Ульзетуева Ирина Дабаевна, кандидат географических наук, Байкальский институт природопользования СО РАН. 670047, Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6
Хахинов Вячеслав Викторович, доктор химических наук, Байкальский институт природопользования СО РАН. 670047, Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6
Ul'zetueva Irina Dabaevna, candidate of geology, Baikal Institute of Nature Management, SB RAS.
Khakhinov Vyacheslav Victorovich, doctor of chemistry, professor, Baikal Institute of Nature Management, SB RAS.
