13. Факторы и условия формирования химического состава подземных вод. Характери-стика основных гидрогеохимических и гидробиохимических процессов

Факторы и процессы формирования химического состава подземных вод

Химический состав подземных вод в каждой точке земной коры представляет собой результат сложного взаимодействия компонентов вещественного состава данной гидрогеологической системы в каждый конкретный момент ее существования в естественном или нарушенном состоянии.

При исследовании условий формирования химического состава подземных вод следует различать конкретные виды взаимодействия компонентов вещественного состава системы (процессы) и причины (силы, ноля, явления и др.), их вызывающие, — так называемые факторы. Гидрогеохимический процесс — это определенный вид физико-химического или иного взаимодействия компонентов вещественного состава подземных вод между собой и (или) с окружающей средой, результатом которого является изменение их химического состава и (или) свойств.

Фактор формирования химического состава подземных вод — это естественная или искусственная причина (сила, поле, явление, вещество и др.), определяющая возникновение, существование или изменение тех или иных гидрогеохимических процессов в данной гидрогеологической системе.

Химический состав подземных вод под влиянием комплекса постоянно действующих в данной гидрогеологической системе факторов и вызываемых ими процессов обычно находится в состоянии динамического физико-химического равновесия с окружающей средой. Нарушение этого равновесия вызывается наложением каких-либо временно действующих факторов, изменяющих характер уже существующих процессов или определяющих возникновение новых.

Число факторов, определяющих химический состав подземных вод, чрезвычайно велико. Среди них выделяют следующие группы: I) физико-химические — свойства воды в различных фазовых состояниях, водных растворов, химических элементов и соединений и т.д.; 2) физические — температура, давление, радиоактивность, магнетизм, гравитация и др.; 3) физико-географические — климат, особенно осадки и испарение, рельеф, гидрология, условия дренирования и т.д.; 4) геолого-гидрогеологические — тектоника, магматизм и метаморфизм, фациальное строение разреза, минералогический состав пород, фильтрационные свойства пород, гидродинамические условия, палеогидрогеология и др.; 5) биологические — микрофлора и микрофауна; 6) антропогенные.

В настоящее время относительно глубоко исследована роль физико-географических, геолого-гидрогеологических, некоторых физических (температура, давление) факторов в формировании химического состава подземных вод в различных, в том числе глубоких, частях гидрогеологического разреза.

При гидрогеохимических исследованиях исходя из анализа результатов влияния различных факторов и процессов на химический состав подземных вод и значимости их воздействия на него важно определить среди них главные и второстепенные, прямые и косвенные, действующие постоянно или временно, регионально или локально. Это является необходимой основой для решения вопросов генезиса подземных вод, выявления региональных гидрогеохимических закономерностей, решения прикладных гидрогеохимических задач и др.

Влияние различных факторов на химический состав подземных вод выражается в возникновении (или наличии и последующем изменении) разнообразного, но в целом достаточно ограниченного круга одних и тех же гидрогеохимических процессов (растворение и выщелачивание, гидролиз, сорбция, диффузия, ионный обмен, осаждение и кристаллизация и др.).

14. Виды анализа воды. Формы выражения химического состава подземных вод. Обработка химических анализов воды (определение 2 и 3 форм выражения состава вод, выявление гидрогеохимического типа воды, составление формул ионного состава, графическое изображение результатов анализа). Требования к качеству питьевых вод (ПДК основных неорганических компонентов).

Анализ воды-исследование ее физических свойств, химического, газового состава.

Три типа анализа: 1.полный анализ- определение физических, также таких свойств,как температура, прозначность,запах,вкус,привкус и т.д.,отпределение таких величин, как pH и Еh и содержание ионов : Cl-, SO42–,HCO3–, Ca2+, Mg2+, Na+.по данным анализа вычисляют жесткость общая.карбонатная.анализ проводится в лабораториях. 2. Сокращенный анализ-те же задачи что и полном анализе ,за исключением Mg2+, Na+ и Eh. Анализ может выполняться в экспедиционных условиях, в полевых гидрогеохимических лабораториях. 3. Полевой анализ-проводится с помощью специальных маршрутных лабораториях с полиэтиленовой посудой, позволяющих проводить примерную оценку содержания таких ионов,как NO3, NO2, Fe2+ и рН.4. спектральный анализ-ориентровочное определение состава и количества микрокомпонентов.

Формы выражения химического состава подземных вод. На практике используют следующие формы отображения: весовая ионная, эквивалентная и процент-эквивалентная формы. Весовая ионная форма – это выражение состава воды в виде весового количества отдельных ионов. При этом, содержание ионов (в миллиграммах, либо граммах) в единице объема, либо единице массы (обычно в 100 см3, 1000 см3, 100 г, 1 кг). Эквивалентная форма более точно учитывает химические свойства воды, позволяет контролировать точность результатов анализа и вычислять содержание ионов натрия и калия без прямого их аналитического определения. (Наличие перед химическим символом иона буквы r (например, rNa+, rCl– и т.д.) показывает, что содержание этого элемента выражено в эквивалентной форме). Процент-эквивалентная форма является модификацией эквивалентной формы и характеризует относительную долю каждого иона в общей сумме растворенных ионов, равную 100 %. В гидрогеологии используют три рассмотренные формы. Кроме того, чтобы кратко изобразить химический состав воды используют формулу Курлова. Она представляет собой сложную дробь. В числителе указывают содержание анионов, а в знаменателе – катионов в процент-эквивалентной форме. Ионы записывают по убывающим величинам. Перед дробью перечисляют основные компоненты состава растворенных газов и величину минерализации (г/дм3). За дробью приводят температуру, рН, содержание микрокомпонентов состава. Графические методы изображения состава вод применяют для наглядного сравнения состава различных вод, а также – на картах и разрезах. График Толстихина имеет круговую форму. Он используется для изображения состава отдельных проб воды в процент-эквивалентах. При этом, минерализация воды соответствует в выбранном масштабе радиусу круга. Он используется для вынесения единичных проб воды на карты. С его помощью можно изображать и состав растворенных и свободных газов. График Роджерса представляет собой 3 столбика одинаковой высоты. В крайних столбиках расположены ионы в порядке убывания их химической активности – левый столбик соответствует суммарному содержанию анионов, а правый – катионов. Метод «узоров» Стиффа. Он заключается в том, что содержание главных ионов (в миллиграмм-эквивалентной форме) откладывается в масштабе от общей оси. Концы отрезков, соединенных ломаной линией, образуют узор. От этого произошло его название. Полулогарифмическая диаграмма Шеллера – это график, по оси абсцисс которого отложены ионы, а по оси ординат – их содержание в миллиграмм-эквивалентах (в полулогарифмическом масштабе). Удобство заключается в том, что на одну диаграмму наносят ряд анализов воды, что позволяет сравнивать их между собой. ПДК - такая концентрация химических элементов и их соединений в окружающей среде, которая при повседневном влиянии в течение длительного времени на организм человека не вызывает патологических изменений или заболеваний. наиболее распр и легко определяемым показателем бактериального загрязнения питьевой воды является кишечная палочка.оценнивается колититром-объем воды в мл и колииндек- количество кишечных палочек в 1 воды. По госту колититр равен 300 и колииндекс 3.