_{7. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПОДЗЕМНЫХ ВОД И ОЦЕНКА ИХ}

_{КАЧЕСТВА}

_{7.1. Формы выражения результатов анализа химического состава}

_{подземных вод}

_{Природная вода − сильнейший растворитель минералов и горных пород, обогащена различными солями. В связи с большим разбавлением природных растворов, соли практически полностью диссоциированы на ионы.}

_{Главными ионами являются катионы Са2+, Mg2+, Na++К+, и анионы НСО3-, SO42-, Cl-. Определение содержания ионов выполняется аналитическими методами. Результаты принято представлять в ионной, эквивалентной и процентной формах (таблица 6).}

_{Ионная форма - выражение содержания в природных водах ионов в единицах массы на определенный объем воды. Обычно это миллиграммы или граммы на литр воды. Ионная форма дает массовое содержание данного вещества в воде, что имеет большое практическое значение.}

_{Эквивалентная форма. Ионы взаимодействуют друг с другом в эквивалентных количествах. Поэтому для установления взаимосвязи между ионами анализы выражают в эквивалентной форме. Она позволяет:}

_{- судить о правильности произведенного анализа;}

_{- рассчитать содержание некоторых ионов без аналитического определения;}

_{- составить гипотетические соли;}

_{- классифицировать воды по ряду показателей.}

_{Для пересчета необходимо содержание иона в мг/л разделить на его эквивалентный вес или умножить на пересчетный коэффициент, который является величиной обратной эквивалентному весу (таблица 7).}

_{В природных водах ион Na+ значительно преобладает по сравнению с К+, поэтому сумма ионов (Na++К+) определяют по условному коэффициенту 0,04 (или по Na+).}

Катионы	Эквивалентный вес	Пересчетный коэффициент	Анионы	Эквивалентный вес	Пересчетный коэффициент
Са2+	20,04	0,0499	НСО3-	61,02	0,0164
Mg2+	12,16	0.0822	SO42-	48,03	0,0208
Na+	22,997	0.0438	CL-	35,45	0,0282
К+	39,096	0,0256	СО32-	30,01	0,0333
Na++К+	25,0	0,04

_{Таблица 7 − Эквивалентные веса и пересчетные коэффициенты}

Контроль анализа. Суммы анионов и катионов в мг-экв/л должны быть равны или незначительно различаться. Допустимая погрешность находится по формуле:

; (7)

где ΣА – сумма анионов в мг-экв/л;

ΣК – сумма катионов в мг-экв/л.З0

В нашем примере расчет А_доп производим для 10 и 11 скважин:

- погрешность допустимая;

- погрешность допустимая.

Процент-эквивалетная форма (%-экв) удобна для последующих сопоставлений природных вод различной минерализации и более четкого представления о соотношениях между ними. Процент-эквивалентная форма используется при графической обработке данных анализа, классификации вод и оценке их качества.

Для вычисления необходимо сумму эквивалентов катионов (ΣК) и сумму эквивалентов анионов (ΣА), каждую в отдельности, принять за 100 %, а затем рассчитать процентное содержание каждого иона. Точность расчета – до одного знака после запятой.

Проверку расчета проводят суммируя %-эквивалентные содержания анионов и катионов отдельно, суммы должны быть равны 100 %-экв.

7.2. Определение минерализации воды

Минерализация – количество растворенных в воде минеральных веществ выраженное в мг/л или г/л. Она имеет следующие понятия:

- сумма ионов (ΣИ, г/л) – арифметическая сумма содержания всех определенных анализом ионов в мг/л или г/л;

- сухой остаток определяется экспериментально, путем выпаривания определенного объема воды и высушивания осадка при температуре 110^оС.

Контроль анализа выполняется по сопоставлению величин сухого остатка и суммы ионов: они должны отличаться на 0,5 НСО₃^-. Это объясняется тем, что при нагревании ионы НСО₃^- переходят в СО₃^2- по схеме:

2НСО₃^-→СО₃^2- + Н₂О + СО₂↑,

т. е. вместо 2 ионов НСО₃^- в сухом остатке остается только один ион СО₃^2-.

