Классификация вод по их химическому составу
Большое разнообразие химического состава природных вод вынуждает тем или иным образом систематизировать их. До сих пор было предложено немало классификаций природных вод по их химическому составу, но вместе с тем пока еще нет простой классификации, учитывающей все особенности условий формирования химического состава всех вод и учитывающей весь комплекс растворенных веществ.
Рассмотрим только некоторые из предложенных классификаций.
Классификация вод по величине их минерализации, т. е. суммы найденных в воде ионов. Округляя различные существующие пределы, в данной классификации можно наметить следующее деление вод по величине минерализации:
пресные — до 1,0 г/кг
солоноватые — 1-25
воды с морской соленостью — 25-50
воды соленые (с соленостью выше морской) — выше 50
Область пресных вод, установленная до 1 г/кг, основана на восприятии человеком вкуса солености при наличии ионов свыше 1 г/кг. Граница в 25 г/кг между солоноватыми водами и водами с морской соленостью установлена на том основании, что примерно при этой минерализации (24,695) температуры замерзания и максимальной плотности воды равны между собой. А эти характеристики весьма важны для гидрологии. Граница между водами с морской соленостью и солеными водами установлена потому, что в морях не наблюдается минерализации свыше 50 г/кг, более высокие ее величины характерны только для соляных озер и сильно минерализованных подземных вод. Классификация вод по их минерализации дает подразделение вод только в общих чертах и не учитывает особенностей содержания отдельных ионов и газов.
Классификация О. А. Алекина сочетает принцип деления по преобладающим анионам и катионам с делением по соотношениям между ионами. Все природные ионы делятся по преобладающему аниону (по эквивалентам) на 3 класса: гидрокарбонатных (и карбонатных) (НСО3 + СО3), сульфатных (S04) и хлоридных (Сl) вод. Каждый класс по преобладающему катиону подразделяется на 3 группы: кальциевую, магниевую и натриевую. В свою очередь каждая группа подразделяется на 3 типа вод, определяемых соотношением между ионами в мг-экв.
Первый тип характеризуется соотношением НСО3 > Са + Мg. Воды этого типа образуются при значительном участии изверженных пород, содержащих большие количества Na и К — в результате чего в воде появляются ионы Na и НСО3. Могут они образовываться в некоторых случаях и при обмене Са на Nа, содержащийся в почвах или породах (например, глауконитах, щелочных глинах). Воды первого типа чаще всего мало минерализованы, но питаемые этими водами бессточные озера накапливают НСО3 и СО3 в очень больших количествах.
Второй тип характеризуется соотношением НСО3 Na. Генетически эти воды являются смешанными и подвергнувшимися значительным изменениям из-за катионного обмена, обычно Nа из раствора на Са или Мg из почв и пород. К этому типу принадлежат воды океана, морей, лиманов, реликтовых водоемов и многих сильно минерализованных подземных вод.
Четвертый тип характеризуется соотношением НСО3 = 0 т. е. воды этого типа кислые. Поэтому в класс карбонатных вод этот тип не входит, а его воды находятся только в сульфатном и хлоридном классах, в группах Са и Мg, где нет первого типа.
Для обозначения в данной классификации существуют символы. Класс обозначается символом, выводимым из названия соответствующего аниона (С, S, Сl), а группа — своим химическим символом, который пишется в виде степени к символу класса. Принадлежность к типу обозначается римской цифрой внизу символа класса. Таким образом, в целом символы пишутся следующим образом: С Ca II (гидрокарбонатный класс, группа кальция, тип второй).
Источник
Классификация вод по их химическому составу.
Исключительно большое разнообразие химического состава природных вод, как в качественном так и в количественном отношении вынуждает систематизировать их тем или иным образом. До настоящего времени есть много классификаций природных вод по их химическому составу. Основной для систематизации существующих классификаций являются самые различные признаки:
— преоб.компонентов (или группа)
— соотношение между величинами содержащихся ионов
— наличие повышенных количеств каких либо специальных компонентов газового или ионного состава
Известны попытки классифицировать воды соответственно общим условиям в которых формируется состав и по гидрохимическому режиму водоема. Но до сих пор нет простой классификации, учитывающей все особенности формирования состава воды и весь комплекс растворенных в ней веществ.
Классификация вод по величине их минерализации (по сумме в виде ионов).
| Название вод | Минерализация в гр/кг |
| Пресные воды | До 1 |
| Солоноватые воды | От 1 до 25 |
| Воды с морской солью | 25-50 |
| Воды соленые | Более 50 |
Область пресных вод (до 1 гр/кг) основано на восприятии человеком вкуса солености.
Граница 25 гр/кг между солоноватыми и вод с мор. соленость установлена так, что при этой минерализации температура замерзания и температура максимальной плотности совпадает.
Граница между водами морской солености и солеными водами установлена по тому, что в морях нет минерализации более 50 гр/кг.
Более высокие величины характерны для соленых озер и сильноминерализованных подземных вод.
Классификация вод по минерализации позволяет произвести подразделение вод в общих чертах и не учитывает особенности сод. отдельных ионов и газов.
Классификация О. А. Алехина.
Сочетает принцип деления по преобл-м анионов и катионов по соот. По анионам:
Все природные воды делятся по преоб-му аниону на 3 класса:
Каждый класс по преобладанию разделен на 3 группы:
Каждая группа делится на три типа вод, определенных соотношением между ионами в мг/эвивал
Воды образуются при значительном участии изверженных пород содерж большое количество натрия и калия. Воды чаще маломинерализованные но питаемые этими водами бессточных озера накапливают HCO3 и CO3 в больших количествах.
2 тип. HCO3>Сa+Mg HCO3+SO4
Генетически воды смешаны, к этому типу относятся воды океанов, морей, лиманов и сильноминерализ.подземных вод.
Для этих вод характерна кислота (они кислые) поэтому в класс карбонатных вод – не входят, есть только в сульфатных и хлоридных классах в группах кальция и магния.
Для обозначения существуют символы:
Класс – символ выводимый из названия (C, S, Cl и тд.)
Группа – химический символ ввиде степени к символу класса
Тип – римская цифра внизу символа класса.
C Ca II – гидрокарбонатный класс, группа кальция и тип II.
Кроме к индексу добавляется величина минерализации и общая жесткость.
C Ca (5) II(117)
Химический состав речных вод.
Химический состав речной воды определяется особенностями присущими реке как определенному виду водных объектов, и таким особенностям, обуславливающим основные черты гидрохимического режима рек следует отнести:
1) Соприкосновение воды на водосборной площади рек, главным образом с хорошим перемешиванием.
2) Смену воды в реке, воздействия ее на грунты и сравнительно малое испарение
3) Сильная зависимость химического состава от водности реки.
4) Хорошее взаимодействие речной воды с воздухом атмосферы.
Все эти условия создают:
— малую минерализацию воды;
— быструю изменяемость, происходящее под влиянием гидрометеорол-х условий;
— слабое воздействие на ионный и газовый состав биологических процессов;
— постоянные присутствия растворенных газов.
Вещества растворенные в речной воде также как и у всех природных вод могут быть разделены на 5 групп:
Режим главных ионов.
По величине минерализации воды реки можно делить на 4:
1. с водой малой минерализации (до 200 мг/л)
2. с водой средней (200-500 мг/л)
3. с водой повышенной (500-1000 мг/л)
4. с водой высокой (более 1000 мг/л)
Большинство рек имеет малую и среднюю минерализацию воды и редко воду с высокой минерализацией. Приведенные анализы воды разных рек не дают полной характеристики ионного состава воды, отражает его только в момент взятия пробы. Между тем химический состав воды рек по сравнению с другими водными объектами является высшей степени изменчивой во времени. Его мягкая изменчивость в течении года зависит от смены типов питания. Различают 2 основных типов питания реки: -поверхностное, — грунтовое.
Подразделить в зависимости от источника:
3. горно-снеговое, ледниковое.
Снеговое – характерно тем что создает малую минерализацию воды. Почва промерзшая, талые воды могут обогащаться солями. Минерализация воды во время половодья зависит от того насколько дружно стаивает снежный покров, от его мощности и характера погоды перед выпадением снега.
Дождевая – если интенсивно для создания стока тоже обуславливает малую минерализацию воды, но более высокую чем при снеговом питании при этом в виде поверхностного питания большое значение имеет характеристику погоды предшеств-ю выпадению дождя.
Горно – снеговое, также определяет малую минерализацию воды. Оно характерно для высокогорных областей, свойственно высокое увлажнение. В результате чего почво-грунты характеризуются хорошо промытыми. Реки имеющие ледовое питание отличаются значительным количеством взвешенных веществ придающих воде большую мутность. Большое значение имеет почвенный покров, на котором выпадают осадки.
Малую минерализацию придают подзолистые почвы, сильнее черноземы, сероземы и каштановые почвы. Особый характер приобретает поверхностный сток, если местность является заболоченными. Воды стекающие с болот маломинерализованны и содержат большое количество органических веществ, следовательно, желтый и коричневый цвет воды. В составе воды часто отсутствуют гидрокарбонатные ионы и не редко значительное количество железа.
В Противоположность стоку подземные воды более минерализованы. Менее минерализованы грунтовые воды, скапливающие в аллювиальные отложения. В период высоких уровней в реке и питающие при понижении уровней. Наиболее минерализованными являются воды глубокого подземного питания реки не всегда ус-т все виды.
Доля того или иного вида питания реки неодинакова.
При малой минерализации воды изменение содержания всех ионов происходит по прямой линии – это значит что содержание отдельного вида ионов (HCO3) составляет один и тот же процент от общей суммы, но с увеличением минерализации воды более 300-500 мг/л при относительно повышении содержания отдельных ионов, т.е. с изменением с изменением процента их содержания прямая линия нарушается – переходит в кривую. Поэтому соответственно увеличение процентного содержания ионов Cl линия изображающая их количество в зависимости от суммы ионов начинает повышается и наоборот линия изображающая содерж НСО3 идет вниз. Относительное содержание иона SO4 в зависимости от характера ионного состава речной воды может с увеличением минерализации расти или уменьшаться , меняется содержание катионов (Mg, Na). С переходом реки на питание подземными водами и с увеличением минерализации речной воды содержание кальция растет, так как кальций поступает в воду не только в результате растворения, но и сравнительно мало растворенных карбонатов и растворение гипсов. Однако в высокоминерализованных водах содержание кальция падает, уступая натрию. Для рек с повышенной и высокой минерализации характерны повышенное содержание ионов натрия в период перехода реки на грунтовое питание, т.е. зимой и летом. Для рек с малой минерализацией это повышение процента содержащегося натрия как и хлора менее заметны. Нередко содержание натрия происходит в результате смыва талыми водами весной продуктов выветривания изверженных пород. Изменяется магний в зависимости от смены питания, выражены менее ясно.
Для большинства умеренно-минерализованных вод.
Дата добавления: 2016-02-10 ; просмотров: 4333 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Источник
Химические классификации природных вод
Среди многочисленных классификаций природных вод по химическому составу лишь немногие получили распространение. Некоторые классификации не учитывают количественного преобладания ионов, а исходят из определенных характерных соотношений между отдельными ионами и группами ионов. В нефтегазовой гидрогеологии наиболее часто используются классификации Ч. Пальмера, О.А. Алекина и В.А. Сулина.
Отметим, что графические методы изображения состава вод широко применяются для наглядного сравнения составов различных вод и для представления их на картах и разрезах.
