Гидрогеохимические провинции и аномалии

Природные гидрогеохимические провинции и аномалии обусловлены геолого-структурными условиями района, литогеохимической специализацией горных пород, их литолого-минералогическими и физико-химическими особенностями.

Роль подземных питьевых вод в формировании экологического состояния среды значительна, так как именно состав подземных вод как компонентов литосферы, используемых для питьевого назначения, непосредственным образом влияет на физиологические функции человека и его здоровье.

К важнейшим естественно-геохимическим процессам, приводящим к формированию гидрогеохимических аномалий, относятся: увеличение минерализации подземных вод; изменение соотношений между концентрациями компонентов, лимитирующих распределения нормируемых химических элементов; изменение Eh-pH подземных вод; увеличение концентраций компонентов, являющихся лигандами для элементов комплексообразователей. Первый из этих процессов - увеличение минерализации верхних водоносных горизонтов - может происходить за счет двух естественных геохимических процессов: испарительного концентрирования грунтовых вод (что в целом характерно для аридной зоны); растворения и диффузного рассоления минералов галогенных формаций и первичных седиментационных рассолов. Увеличение минерализации подземных вод осуществляется вследствие появления в них хорошо растворимых хлоридных и сульфатных соединений натрия и кальция.

При формировании состава околонейтральных подземных вод велика также роль окислительно-восстановительного потенциала (Eh). Оптимальные для водоснабжения кислородсодержащие подземные воды имеют Eh в пределах 350-500 мВ. Данная величина Eh определяет невозможность увеличения в них концентраций железа, марганца, аммония, фосфора, а также многих токсичных соединений тяжелых металлов с неокисленными органическими веществами (метилированная ртуть, свинец, мышьяк и др). Уменьшение Eh подземных вод ведет к формированию гидрогеохимических аномалий.

Особые гидрогеохимические аномалии железо- и марганецсодержащих вод занимают практически всю зону многолетней мерзлоты, так как меж- мерзлотные и подмерзлотные напорные воды, лишенные кислорода, имеют низ- кие значения Eh. В них железо и марганец содержатся в концентрациях, значительно превышающих ПДК.

Среди естественных геохимических процессов, приводящих к формированию особых гидрогеохимических провинций, велика роль процессов комплексообразования между органическими и неорганическими веществами. К важнейшим лигандам (молекулам и ионам, связанным с центральным ионом в комплексные соединения), оказывающим влияние на распределение Fe, Hg, Be в около нейтральных водах, относятся фульво- и гуминовые кислоты, а также фтор.

Близкий механизм - образование ртутных и бериллиевых гидрогеохимических аномалий. Однако для природных условий, при относительно низких их кларковых содержаниях, обязательным условием является наличие металлогенических зон, характеризующихся ртутной рудной минерализацией и общей обогащенностью ею пород. Специфика формирования гидро- геохимических провинций, имеющих бериллиевую минерализацию, состоит в том, что она сопровождается флюоритовой минерализацией и подземные воды таких металлогенических зон всегда содержат высокие концентрации фтора. Фтор является прекрасным лигандом для бериллия, удерживает его от процесса гидролиза и способствует накоплению в подземных водах. Вследствие этого, гидрогеохимические провинции бериллийсодержащих подземных вод выходят за пределы гумидной зоны и распространяются и на аридную зону.

Гидрогеохимические провинции - продукт как зональных, так и региональных (структурно-литологических) факторов. Они могут быть установлены не только на основании экспериментальных исследований, но и прогнозируемы, исходя из гидрогеохимической зональности отдельных структур, горизонтов и знания современной геохимии элементов в подземных водах.