Hydrogeologia z hydrogeochemią

Hydrogeologia-nauka o wodach i o procesach wzajemnego oddziaływania hydrosfery, litosfery, atmosfery, biosfery oraz działalności człowieka. Zajmuje się badaniem: procesów związanych z krążeniem wody w środowisku skalnym, oddziaływania wody na skały i skał na wodę, oddziaływania człowieka, zależności między wodami powierzchniowymi i podziemnymi.

Zarówno cechy wody podziemnej jak i jej występowanie są ściśle powiązane ze środowiskiem geologicznym i w znacznym stopniu zależą od niego.

Hydrodynamika - przepływ wody w skale

Hydrogeochemia - oddziaływanie roztworu wodnego ze skałą

Zasoby wód: ocean 1 338 000 tys. km3, wody podziemne 23 716 tys. km3

Czas przebywania wody w ośrodku skalnym:

- od kilku dni do setek tysięcy lat (średnio 300)

- od czasu przebywania zależą właściwości wody

Przeciętnie człowiek zużywa 200-300l wody dziennie w Polsce.

Strefa	Typ wód	Cechy	Stan fizyczny
Aeracji - część z powietrzem	higroskopijne	Oddziaływania absorpcyjne - b. silne oddziaływania wody z pow. ziaren gruntu. Woda prawie nie do usunięcia. Ma wyższą temp. wrzenia. Gęstość ok. 2g/cm3. Znaczny udział rozpuszczonych składników mineralnych.	Wody związane
		błonkowe		Oddziaływania elektrostatyczne Prawie unieruchomione Otoczka wokół warstwy higroskopijnej
		kapilarne		Utrzymywane przez siły napięcia pow. cieczy. Poziom wzniosu: less 1-1,5m, żwiry 0m. Częściowo może się przemieszczać. Podział (pory): - Nadkapilarne (>0,5mm siła grawitacji) - Kapilarne(podsiąkanie kapilarne, zatrzymanie wody przez napięcie powierzchniowe) - Subkapilarne (<0,0002 wody związane)
		wsiąkowe			Wody wolne - przemieszczają się pod wpływem grawitacji
		zawieszone		Wody zatrzymane w skałach o gorszej przepuszczalności, utrudnione wsiąkanie
	Saturacji - brak powietrza	przy- powierzchniowe		Występują najpłycej pod powierzchnią terenu, często bez strefy aeracji	Wody swobodne
		gruntowe		Oddzielone od powierzchni terenu warstwą przepuszczalną dla wód infiltrujących strefą aeracji
		wgłębne		Zasilane przez opad	Wody naporowe: - Subartezyjskie - pow. piezometryczna pod pow. terenu - Artezyjskie - ciśnienie w warstwie wodonośnej na tyle duże, że może wypchnąć wody na powierzchnię
		głębinowe		Na znacznych głębokościach, praktycznie odcięte od bezpośredniego zasilania, nie biorą udziału w odpływie podziemnym-stagnacja, zwykle zamknięte w pułapkach hydrogeologicznych, zwykle mocno zmineralizowane i pod dużym ciśnieniem. Podział: - Juwenilne - powstają z odgazowania magmy - Reliktowe - Polska - Metamorficzne - wbudowane w powstające kiedyś minerały, dziś uwalniane (mogą być krystalizacyjne, związane z glinokrzemianami, minerałami ilastymi). W Polsce małe znaczenie

Rodzaje wód w zależności od próżni skalnej:

Ośrodki porowe - różna wielkość i kształt ziaren (piaski, iły)

Szczelinowe - skały masywne, popękane, wolne przestrzenie to szczeliny

Krasowe - puste przestrzenie tworzą się w wyniku procesów krasowych

Szczelinowo-krasowo-porowe - wapienie

Zwierciadło wód podziemnych oddziela strefę aeracji od saturacji. Granica ciągła lub rozmyta (wody kapilarne). Zwierciadło swobodne - warstwa wodonośna nie jest od góry niczym ograniczona, zwierciadło to może się swobodnie przemieszczać. Zwierciadło napięte - warstwa wodonośna od góry ograniczona przez warstwy nieprzepuszczalne, woda wypełnia cała miąższość warstwy wodonośnej (wody naporowe).

