Реакция эта обратима, и содержание Са (HCO₃)₂ в растворе зависит, как видно из уравнения, от находящейся в равновесии с ним двуокиси углерода. Уменьшение количества последней вызывает протекание реакции справа налево и перевод гидрокарбонатов в нерастворимые карбонаты, выпадающие в виде осадка. Еще в большем масштабе это протекает в океане, куда реки выносят громадные количества Са(НСО₃)₂. Недостаточное количество СО₂ в морях и океанах способствует образованию СаСО₃. Из образующихся пересыщенных растворов СаСО₃ последний извлекается организмами, употребляющими его на построение своего скелета. После отмирания этих организмов из их остатков образуются мощные пласты известняков, которые с течением времени, при поднятии дна океана, оказываются на поверхности земли.

Карбонаты кальция, помимо процесса образования известняков, получаются в природных условиях (и благодаря этому широко распространены на земной поверхности), при разрушении горных пород, в частности алюмосиликатов (СaОAl₂О₃₄SiO₂). В результате растворения под действием воды и СО₂ рассеянных всюду карбонатов, ионы Са²⁺ могут появляться в самых различных водах, даже совершенно не связанных с известковыми осадочными породами. Этот процесс, уже упоминавшийся выше, для данного случая может быть выражен следующей схемой:

СaAl₂Si₆O₁₆ + 2CO₂ + 3H₂O = Са(НCO₃)₂ + H₄Al₂Si₂O₉ + 4 SiO₂

Другим источником ионов кальция в природных водах является гипс. Ион магния поступает в воду преимущественно при растворении доломитов (MgСО₃ * СаСО₃). Растворение карбоната магния идет при этом совершенно аналогично СаСО₃, но растворимость MgСО₃ значительно выше:

MgСО₃ + СО₂ + Н₂О  Mg(НСО₃)₂

Ион кальция является главным катионом маломинерализованных вод, но с ростом минерализации воды его относительное содержание быстро уменьшается. Это объясняется уже упоминавшейся выше сравнительно ограниченной растворимостью сернокислых и особенно углекислых солей кальция, и силу этого в природных водах при их концентрировании испарением непрерывно выводятся из раствора громадные количества Са в виде СаСО₃ и СаSO₄.[2]

Сульфатный ион (SO₄^2-)

Сульфатный ион является одним из важнейших анионов природной воды, составляя вместе с хлором главную часть анионного состава воды морей и сильно минерализованных озер. В водах с большой минерализацией SO₄^2- по содержанию обычно уступает Cl^-, но преобладает над ним в значительной части умеренно минерализованных и особенно мало минерализованных вод. Ион SO₄^2-, так же как и Cl^-, распространен повсеместно, и редкие поверхностные воды не содержат хотя бы малых количеств SO₄^2-. В водах большинства рек и пресных озер количество SO₄^2- колеблется до 60 мг/л. В подземных водах содержание SO₄^2-  обычно выше, чем в воде рек и озер. На больших глубинах SO₄^2- часто, вообще, не наблюдается из–за протекания там восстановительных процессов. В породах, богатыми гипсами (СаSO₄*Н₂О), встречаются поверхностные и подземные воды с содержание до нескольких тысяч мг/л SO₄^2- Содержание SO₄^2- в природных водах лимитируется присутствием в воде Са²⁺, который образует с SO₄^2- сравнительно малорастворимый СаSO₄.

Как источник сульфатов, в природной воде имеют значение также процессы окисления самородной серы и широко распространенных в земной коре сульфидных соединений, протекающие по уравнениям:

2S + 3O₂ + 2H₂O = 2H₂SO₄

и далее

CaCO₃ + H₂SO₄ = СаSO₄ + H₂O + CO₂

2FeS₂ + O₂ + 2H₂O = 2FeSO₄ + 2H₂SO₄.

Сульфатный ион не является устойчивым ионом, так как сера в природных условиях проходит сложный круговорот, в который в значительной мере вовлечены сульфаты, находящиеся в природных водах. При отсутствии кислорода сульфаты могут восстанавливаться до сероводорода. Такого рода процесс, например протекающий в глубинных зонах морей и водах нефтеносных месторождений в настоящее время приписывают действию сульфатредуцирующих бактерий, которые в анаэробных условиях, в процессе своей жизнедеятельности, восстанавливают SO₄^2- до Н₂S.[2]

На предыдущую страницу