Химический состав минеральных вод «Хабаровская 1» и «Хабаровская 3» и их влияние на организм человека. Монография

Таким образом, как бы не менялись концентрации H+и OH- , произведение их всегда будет постоянной величиной. При равенстве концентрации ионов Н+ и ОН-

раствор нейтральный. Если концентрация Н+ - ионов больше 1 ∙ 10-7 реакция раствора кислая. Наоборот, при увеличении концентрации ОН- - ионов содержание Н+ становится меньше 1 ∙ 10-7 и раствор щелочной.

Так как между концентрациями Н+ и ОН- - ионов существует обратная зависимость, то реакция среды характеризуется обычно концентрацией Н+ - ионов.

Чтобы не оперировать с дробными числами, вместо концентрации Н+ - ионов пользуются ее отрицательным логарифмом – водородным показателем рН.

рН = - lg H+

подвергающихся гидролизу.

В процессе химического исследования минеральных вод, для определения рН пользовались колориметрическим методом. Он основан на изменении окраски индикаторов в зависимости от концентрации ионов водорода. Использующиеся при этом индикаторы рассматриваются как слабые кислоты, у которых окраска недиссоциированных молекул иная, чем анионов и – зависит от концентрации Н+ - ионов

в растворе. Индикатор – кислота диссоциирует

При значительной концентрации Н+ - ионов в растворе диссоциация слабой кислоты уменьшается (действие одноименного иона), и окраску раствору придают молекулы HInd индикатора. В щелочной среде – при незначительной концентрации Н+ -

51

ионов степень диссоциации слабой кислоты увеличивается, и окраску раствору придают анионы Ind-.

Окраска индикатора меняется в определенном интервале рН. Подобрав индикаторы, можно получить шкалу для измерения рН из растворов с заранее известным рН. Прибавляя определенное количество индикатора к исследуемому раствору и,

сравнивая полученную окраску с эталонными растворами, можно определить рН с точностью до 0,1.

Приближенно (с точностью до 0,5) рН можно определить в пределах от 4,0 до 9,0

универсальным индикатором. Окраска растворов изменяется от розовой до темно-

зеленой. В качестве эталона берут цветную шкалу, нанесенную на пленку или бумагу.

а) Приближенное определение рН. К исследуемому раствору добавить большое количество универсального индикатора. Взболтать. Полученную окраску сравнить с окраской стандартной цветной шкалы. Если окраска исследуемого раствора промежуточная между двумя образцами эталонов, то берут среднее значение рН.

б) Определение рН. После предварительного определения рН с помощью универсального индикатора, уточняют рН в присутствии нитрофенольных индикаторов.

Например, если приближенное значение рН 6,0, то берут n – нитрофенол. Интенсивность окраски исследуемого и стандартного растворов сравнивают в компараторе.

В чистую пробирку из бесцветного стекла налить 6 мл исследуемого раствора.

Внести 1мл индикатора. Перемешать. Пробирку поместить в среднее отверстие компаратора и вставлять последовательно в крайние отверстия пробирки – этанолы до тех пор, пока окраска одного из них не совпадет с окраской последнего раствора.

Компаратор держат перед белым фоном. Если окраска исследуемого раствора промежуточная между окрасками двух пробирок – эталонов, взять среднее из значений рН, обозначенных на ампулах. 10 , 21 .

В результате проведенных исследований химического состава минеральных вод по выше перечисленным методикам были получены следующие данные:

52

Таблица 1.

Химический состав подземных вод на Пунчинском участке (минеральная вода "Хабаровская № 1") в мг/дм3

Таблица 1 дает возможность проанализировать: как изменяется количественный состав компонентов минеральной воды "Хабаровская № 1" по датам отбора проб через каждый месяц (с 25.08.99 по 28.02.00); как изменилась концентрация химических компонентов в сравнении с данными средней концентрации катионов и анионов в минеральной воде на 1997г.

Из таблицы 1 видно, что ион - аммония NH4+, нитрит-анион NO2-, нитрат-анион

NO3- практически отсутствуют, так как знак "<" означает предел обнаружения (< 0,1, <0,003, <0,4 мг/дм3). Концентрация катиона Na+ на 25.08.99г. несколько снизилась

53

(2458,3 мг/дм3 при дальнейшем отборе проб через каждый месяц повышается до 2500,5 мг/дм3, и снижается до 2541,6 мг/дм3. Концентрация катионов Ca2+ увеличивается по отборам проб. Концентрация катионов Mg2+ на 28.10.99 достигло пика своего – 91 мг/дм3,

но после она постепенно снижается. Концентрация нитрит-анион NO2- на 28.08.99 уменьшилась на 0,006 мг/дм3 и далее еще на 0,007 мг/дм3 и остается постоянной. Концентрация сульфат-аниона SO42- на 07.12.99 резко увеличилась на 2,4 мг/л и далее остается в пределах 4 мг/л. Карбонат-анион CO32- - отсутствует в этой минеральной воде. Концентрация гидрокорбонат-аниона HCO3- на 25.08.99 резко снижается на 442,3 мг/дм3,