Powierzchnia piezometryczna - obrazuje wysokość ciśnienia w warstwie wodonośnej, do której podniesie się woda przy nawierceniu warstwy wodonośnej

„Zwierciadło piezometryczne - Powierzchnia przedstawiająca rozkład wysokości hydraulicznej w warstwie o zwierciadle napiętym. Z. p. przedstawiane jest w postaci mapy hydroizohips wykonywanych metodą interpolacji punktowych, różnoczasowych pomiarów poziomów piezometrycznych w piezometrach lub w innych otworach obserwacyjnych. Nie używać w tym sensie pojęcia zwierciadło napięte.”

Porowatość - określa w skale ilość wolnych przestrzeni, zależy od: kształtu ziaren, ułożenia ziaren, jednorodności ziaren, wielkości ziaren (niewielki stopień). Porowatość otwarta - pustki są połączone, porowatość zamknięta - pustki są odizolowane od siebie. Skały porowate na ogół jednorodne i nie wykazują zmian parametru. Woda płynie zgodnie ze spadkiem.

Współczynnik porowatości - stosunek objętościowy wszystkich porów do całej powierzchni próbki

Wskaźnik porowatości - stosunek objętości porów do objętości ziaren.

Porowatość efektywne - jest mniejsza od całkowitej o 10-40%, jest to stosunek objętości porów czynnych w.

czasie przepływu wody (nadkapilarne) do objętości skały.

Współczynnik nierównomierności uziarnienia-jaki udział poszczególnych ziaren, U=d60/d10, U<5 równomierne, U (5,15) nierównomierne, U>15 bardzo nierównomierne

Szczelinowość - odpowiednik porowatości w skałach szczelinowych. Podział szczelin: nadkapilarne >0,25mm, kapilarne, subkapilarne <0,0001mm. Parametry szczelinowości: rozwarcie i gęstość szczelin(ilość szczelin/długość odcinka). Współczynnik gęstości szczelin (gęstość powierzchniowa). W skałach szczelinowych woda płynie ze spadkiem szczelin.

Drożność hydrauliczna zależy od: gęstości szczelin, szerokości szczelin, stopnia wypełnienia

Wodochłonność - zależność skały do zatrzymywania wody. Rodzaje: higroskopijna, błonkowata, kapilarna, dotycząca wody wolnej. Wodochłonność całkowita(ogólna). Wzór:

Gdzie m_t - masa skały suchej, a m_s - masa próbki skały nasyconej

Gdy W=20-30% to skała jest bardzo wodochłonna; powyżej 30% skała jest bardzo silnie wodochłonna.

Wodochłonność właściwa - ilość wody w litrach na minutę pochłanianą przez 1m miąższości badanej warstwy przy ciśnieniu 1 atmosfera.

Wskaźnik nasycenia - ile skała może pochłonąć. k=V_w/V_p. k=100%, gdy wszystkie pory wysycane wodą.

Odsączalność - ilość wody, która pod wpływem sił grawitacji może wypłynąć ze skały - ilość wody odpowiadającej wodzie wolnej. μ=V_o/V, gdzie V_o-objętość wody odsączonej ze skały, V - objętość skały. Współczynnik ten może określić porowatość efektywną skały, zależy on od wielkości porów, określa ile wody może dopłynąć do studni w trakcie eksploatacji (obniżanie poziomu zwierciadła wody). Rumosz skalny (0,26), żwir (0,26), piasek drobnoziarnisty (0,17), piasek mułkowaty (0,12)

Pojemność wodna S- objętość wody, która może być zmagazynowana i oddalona ze skały; odniesiona do warstwy wodonośnej; stosunek ilości wody oddanej z jednostkowej warstwy wodonośnej.

Pojemność sprężysta Ss- dla wód o zwierciadle napiętym; objętość wody, która może być oddana przez skałę przy jednostkowej zmianie ciśnienia; wodę dostajemy na skutek odprężenia wody i skały.

Warstwa o zwierciadle swobodnym: S = Ss + μ, warstwa o zwierciadle napiętym: S = Ss. Pomijamy ściśliwość wody, bo jest stosunkowo mała.

