Химия и биохимия натечных вод некоторых карстовых пещер республики Грузия

Введение

По расчётам Максимовича карстовые породы на нашей планете занимают треть суши - площадью 50 млн км². К этому добавляются карстовые участки на дне морей и океанов, площадь которых не известна. [3]

Для образования карстовых пещер нужны следующие условия:

1. основным условием образования карстовых пещер является существование цельной массы легкорастворимых пород: Каменная соль, гипс, известняк, доломит, карбонатные рушенные породы, травертины; [1,2]

2. для карстового процесса, а также для пещерообразования, кроме литологических условий нужны структурно-геологические условия: слойность породы, наклонность этих слоев, а также направление и характер трещин; [1,2]

3. для процесса карствования обязательным является регулярный поток воды в виде: атмосферных осадков, поток талой воды, подземная или поверхностная река. [1,2,3]

Растворённый в воде CO₂ ускоряет химическое растворение пород. По­э­тому, чем больше CO₂ в воде, тем интенсивнее идёт карствование породы. [2]

4. Для развития карста обязательна постоянная циркуляция подземной воды. [1,2,3]

Республика Грузия (особенно её западная часть) богата карстовыми пещерами: „Прометей“, „Сатаплия“ (переводится как место, где много мёда) и т.д.

В ноябре 2014 года группа альпинистов клуба „Тетнулди“ и охотник Мурад открыли новую карстовую пещеру и назвали её пещерой „Мурада“.

При исследовании пещеры был открыт зал с сталактидами, которые заканчивались шарообразными формами. Сталактиды такой формы не имеют аналогов в Грузии и представляют большую редкость в мире. Эти шарообразные образования возникают в основном в тихих уголках - пещеры, в подземной лагуне, образованной из тёчных вод. Температура воздуха в пещере = 7^oC, Температура воды в лагуне равна - 8^oC.

Все эти шары расположены в одной плоскости. Диаметр кальцитных окаменевших шаров колеблется от 5 см - до 60 см.

По утверждению учёных, эти формы были образованы в лагуне, одновременной на одном уровне, а после понижения уровня воды повисли над водой как люстры. Такие шаровые образования находятся и на дне лагуны.

В процесс исследования новой пещеры включилась группа учёных, среди них были и мы, группа химиков из Государственного университета имени Церетели г. Кутаиси.

Нашей целью было исследование воды из лагуны, чтобы найти причину образования шаровидных форм.

Экспериментальная часть.

Исследовали воду. Определяли катионы, анионы растворённой в воде кислород, растворённы CO₂ в воде (учитывая PH показатель воды и щёлочнасть). Определяли биохимическое потребление кислорода БПК₅ (через 2, 3, 5, 10, 15 дней).

Определяли катионы следующими методами:

Mg²⁺ - комплексонометрическим методом (трилонометрическим методом).

Ca²⁺ - комплексонометрическим методом.

Fe³⁺ - фотоэлектроколориметрическим методом (с использованием сулфосалициловой кислоты).

Cu²⁺ - фотоэлектроколориметрическим методом.

Zn²⁺ - фотоэлектроколориметрическим методом (с использованием дит­изона).

Pb²⁺ - фотоэлектроколориметрическим методом.

Al³⁺ - фотоэлектроколориметрическим методом (употреблением дитизона).

HCO₃  - ацидиметрическим методом.

  - весовым методом.

Cl^- - методом меркурометрии.

I^- - методом иодометрии.

Работы проводились на КФК - 3.

Растворённый в воде кислород определяли методом иодометрии. [7]

PH определяли на PHметре. модель - PHS-3B/

В воде растворённого CO₂ определяли методом титрования. При вычислениях учитывали PH и щелочность воды.

Биохимическое потребление кислорода БПК₅ определяли через 2, 3, 5, 10, 15 дней методом иодометрии. [4, 5, 6]

Результаты.

Были получены следующие результаты:

Таблица 1.

Количество катионов в тёчных водах пещеры: „Мурад“, „Прометей“, „Сатаплия“

Таблица 2.

Количество анионов и показатели PH в тёчных водах пещеры: „Мурад“, „Прометей“, „Сатаплия“

Таблица 3.

Количество в воде растворённого кислорода, углекислого газа и биохимическое потребление кислорода (БПК₅)