потом возрастает до 7549,0 мг/дм3 и остается относительно постоянной, но при взятии пробы 28.02.00 концентрация HCO3- снизилась на 244 мг/дм3. Водородный показатель рН на 25.08.99 несколько возрос – на 0,6, далее снова стал равным рН в 1997г – 7,0; в ноябре 1999г. значения рН возросли (7,6), потом снизились и остались относительно постоянны. Но в целом реакция среды нейтральная (рН = 7). В 1998 году с 05.04.00 скважину поставили на переоборудование.

Таблица 2 также показывает, как изменяется концентрация химических компонентов минеральной воды "Хабаровская № 3" по датам отбора проб через каждый месяц в период с 25.08.99 по 28.02.00г.

Таблица 2. Химический состав подземных вод на Пунчинском участке (минеральная вода

"Хабаровская № 3") в мг/дм3

54

Анализируя эту таблицу, мы также можем выявить, как изменяется концентрация химических компонентов минеральной воды в проведенный период по сравнению с данными средней концентрации тех же компонентов в 1997 году. Концентрация NH4+, NO3- - постоянна (<0,1мг/дм3, <0,4мг/дм3). Концентрация практически не изменяется у катионов Na+, К+, Mg2+, Fe2+ + Fe3+. Концентрация катионов Ca2+ снизилась в среднем на 10 мг/дм3 и более. Концентрация нитрит-аниона NO2- уменьшилась на 0,006 мг/дм3, в этом случае, ситуация одинаковая с концентрацией NO2- в "Хабаровской № 1". Концентрация аниона Clувеличилась на 0,2 – 0,4 мг/дм3. Концентрация SO42- - катиона возросла к декабрю 1999г. и к январю 2000г. на 2,5 мг/дм3. Карбонат-анион CO32- -

отсутствует. Концентрация гидрокорбонат-аниона HCO3- по сравнению с 1997 годом в среднем снизилась на 37,8 мг/дм3 рН среды в среднем уменьшился на 0,4; реакция среды слабокислая (рНср = 5,5).

Из таблиц видно, что содержание химических компонентов минеральных вод изменяется с течением времени ( за исключением некоторых ионов: NH4+, NO3-, CO32-).

Кроме того, химический состав исследуемых минеральных вод различается, этим и объясняются свойства этих минеральных вод, благодаря которым они оказывают то или иное воздействие на организм человека.

55

В минеральной воде "Хабаровская № 1" большое содержание катионов Na+, К+, Mg2+; анионов Cl-, HCO3- и рН в среднем равен 7.

Количество катиона NH4+ одинаково у минеральной воды "Хабаровская№1" и "Хабаровская№3"; нет аниона CO32-, одинаковое количество NO3-, SO42-.

В минеральной воде "Хабаровская № 3" меньше гидрокарбонат-аниона HCO3-

почти в 2,5 раза, рН в среднем равен 5,5.От чего же это зависит?

Геологи предполагают, что это зависит от общих геолого-гидрогеологических условий Пунченского участка. Углекислые минеральные воды формируются на значительных глубинах под влиянием углекислоты и других флюидов, поступающих из магматического очага (месторождение расположено в районе молодого вулканизма). Основное количество этих вод восполняется за счет инфильтрации атмосферных осадков, однако в них должна присутствовать некоторая доля ювенильных (ремобилизационных) вод наряду с углекислотой, бором и другими компонентами, поступающими в водопроводящую систему.

Следует также отметить, что химический анализ минеральных вод проводили совместно с химической лабораторией управления "Дальгеология", только лаборатория делала химические анализы по методам ГОСТ. В результате проведенного исследования мы сравнили полученные результаты химических анализов. Относительная погрешность в анализах составило от 0,3% до 3%. И так как углекислая минеральная вода "Хабаровская № 1" близка по составу к Поляноквасовским водам, а "Хабаровская № 3" – Дарасунским, то результаты проведенных химических анализов полностью соответствуют химическим показателям ГОСТ 13273 – 88 (см. приложение 3).

Более того, химическая лаборатория определила концентрации микроэлементов (см. приложение 1, 2) в минеральных водах "Хабаровская № 1" и "Хабаровская № 3". Сравнивая приложения 1, 2, можно сделать следующие выводы:

1.Резкое различие в концентрациях у катионов Fe2+ + Fe3+ в минеральной воде "Хабаровская № 3" больше в среднем на 14,346 мг/дм3, отсюда, кстати и второе название этой воды – железистая.

2. Концентрация SiO2 в "Хабаровской № 3" больше почти в 3 раза.