Согласно ГОСТ 17403-72 природные воды по минерализации разделены на группы (таблица 8). Предел пресных вод – 1 г/кг – установлен в связи с тем, что при минерализации более этого значения вкус воды неприятен – соленый или горько-соленый.

Таблица 8 – Характеристика вод по минерализации

Группа воды	Минерализация, г/кг или г/л
Ультрапресная	-
Пресная	до 1
Солоноватая	1-25
Соленая	25-50
Рассол	>50

7.3. Определение жесткости воды

Жесткость воды, согласно стандарту выражается суммой мг-экв/л ионов Са²⁺ и Mg²⁺. Различают общую, устранимую (карбонатную) и неустранимую (постоянную) жесткость.

Общая жесткость равна сумме концентраций находящихся в воде катионов Са²⁺ и Mg²⁺:

rСа²⁺ + rMg²⁺ = общая жесткость(мг-экв/л),где r - содержание иона в мг-экв/л.

Устранимая жесткость определяется по содержанию в воде гидрокарбонат-иона. При кипячении часть ионов Са²⁺ и Mg²⁺ соединяется с равным количеством иона НСО₃^- и образует накипь.

Неустранимая жесткость связана с наличием в воде солей сильных кислот Са²⁺ и Mg²⁺ (хлоридов, сульфатов, нитратов и т.д.) Определяется как разность общей и устранимой жесткости:

rСа²⁺ +rMg²⁺ − rНСО₃^- - жесткость неустранимая.

Определяют общую жесткость воды в соответствии с классификацией (таблица 9).

Таблица 9 − Классификация подземных вод по общей жесткости

Группа воды	Жесткость, мг-экв/л
Очень жесткая	до 1.5
Мягкая	1,5-3
Умеренно-жесткая	3-6
Жесткая	6-9
Очень жесткая	более 9

7.4. Химическая классификация подземных вод

Разнообразие химического состава природных вод определяет необходимость их систематизации. Существует довольно много классификаций учитывающих химические свойства, соотношение групп анионов и катионов, генетические особенности вод.

Широко применяется классификация О.А. Алекина (рисунок 10), сочетающая принцип деления по преобладающим ионам и соотношениям между ними. Преобладающим является тот ион ( отдельно рассматриваются анионы и катионы ) , содержание которого больше каждого из двух других не менее чем на 10 %-экв/л. Если разница меньше, то вода будет смешанного состава, при этом уступающий в пределах 10 %-эквивалентов ион будет читаться сокращенным прилагательным, а преобладающий – полным.

По преобладающим анионам выделяется три класса вод: гидрокарбонатные (C), сульфатные (S) и хлоридные (Сl). В каждом классе по преобладающим катионам выделяют группы кальциевых, магниевых, натриевых вод.

Рисунок 10 - Схема классификации природных вод по химическому

составу

Класс гидрокарбонатных вод объединяет маломинерализованные воды рек, пресных озер и значительное количество подземных вод.

К хлоридным относятся минерализованные воды рек, озер, морей, лиманов, подземные воды солончаковых районов, пустынь.

Сульфатные воды занимают промежуточное место между гидрокарбонатными и хлоридными.

По соотношению ионов выделяют четыре типа вод:

I тип . Это пресные, мягкие воды рек, поверхностных водоемов.

II тип . Воды малой и средней минерализации озер, рек, подземные вода, залегающие в осадочных породах.

III тип . К этому типу относятся сильноминерализованные вода глубоких горизонтов, океанов, морей, лиманов.

IV тип. Воды этого типа кислые, сильноминерализованные, очень жесткие.

Состав воды в соответствии с классификацией О.А. Алекина записывают в виде символа, к которому прибавляется и величина минерализации в г/л.

Например: вода гидрокарбонатная кальциевая второго типа с минерализацией 0,88 г/л будет записана символом - C _II^Ca_0,88

Определив класс, группу и тип вод по классификации О.А. Алекина, записывают их в графу 18 таблицы 6 при помощи символов.