Задача работы.Знакомство с наиболее распространенными типами природных вод, приобретение навыков пересчета результатов химического анализа природных вод из ионной (мг/л) в миллиграмм-экивалентную и процент-эквивалентную формы. Выражение химического состава природных вод в виде формулы Курлова. Оценка практически значимых параметров природных вод (жесткость, степень минерализации, агрессивность). Построение и расчленение гидрографа реки
Учебный материал. Таблицы химического анализа природных вод (число анализов по числу студентов), результаты наблюдений гидропостов для построения гидрографа (число вариантов должно соответствовать числу студентов в подгруппе), микрокалькуляторы, линейки, карандаши (простые и цветные), резинки, листы белой и миллиметровой бумаги формата А4.
Методические указания.Химический состав природных вод.Для определения химического состава пробы воды объемом 1 л фильтруют от взвесей и анализируют в гидрохимической лаборатории. Результаты анализа выражают в трех формах: в ионной, в миллиграмм-экивалентной и процент-эквивалентной (табл. 7).
Ионная форма анализа отражает содержание в воде катионов и анионов в мг/л. Для пересчета данных анализа в миллиграмм-эквивалентную форму необходимо весовое количество (мг) разделить на эквивалентную массу каждого катиона или аниона (приведены в таблицах пересчетов или берутся непосредственно из Периодической таблицы химических элементов Д.И. Менделеева). Для получения процент-эквивалентов необходимо сумму миллиграмм-эквивалентов (отдельно анионов и отдельно катионов) принять за 100% и вычислить в процентах относительное количество каждого аниона и каждого катиона.
Минерализация воды (М)– общее содержание в ней солей
М=S(А+К) мг/л,
где А – суммарное содержание анионов (мг/л), а К - суммарное содержание катионов (мг/л).
Таблица 7
Химический состав природных вод
Номер
варианта
Форма выра-жения
Макрокомпоненты
pH
Анионы
Катионы
Cl-
SO-42-
HCO3-
Na+
NH4+
Ca2+
Mg2+
мг/л
10,6
-
262,3
9,7
0,5
62,99
12,33
7,5
мг/экв
0,3
-
4,3
0,42
0,03
3,15
1,02
% экв
6,5
-
93,5
9,13
0,6
68,26
21,96
мг/л
7,05
-
42,7
9,9
1,3
6,1
1,23
мг/экв
0,2
-
0,7
0,43
0,07
0,3
0,1
% экв
22,22
-
77,78
47,78
7,78
33,33
11,11
мг/л
21,06
86,82
228,75
206,4
0,16
21,02
6,96
8,39
мг/экв
0,59
1,8
7,5
8,97
0,008
1,05
0,6
% экв
5,6
17,5
70,7
84,63
0,078
9,0
5,4
мг/л
24,6
7,62
170,8
47,76
0,1
53,5
21,46
7,97
мг/экв
0,69
0,16
5,6
21,07
0,005
2,67
1,76
% экв
10,6
2,49
85,9
31,9
0,08
40,97
27,07
мг/л
30,42
7,41
427,0
38,62
0,5
76,28
32,89
7,6
мг/экв
0,86
0,15
7,00
1,68
0,03
3,80
2,70
% экв
10,47
1,83
85,26
20,46
0,35
46,29
32,69
мг/л
10,53
20,98
12,2
30,2
0,1
48,7
13,9
7,8
мг/экв
0,3
0,44
3,9
1,3
0,005
2,47
1,14
% экв
6,05
8,9
81,75
26,8
0,11
46,69
23,4
мг/л
21,05
43,62
161,65
65,4
0,15
37,26
34,2
7,76
мг/экв
0,59
0,91
5,3
2,84
0,008
1,86
2,8
% экв
7,89
12,07
70,41
37,78
0,11
24,71
31,4
мг/л
10,4
16,8
88,45
23,10
0,1
33,42
13,9
7,68
мг/экв
0,39
0,35
2,89
1,004
0,005
1,67
1,14
% экв
10,34
9,2
75,85
26,28
0,14
43,64
29,93
мг/л
9,59
1,65
47,58
47,84
0,6
98,99
18,36
8,05
мг/экв
0,28
0,03
7,80
2,08
0,03
4,90
1,50
% экв
3,29
0,35
91,66
24,44
0,35
57,58
17,63
мг/л
9,89
3,29
280,6
20,24
1,1
66,59
11,02
8,2
мг/экв
0,23
0,07
4,6
0,88
0,06
3,30
0,9
% экв
5,44
1,35
89,33
17,09
1,17
64,08
17,47
мг/л
286,6
460,9
268,4
13,8
0,6
339,02
62,48
7,8
мг/экв
8,14
9,58
4,4
0,6
0,03
16,8
5,10
% экв
36,13
42,52
19,53
2,66
0,13
74,57
22,64
мг/л
7,02
2,0
128,1
10,14
0,15
74,53
3,48
7,97
мг/экв
0,19
0,04
4,2
0,44
0,008
3,72
0,29
% экв
7,42
0,92
94,3
9,9
0,18
83,5
6,4
Продолжение таблицы 7
Номер
варианта
