Hidrológiai Közlöny 1991 (71. évfolyam)
5. szám - Varsányi Zoltánné: A rétegvíz mozgása során bekövetkező kémiai változások geokémiai modellezése
VARSÁNYI Z.-N6: A rétegvíz mozgása, geokémiai modellezése 301 glaciálisban hagyta el és foglalta el mai helyét (Molnár, 1977). A Csongrád—Hódmezővásárhely— Szeged térségében a negyedidőszak elején és közepén jellemző a durvább szemcséjű homoküledék, a negyedidőszak végén pedig a finomabb iszap és agyag. Az üledékanyag Ny—K irányban finomodik (Rónai, 1985). A medence központi területén a folyóvízi üledékek vastagsága eléri a 600—700 m-t." A homok részaránya 40—60%. A földtani szerkezet lehetővé teszi az oldalirányból történő utánpótlódást (Nagyistók, 1978). Erdélyi (1976) a nyomásviszonyok alapján Ny—K irányú vízmozgást tételezett fel. Ezt, valamint a víz kémiai összetételének változását figyelembe véve jelöltem ki a vízmozgás iránya mentén 5 vizsgálati pontot, melyet az 1. ábrán tüntettem fel. 3. Módszerek A termodinamikai korlátozások figyelembevételére a vizek különböző ásványokra vonatkozó telítettsége a telítettségi index (SI) segítségével jellemezhető. A telítettségi index megadja a víz— kőzet reakció egyensúlyi állapottól való eltérésének mértékét (fíem, 1985) ,S7 = log IAP—log K SI = telítettségi index IAP = az ionaktivitások szorzata K = egyensúlyi állandó Amennyiben SI értéke 0, a víz és az adott ásvány egyensúlyban van, ha <S7<0: alultelített, ha SI>0: túltelített a víz a megfelelő ásványra. A számításokhoz ismernünk kell az ionaktivitásokat, melyeket a koncentrációkból határozhatunk meg: yitrii ai = az i-edik ionfajta aktivitása y t = aktivitási együtthatója nii =molalitása Az aktivitási együttható az ionerősségből számítható az ún. Davies formulával: log y t = - 0,5z 2 • í——— - 0,2/) 1 1 + íT ' I = 0,5,£»>íZÍ 2 I = az oldat ionerőssége Zi =az i-edik ionfajta töltése Az ionerősség meghatározásához a vízben oldott valamennyi ionfajta koncentrációjának ismerete szükséges. Ezt a PHREEQE az elemek tömegmegmaradása ás a tömeghatás törvénye alapján számolja. Minden a vízben mórt A elemre vonatkozóan felírhatjuk, hogy •^összes = EjAi tehát az A elem összes koncentrációja a vízben megegyezik az A elemet tartalmazó valamennyi vízben oldott ionfajta koncentrációjának összegével. Itt mind a szabad iont, mind pedig a kationok és anionok asszociációjával létrejött ionpárokat figyelembe kell venni. Az ionpárok képződésére felírhatjuk: a A +bB=A nB h rr_ [A aBl~\ K^egyensúlyi állandó Az ionpárokat tehát az egyensúlyi állandó és a szabad ionok segítségével kifejezhetjük. így minden elemre felírható a tömegmegmaradás egyenlete, melyből a szabad ion koncentrációja, illetve minden ionpárra a tömeghatás egyenlet, melyből az ionpár koncentrációja kiszámolható. Az elemek koncentrációját méréssel határozzuk meg. Problémát jelent két elem, melyet a vizes közeg miatt nem tudunk mérni, ezért a tömegmegmaradás egyenleteit sem tudjuk felírni rájuk. Ez a II és az O. A két ismeretlenhez egy tömeghatás egyenlet, a víz disszociációja felírható, X„ 2 0 = [#+][0//-] de így is szükségünk van egy további egyenletre, hogy az ismeretlenek és egyenletek száma megfeleljen egymásnak. Ez az egyenlet a kationok és anionok egyenértékűsége alapján írható fel. Ei z lm i = 0 z t — az i-edik ionfajta töltése, m,i — az i-edik ionfajta molalitása Amennyiben olyan elemeket is figyelembe veszünk, amelyek különböző vegyértékállapotban fordulhatnak elő, azaz redox reakciók is lejátszódnak, egy további egyenletre van szükségünk a redox viszonyokat jellemző újabb ismeretlen, a pe számításához. (A pe és a Volt ban kifejezett redoxpotenciál (Eh) között a következő összefüggés áll fenn: Eh = 0,05 -pe.). Ez az egyenlet az elektronmegmaradás egyenlete: Z^m^OPV OPV = a víz operatív vegyértéke trii = az i-edik ionfajta molalitása v t = az i-edik ionfajta operatív vegyértéke Az operatív vegyérték nem feltétlenül azonos a valódi kémiai vegyértékkel. Ez egy olyan önkényesen megállapított érték, amely a programon belül ellentmondásmentesen biztosítja az elektronátmenetek kezelését. E két utóbbi egyenletre csak reakciók szimulálása esetén van szükségünk, ha a reakciók lefutása során bekövetkező pH ós redoxpotenciál változást is ismerni kívánjuk. Egyensúlyi számításoknál mind a pH, mind a redoxpotenciál input adatként szerepel. A víz mozgási iránya mentén kiválasztott két pont között lejátszódó kémiai változásokra a két vízminta kémiai összetételében mutatkozó különbség alapján a BALANCE segítségével kapott adatokból következtettem. Az elemek koncentrációjának változását ásványok oldódása és/ vagy kiválása és ioncsere folyamatok okozhatják. A fázisok közötti anyagátmenet minden elem esetében az alábbiak szerint számítható: Am k = I pc prbp, k