Przepuszczalność hydrauliczna - Q = F * V, gdzie Q - objętość wody, która może się przemieszczać w skale, F - przekrój skały, V - prędkość wody. Zależy od: wielkości porów, ich rozkładu, ułożenia ziaren, równomierności uziarnienie, tekstury, temperatury, lepkości wody.

Warstwa wodonośna - zbiorowisko wód podziemnych, związane z warstwowymi utworami skalnymi o znacznym rozproszeniu i określonej miąższości, ograniczona od góry i dołu utworami nie- lub słabo przepuszczalnymi. Niewarstwowa strefa utworów przepuszczalnych nasyconych woda wykazująca przewodność do powstania strumienia wód podziemnych i umożliwiająca pobór wód podziemnych.

Pochodzenie wody podziemnej:

- infiltracja opadów atmosferycznych - z tego rodzaju w Polsce ok. 100%. Infiltracja - zdolność opadu do wsiąkania. Zależy od: przepuszczalności gruntów i skal znajdujących się na powierzchni, rzeźby terenu, temperatury powietrza, wilgotności powietrza, pokrycia szata roślinną, nasycenia wodą ośrodka skalnego, przemarzania gruntu, działalności człowieka.

- kondensacyjne

- juwenilne

- reliktowe: sedymentacyjne, paleoinfiltracyjne (trochę jest w Polsce)

- metamorficzne (bardzo mało w Polsce) ………..

Jednostki stężeń substancji rozpuszczonych: stężenia:

- wagowe (masowe) - masa substancji na litr roztworu - g/l (g*l^-1)

- molowe - ilość moli danej formy na kilogram rozpuszczalnika - mol/kg (m, mm, μ)

- molarne - ilość moli formy na litr roztworu - mol/l (M)

- równoważnikowe - val/l

Udział wagowy - masa pierwiastka lub formy do całkowitej masy systemu, jednostka bezwymiarowa, %, %₀, ppm, ppb.

Udział objętościowy

Udział molowy

Przewodność elektryczna (elektrolityczna właściwa) simens/m, ms/m, μs/m

Ciśnienie parcjalne Pa

Stężenie izotopów

Substancje w wodach podziemnych: roztwór, koloid, zawiesina.

- zawiesiny - odseparowujemy za pomocą sączków membranowych, filtrów membranowych

- dekantacja - zawiesina opada, zlewanie znad zawiesiny

- utwalanie próbki (chlorki nie potrzebują utrwalania) - wytrącanie jonów na ściankach

Mineralizacja wody - suma składników rozpuszczonych. Najmniej zmineralizowane wody opadowe. Najbardziej zmineralizowane - solanki(chlorek potasu, sodu, wapnia-wysoka rozpuszczalność).

Skład chemiczny opadów:

źródła naturalne: aerozole morskie (chlorki, sód, nieco siarczanów, magnezu, wapnia, potasu), pyły, gazy;

źródła antropogeniczne: pyły(siarczany, azotany, wodór), gazy, pochodzące ze: spalania biomasy, nawozów, paliw, odpadów plastikowych, chłodziwa w hutnictwie, produkcja cementu, HCl., karczowanie lasu.

Depozycja sucha - opad pyłu, imisja, pyły dostają się na liście, spłukiwane, duże stężenie wokół drzewa, można ją jedynie oszacować.

Próbki opadu - kolektory zbierają tylko początkowy opad, potem należy go zamknąć i szybko zbadać.

Opad w Polsce:

pH czystego opadu =5,6

stan atmosfery poprawia się zmniejsza się ilość CO₂; ciężej jest ograniczyć emisję tlenków azotu

płd-zach część Polski - duża imisja kwaśna

Sudety środkowe - pH = 4,8 - wapń, siarczany

Stężenie w opadach - koncentracja ważona lub ładunek. Wielkość dostarczanego ładunku zależy od wielkości opadu, im wyżej tym większy opad tym mniejsze stężenie. Mimo to w górach duże ładunki, im wyższe partie gór tym większe.

