Класифікації природних вод за хімічним складом

За хімічним складом на сьогодні нараховується декілька десятків класифікацій природних вод, в основу яких покладено різні принципи. Універсальної класифікації ще не створено. До найбільш розповсюджених належать класифікації О.А.Алєкіна, М.Г.Валяшко, В.А.Суліна. Вони базуються на врахуванні тільки головних іонів, які присутні у природних водах. Найбільш прийнятною для поверхневих вод є класифікація О.А.Алєкіна, в основу якої покладено два принципи: переважаючих іонів і співвідношення між ними. Переважаючими вважаються іони з найбільшим відносним вмістом у відсотках із перерахунком на кількість речовини еквівалента. Усі природні води за переважаючим аніоном поділяються на три класи:

- гідрокарбонатних вод (скорочене позначення - C);

- сульфатних вод (скорочене позначення - S);

- хлоридних вод (скорочене позначення - Cl).

Кожний клас поділяється за переважаючим катіоном на три групи:

- кальцієву (скорочене позначення - Cа);

- натрієву (скорочене позначення - Na);

- магнієву (скорочене позначення - Mg).

Кожна група, в свою чергу, поділяється на чотири типи вод, які визначаються співвідношенням між іонами в еквівалентах:

(І) - перший тип: HCO^->Ca²⁺+Mg²⁺.

Він формується при взаємодії розчинів з виверженими породами, які містять велику кількість натрію і калію. В окремих випадках води першого типу можуть утворюватись внаслідок обміну кальція на натрій, який міститься у ґрунтах або породах (наприклад, глауконітах, лужних глинах).

(ІІ) - другий тип: HCO^->Ca²⁺+Mg²⁺<HCO^-+SO^2-.

Формується при взаємодії з різними осадовими породами і продуктами вивітрювання корінних порід (більшість рік, озер і підземних вод помірної і малої мінералізації).

(ІІІ) - третій тип: HCO^-+SO^2-< Ca²⁺+Mg²⁺або Cl^->Na⁺.

Формується шляхом випаровування молекул води і катіонного обміну (звичайно йде обмін натрію розчину на кальцій і магній ґрунтів і порід). До цього типу належать води океанів, морів, лиманів, багатьох солених озер і більшості сильно мінералізованих підземних вод.

(IV) - четвертий тип: HCO^- = 0.

Формується на вивітрюванні і розробці сульфідних родовищ та багатих сульфідами вугільних покладів; при вулканічній діяльності (кратерні озера, гарячі джерела); при активних сульфатредуцируючих процесах (води грязьових вулканів та нафтових родовищ); в північних та вологих областях (тундрові води, води торфяників і лісів).

Приклад скороченого запису хімічного складу води за класифікацією Алєкіна – (C^Са_ІІ) - вода гідрокарбонатного класу, групи кальцію, другого типу; (S^Na_III) - вода сульфатного класу, групи натрію, третього типу. Крім того, для кількісної характеристики добавляють значення мінералізації води (записують знизу, з точністю до 0,1⁰/₀₀) і загальної твердості в перерахунку на молярну концентрацію еквівалента (записують зверху, з точністю до цілих мілімолей в 1 дм³).

Можливість існування в цій класифікації природних вод інших класів (нітратний, боратний) не включена, але малоймовірна. Більш реально переважання в деяких природних водах кремнієвої кислоти, але вона майже повністю недисоційована і не врівноважує катіонів. Виділення в окремий клас природних вод з переважанням органічної речовини неможливо, так як органічна речовина природних вод володіє дуже складним складом.

Наведена класифікація, як й всі існуючі на сьогодні, має певні недоліки, а саме: порушений принцип підпорядкованості, тому що тип є вищою таксономічною одиницею, яка об’єднує класи, а не навпаки; кислі води не зовсім вписуються в рамки класифікації, тому що в подібних природних водах присутні в відносно великих концентраціях іони важких металів. Але це найбільш вдала класифікація з існуючих для характеристики поверхневих маломінералізованих вод суходолу.

Класифікація природних водза твердістю:

- дуже м’які – до 1.5 ммоль/л,

- м’які – 1,5 – 3 ммоль/л,

- середні – 3-6 ммоль/л,

- тверді – 6-10 ммоль/л,

- дуже тверді – більше 10 ммоль/л.

Формула Курлова

Хороше наочне зображення даних про хімічний склад природних вод дає формула Курлова. Формула - це псевдодріб, у чисельнику якого зліва направо записуються аніони (у відсотках кількості речовини еквівалента) в порядку зменшення. У знаменнику таким самим чином записуються катіони. Іони, вміст яких у воді менше 10% (при сумі аніонів і катіонів по 100% кожних), не записуються в формулу. Зліва від дробу подається загальна мінералізація в г/дм і приводиться вміст деяких мікроелементів або переважаючих газів в мг/дм³. Справа від дробу записується температура води в та дебіт або витрата води в дм³/с або м³/с. Скорочений варіант формули:

У формулі Курлова немає загально прийнятого принципу виділення головних іонів. Детальний варіант формули Курлова:

Лекція 13. Чинники формування хімічного складу природних вод

У гідрохімії серед чинників, які визначають формування хімічного складу природних вод, виділяють головні та другорядні, а також прямі та опосередковані. До основних (головних) чинників належать ті, які визначають склад вод, тобто сприяють формуванню вод конкретного гідрохімічного типу (хлоридного, сульфатного, тощо). Другорядні сприяють появі у воді компонентів, які надають певному типові води деяких особливостей, але тип води при цьому залишається незмінним. Прямі – це ті, які безпосередньо впливають на склад води (грунти, гірські породи); опосередковані – ті, які діють опосередковано, тобто через інші (прямі) чинники, і визначають умови, в яких протікає взаємодія речовини з водою: клімат, водний режим, рослинність, гідрогеологічні і гідродинамічні умови і т.д.

За своїм впливом чинники, які визначають формування хімічного складу природних вод, поділяють на такі групи:

1) фізико-географічні (рельєф, клімат, вивітрювання , грунтовий покрив );

2) геологічні (склад гірських порід, тектонічна будова, гідрогеологічні умови);

3) фізико-хімічні (хімічні властивості елементів, кислотно-лужні та окисно-відновні умови, змішування вод і катіонний обмін);

4) біологічні (життєдіяльність живих організмів і рослин);

5) антропогенні (штучні) – всі чинники, пов’язані з діяльністю людини.

Умови формування природних вод залежать від співвідношення та послідовності прояву вказаних чинників. Їхня роль для поверхневих і підземних вод неоднакова. Наприклад, фізико-географічні та біологічні чинники найбільшою мірою впливають на склад поверхневих вод і є другорядними в процесі формування підземних вод. Розглянемо детально кожен з чинників.

Поиск по сайту: