. Формы выражения химического состава подземных вод
Для выражения результатов химических анализов обычно используются следующие 3 формы:
- весовая (мг/л, г/л);
- эквивалентная (мг-экв/л, г-экв/л), которая вычисляется делением массы вещества на его эквивалентную массу;
- процент-эквивалентная (%-экв) – доля (%) каждого иона в общей (принимаемой обычно за 100%) сумме мг-эквивалентов ионов одного знака (катионов или анионов). Эта форма позволяет сравнивать химический состав подземных вод разной минерализации и оценивать относительную роль каждого иона в их составе.
В краткой форме химический состав подземных вод чаще всего выражают в виде формулы ионного состава, в числителе которой в порядке убывания процент-эквивалентных концентраций указаны основные анионы, а в знаменателе – катионы. Перед дробью ставится прописная буква М (минерализация), индексированная справа внизу округленным до второго десятичного знака значением ее для данной воды (г/л). Например:
Лаконизм, информативность, удобство для работы, особенно при массовых количествах химических анализов, обусловили широкое применение ее в практике научно-исследовательских и производственных работ.
Формула ионного состава – это сокращенных вариант так называемой формулы Курлова, предложенной М.Г. Курловым еще в 1921 г. для компактного представления сведений о минеральных водах и применяющейся до настоящего времени. Наименование химического состава воды включает 2 слова, которые определяют преобладающие анион и катион. При значимом (обычно более 25%-экв) содержании других анионов или катионов они вводятся в наименование состава в качестве уточнения, то есть перед преобладающим ионом.
В гидрогеологической литературе также распространен обратный способ наименования состава, при котором преобладающий ион ставится на первое место. По предложению А.М. Овчинникова (1963 г.) и других ученых наименование состава воды рекомендуется проводить, все же ставя первыми анионы и катионы, находящиеся в подчиненном количестве.
Классификация вод по интегральным показателям
Минерализация воды (г/л, г/дм3, г/кг) – суммарная концентрация анионов, катионов и недиссоциированных растворенных в воде неорганических веществ.
Существует много классификаций подземных вод по величине минерализации. В соответствии с ГОСТом природные воды по минерализации делятся на следующие группы (г/кг):
- пресные до 1;
- солоноватые 1–25;
- соленые 25–50;
- рассолы более 50.
Учитывая тот факт, что подавляющая часть родниковых вод в условиях Алтайского края имеет минерализацию до 1 г/кг (1000 мг/л), использование такой классификации не представляется целесообразным. В связи с этим рекомендуется пользоваться классификацией, приведенной в следующей таблице:
Таблица Классификация природных вод по минерализации
| Категория вод | Минерализация, г/дм3 |
| Ультрапресные | <0,2 |
| Пресные | 0,2–0,5 |
| Воды с относительно повышенной минерализацией | 0,5–1,0 |
| Солоноватые | 1,0–3,0 |
| Соленые | 3–10 |
| Воды повышенной солености | 10–35 |
| Рассолы | >35 |
Водородный показатель (рН) – это десятичный логарифм концентрации (или активности – для вод с содержанием Н+>10-3моль/дм3) водородных ионов, взятый с обратным знаком:
рН=–lg[Н+].
Водородный показатель дает представление об общем щелочнокислотном состоянии воды и, как и минерализация, является одной из ее важнейших интегральных характеристик. По показателю рН природные воды подразделяют на 7 групп :
Таблица/ Группы природных вод в зависимости от рН
| Группа вод | рН |
| Сильнокислые | <3 |
| Кислые | 3–5 |
| Слабокислые | 5–6,5 |
| Нейтральные | 6,5–7,5 |
| Слабощелочные | 7,5–8,5 |
| Щелочные | 8,5–9,5 |
| Сильнощелочные | >9,5 |
Окислительно – восстановительный потенциал (Еh) характеризует соотношение окисленных и восстановленных форм всех содержащихся в ней элементов переменной валентности и также, как и две предыдущие, является важнейшей интегральной характеристикой состава воды. Из таких элементов для химического состава подземных вод наибольшее значение имеют: сера (–2, +2, +4, +6), железо (+2, +3), азот (–3, +3, +5), марганец (+2, +3, +4), фосфор (+3, +5) и др. [3].
Существует следующая вертикальная зональность подземных вод:
- кислородные воды (Еh>200 мВ),
- бескислородные и бессульфидные воды (Еh=200–100 мВ),
- сульфидные воды (Eh<100 мВ, а чаще менее 0 мВ).
Жесткость – это свойство воды, обусловленное присутствием вней ионов кальция и магния.
Различают пять видов жесткости: общую, карбонатную, некарбонатную, устранимую (временную), неустранимую (постоянную). Количественной мерой общей жесткости является сумма миллиграмм-эквивалентов (в международных единицах – миллимолей) кальция и магния в единице объема (мг-экв/л или моль/дм3).
По величине общей жесткости (мг-экв/л) различают 5 классов вод
Таблица. Классификация природных вод по жесткости
| Класс вод | Общая жесткость, мг-экв/л |
| Очень мягкие | <1,5 |
| Мягкие | 1,5–3 |
| Умеренно жесткие | 3–5,4 |
| Жесткие | 5,4–10,7 |
| Очень жесткие | >10, |
