Кремний
Кремний является постоянным компонентом химического состава природных вод. Этому способствует в отличие от других компонентов повсеместная распространенность соединений кремния в горных породах, и только малая растворимость последних объясняет малое содержание кремния в воде.
Главным источником соединений кремния в природных водах являются процессы химического выветривания и растворения кремнесодержащих минералов, например алюмосиликатов:
KMg3AlSi3O10(OH)2 + 7H2CO3 + 1/2H2O --> K+ + 3Mg2+ + 7HCO3- + 2H4SiO4 + 1/2Al2Si2O5(OH)4
Значительные количества кремния поступают в природные воды в процессе отмирания наземных и водных растительных организмов, с атмосферными осадками, а также со сточными водами предприятий, производящих керамические, цементные, стекольные изделия, силикатные краски, вяжущие материалы, кремнийорганический каучук и т.д.
Формы соединений, в которых находится кремний в растворе весьма многообразны и меняются в зависимости от минерализации, состава воды и значений рН. Часть кремния находится в истинно растворенном состоянии в виде кремниевой кислоты и поликремниевых кислот:
H4SiO4 <=> H+ +H3SiO4-
Таблица. Соотношение форм производных кремниевой кислоты в воде в зависимости от значений рН, % количества вещества эквивалентов
(К1 = 1.41.10-10).
|
Форма |
рН |
|
7 |
8 |
9 |
10 |
|
[H4SiO4] |
99.9 |
98.6 |
87.7 |
41.5 |
|
[H3SiO4-] |
0.1 |
1.4 |
12.3 |
58.5 |
Поликремниевые кислоты имеют переменный состав типа mSiO2.nH2O, где m и n — целые числа. Кроме того, кремний содержится в природных водах в виде коллоидов типа xSiO2. yH2O.
|
Концентрация кремния в речных водах колеблется обычно от 1 до 20 мг/дм3; в подземных водах его концентрация возрастает от 20 до 30 мг/дм3, а в горячих термальных водах содержание кремния может достигать сотен миллиграммов в 1 дм3. |
Сравнительно малое содержание кремния в поверхностных водах, уступающее растворимости диоксида кремния (125 мг/дм3 при 26°С, 170 мг/дм3 при 38°С), указывает на наличие в воде процессов, уменьшающих ее концентрацию. К ним надо отнести потребление кремния водными организмами, многие из которых, например диатомовые водоросли, строят свой скелет из кремния. Кроме того, кремниевая кислота как более слабая вытесняется из раствора угольной кислотой:
Na4SiO4 + 4CO2 + 4H2O = H4SiO4 + 4NaHCO3
Cпособствует неустойчивости кремния в растворе и склонность кремниевой кислоты при определенных условиях переходить в гель.
Режим кремния в поверхностных водах до некоторой степени сходен с режимом соединений азота и фосфора, однако кремний никогда не лимитирует развитие растительности.
|
ПДКв кремния равна 10 мг/дм3. |
| 