Udział składników pochodzenia kontynentalnego - obliczamy przez porównanie stężenia jonów w wodzie opadowej i morskiej

Strefa aeracji - opady infiltrujące zmieniają swój skład chemiczny

Wysokość hydrauliczna - określa położenie zwierciadła wody

, gdzie H- wysokość hydrauliczna, α - wysokość położenia, powyżej poziomu odniesienia,
- wysokość ciśnienia,
- wysokość prędkości, p - ciśnienia, g- przyspieszenie ziemskie,
- ciężar właściwy płynu (ςg), ς - gęstość właściwa płynu

Wysokość piezometryczna - wysokość słupa wody wyrażająca ciśnienie hydrostatyczne w punkcie pomiaru.

Spadek hydrauliczny I - różnica wysokości hydraulicznej (H) miedzy dwoma punktami na jednej linii prądu (na kierunku maksymalnego spadku) w warstwie wodonośnej, przypadająca na jednostkowo odległość miedzy tymi punktami (L)

Średni spadek hydrauliczny - spadek wysokości hydraulicznej w kierunku prostopadłym do powierzchni przekroju przypadający na jednostkę drogi filtracji

Prędkość filtracji

, gdzie Q - upadek strumienia (ilość wody przepływająca przez przekrój), A - powierzchnia przekroju poprzecznego strumienia

Prędkość efektywna rzeczywista - określa rzeczywisty ruch pojedynczej cząstki wody

, gdzie V - prędkość filtracji, n_e - porowatość efektywna

Współczynnik filtracji k - określa zdolność skały do przewodzenia wody (konkretnej cieczy, określona temperatura i lepkość). Prędkość filtracji przy spadku hydraulicznym równym jedności pod warunkiem, że filtracja podlega liniowemu prawu Darcy'ego (m/s, m/dobę)

Współczynnik przepuszczalności k_p - parametr wyrażający przepuszczalność ośrodka porowatego, niezależnego od właściwości płynu (L², jednostka Darcy). Dla warstwy jednorodnej taki sam w każdym kierunku. Zaś gdy warstwa jest niejednorodna k z indeksem x, y, z, który określa kierunek filtracji, bardzo ważna pionowa składowa.

Przewodność T - zdolność konkretnej warstwy do przewodzenia wody, miara przepuszczalności wyrażająca jednostkowe natężenie strumienia wody na jednostkę szerokości, przy jednostce spadku hydraulicznego, odniesione do przekroju prostopadłego do kierunku strumienia. T = k * m, gdzie m-miąższość warstwy

Prawo Darcy'ego: wyłącznie do przepływu laminarnego!!!

Prędkość filtracji: V = k * I

Natężenie przepływu: Q = k * I * A = A * V (A-powierzchnia przekroju)

Przepływ jednostkowy - ilośc wody, która się przemieszcza na jednostkową powierzchnię poprzecznego przekroju strumienia lub jednostkową szerokość strumienia: q = Q/A

Zakres zastosowania:

- filtracja preliminarna - małe nachylenie stoku, duże znaczenie mają siły tarcia, wprowadzają błąd

- filtracja laminarna - liniowa

- filtracja postlaminarna - duże nachylenie stoku, wartości nie zmieniają się liniowo, wolniej

Pobieranie próbek ze strefy aeracji - jednorazowo - robimy wykop i bierzemy próbki z danej głębokości, następnie próbki odwirowujemy, wyciskamy lub wysysamy (próbnik podciśnieniowy-rurka zakończona filtrem).

Pobieranie próbek ze strefy saturacji:

Piezometr - pomiar zwierciadła, pobranie próbki wód podziemnych. Poniżej i powyżej zanieczyszczenia, żeby mieć punkt odniesienia. Gdy na całej długości filtrowany to obniżone stężenia zanieczyszczeń. Ważny jest materiał i średnica. Możemy wysysać lub zapuszczać do otworu próbnik lub pompę. Pompowanie oczyszczające do momentu ustabilizowania się pH.

Mierzymy w terenie:

- temperatura

- przewodność elektrolityczna - jakość i ilość jonów, mierzymy za pomocą konduktometrów. Kompensacja - pozbywanie się wpływu temperatury.