56

3. Концентрация Li в 3 раза больше в минеральной воде "Хабаровской № 1". Несколько выше концентрация Ni в "Хабаровской № 1", Со, B в 70 раз (отсюда ее

второе название – борная), в 4 раза больше Sr.

У минеральной воды "Хабаровской № 3" несколько выше концентрация фосфора. Отсюда, можно также предположить, что изменения концентраций химических компонентов минеральных вод зависят от гидрогеологических условий, от структуры почвы и залегающих на глубине пород.

3.2.Содержание химических компонентов в минеральных водах "Хабаровская

№1" и Хабаровская № 3" из паспортов водозаборных скважин

Эксплуатационная скважина № 1 расположена на Пунчинском участке Мухенского месторождения углекислых минеральных вод (25 км к северу от п.Мухен Нанайского района Хабаровского края) в 10 метрах от разведочной скважины № 3.

Эксплуатационная скважина № 1 предназначена для получения минеральной воды средней минерализации и дальнейшего ее разлива для нужд Хабаровского края.

Бурение скважины производилось по проекту, разработанному институтом Дальгипроводхоз, шифр 10-800/1-33-5-ВС. Хабаровск, 1980г. Способ бурения роторный, станком УРБ-ЗАМ. Бурение начато 14 июля 1982 г., окончено 9 августа 1982 г.

Акт сдачи-приема скважины подписан рабочей комиссией 9 августа 1982г. Технология бурения скважины: от 00 до 12 км, бурение производилось долотом

490 мм; от 12 до 70 м – долотом 346 мм, от 70 до 150 м – долотом 198 мм. Бурение производилось с применением глинистого раствора (удельный вес – 1,12 г/см3).

На протяжении 1982 –86 гг. из скважины, оборудованной сифоидом изливалась очень мутная вода со шламом с дебитом 3 –5 м3/сутки. При проведенном контрольном замере глубина скважины составила 80 м. Таким образом, скважина после производства буровых работ оказалась неочищенной, не промытой и не подготовленной к эксплуатации.

57

На основании технического состояния скважины комиссия Хабаровской экспедиции ПГО "Дальгеология" 19. 03.86 г. рекомендовала провести ремонтно-

восстановительные работы на скважине в следующей последовательности:

а) извлечь сифоид из скважины;

б) очистить скважину от шлама на всю глубину;

в) произвести разглинизацию длительной импульсной прокачкой эрлифтом до полного осветления воды;

г) провести пробную откачку;

д) оборудовать скважину сифоидным водоподъемником из нержавеющей стали.

В соответствии с заданием Хабаровского крайисполкома и просьбой управления пищевой промышленности ремонтно-восстановительные работы по договору от 22. 04.86

г. производились Хабаровской ГРЭ ПГО "Дальгеология".

В скважине смонтирован сифоидный водоподъемник для постоянной эксплуатации. Трубы сифоида, переходники, муфты изготовлены из нержавеющей стали.

Водоприемная часть диаметром 105 мм установлена на глубине 83,3м. На глубине

53,3м на трубах диаметром 38 мм закреплен хомутом, фиксирующий колонну сифоида на фильтровой колонне. Сифоид на 1м выведен выше поверхности земли.

58

Геолого-технический разрез

Фактический разрез скважины, пробуренной в 1982 г., приведен по материалам и данным Востокбурвода.

В процессе бурения скважины вскрыты два водоносных горизонта в интервалах

59,1– 63, 4 м и 63,4 – 149,6 м, приуроченные к олигоценмиоценовым отложениям (f3 –

N1), представленными валунами, галькой с суглинистым заполнителем (мощность 6,6 м)

и водоносный горизонт в верхнетриасово – юрских порордах (Т3 – J), включая интрузивные тела, представленные дайками и штоками ( ПК1). В соответствии с проектом на поверхность выведена вода средней минерализации, т.е. с горизонта 63,4 – 149,6 м. Водоносный горизонт в интервале 59,1 – 63,4м, содержащий минеральную воду слабой минерализации, перекрыт глухими трубами 219 мм.

Статический уровень воды в скважине 3,5м. Прокачка скважины для очистки ствола от глинистого раствора и возбуждения горизонта проведена с помощью эрлифта.

Глубина загрузки водоподъемных труб диаметром 108 мм составила 72 м. Воздушные трубы диаметром 20 мм опущены на глубину 65м. Прокачка продолжалась с 19 по 30 мая

1986г. до полной очистки скважины с просветленной водой. После монтажа сифоида в

59

течение 7 суток 9 июня 1986г. был сделан контрольный замер дебита, который составил

0,11 л/с. Вода чистая, прозрачная, едва заметно опалесцирует, солоноватая на вкус.

В декабре 1986г. после удлинения сифоида замеренный дебит составил 0,14 л/с = 0,5 м3/час = 12 м3/сут. Дата взятия пробы воды на полный химический анализ 03.06.86г.

из сифоида при изливе.

Химический анализ воды от 12.06.86 г.

60