химический каталог




Введение в химию окружающей среды

Автор J.E.Andrews P.Brimblecombe T.D.Jickells P.S.Liss

ает один моль Са2* и один моль СО?". Тогда

Растворимость кальцита = сСа2+ = cCOj", (4)

И, следовательно,

(Растворимость кальцита)2 = сСа2* • сСО," = ?!р =

= 4,5-10-'моль2-л-2. (5)

Отсюда,

Растворимость кальцита = V4,5 ? ИН = 6,7 ? Ю-5 моль ? Л-1. (б)

Уровень, до которого минерал растворился в воде, может быть рассчитан с использованием показателя насыщения:

!АР

Показатель насыщения П = . (7)

IAP — это произведение активности ионов, т. е. числовое произведение активности ионов в воде. Значение О, равное 1, означает насыщение, значения > 1 означают перенасыщение, и значения < 1 — недо-насыщение.

Активность ионов кальция (Са2+) в грунтовых водах водоносного мелового горизонта в Норфолке, Англия, равна 1 ? Юг3 моль • л-1, и активность карбонатного иона (СОз) равна 3,5 • 1СИ моль-л-1. Состояние насыщения воды в отношении кальцита равно

aCi* ? аСО$~ 1 ? 10"!-3,5 • 10"'

П = = =0,78, (8)

^5Р{калышт) 4,5 " 10

т. е. вода перенасыщена в отношении кальцита.

3.5.3. ТИП МАТЕРИНСКОГО МАТЕРИАЛА (ПОДСТИЛАЮЩАЯ ПОРОДА)

Скорости выветривания пород сильно зависят от растворимости и устойчивости составляющих их минералов. Относительная устойчивость силикатов контролируется степенью полимеризации тетраэдрических единиц. Так, устойчивость к выветриванию соответствует последовательности, которая, грубо говоря, противоположна исходному порядку кристаллизации или «реакционным рядам Боуэна» (рис. 3.7). Высокотемпературные мономерные силикаты (например, оливины) с ионными связями металл—кислород легко выветриваются, тогда как каркасные силикаты, например кварц, устойчивы.

Существует экспериментальное подтверждение того, что скорости растворения определенных мономерных силикатов (например, Ca2Si04, Mg2Si04 и т. д.) пропорциональны скорости протекания реакций между двухвалентными катионами и молекулами воды в процессе гидратации (см. п. 3.7.1). Скорость протекания реакций между молекулами воды и щелочными ионами связана с размером ионов [Са(Н20)б+ > Mg(H20)6+ > Ве(Н20)е]. Это отражается в экспериментальных скоростях реакций, где Ca2Si04 > Mg2Si04 > Be2Si04, и контролируется относительной силой связи катион—кислород.

7 - J S22

98

НАЗЕМНАЯ СРЕДА

Слюда биотит (слоистый силикат)

Кислая серия

Кальциевый полевой шпат (каркасный силикат)|

Натриевый полевой шпаг (каркасный силикат)

Калиевый полевой шпат I (каркасный силикат) 1

Увеличение доступности выветриванию

Слюда мусковит (слоистый силикат)

Увеличение температуры кристаллизации минералов в магме

Рис. 3.7. Распространенные силикаты, помещенные в реакционный ряд Боузна. Отметим, что минералы, образовавшиеся при высоких температурах и имеющие большее количество ионных связей, более подвержены выветриванию. Железомагнезиальные — минералы, содержащие много железа и магния. Кислые — породы, содержащие полевые шпаты и кварц.

3.5.4. Почвы и биология

В п. 3.4.2 было показано, что присутствие почвенного органического вещества и его разложение микроорганизмами сильно увеличивают концентрацию С02 в почвенной влаге, придавая ей кислотность. Наличие почвы как таковой также влияет на скорости выветривания. Почвы могут формироваться только там, где растения помогают стабилизировать субстрат, предотвращая эрозию поверхностными водами или ветром. Почвы состоят из органического вещества и небольших минеральных частиц, которые предоставляют большие участки поверхности кислым почвенным водам. Почвенное органическое вещество (гумус) улучшает водоудерживание, в результате чего поверхности минералов и почвенная влага находятся в тесном контакте.

Вопрос о том, насколько эффективно присутствие биогенных почв влияет на скорость выветривания, служит объектом дискуссии; по некоторым оценкам предполагается увеличение скоростей в 100-1000 раз по сравнению со скоростями абиогенного выветривания. Дискуссия о скоростях выветривания важна, поскольку потребление С02 в процессе реакций выветривания в почвах (см. п. 3.4.3) понижает атмосферное парциальное давление С02 (/>С02). Некоторые исследователи высказывают мнение, что около 400 миллионов лет назад, до развития сосудистых наземных растений, скорости выветривания могли быть намного ниже, что вызывало повышение атмосферного />С02 и усиление парникового нагрева (см. п. 5.3.4). Однако другие ученые считают, что маломощные почвы, стабилизированные примитивными лишайниками и водорослями, покрывали поверхность суши за миллиарды лет до развития сосудистых растений. Такие примитивные почвы могли очень эффективно увеличивать скорости выветривания, действуя путем «Геи» (см. п. 1.3.3.) — потребляя атмосферный С02 и понижая глобальную температуру. Этот эффект охлаждения мог способствовать улучшению пригодности ранней Земли для заселения другими организмами.

3.6. Твердые продукты выветривания

В результате выветривания среднего гранодиорита верхней коры образуется два типа твердых продуктов. Кварц достаточно устойчив к выветриванию и накапливается в элювии (рис. 3.7 и 3.8). Хотя это и не в

страница 31
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81

Скачать книгу "Введение в химию окружающей среды" (5.03Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
головной микрофон на прокат
Рекомендуем компанию Ренесанс - готовые лестницы на второй этаж в частном доме - качественно и быстро!
кресло ch 993 low
Выгодное предложение в КНС Нева на 80T7003RRK - доставка по Санкт-Петербургу и онлайн кредит "не выходя из дома" во всех городах северо-запада России!

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(10.12.2016)