- pH - pHmetry; kondensacja temperaturowa

- Eh - potencjał utleniająco - redukcyjny - zależy od ilości rozpuszczonych substancji, miliwolty, pomiar bez kontaktu z atmosferą…………..

Skład skorupy ziemskiej: tlen, krzem, glin, żelazo, wapń, sód, potas, magnez

Minerały przeważające w skorupie: sole kwasów tlenowych (azotany, fosforany, siarczany…), krzemiany, kalcyt, dolomit, aragonit…

Bilans jonowy:

- podstawowe aniony: chlorki, siarczany, węglany

- podstawowe kationy - potas, sód, magnez, wapń

Z wapieni pochodzą: wapń, węglany, magnez (dolomit), siarczany (gips)

Jony chlorkowe - pochodzą z opadów, w podłożu nie ma chlorków

Wpływ roślin na skład wód:

- Ewapotranspiracja - Proces ulatniania się wody do atmosfery poprzez (łącznie) parowanie terenowe, transpirację roślin i sublimację.

- podczas rozkładu dostarczają: węgiel, tlen, wodór, azot, potas, wapń, fosfor, magnez, siarka

- czerpią dla siebie potrzebne składniki

Nazwa wody - od składnika dominującego, zaczynamy od anionów, powyżej 20% (Szczukariew-Rikłoński)

Lecznicze wody mineralne:

- sporo chlorków

- trochę siarczanowych

- nieco - wodorowęglanowych

Wody mineralne > 1g/l, do picia <1g/l

Typy chemiczne wód leczniczych:

- chlorkowe - solanki

- żelaziste - nie mniej niż 10mg Fe/l - Nałęczów

- arsenowe

- fluorkowe - Jelenia Góra,

- bromkowe

- jodkowe

- siarczkowe - 1mg siarki

- borowe - 5mg kwasu borowego

- krzemowe - 100mg kwasu krzemowego

- radoczynne

- termalne - temperatura > 20^oC - Orawa, Podhale, Cieplica pod Jelenią Górą

Składniki rozpuszczalne w wodach:

a) gazowe - tlen, dwutlenek węgla, radon, siarczki, amoniak, argon, azot

Źródła:

- atmosfera - dwutlenek węgla, tlen

- pomagmowe - dwutlenek węgla

- rozpady (np. promieniotwórcze) - argon, z rozpadu wody-tlen

- rozkład martwej biomasy - dwutlenek węgla, metan, siarczki,

- procesy metamorfizmu - dwutlenek węgla

- wulkanizm - siarczki,

Gazy strefy płytkiej - głównie: dwutlenek węgla, tlen, azot + argon, radon, metan (bagna), wodór (radioliza wody)

b) niegazowe -

podział składników w stanie rozpuszczonym w wodach:

- główne - K, Na, Ca, Mg, HS

- podrzędne - Fe, związki azotu nieorganiczne, substancje organiczne, krzemiany + glin

- mikroskładniki - podajemy koncentracje pierwiastków a nie janów

- główne (do 1g/l) - tlen, siarka, azot, węgiel, sód, magnez, potas, żelazo, chlor, mangan, wodór, brom, jod

- rzadkie (0,01mg/l -10 mg/l)- fosfor, glin, krzem, lit, bar, tytan, wanad, nikiel, stront, bor, srebro

- śladowe (μg/l) - pierwiastki promieniotwórcze

Składnik wody	Źródła	Stężenia/normy
Wodorowęglany	Rozpuszczanie CO2, skał węglanowych, desulfatyzacja (redukcja siarczanów), rozkład krzemianów	Kilkadziesiąt mg/l Brak norm
Siarczany	Rozpuszczanie GIPSU, anhydrytu, sukfatyzacja (utlenianie siarczków), aerozole morskie, ewapotranspiracja, (PIRYT, GALENA, SFALERYT)	250 mg/l
Chlorki	Rozpuszczenie HALITU, chlorku wapnia, krzemianów, APATYTÓW, aerozole morskie, wulkanizm	250 mg/l
Sód	Rozkład minerałów krzemianowych, ALBID, HALIT, aerozole morskie	100mg/l
Potas	Rozkład minerałów krzemianowych, MUSKOWITU, BIOTYTU, SULWINU. Unieruchomiony w biomasie, wiec małe stężenia.	Kilka mg/l
Wapń	PLAGIOKLAZY, PIROKSENY, AMFIBOLE, KRZEMIANY, KALCYT, ARAGONIT, DOLOMIT (Mg), GIPS, ANHYDRYT, FLUORKI. Wymiana jonowa	10-100 mg/l
Magnez	Minerały krzemianowe: minerały jasne, ciemne, sole. Proces wymiany jonowej.

