Моря соленой воды под землей

Давайте возьмем литр воды из колодца и поставим его на огонь. Дадим воде вскипеть. На стенках нашего сосуда останется белый налет солей. Это так называемый плотный остаток. Взвесив его, мы получим примерное представление о том, сколько содержалось солей во взятом нами литре воды.

Если в колодце была пресная вода, то масса плотного остатка (на один литр воды) не будет превышать 0,5 — 1 г. В воде, соленой на вкус, плотный остаток составит от 1 до 50 г/л. Если же остаток окажется больше 50 г/л, то тогда мы имеем дело с рассолом. Общее количество солей в рассолах может достигать 100 и даже более 500 г/л. В последнем случае масса растворенных солей приближается к массе воды.

В этом удивительном разнообразии подземных вод, на первый взгляд, трудно разобраться. Многие годы трудились ученые, выполняя тысячи химических анализов подземных вод, и постепенно картина прояснилась. Оказалось, что вся их много-ликость укладывается в несколько больших групп. О. А. Алекин предложил делить их на три больших класса: 1) гидрокарбо-каткыс — в которых преобладает гидрокарбонат (НСОз), это, как правило, хорошие питьевые воды; 2) сульфатные, содержащие сульфатный ион (SO₄²); 3) хлоридные, содержащие ион хлора, придающий воде солоноватый или соленый вкус. Особенно много хлора содержат рассолы.

Теперь, когда мы узнали об основных химических классах подземных вод, встает другой вопрос: все они перемешались и встречаются вместе или природа их разложила по «полочкам»?

Природа поступила разумно: пресные, приятные на вкус гидрокарбонатные воды занимают верхнюю часть земной коры. Это очень удобно для людей, так как дает возможность получить питьевые воды из неглубоких источников.

В нижних этажах напорных бассейнов, наоборот, преобладают воды с высоким плотным остатком (до 200 г/л и более). Это область, где царствуют рассолы. Примером может служить Подмосковный артезианский бассейн. Здесь в верхнем этаже, как правило, развиты напорные гидрокарбонатные воды с малым содержанием солей. На нижнем этаже преимущество остается за рассолами. Так, в одной из скважин г. Москвы с глубины 1 500 м была получена вода, имеющая плотный остаток более 250 г/л. Такая же картина наблюдается и в большинстве других напорных бассейнов, что свидетельствует о широком распространении соленых вод и рассолов под землей.

Встречаются соленые воды и рассолы и в ненапорных бассейнах. Их регистрируют чаще всего на территориях месторождений каменной соли, на участках древних оросительных систем и, наконец, у берегов и в донных слоях морей и океанов.

Возникает законный вопрос: «Откуда берется столько соли в подземных водах?» Ученые установили, что источниками солей могут служить прежде всего породы, по которым движутся подземные водотоки, а затем морские воды, захваченные из водоемов накапливающимися донными отложениями. В порах отлагающихся на дне морском песков или глин, конечно, будет удерживаться соленая морская вода. Специалисты ее называют захороненной водой.

Источником солей может также служить современная морская и океанические воды, инфильтрующиеся по порам и трещинам пород, слагающим берега.

Свою лепту вносит и человек. Стоки химических заводов и ряда других промышленных предприятий часто бывают насыщены солями. Наконец, соли накапливаются при неправильном ведении орошения и непродуманной системе удаления излишков поливных вод. Таким образом, существует немало источников засоления подземных вод.

Радиоактивные

В далеком 1896 году супругами Кюри и Беккерелем впервые было открыто явление радиоактивного распада. Затем обнаружилась целая группа элементов, обладающих способностью к самораспаду. А уже в 1902 году в минеральных источниках было установлено присутствие радона. Тогда люди узнали о существовании радиоактивных вод.

Затем с годами было обнаружено, что многие воды под землей содержат радий. Более того, это оказалось не редкостью, а широко распространенным явлением. Как правило, радиоактивность присуща соленым подземным водам и рассолам. Этими водами интересуются бальнеология и народное хозяйство. Поэтому возникло целое направление в науке о воде под землей, получившее название «радиогидрогеология».

Ученые установили, что в подземных водах встречаются главным образом радон, радий, уран и торий. Эти удивительные элементы обладают способностью к радиоактивному распаду. Наиболее тяжелым по массе является уран. Он медленно самораспадается, темп _t его разрушения оценивается по периоду полураспада, т.е. времени, необходимому для распада половины массы. Для урана он равен 4,5 млрд. лет. В результате его распада образуется ряд новых элементов и среди них радий, который имеет период полураспада 1 590 лет. Распадаясь, он также дает жизнь целой серии новых элементов и среди них радону. Этот последний, в свою очередь, имеет период полураспада только 3,8 дня.

