ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЕ КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ КАЧЕСТВА ПОДЗЕМНЫХ ВОД: ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ОСНОВЫ. ФТОРОНОСНЫЕ ВОДЫ

Abstract

Предлагается метод физико-химического компьютерного моделирования систем "порода-вода" для прогноза изменения состава природных вод при гидрогеохимических процессах. Основными физико-химическими факторами формирования состава природных вод являются: изменение отношения прореагировавших масс породы к воде (Т/Ж), термодинамическая открытость-закрытость системы "порода-вода" относительно СO 2 и O 2, степень извлечения С1 и органического углерода из пород, температура (давление). Метод физико-химического компьютерного моделирования позволяет реконструировать физико-химические условия формирования состава природных вод и может быть использован для прогноза изменения химического состава вод под действием природных и техногенных факторов. На основе синтеза режимных временных наблюдений за качеством подземных вод их эксплуатируемых месторождений и термодинамического физико-химического моделирования геохимических процессов, составляющих основу формирования химического состава подземных вод, установлены: а) геохимические причины и процессы, определяющие увеличение содержаний фтора в подземных водах при эксплуатационном водоотборе, сопровождающемся снижением уровней подземных вод в водоносном горизонте и его частичным осушением; б) причины недостоверности ранее выполненных прогнозных решений. Термодинамическое моделирование геохимических процессов в системе "фторсодержащие породы - подземная вода" показало, что снижение уровней подземных вод в водоносном горизонте ведет к метаморфизации их химического состава в НСО 3 - Na бескальциевые воды с высокими Na/Ca отношениями. Рост этих отношений приводит к созданию высокой степени неравновесности гидрогеохимических систем по CaF 2, которая ликвидируется геохимическими процессами, переводящими в подземные воды значительные массы фтора. Неучет таких геохимических явлений при снижениях уровней подземных вод ведет к недостоверным прогнозам изменения качества подземных вод при эксплуатации их месторождений и к ухудшению общего экологического состояния среды.