Химический состав подземных вод

Природные воды характеризуются большой растворяющей способ­ностью. Даже дождевая вода не является идеально чистой, так как она из облаков до поверхности Земли поглощает взвешенную в воздухе пыль и газы воздуха и выпадает до некоторой степени уже минерали­зованной. Тем более это относится к подземным водам. Протекая по разнообразным горным породам, они взаимодействуют с окружающей средой и изменяют свои свойства и состав. Происходит процесс выщела­чивания некоторых горных пород или включений в них и обогащение минеральными солями подземных вод. Кроме того, формирование химического состава подземных вод связано с условиями их происхож­дения (морские, имфильтрацнонные, ювенильпые и т. д.) и последующи­ми процессами, их изменяющими.

По количеству растворенных веществ природные воды разнообраз­ны и изменяются: от ультрапресных вод (с содержанием в растворе различных элементов в долях процента) до рассолов с полной насыщен­ностью. Общее содержание растворенных в подземных водах веществ принято называть обще и м и н е р а л и з а ц и е и воды и выражать в г/л или в мг/л.

В. И. Вернадский подразделял все природные воды с точки зрения общей минерализации на четыре больших класса:

'. Пресные, с общей минерализацией до 1 г/л.

2. Солоноватые, с общей минерализацией от I до 10 г/л.

3. Соленые, с общей минерализацией от 10 до 50 г/л.

4. Рассолы (очень сильно минерализованные воды), с обшей мине­рализацией свыше ' 50,/г/уТ' (300-iV более г'л). Максимальная вели-чина минерализации, достигающая 500—600 г/л, встречена в последнее время в Иркутском бассейне^

1 Транспирация — физиологический процесс испарения воды живыми растениями.

Приведенная классификация указывает на значительные изменения в минерализации воды — от десятков миллиграммов до сотен граммов на 1 литр воды. В последующем А. М. Овчинниковым и другими иссле­дователями дано более дробное подразделение подземных вод по их минерализации (табл. 8.1). Для питьевых целей наилучшими водами являются пресные, с минерализацией до 1 г/л; при необходимости мож­но употреблять и слабо-солоноватые воды с общей минерализацией до 2—3 г/л. Воды с большей минерализа­цией для водоснабжения практически непригодны.

Таблица ^8.1

Общая минерализация и химический состав подземных вод (по А. М. Овчинникову)

В подземных водах содержатся различные химические элементы, но подавляющее большинство их — в нич­тожных количествах. Наиболее рас­пространены ионы С1~, SO42"", НС03", Na+, Ca2+, Mg2+, иногда в заметных количествах NH4+, K+, Fe2+ и Мп2+, ц из газов СО2, О2, реже H2S, N?.

Различные сочетания первых основ­ных шести элементов и определяют основные свойства подземной воды (рис. 8.10) — щелочность, соленость н жесткость.

Так, например, при значительной концентрации иопоз Na1 и С1~ вода приобретает соленый вкус, а при боль­шом содержании ионов Na+ и НС03~ приобретает щелочные свойства.

Классификация подземных вод по химическому составу в большинстве случаев производится по преобладаю­щим анионам и катионам. Так, выделяются следующие наиболее рас­пространенные классы: 1) гидро карбонатные воды (HCO;j-> >25?ке-%); 2) сульфатные воды (SC)f >25 з/св-%); 3) х л о-р и д п ы с ii о д ы (С 1 ->25 экв- %); '1) воды сложного состава — хлоридно-гидрокарбонатные, сульфатно-гидрокарбонатные, хлоридпо-" сульфатные и другие еще более сложного состава. „.По соотношению

Рис. 8.10. Сочетания различных элементов, обусловливающих ос­новные свойства воды

с катионами каждмй из них может бить патриеным, или кальциевым, нлп магниевым, или смешанным — кальциевомагнневым, натриево-кальцпевым и др. Это хороню выражено в классификации, предложен­ной С. А. Щукаревым и в последующем видоизмененной П. Н. Славя-ЙОБЫМ (табл. 8.2).

Т а б л и ц а 8.2

Классификация подземных вод по химическому составу

Каждый анион или группа анионов (указанных по вертикали) может образовывать с отдельными катионами или группой катионов (указан­ных по горизонтали) различные сочетания. Цифрами в таблице обозна­чены типы вод, соответствующие различным сочетаниям анионов и катионов. Например: к 1-му типу будут относиться гидрокарбонатно-кальциевые воды, ко 2-му — гидрокарбонатно-кальциево-магниевые, к 8-му — гидрокарбонатно-сульфатно-кальциевые, к 49-му — хлоридно-натриевые.

Как видно из табл. 8.2, отчетливо проявляется закономерность из­менения химического состава вод с увеличением их минерализации от гидрокарбонатных к хлоридным.

В ряде артезианских бассейнов наблюдается хорошо выраженная вертикальная зональность. В верхних водоносных горизонтах развиты гидрокарбонатные воды, ниже смешанные и далее сульфатные, а еще ниже высокоминерализованные хлоридные. Существуют и другие клас­сификации подземных вод (Алекин, 1970), в которых учитывается не только деление по преобладающим анионам и катионам, но и соотно­шение между ними.