G8580 Hydrogeochemie II

Přírodovědecká fakulta
jaro 2000
Rozsah
2/1. 3 kr. Ukončení: zk.
Vyučující
doc. Ing. Jiří Faimon, Dr. (přednášející)
Garance
doc. Ing. Jiří Faimon, Dr.
Ústav geologických věd – Sekce věd o Zemi – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: doc. Ing. Jiří Faimon, Dr.
Předpoklady
G5080 Geochemie I && G6080 Geochemie II && NOW ( G7580 Hydrogeochemie )
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Osnova
  • Termodynamika v systému hornina – voda. Vývoj G, S, G v uzavřeném heterogenním systému a jeho okolí v závislosti na pokročilosti procesu, gradient potenciálu, vzdálenost od rovnováhy - vliv na rychlost procesu, rovnovážná konstanta, homogenní a heterogenní rovnováha, nenasycený a přesycený roztok, index nasycení. Interakce minerální fáze - voda. Fázové rozhraní tuhá fáze - kapalina, náboj povrchu, isoelektrický bod, elektrická dvojvrstva, vliv proudění (míchání) roztoku, abrazní pH. Gradient koncentrace směrem od povrchu do roztoku, rozpouštění řízené difuzí a povrchovou reakcí. Stabilita minerálů. Goldichovo schema. Role CO2 při pufraci pH. Kinetika rozpouštění silikátů a alumosilikátů. Experimentální parabolická kinetika: Kongruentní a nekongruentní rozpouštění, teorie vyloužené a precipitační vrstvy, difuzní model. Exponenciální kinetika: Teorie aktivovaného komplexu, aktivační entalpie a entropie. Box-modely: Rezervoáry, výměnné toky, analogie. Aktivita tuhé fáze, koncentrace roztoku. Diferenciální rychlostní rovnice, kinetické konstanty, integrovaná závislost c=f(t). Interpretace tvaru experimentální kinetické křivky, směrnice, reversibilní a ireversibilní rozpouštění, rovnováha a stacionární stav. Precipitace sekundárních minerálů: Homogenní nukleace, nukleační jádra, kritické nukleo, spontánní růst, potenciálová bariéra, vliv přesycení. Heterogenní nukleace. Grafické vyjadřování rovnováh. Matematický popis rovnováh v systému minerál–voda. Aktivitní a stabilitní diagramy. Stav systému jako bod v diagramu. Vývoj systému v čase, reakční cesty. Typy, vývoj a rozdělení přírodních vod. Rezervoáry, výměnné toky, doba zadržení. Geologický a hydrologický oběh. Dynamika, modelování. Atmosferická voda: Zdroje, složení, pH, původ. Tenze vodní páry, vlhkost absolutní a relativní, rosný bod. Aerosoly, mokrý a suchý spad, celkové srážky, mineralizace. Evaporace, transpirace, evapotranspirace. Povrchové vody: Vznik, složení, vlastnosti, význam. Řeky, sladkovodní jezera, bezodtokové jezera, evaporitové vody. Látková bilance, snosové oblasti vodoteče. Podpovrchové vody: Povrchový a podpovrchový odtok, půdní a podzemní voda, mineralizace. Vody hlubokého oběhu, vody endogenní, fosilní (juvenilní). Minerální vody. Mořské vody: Typy, chemické a izotopické složení, vznik, vlastnosti. Brakické vody: Vliv iontové síly na koagulaci koloidů. Ostatní: Vody pórové, metamorfní, vulkanické, magmatické. Důlní vody, vody rudních ložisek, hald a odkališť. Litogenní vody - genetické typy. Vody kyselých alumosilikátových hornin: Interagující horniny a minerály, uvolněné prvky. Typické složení a pH vod. Diagramy stability (Na,K)-Al-Si-H2O a Al-Si-H2O, reakční cesty, stacionární stav, sekundární fáze. Vody bazických a ultrabazických hornin: Interagující horniny a minerály, uvolněné prvky, výsledné složení a pH vod. Diagramy stability Mg-Si-H2O, Ca-Si-H2O a Ca-Mg-CO2-H2O, reakční cesty, stacionární stav. Krasové vody: Vývoj k rovnováze s kalcitem, parciální tlaky CO2, vliv biologická aktivity v nadloží, růst sintrů, složení a pH. Diagram stability Ca-CO2-H2O. Vody pískovců a slínovců: Vliv klastů a tmelu, diagramy stability Ca-Mg-CO2-H2O a Ca-CO2-SO4-H2O, parciální tlaky CO2, rychlost a hloubka cirkulace vod. Typická složení a pH. Hydrodynamika transportu v pórovitém prostředí: Faktory transportu, hydrodynamická disperze (molekulární difuze, mechanická disperze), konvekce (Darcyho rovnice), sorpce (sorpční izotermy), reakce (kinetické rovnice). Konvektivně disperzní transportní rovnice, možnosti řešení – numerické metody (metoda konečných diferencí, metoda konečných prvků)
Další komentáře
Předmět je vyučován každoročně.
Výuka probíhá každý týden.
Předmět je zařazen také v obdobích jaro 2001, jaro 2002.