Hidrológiai Közlöny 1994 (74. évfolyam)
4. szám - Varsányi Zoltánné: A Dél-Alföld felszínalatti vizei. Eredet, kémiai evolúció- és vízmozgás a jelenlegi kémiai összetétel tükrében
196 HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 1994 . 74. ÉVF. 2 . SZÁM 4. ábra. A vízfolyási út mentén végbemenő változások tanulmányozására kiválasztott kutak elhelyezkedése, mélysége és a víz hőfoka A kalcit és a dolomit oldódásának mértéke a H + koncentrációjától függ, ami a vizsgált környezetben arányos a szerves anyag bomlásából származó C0 2 parciális nyomásával. C0 2 + H 20 = H 2C0 3 (1) log Ki = log(H 2C0 3) - log pC0 2 h 2co 3 = h + + hco 3log K 2 = log(HC0 3-) + log(H +) - log(H 2C0 3) (Kj és K 2 az egyensúlyi állandók, a zárójel az adott ion aktivitását jelenti.) Az elektroneutralitás miatt h + = hc0 3" + 2c0 3 2~ + oh" (3) Különböző pH tartománynál az oldott C0 2 különböző ionfajtaként fordul elő legnagyobb mennyiségben: ha a pH > 10,3 a C0 3 2"; ha 6,3 < pH < 10,3 akkor pedig a HC0 3~ a domináns ionfajta. Feltételezve, hogy a széndioxid oldódásakor a víz pH-ja 10,3 alatt van a (3) egyenlet egyszerűsíthető H + = HC0 3- (4) Az (1), (2), (4) egyenletből kapjuk, hogy 21 og H + = logKj + logK 2 + logpC0 2 azaz a H + koncentráció a széndioxid nyomás függvénye. Amennyiben kalcit oldódik, nyitott és zárt rendszerben eltérő eredményt kapunk, de mindkét rendszerben érvényes, hogy a kalcium koncentrációja a CaC0 3 + H 2C0 3 = Ca 2 + + 2HC0 3~ (5) logK = log(Ca 2 +) + 21og(HC0 3") - log(H 2C0 3) egyenlet és az elektroneuralitás 2Ca z + = HC0 3~ (6) értelmében a széndioxid parciális nyomásának függvénye: 31og(Ca 2 +) = logKK^ + logpC0 2 A víz - ásvány rendszerben a telítettségi index (SI) alapján megítélhető, hogy adott ásvány szempontjából a víz egyensúlyban van, alultelített vagy túltelített (Hem, 1985). SI = log IAP - log K ahol IAP az ionaktivitások szorzata, K egyensúlya állandó. Ha SI = 0, a víz és az adott ásvány egyensúlyban van, ha SI < 0 alultelített, ha SI > 0 túltelített a víz az adott ásványra. Az SI átlagértékek kalcitra és dolomitra túltelítettséget mutatnak mindhárom csoportban. Ez a túltelítettség a Körös medence vizeiben a legmagasabb. 4. Modellalkotás Rtg diffrakciós vizsgálatok szerint az ásványi összetétel a három vizsgált területen annyira hasonló eredményt mutatott, hogy az nem indokolhatja a víz kémiai összetételének különbözőségét a három víztartó rendszerben. Különbség elsősorban a rétegek szemcseöszszetételében van. Nyilvánvaló, hogy reverzibilis reakció esetén a szemcseösszetétel nem befolyásolja egy ásvány oldhatóságát, irreverzibilis reakcióknál azonban hatással van az oldódás sebességére. A három területen három különböző modell állítható fel a víz makroelemeinek eredetére és a víz mozgására vonatkozóan. Mindhárom modell közös sajátossága, hogy a kalcium és a magnézium tartalmat a kalcit és dolomit reverzibilis oldódásából, a nátrium tartalmat részben az albit irreverzibilis mállásából, részben ioncseréből származtatja. Az oldódási folyamatok kiváltó tényezője a vízben oldott széndioxid. Az oldódás és mállás a széndioxid szempontjából nyitott és zárt rendszerben egyaránt bekövetkezhet. A nyitott rendszer azt jelenti, hogy folyamatos utánpótlás biztosítja a széndioxid parciális nyomásának állandóságát a kémiai reakciók lejátszódása során. Ezzel szemben zárt rendszerben a kémiai reakciók fokozatosan elfogyasztják a jelen levő széndioxidot, aminek, utánpótlása nem lévén, parciális nyomása egyre csökken. A kalcit és a dolomit reverzibilis oldódása során akár nyitott, akár zárt rendszerben beáll a kalcium és a magnézium egyensúlyi koncentrációja, ami azonos kiindulási széndioxid nyomás esetén, nyitott rendszerben természetesen nagyobb, mint zárt rendszerben, mivel ott az egyensúlyi széndioxid koncentráció megegyezik a kiindulásival, míg zárt rendszerben az egyensúlyi széndioxid nyomás a kiindulásinál kisebb. Az egyensúlyi kalcium és magnézium koncentráció a széndioxid parciális nyomásának egyértelmű függvénye, így azt nem befolyásolja, hogy a széndioxidra esetlegesen nyitott
