Способы классификации природных вод

Один из самых распространенных способов классификации основан на различиях в общем количестве растворенных неорганических и частично растворенных органических веществ, содержащихся в природных водах. Общее количество растворенных веществ – ми­нерализацию воды –принято определять по массе сухого остатка предварительно отфильтрованной и выпаренной пробы после вы­сушивания до постоянной массы при температуре 105°С: В насто­ящее время по величине минерализации природные воды принято делить на восемь видов, или классов (табл. 2.3).

Хорошая питьевая вода содержит не более 0,5 г/л солей. Но в некоторых районах для питья используют и воды, содержащие 1-3 г/л растворенных солей. Соленые воды с общей минерализацией 3-10 г/л пригодны только для некоторых видов домашних живот­ных (овец, верблюдов). Ультрапресные воды обладают способно­стью выводить соединения кальция из организма человека, поэтому к их использованию для питья следует подходить с осторожностью.

На различии преобладающих анионов и катионов основана клас­сификация природных вод, предложенная О. А. Алекиным и на­званная его именем. В соответствии с этой классификацией все воды делятся по преобладающему аниону на три больших клас­са: карбонатные; сульфатные; хлоридные (рис. 2.1). Класс гидро­карбонатных вод объединяет пресные и ультрапресные воды рек, озер и включает значительное количество подземных вод. Класс хлоридных вод объединяет воды морей, лиманов и подземные во­ды солончаковых районов. Сульфатные воды по распространению и минерализации занимают промежуточное положение между хлоридными и карбонатными водами.

Таблица 2.3.

Минерализация, г/л	Наименование вод
Менее 0,2	Ультрапресные
0,2 – 0,5	Пресные
0,5 – 1,0	С относительно повышенной минерализацией
1 – 3	Солоноватые
3 – 10	Соленые
10 – 35	С повышенной соленостью
35 – 50	Переходные к рассолам
50 – 400	Рассолы

Рис. 2.1. Классификация природных вод по О. А. Алекину

Каждый класс подразделяют на три группы по преобладающемукатиону (кальциевая, магниевая и натриевая группы).

Группы в свою очередь делятся натипы в соответствии с коли­чественными характеристиками ионов и катионов. Так, к первому типу относятся воды, в которых концентрация ионов HCO , вы­раженная в ммоль-экв./л, больше, чем суммарная концентрация катионов кальция и магния:

Воды этого типа слабо минерализованы, для них характерен из­быток гидрокарбонат-ионов.

Воды второго типа характеризуются более высокой суммар­ной концентрацией гидрокарбонат– и сульфат-ионов, превышаю­щей суммарную концентрацию катионов кальция и магния, которая в то же время является более высокой, чем концентрация одного гидрокарбонат-иона:

[НСO₃^–] + [SO ] > [Са²⁺] + [Mg²⁺] > [HCO ].

К этому типу вод относятся подземные воды, а также воды рек и озер малой и средней минерализации.

Для воды третьего типа характерна более высокая концентра­ция ионов хлора по сравнению с ионами натрия и, следовательно, суммарная концентрация катионов кальция и магния, превышаю­щая суммарную концентрацию гидрокарбонат– и сульфат-ионов:

[Сl^–] > [Na⁺] или [Са²⁺] + [Mg²⁺] > [HCO ] + [SO ].

Воды этого типа обычно сильно минерализованы.

Четвертый тип вод характеризуется отсутствием гидрокарбонат-ионов. Воды этого типа являются кислыми и имеются только в классах хлоридных и сульфатных вод.

Классификация О. А. Алекина, хотя и получила распростране­ние, является далеко не единственной системой, учитывающей хи­мический состав природных растворов, и не лишена существенных недостатков. Так, например, в ней не учитывается присутствие в при­родных водах растворимых органических соединений, общая концен­трация которых в воде рек и озер иногда достигает 100 мг/л. В основ­ном это гумусовые кислоты и их соли (продукты микробиологическо­го разложения растительных и животных остатков), углеводороды, фенолы, белки, углеводы. Всего из осадочных пород, почв и вод вы­делено свыше 500 органических соединений. Во многом именно при­сутствием органических веществ обусловлен своеобразный цвет при­родных вод водоемов и рек. Однако основная роль, которую играют растворенные органические соединения в природных водах, связана не с окраской вод, а с процессами комплексообразования, оказыва­ющими влияние на миграцию элементов.

Рассмотренная выше классификация не учитывает также при­сутствия растворенных газов. Количество и природа растворенного газа оказывают существенное влияние на физико-химические про­цессы, протекающие в природных водоемах.

Среди известных классификаций природных вод, отчасти ли­шенных этих недостатков, следует назвать системы, разработанные В. И. Вернадским и А. И. Перельманом. Так, классификация при­родных вод, разработанная В. И. Вернадским, является, пожалуй, одной из самых подробных. Все природные воды, по В. И. Вернад­скому, следует разделить на три группы: воды в твердом состоянии, воды в газообразном состоянии, жидкая природная вода.

В пределах групп он наметил деление на классы, «царства», «подцарства», семейства и виды. В. И. Вернадский выделял 480 видов вод, но писал, что их может быть и значительно больше (до 1500 видов).

А. И. Перельман предложил обобщенную систему геохимиче­ской классификации природных вод, которая состоит из шести главных таксонов, каждый из которых определяется на основании особого критерия:

F группа – температура;

F тип – окислительно-восстановительные условия, основные растворенные газы;

F класс – щелочно-кислотные условия;

F семейство – общая минерализация;

F род – растворенное органическое вещество;

F вид – основные катионы и анионы (кроме Н⁺ и ОН^–).