Самостоятельную семью радиоактивных элементов дает торий, период полураспада которого крайне мал. В подземных водах иногда встречаются некоторые из элементов — продуктов его распада.

Конечно, радиоактивных элементов в водах под землей крайне мало. Содержание радия измеряется миллионными долями миллиграмма в литре воды. Несколько больше содержится урана. Его количество оценивается в десятках тысячных, тысячных и редко в сотых долях миллиграмма на литр. При этом следует добавить, что в разных типах подземных вод содержание радиоактивных элементов отличается в сотни и тысячи раз. Откуда же в подземных водах берутся радиоактивные элементы?

Прежде чем ответить на этот вопрос, давайте посмотрим, содержат ли их поверхностные воды. Оказывается, содержат. Было установлено, что в водах рек, озер, морей и океанов всегда присутствует то или иное количество радия и урана.

Теперь как будто все ясно. Вода из поверхностных источников инфильтруется в землю и привносит радиоактивные элементы в водоносные горизонты. Однако в подземных водах концентрация радия и урана в сотни и даже тысячи раз больше, чем в составе поверхностных вод. И еще одна подробность: в реках, озерах, морях и океанах не содержится радон, распространенный только в подземных водах.

Явно, что имеется еще какой-то путь проникновения радиоактивных элементов. Другим источником радиоактивности могут явиться сами горные породы, через которые фильтруется вода. Известно, что во многих породах содержатся минералы, в состав которых входят радий, уран, радон или продукты распада тория. Потоки подземных вод, постепенно растворяя эти минералы, как бы «выхватывают» содержащиеся в них радиоактивные элементы.

Возможен и третий путь — поступление его в воды под землей из глубоких недр. Об этом можно судить по появлению в вулканических продуктах радиоактивных элементов. В них встречено более 20 радиоизотопов и среди них уран, торий радий и др.

Радиоактивные элементы содержатся и в космических телах. Многие из падающих на землю метеоритов включают те или иные радиоактивные элементы. Таким образом, космическое вещество также является источником поступления радиоактивных изотопов в подземные воды.

Наконец, все более крупным источником становятся радиоактивные отходы биологические и промышленные. Вместе с атмосферными осадками попадают в воды под землей продукты ядерных взрывов. Особую опасность представляют жидкие радиоактивные отходы. В 1960 г. только в США количество этих отходов составило 10¹⁰ л, или 10 млн. м³. Как мы видим, источники поступления радиоактивных изотопов в подземные воды весьма разнообразны.

Можно ли заправить машину водой вместо бензина?

Что за странный вопрос? Конечно, нет. Но не будем торопиться. Как-то в один из дней к водопроводной колонке лихо подкатил новенький «Москвич». Из машины вышел водитель и подошел к крану. Удостоверившись, что вода идет, он вынул шланг. Один конец шланга был присоединен к крану, а другой к бензобаку. Прохожие с удивлением стали останавливаться. Кто-то даже сказал водителю: «Вы, наверно, что-то перепутали, воду нельзя лить в бензобак». Однако водитель спокойно продолжал эту странную операцию. Затем он снял шланг и положил его на место. Закрыв бензобак, водитель занял место у руля. Мотор мягко заработал, и машина тронулась, быстро набирая скорость. Удивленные свидетели этой сцены долго стояли на тротуаре, смотря вслед удивительной машине. Действительно, двигатель внутреннего сгорания, работающий вместо бензина на воде, — это нечто невиданное.

Это не сказка, а быль. Дело в том, что в одном из украинских институтов после длительных поисков был создан новый препарат, получивший наименование ЭАВ. Это вещество способно эффективно разлагать воду на кислород и водород. В свободном виде эти два газа обладают высокой потенциальной энергией. Создать двигатель, в котором горючим служат эти газы, не является проблемой.

Случай, о котором мы рассказали, — это опытная эксплуатация подобного автомобиля. Конечно, сделаны еще только первые шаги. Препарат ЭАВ пока стоит очень дорого, но лиха беда начало.

В будущем вода может быть не только источником питьевого и технического водоснабжения, но и поставщиком энергии. Заметим, что этот путь развития автотранспорта поможет решить проблему загрязнения воздуха городов. Тогда подземные воды приобретут особое значение как самый доступный и дешевый источник энергии для заправки автомашин, ибо они практически вездесущи на просторах всех континентов.