- •Характеристика химического состава и оценка свойств подземных вод.
- •Часть 1. Общие сведения о химическом составе и
- •2. Основные компоненты и факторы формирования химического состава подземных вод.
- •2.1. Основные компоненты химического состава подземных вод:
- •2.2. Факторы формирования химического состава подземных вод.
- •3.Ионный состав воды и свойства воды, зависящие от ионного состава.
- •3.5. Кислотность (щелочность) воды.
- •4.Аналитическая обработка данных по ионному составу воды
- •4.1. Формула Курлова.
- •Классификация ионного состава воды о.А. Алекина.
- •Графические способы изображения химического состава воды. Диаграмма.
- •5.2. Графики-треугольники.
- •График-квадрат (квадрат Толстихина).
- •Характеристика и оценка свойств воды.
- •1.Записать исходные данные об ионном составе воды в виде таблицы.
- •Пересчитать содержание ионов из ионной в эквивалентную форму.
- •4. Подсчитать сумму катионов и анионов (в мг-экв/л).
- •1.Составить формулу Курлова.
- •2.2. Дать название воды по формуле Курлова.
- •2.4. Дать полное название воды по классификации Алекина и привести краткую его запись.
- •1. Построить диаграмму.
- •1.2. Составить диаграмму анионного состава.
- •3.2. Нанести данные химического анализа на графики-треугольники.
- •3.3. Нанести данные химического анализа на график-квадрат (квадрат Толстихина).
- •Контрольные вопросы:
- •Контрольные вопросы:
- •Устранимая жесткость (карбонатная).
- •Контрольные вопросы:
- •Определение пригодности воды для хозяйственно-питьевого водоснабжения.
- •Контрольные вопросы по лабораторной работе «характеристика химического состава и оценка свойств подземных вод».
- •Литература:
- •Приложения
- •Атомные веса химических элементов, наиболее часто встречающихся при анализе воды
4.1. Формула Курлова.
Результаты единичных анализов химического состава подземных вод очень удобно представлять в виде формулы Курлова. Эта формула дает обобщенную характеристику химического состава единичного анализа воды. Она настолько удобна и общепринята, что ее иногда называют паспортом воды.
Основная часть формулы имеет вид дроби, в числителе которой в убывающем порядке записано процент-эквивалентное содержание анионов, а в знаменателе - катионов, например:
HCO31- 59 SO42- 29 Cl1- 12
Ca 2+ 59 (Na 1+ + K1+ ) 25 Mg2+ 16
Внимание! Ионы с содержанием менее 10% в формулу Курлова не включают.
Перед формулой последовательно указывают содержание микрокомпонентов в мг/л (например, Feo6щ – 0.04 мг/л), газов в мг/л (например, СО2 = 4,2 мг/л), величина общей минерализации (М) в г/л (например, М=2,51г/л). После формулы приводят сведения о рН (например, рН= 6,3), температуре в ºС (например, t =10°С) и дебите (расходе воды) (D), источника (колодца, родника, скважины и т.п.) в м3/сутки (например, D=12,9 м3/сутки). При этом и единицы измерения этих показателей (кроме температуры) в формуле не указывают. Полностью формула Курлова для воды с данными характеристиками выглядит так:
Формула Курлова в приведенном примере означает, что в анализируемой воде имеется 0,04 мг/л двух- и трехвалентного железа и 4,2 мг/л углекислого газа; она содержит 2,51 г растворенных солей в 1 литре: хлора - 12 %-экв, сульфат-иона - 29 %-экв, гидрокарбонат-иона - 59 %-экв; катионов магния, натрия (с калием) и кальция 16, 25 и 59 %-экв, соответственно; рН воды 6,3; температура - 10 ºС, а расход воды (дебит) составляет 12,9 м3/сутки.
В краткое название воды по формуле Курлова (название по ионному составу) включают все ионы, содержание которых равно или превышает 25 процент-эквивалентов. Состав воды называют в возрастающем порядке - от ионов с низким содержанием к преобладающим ионам, сначала для анионов, а затем - для катионов. Название воды в приведенном примере - сульфатно-гидрокарбонатная, натриево-кальциевая. Преобладающему иону в названии соответствует полная форма прилагательного (гидро-карбонатнАЯ, кальциевАЯ) а остальным - краткая (сульфатнО-, натриевО-). Слово «калий» в название воды по формуле Курлова не входит, хотя символ этого иона в самой формуле и указан (вместе с натрием).
Можно дать и расширенное название воды по Курлову; в приведенном примере вода солоноватая сульфатно-гидрокарбонатная, натриево-кальциевая слабокислая холодная.
Пользуясь формулой Курлова удобно сравнивать и классифицировать подземные воды по их составу и другим свойствам.
Классификация ионного состава воды о.А. Алекина.
О.А. Алекин среди природных вод (рис. 3 ) различает три класса по преобладающему (в %-экв) аниону - гидрокарбонатный (НСОз-1-+СОз2- ) сульфатный (SO4 2-) и хлоридный (Сl1-). Каждый класс вод подразделяется на три группы по преобладающему (в %-экв) катиону – кальциевую, магниевую и натриевую. В группах выделяют несколько типов по соотношению (в мг-экв/л) между ионами (таблица 5).
Таблица 6. Типы подземных вод по классификации Алекина
Тип воды |
Соотношения между анионами и катионами (мг-экв/л) |
Характеристика воды |
Первый (I) |
HCO3 –1 > Ca2+ + Mg2+ |
Пресные, мягкие |
Второй (II) |
HCO3 –1 < Ca2+ + Mg2+ < HCO3 –1 + SO4 2– |
Пресные и солоноватые, жесткие |
Третий (III) |
HCO3 –1 + SO4 2– < Ca2+ + Mg2+ |
Соленые агрессивные |
Четвертый (IV) |
HCO3 –1 = 0 |
Кислые |
Каждый из выделяемых типов и классов обладает не только конкретным химическим составом, но и вполне определенными свойствами. Большинство поверхностных вод суши (воды рек и озер), а также верхние горизонты подземных вод относится к водам второго типа. Воды морей, океанов, лиманов и сильно минерализованные подземные воды – к третьему типу.
При краткой записи воды по классификации О.А. Алекина класс воды обозначают символом главного химическим элемента аниона (С, S, CI), группу - символом преобладающего катиона (Са, Mg, Na), который указывают справа вверху от знака аниона, а тип - римской цифрой (внизу справа). Например, «ССаII » означает: класс гидрокарбонатных вод, группа кальциевых, тип второй (жесткие пресные или солоноватые). Такой состав, как отмечено, характерен для большинства поверхностных и грунтовых вод.