1. Классификация Ч. Пальмера. Для оценки нефтяных вод используют характеристики Пальмера — группы солей, образованных из ионов по правилу Фрезениуса, согласно которому ионы соединяются в порядке уменьшения химической активности. Последовательность степени активности основных ионов такова: анионы Сl, SO4 2- , НСO3 — ; катионы Na + , Mg 2+ , Са 2+ . Ионы Вг — , J — располагаются за ионом Сl — , ионы Н + , Fe 3+ , Аl 3+ — после иона Са 2+ , ион HS — — после НСO3 — , ион К + — перед ионом Na + , ион NH4 + — после иона Na + .
В соответствии с правилом Фрезениуса Сl — соединяется с Na + ; при избытке Сl — его остаток соединяется с Mg 2+ , а в случае преобладания и над Mg 2+ — соединяется с Са 2+ . При избытке иона натрия его остаток соединяется с сульфат-ионом, в случае преобладания натрия и над сульфатом он соединяется с гидрокарбонатом (рисунок ниже):
Правило Фрезениуса
Пальмер предложил выделять классы по соотношению сумм ионов щелочных металлов Na + + К + (а), сильных кислот SO 4 2- + Сl — + NO3 — (d) и щелочно-земельных металлов Са 2+ + Mg 2 + (b).
Пальмером выделено шесть солевых характеристик, из которых основное значение имеют:
- первая соленость S1 обусловленная солями оснований и сильных кислот, в природных водах — это хлориды натрия и сульфаты натрия;
- вторая соленость S2 определяемая солями щелочно-земельных металлов и сильных кислот, т.е. хлоридами и сульфатами кальция и магния. В принципе вторая соленость есть не что иное, как постоянная жесткость воды;
- первая щелочность А1 обусловливается солями щелочных металлов и слабых кислот, в природных водах — это NaHC03. При наличии соды вода имеет щелочную реакцию. Согласно правилу Фрезениуса, наличие первой щелочности исключает возможность второй солености той же воды. При наличии S2 воду относят к жестким, при А1 — к щелочным;
- вторая щелочность А2 — наличие солей щелочно-земельных металлов и слабых кислот (гидрокарбонаты кальция и магния), т.е. устранимая жесткость.
Помимо этих основных характеристик по Пальмеру выделяются также:
- третья соленость S3. которая получается при комбинировании сильных кислот с ионами трехвалентных металлов и обусловливается хлоридами и сульфатами железа, алюминия, свободными соляной и серной кислотами; наличие третьей солености определяет кислотные свойства воды;
- третья щелочность А3 — соединения слабых кислот с трехвалентными катионами.
Однако соли, их представляющие, редко встречаются в природных водах.
В зависимости от сочетания перечисленных групп ионов, по Пальмеру, выделяяются пять классов вод:
Характеристики Пальмера легко вычисляются с помощью графических изображений (график Роджерса).
2. Классификация О.А. Ачекина применяется в основном для природных вод с минерализацией до 35 г/дм 3 и основана на принципе подразделения подземных вод по преобладающим ионам и соотношению между ними. По преобладающему аниону воды делятся на три класса — гидрокарбонатный, сульфатный, хлоридный. Каждый класс по преобладающему катиону делится на три группы — кальциевые, магниевые и натриевые воды. Наконец, каждая группа подразделяется на 4 типа по соотношению между ионами (рисунок ниже). В основу положены шесть главных ионов (в мг экв), находящихся в растворе природных вод.
Схема природной классификации вод О.А. Алекина
3. По классификации В.А. Сулина, природные воды подразделяются на четыре типа, которые имеют характерные соотношения между главными ионами (таблица ниже). По преобладанию анионов и катионов типы вод подразделяются соответственно на группы и подгруппы. Типы вод выделяются по трем генетическим коэффициентам, которые Сулин назвал генетическими, так как они характерны для вод той или иной природной обстановки.
Сульфатно-натриевый и гидрокарбонатно-натриевый типы вод формируются в континентальной обстановке, хлоридно-магниевый — в морской, хлоридно-кальциевый — в глубинной.
Источник
