4.Аналитическая обработка данных по ионному составу 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:

HCO₃^1- 59 SO₄^2- 29 Cl^1- 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, Fe_o6щ – 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-+СОз^2- ) сульфатный (SO4 2-) и хлоридный (Сl^1-). 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, «С_СаII » означает: класс гидрокарбонатных вод, группа кальциевых, тип второй (жесткие пресные или солоноватые). Такой состав, как отмечено, характерен для большинства поверхностных и грунтовых вод.