G8581 Pokročilá hydrogeochemie

Přírodovědecká fakulta
jaro 2009
Rozsah
2/1. 5 kr. Ukončení: zk.
Vyučující
doc. Ing. Jiří Faimon, Dr. (přednášející)
Garance
doc. RNDr. Rostislav Melichar, Dr.
Ústav geologických věd – Sekce věd o Zemi – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: doc. Mgr. Martin Ivanov, Dr.
Rozvrh
St 8:00–9:50 Bp1,01007, St 10:00–10:50 Bp1,01007
Předpoklady
! G8580 Hydrogeochemie
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Předmět si smí zapsat nejvýše 40 stud.
Momentální stav registrace a zápisu: zapsáno: 0/40, pouze zareg.: 0/40, pouze zareg. s předností (mateřské obory): 0/40
Mateřské obory/plány
předmět má 58 mateřských oborů, zobrazit
Cíle předmětu
Hlavní cíle kurzu jsou poskytnout prohloubené znalosti v oblasti geochemie vodných systémů, zejména:
- distribuce komponent v přírodních vodách
- acidobazické rovnováhy
- karbonátové systémy
- oxidačně-redukční procesy.
- vznik a složení litogenních vod
- hydrologické cykly
- části hydrosféry (atmosférická, povrchová, podzemní a mořská voda).
Osnova
  • Termodynamika v systému hornina-voda: Termodynamické funkce. Vývoj G, S a jejich změn v závislosti na pokročilosti procesu. Systém křemen-voda. Vzdálenost od rovnováhy. Index nasycení.
  • Kinetika v systému hornina-voda: Rychlostní konstanty, vliv plochy povrchu, vliv teploty, potenciálová bariéra, dynamická rovnováha.
  • Chemické a fyzikální vlastnosti vody: Struktura. Vazby, parciální náboje. Rozpouštění tuhých fází. Rozpouštění plynů (parciální tlak, Henryho zákon, závislost Henryho konstanty na teplotě). Rozpouštění O2, N2, CO2.
  • Formy látek ve vodách: Homogenní a heterogenní systémy, pravé a koloidní roztoky, suspenze. Jednoduché ionty, komplexy, iontové páry, organické komplexy.
  • Vyjadřování koncentrací: Aktivity. Standardní stavy. Molární a hmotnostní zlomky, mg/l, ppm, ppb, mol/l, iontová síla, aktivitní koeficienty, ekvivalenty. Grafické zobrazování složení.
  • Acidobazické reakce: Disociace vody, stupnice pH, instrumentace. Látkové bilance, podmínka elektroneutrality, protonová podmínka. Salinita a alkalita. Palmerova klasifikace.
  • Karbonátový systém: Parciální tlaky CO2. Kyselina uhličitá. Disociace do prvního a druhého stupně. Interakce kalcit-voda. Distribuční koeficienty. Uzavřený a otevřený systém. Acidobazická titrace. Pufrace. Granova titrace.
  • Systémy Si, Al, Fe, Mn, Cu, Zn, Pb: Vodné roztoky, formy výskytu, distribuce a stabilita jako funkce pH.
  • Oxidačně redukční procesy: Gibbsova funkce, elektrochemické potenciály, Nernstova rovnice, redox potenciál, smíšené potenciály, aktivita elektronů. Instrumentace. Eh/pH diagramy. Systémy Fe, Mn, N, S.
  • Typy, vývoj a rozdělení přírodních vod:
  • Box-modely: Rezervoáry, výměnné toky, doba zadržení. Geologický a hydrologický oběh.
  • Atmosférická voda (Zdroje, složení, pH, původ. Tenze, vlhkost, rosný bod. Aerosoly, mokrý a suchý spad, srážky, mineralizace. Evaporace, transpirace, evapotranspirace).
  • Povrchové vody (Látková bilance, snosové oblasti vodoteče).
  • Podpovrchové vody (Povrchový a podpovrchový odtok, půdní a podzemní voda, nenasycená zóna, kapilární voda zavěšená a podepřená, nasycené zóna, mineralizace).
  • Mořské vody (Chemické a izotopické složení, vznik, vlastnosti, stacionární stavy jednotlivých prvků).
  • Litogenní vody (Vody kyselých alumosilikátových hornin. Vody bazických a ultrabazických hornin. Krasové vody. Vody pískovců a slínovců).
  • Ostatní (Vody endogenní, fosilní (juvenilní). Brakické vody. Vody pórové, metamorfní, vulkanické, magmatické. Důlní vody, vody rudních ložisek, hald a odkališť).
Literatura
  • DREVER, James I. The Geochemistry of Natural Waters. Prentice Hall, 1997, 450 s. ISBN 0-13-272790-0. info
  • APPELO, C.A.J. a D. POSTMA. Geochemistry, Groundwater and Polution. 1. vyd. Rotterdam/Brookfield: A.A.Balkema, 1994, 519 s. ISBN 905410 106 7. info
  • STUMM, Werner a James J. MORGAN. Aquatic chemistry : chemical equilibria and rates in natural waters. New York: John Wiley & Sons, 1995, xvi, 1022. ISBN 0-471-51184-6-. info
  • Aquatic surface chemistry : chemical processes at the particle-water interface. Edited by Werner Stumm. New York: John Wiley & Sons, 1987, xix, 520. ISBN 0471829951. info
Metody hodnocení
Přednášky, diskuse v hodině, domácí úkoly, četba (povinná literatura)
2 písemné testy, závěrečný test
Další komentáře
Studijní materiály
Předmět je vyučován jednou za dva roky.
Poznámka k periodicitě výuky: Výuka bude probíhat v jarním semestru 2008/2009.
Nachází se v prerekvizitách jiných předmětů
Předmět je zařazen také v obdobích jaro 2011 - akreditace, jaro 2003, jaro 2004, jaro 2005, jaro 2007, jaro 2011, jaro 2012 - akreditace, jaro 2013, jaro 2015, jaro 2017, jaro 2019, jaro 2021, jaro 2022, jaro 2024.