Rozpuszczalność - stężenie roztworu nasyconego, ilość substancji rozpuszczonej w roztworze nasyconym w danym rozpuszczalniku, w określonej temperaturze. Rozpuszczalność zależy od: temperatury, ciśnienia, obecności w wodzie innych rozpuszczonych soli. Rozpuszczanei do momentu osiągnięcia równowagi.

Rodzaje rozpuszczania:

- kongruentne - wszystkie składniki przechodzą do roztworu (halogenki - halit, sylwin, fluoryt; siarczki - piryt, galena; siarkosole - bumonit; węglany - kalcyt, aragonit, dolomit, magnezyt, syderyt, malachit; fosforany - apatyty; tlenki; wodorotlenki; krzemiany)

- inkongruentne - część składników przechodzi do roztwory, tworzy się nowa faza stała (rozpuszczanie krzemianów z glinem i żelazem)

- odwracalne (powstanie dolomitów) - wychylenie ze stanu równowagi, stabilizacja w nowym stanie równowagi

- nieodwracalne (rozkład skalenia, utlenianie pirytu) - w jednym kierunku, stan zmienia się od nierównowagowego ku bliższemu równowadze

Wskaźnik nasycenia charakteryzuje stopień nasycenia wody względem.

gdzie JAP - iloczyn aktywności produktów w roztworze, KT - stan równowagi reakcji w danej temperaturze. SI = 0 równowaga, SI > 0 przesycenie, SI < ) niedosyt

Aktywność jonów: faktyczna zdolność do wchodzenia w reakcje poszczególnych jonów, im więcej jonów w roztworze tym trudniej wchodzą w reakcje. Efektywne stężenie danego składnika w wodzie. Mając aktywność mamy stężenia molowe. W zależności od połączenia pierwiastka toksycznego i innymi można stwierdzić czy jest on bardziej czy mniej toksyczny.

Schemat modelowania specjacyjnego - pozwala obliczyć udział poszczególnych pierwiastków

Analiza chemiczna - siła jonowa (wielkość teoretyczna stosowana do oceny oddziaływań elektrostatycznych między jonami w roztworze elektrolitu) - aktywność jonów - aktywność kompleksów - stężenia molowe kompleksów - nowe stężenia molowe wszystkich form

Zasadowość - zdolność wody do neutralizacji kwasów, zależy od węglanów, siarczków itp.

Jony konserwatywne - nie wpływają na zasadowość - Na, K, Ca, Mg, SO₄, Cl, NO₃

„Zasadowość - Cecha chemiczna wód określająca ich zdolność do zobojętniania silnych kwasów. O zasadowości decydują głównie obecne w wodzie wodorowęglany i węglany, wpływać też mogą na nią sole innych słabych kwasów nieorganicznych (borowego, krzemowego) i organicznych. Z. zdefiniowana jest przewagą stężenia jonów wodorotlenkowych (OH-) nad stężeniem jonów wodorowych (H+).”

Kwasowość - ilość zasad potrzebna do osiągnięcia pH odpowiadającego punktowi końcowemu wodorowęglanów

„Kwasowość - Cecha chemiczna wód oznaczana przy ocenie ich jakości, rozumiana jako zdolność wody do zobojętniania silnych zasad. K. wywołana jest obecnością w wodzie zdysocjowanych kwasów (zarówno mocnych jak i słabych) oraz soli słabych zasad ulegających hydrolizie. Cecha przeciwstawna do zasadowości. Wyróżnia się k. ogólną wody wywołaną obecnością w wodzie silnych i słabych kwasów i wolnego CO₂, oraz k. mineralną, związaną tylko z obecnością silnie zdysocjowanych kwas ów mineralnych.”

