Page 37 - Technogenic_Ils_Yanin

Поведение химических элементов в
реках определяется сложным взаимодей-
ствием разнонаправленных процессов, ко-
торые (в той или иной мере) способствуют
относительно долговременной миграции
элементов в водной толще, перераспределе-
нию их между различными компонентами
речной среды и временному выводу из ми-
грационного потока, а также обусловливают
поступление химических элементов в ми-
грационный поток из донных отложений и
водной биоты [814]. Среди физических про-
Рис. 14. Формы миграции элементов в речных водах [318]. цессов ведущая роль принадлежит гидроди-
намическому фактору и гидравлическим
характеристикам транспортируемых рекой наносов [151]. Важнейшими физико-химическими и
химическими процессами являются растворение, гидратация и выщелачивание. Особую роль иг-
рают гидробиологические (микробиологические) и биохимические процессы, определяющие из-
менение концентраций химических веществ, особенно органических соединений, за счет жизнеде-
ятельности микроорганизмов и других гидробионтов. Значимость гидродинамического фактора в
существенной мере определяется гидравлическими и морфометрическими характеристиками вод-
ного потока (и их изменениями по длине реки). Это,
прежде всего, ширина и глубина русла, площадь его жи-
вого сечения, смоченный периметр, гидравлический ра-
диус, уклон свободной поверхности, скорость течения,
расход воды, мутность воды, физические характеристики
взвеси, прежде всего, гидравлическая крупность (гидрав-
лический размер) частиц. Поскольку в речном потоке
всегда существует градиент концентрации некоторых
химических веществ, то в таких условиях (наряду с кон-
векцией, т. е. переносом вещества при физическом пере-
мещении среды, его содержащей) получает развитие так
называемая турбулентная диффузия, когда процесс сме-
шения, связанный с турбулентным течением, вызывает
перенос растворенного вещества из области высокой в

область его низкой концентрации. Турбулентная диффу-
Рис. 15. Относительный перенос элементов
разными фракциями взвеси рек бассейна зия является основным динамическим процессом распре-
Каспийского моря [135]. деления примесей внутри водной массы.
Водный поток обладает целым рядом особых физи-
ческих свойств, оказывающих влияние на транспорт осадочного материала и соответственно на
миграцию химических элементов. Среди таких свойств – кавитационный и флотационный эффек-
ты. Кавитация развивается на участках значительного и резкого увеличения скорости течения и
стимулирует размыв отложений, слагающих русло и берега. Флотация, т. е. перенос частиц твер-
дого материала пленкой поверхностного натяжения, довольно часто наблюдается на различных по
своим характеристикам реках. Этот эффект проявляется в случае быстрого поднятия уровня воды
(вызванного, например, дождями), что приводит к затоплению обсушенных прирусловых отмелей.
Рыхлый поверхностный материал, слагающий их, в данном случае не смачивается водой и плывет
по ее поверхности. Процесс гидратации заключается во вхождении молекул воды в структуру ми-
нералов в виде координационно связанных молекул или не связанных с решеткой молекул. Рас-
творение представляет собой процесс перехода вещества из твердой фазы в жидкую, сопровожда-
емый разрушением его кристаллической структуры. Этим оно отличается от процессов выщелачи-
вания, т.е. избирательного извлечения какого-либо компонента из твердого тела, сохраняющего
при этом свою кристаллическую структуру. Как правило, при взаимодействии твердого вещества с

37