白居易有诗:所以赠君诗,将君何所比?不比山上泉,比君井中水。用井水来比喻君子的德行,井水之清可见一斑。然而,在江苏丹阳市延陵镇六口奇妙的古井彻底颠覆了我们对井水的一般认识。
据报道,这六口井是年被挖掘出来的。它与一般的井不同,存在着许多奇怪的现象。
首先是排列古怪。这六口井密集地聚集在一块面积不足15m2的井台上,呈南北向无序地排列,每口井之间的距离只有短短30cm左右。
奇怪的是它里面的井水不像普通的井水,每一口井中的井水常年都不断地翻滚涌动着,靠近井口边,能听到很清晰的“咕嘟咕嘟”的声音,但是水温却与普通的井水没有两样。
更加令人感到惊奇的是:六口井之间相距不到1m,井水却是三清三浊,靠北面的三口井的井水是清澈的,能清晰地看到水下的井壁;而靠南面的三口井的井水则是呈现出黄棕色的浑浊现象,如同搅拌过的泥浆水。然而,每口井的井水却各有各的口味。这六口井从北到南的口味依次是啤酒味、柠檬汽水味、淡雪碧味、铁锈味、苦味、麻辣味。不可思议吧?
对于井水常年翻滚的现象和发出的“咕嘟咕嘟”的声音,很长一段时间都无法解释。当地百姓流传着这样的传说:这是块龙地,下面潜伏着一条神龙,沸井涌泉是神龙呼出的气,井里泉水声响,那就是神龙的吟声。当然,这只是传说,那么,为什么六口井会出现如此奇特的现象呢?这背后隐藏着怎样的奥秘呢?
化学小贴士
1.什么叫盐类的水解?
在溶液中,盐电离出的离子与水电离出的氢离子或氢氧根离子结合生成弱电解质的反应。
2.什么叫电离?
电解质在水溶液中或熔融状态下离解成自由移动的离子的过程。
3.什么叫强电解质和弱电解质?
电解质一般可分为强电解质和弱电解质,两者的导电能力差别很大。在中学阶段可以认为强电解质在溶液中全部电离成离子,即不存在电解质的分子;而弱电解质在溶液中只是部分电离成离子,主要是以分子的形式存在。
化学揭秘
对六口古井出现的这些奇怪的现象,江苏省地质调查研究院的专家们进行了大量深入的研究。
首先,他们对井水呈现“三清三浊”的原因进行了研究。他们对每口井水进行了仔细的水样抽取工作,并通过各种仪器,运用不同的分析方法进行了研究。通过研究证实:所有的井水中都含有微量元素,并且三口浑浊的井水中铁离子含量很高,三口清水井中的铁离子含量低,浑水中铁离子含量是清水的10多倍。大量的铁离子在水中遇到氧气后会发生化学反应,由二价的铁离子(Fe2+、浅绿色)变成了三价铁离子(Fe3+、黄棕色)。三价铁离子形成的盐在水中要发生水解反应(我们称为盐类的水解),生成氢氧化铁[Fe(OH)3],水解产生的氢氧化铁是以沉淀的形式存在的,它的颜色在量少时也是黄棕色。这种带有沉淀的黄棕色的井水,在气体的涌动下使井水呈现出浑浊的现象。
那么,相隔那么近的六口井为什么三口是清澈的,而三口又是浑浊的呢?专家通过查阅大量的历史文献,发现在远古年代,古井所在位置的土层都是含铁量高、渗水性强的土层。由于人为原因,北面被挖成了池塘,池塘被多次填埋,池塘里的土层被多次置换成了渗水性差、含铁量低的黏土土层。这种土层对井水有过滤作用,而三口清水井正处于哪个位置,因而井水是清澈的。南面的土层渗水性强,土层中又含有大量的铁离子,三口浑水井处在这样的土质层上,土层中大量的铁离子渗进井水中,发生了化学反应,因而处于南面的三口井是黄棕色的浊水井。
对于井水终年翻滚的原因,专家们采取了假设、调查和实验的方法进行了研究。刚开始大家都认为井水翻滚是因为它是温泉的原因,然而通过测量不同季节的水温发现,它们与普通的井水的温度没有什么区别。而后,专家们又假设是否是沼气呢?专家们通过查阅大量历史资料和地质资料推翻了这一假设。
资料小卡片
沼气的主要成分
沼气是有机物质在厌氧条件下,经过微生物的发酵作用而生成的一种可燃气体。由于这种气体最先是在沼泽中发现的,所以称为沼气。
沼气是多种气体的混合物,一般含甲烷50%~70%,其余为二氧化碳和少量的氮、氢和硫化氢等。
最后专家们认为,使井水翻滚的气体应该是二氧化碳,为此他们把点燃的蜡烛伸进井口,发现离井口约20cm的地方蜡烛熄灭了。为了进一步验证他们的猜测,专家们在井台旁边进行了简单的化学检验。他们分别取了25mL六口井的井水进行实验,并取了相同体积的湖水(靠近井台)作为对照。他们所用的实验原理和方法如下。
若井水中冒出的气体是二氧化碳,则二氧化碳会与水作用,生成碳酸。
二氧化碳的性质
在通常状况下是一种无色、无臭、无味的气体。它的密度比空气大,不能燃烧,也不支持燃烧。能溶于水,溶解度为0.g/g水(25℃)。二氧化碳无毒,但不能供给动物呼吸,是一种窒息性气体。
碳酸是一种弱酸,能够与氢氧化钠发生反应生成新的盐,反应分两步进行:第一步生成碳酸氢钠,第二步生成碳酸钠。其反应方程式如下:
在氢氧化钠溶液中加入酚酞指示剂,若水中有碳酸,则发生上面的反应,这时溶液中的红色会变浅或变成无色,则可证明井水冒出的气体是二氧化碳。
酚酞指示剂
酚酞指示剂是一种酸碱指示剂。它是以酚酞作为溶质,95%的乙醇作为溶剂配制成0.5%的溶液。
酚酞的pH值变色范围是8.2(浅红色)~10.0(红色)。
实验证明:六口井的井水都能够使氢氧化钠溶液中的红色消失,说明井水中含有碳酸,证明冒出的气体是二氧化碳。
二氧化碳是从哪里来的呢?专家们又通过查阅资料和实地勘察,得出结论:丹阳一带在远古时代曾经有过火山活动,在火山活动期间,地下埋藏有大量的没有喷发出来的二氧化碳,由于地质构造运动在九里村至茅山一带形成了构造裂隙,而九里村的六口古井正处在构造裂隙上,埋藏在地下的二氧化碳顺着构造裂隙冒出来,导致了六口古井常年翻滚冒泡。
对于相隔那么近的井水有不同口味的原因又是什么呢?据一些资料介绍,井水中除含有大量的碳酸和二氧化碳、铁离子外,还存在许多微量元素。二氧化碳在水中的含量不同、铁离子浓度不同以及一些微量元素的原因造成了井水有不同的口味。
如今,丹阳沸井以其独特的现象吸引了众多游客来此观光游赏,而且丹阳地下丰富的二氧化碳资源也吸引着科学家们的
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