Форма выра-жения
Макрокомпоненты
pH
Анионы
Катионы
Cl-
SO-42-
HCO3-
Na+
NH4+
Ca2+
Mg2+
мг/л
12.3
5,35
87,6
12,5
-
51,6
7,54
7,73
мг/экв
0,35
0,11
3,2
0,54
-
2,57
0,62
% экв
9,3
2,97
85,63
14,51
-
68,90
16,6
мг/л
7,05
-
170,8
14,8
0,5
38,61
4,93
7,3
мг/экв
0,2
-
2,8
0,64
0,03
1,93
0,4
% экв
6,67
-
93,33
13,33
1,0
64,34
21,33
мг/л
12,3
3,7
140,3
17,96
-
61,15
16,24
8,01
мг/экв
0,35
0,08
4,5
0,78
-
3,05
1,34
% экв
6,7
1,49
89,01
15,12
-
59,0
25,81
мг/л
3,5
11,5
108,5
8,65
-
69,97
8,7
8,07
мг/экв
0,098
0,24
1,78
0,37
-
3,24
0,72
% экв
2,3
5,5
81,9
8,7
-
74,8
16,5
мг/л
17,6
17,7
91,5
12,36
-
64,97
12,76
8,0
мг/экв
0,5
0,73
2,99
0,54
-
3,24
1,05
% экв
10,23
7,6
62,11
11,3
-
67,14
21,7
мг/л
14,04
55,96
128,1
27,21
0,1
71,66
10,3
8,14
мг/экв
0,39
1,16
2,1
1,18
0,005
3,57
1,67
% экв
6,14
18,11
65,28
18,39
0,78
55,58
25,95
мг/л
9,59
1,65
70,8
26,22
1,4
38,34
9,79
8,3
мг/экв
0,28
0,03
2,80
1,14
0,08
1,90
0,8
% экв
7,14
0,76
71,43
29,08
2,04
48,47
20,41
мг/л
9,59
2,47
500,2
32,62
2,0
115,03
20,81
7,95
мг/экв
0,28
0,05
8,20
1,42
0,11
5,70
1,70
% экв
3,14
0,56
91,82
15,90
1,25
63,82
19,03
мг/л
9,89
5,75
158,6
17,48
0,7
30,27
8,56
8,1
мг/экв
0,28
0,12
2,60
0,76
0,04
1,5
0,7
% экв
9,33
4,00
86,67
25,34
1,33
50,00
23,33
мг/л
9,59
4,94
158,6
19,55
0,6
32,29
6,12
7,7
мг/экв
0,28
0,10
2,60
0,85
0,03
1,60
0,50
% экв
9,30
3,37
87,24
28,52
1,01
53,69
16,78
мг/л
9,80
9,88
280,1
12,88
0,5
70,63
12,24
8,15
мг/экв
0,28
0,21
4.60
0,56
0,03
3,50
1,00
% экв
5,5
4,13
90,37
11,00
0,59
68,76
19,65
мг/л
92,34
226,1
138,60
78,20
0,9
90,81
31,11
7,95
мг/экв
2,60
4,70
3,60
3,40
0,05
4,50
2,95
% экв
23,85
43,12
33,03
31,19
0,45
41,29
27,06
Воды с минерализацией менее 500 мг/л называют ультрапресными (особо ценные для питьевых нужд и промышленности). Если солей от 500 до 1000 мг/л (т.е. до 1г/л) воду считают пресной. При количестве солей 1-3 г/л вода слабо солоноватая,а при 3-10 г/л – сильно солоноватая. Если солей от 10 до 50 г/л воды соленые, а свыше 50 г/л – это рассолы. Солоноваты и соленые воды часто являются лечебными, их называют минеральными.
Жесткость воды (Ж) следует отличать от минерализации воды, так как жесткость – это свойство воды, обусловленное присутствием в ней только солей кальция и магния. Выражают ее в мг-экв/л. Общая жесткость обусловлена суммарным содержанием катионов кальция и магния:
Ж=S(Ca+Mg) мг-экв.
По общей щесткости воды подразделяют на очень мягкую (менее 1,5 мг-экв.), мягкую (1,5-3 мг-экв.), умеренно жесткую (3-6 мг-экв.) и жесткую (более 6 мг-экв.)
Водородный показатель (pH) – это отрицательный логарифм концентрации ионов водорода (-lgH+). По величине pH воды делят на нейтральные (pH=7±0,5), кислые (pH<6,5) и щелочные (pH>7,5).
Агрессивность воды – способность ее разрушать бетон. Она обусловлена совместным влиянием жесткости, кислотности и суммарным содержанием анионов [SO4-2] и [Cl-].
Химический состав воды обычно выражают в виде формулы М.Г. Курлова. Это псевдодробь, в числителе которой слева направо располагают в убывающем порядке анионы (%-экв), а в знаменателе – катионы. Причем, в формулу включают только такие анионы и катионы, содержание которых превышает 25%-экв. Перед псевдодробью указывается минерализация М (г/л), а после дроби – pH воды.
Пример:
Cl66(SO4)29
М4,3 __________ pH7,5
Na65Ca28
При чтении формулы сначала читают числитель справа налево (в порядке возрастания содержаний), потом знаменатель – в том же порядке. Преобладающий ион всегда указывают в именительном падеже. Приведенную выше формулу следует читать так: вода сульфатно-хлоридная, кальциево-натриевая, солоноватая, нейтральная.