Krzemiany (90% masy skorupy ziemskiej): w zależności od stopnie spolaryzowania tetraedru:

- wyspowe (oliwiny) najłatwiej rozpuszczalne, tetraedry krzemotlenowe połączone tylko poprzez kationy

- pierścieniowe(szmaragd)

- łańcuchowe (pirokseny)

- grupowe

- wstęgowe (amfibole)

- warstwowe (kaolinit, mika: biotyt, muskowit, montymorynolit) - odporne, dwa typy warstw: tetraedryczna (krzem i tlen) i oktoedryczna (+glin lub magnez w centrum)

1:1 - brucyt, kaolinit, haloizyt

2:1 - 2tetra, 1okto: talk, pirofilit

2:1:1 - 2tetra, między nimi okta, nad nimi okta: chloryt

- szkieletowe (kwarc, albit, ortoklaz, anortyt)

(- przestrzenne (kwarc, skalenie potasowe) najtrudniej rozpuszczalne)

- warstwowo-wstęgowe: pałygorskit, sepiolit

Odporność minerałów krzemowych zależy od: stopnia polimeryzacji (struktury czworościanów), ile pojawi się podstawień glinu w miejscu krzemu w strukturze (im więcej glinu tym mniejsza odporność)

kwarc 34 mln lat - muskowit 2,6 mln lat - biotyt 0,9 mln lat - oliwin 2,3 tys lat - dolomit 1,6lat - kalcyt 0,1 lat

Wodorowęglany

CO₂: dzielimy na:

- związany w rozpuszczonych wodorowęglanach i węglanach

- wolny: zrównoważony z rozpuszczonymi wodorowęglanami i węglanami + agresywny, gdy za dużo wodoru i węglanów

Źródła: atmosfera, magma, gleba

System otwarty w stosunku do CO₂ - ciągły dopływ, system zamknięty - zawartość się nie odnawia

Oznaczanie wodorowęglanów: miareczkowo, tzn. stopniowo dodaje się kwasu o znanym stężeniu (metoda wolumetryczna); metody barwne (dodanie odczynnika - kompleks barwny; badanie widma;

„Sorpcja - polega na gromadzeniu na powierzchni sorbentów substancji rozpuszczonych oraz na uwalnianiu uprzednio zasorbowanych cząsteczek. Pierwszy proces to adsorpcja, drugi desorpcja.”

„substancje sorpcyjne - Substancje rozpuszczane w wodach podziemnych mogące podlegać procesom sorpcyjnym (sorpcja). Adsorbatami są głównie kationy i cząsteczki obojętne, aniony w nieznacznym stopniu”

Procesy sorpcyjne: adsorpcja (sorbowanie na powierzchni), absorpcja (sorbowanie do wnętrza), desorpcja, wymiana jonowa

Dwa podstawowe rodzaje ładunku w glebach: stały (wynika ze struktury podstawień minerałów, ze struktury pakietów) i zmienny(na krawędziach pakietów)

Adsorpcji ulegają: minerały ilaste, substancje organiczne, substancje koloidalne nieorganiczne

Większe właściwości sorpcyjne - minerały bardziej rozdrobnione

Zdolność sorpcyjna - zależy od potencjału warstw

Stałe w procesach sorpcyjnych:

- Pojemność sorpcyjna - zależy od udziału procentowego faz

- Pojemność wymiany jonowej

Punkt izoelektryczny - przejście od adsorpcji anionów do kationów (powyżej punktu więcej kationów)

Aktywność w kompleksie sorpcyjnym - udział danego jony do wszystkich zaabsorbowanych. Udział może być równoważnikowy lub molowy

Właściwości liofilowe - przyłączenie dipoli wody, im silniejsze te właściwości tym słabiej sorbowany

Sorpcja zależy do właściwości liofilowych dla kationów o tej samej wartościowości.

Wartość sorpcyjna - jak zatrzymuje zanieczyszczenia przed wnikaniem w głąb ziemi

1

Niż Polski, nad morzem, Ciechocinek, Inowrocław, Kołobrzeg, Połczyn

---