Лекция:классификации вод по минерализации. Терминология

КЛАССИФИКАЦИЯ ВОД ПО ВЕЛИЧИНЕ МИНЕРАЛИЗАЦИИ. Все природные воды содержат то или иное количество солей. Наблюдаемый диапазон величин минерализации вод в природе чрезвычайно велик. Так,средняя минерализация ат­мосферных осадков на севере всего 10 мг/л. Минерализация снега в Антарктиде еще ниже -1 - 1,5 мг/л. В то же время минерализация рассолов выражается часто первыми сотнями граммов в литре. Минерализация уникальных по химическо­му составу подземных рассолов Ангаро-Ленского бассейна достигает 500—600 г/л.

Минерализацию пресных вод принято выражать в мг/л или г/л, соленых вод и рассолов в г/л или г/кг. В нефтяной гидрогеологии минерализацию иногда выражают в г-экв/л или г-экв/л.

Существует несколько классификации вод по величине минерализации, в которых, в зависимости от практического назначения или из других соображений, выделяются различ­ные градации минерализации.

Классификация В.И.Вернадского считается простой с значениями:

пресные                                                    до 1 г/дм .

 соленые                                                    1 – 50 г/дм .

рассолы                                                     более 50 г/дм .

По В.А.Приклонскому классификация следующая:

пресные                                                    до 1 г/дм .

соленые                                                    1 – 32 г/дм .

средне минерализованная                      3 - 10 г/дм .

В стандарте МЕСТ 41-05-263-86 минерализация показана в таблице 3.

                                                                                                                             

                                Классификация подземных вод по минерализации.

                                                                                                                                           Таблица 3

Минерализация, г/дм	Подгруппа	Группа
до 0.5               0.5 – 1.0	Очень пресные              Пресные	Пресные
1.0 – 1.5               1.5 – 3.0               3.0 – 5.0               5.0 – 10.0               10.0 – 25.5	Очень слабосолоноватые       Слабосолоноватые	Слабосолоноватые
25.0 – 36.0               36.0 – 50 0	Слабосоленые          Очень соленые	Соленые
50,0 – 150.0             150.0 – 350.0              более 350.0	Слабые рассолы         Крепкие рассолы    Очень крепкие рассолы	Рассолы

 

 

 О. А. Алекин, округляя различные предложенные той или иной классификацией пределы, намечает следующее деление вод по величине минерализа­ции:

пресные солоноватые с морской соле­ностью рассолы

до 1,0 г/л; 1—25 г/л; 25—50 г/л; выше 50 г/л.

О. А. Алекин указывает, что область пресных вод, уста­новленная до 1 г/кг, основана на восприятии человеком вкуса солености при сумме ионов в воде свыше 1 г/кг. Граница 25 г/кг между солоноватыми водами и водами морской соле­ности установлена на том основании, что примерно по этой же минерализации температура замерзания и максимальная плотность воды совпадают. Граница между водами морской солености и солеными водами установлена потому, что в мо­рях не наблюдается соленость свыше 50 г/кг.

В гидрогеологии пользуетеся популярностью классифи­кация А. М. Овчинникова:

Ультрапресные пресные                                                менее 0,2 г/л;

воды с относительно                                                      0,2—0,5 г/л;

по­вышенной минерализацией                                        0,5—1,0 г/л;

солоноватые                                                                    1,0—3,0 г/л;

соленые                                                                           3,0—10,0 г/л;

воды повышенной соленостью                                    10,0—35,0 г/л

   Для аридного Казахстана С.Ж.Сыдыков предлагает классификацию

                                                                                             

пресные с выделением       ультропресные       пресные       умеренно пресные       солоноватые       соленые       крепкосоленые      рассолы

до 1 г/кг                до 0.1 г/кг 0.1 – 0.5 г/кг 0.5 – 1.0 г/кг. 1.0 – 10.0 г/кг. 10.0 – 35.0 г/кг. 35.0 – 50.0 г/кг. 50.0 до 370.0 и более г/кг.

 

Е. В Пиннекер рассолы по минерализации делит на четыре группы, которые различаются по химическому соста­ву, объемному весу и другим признакам (табл. 4 дана классификация рассолов по величине минерализации).

                                                                                                                          Таблица 4

Номенклатура рассолов	Минерализация		Обьемный вес
	г/л	г/кг
Слабые	35-150	35-135	1,025-1,105
Крепкие	150-320	135-265	1,105-1,220
Весьма крепкие	320-500	265-370	1,22-1,35
Предельно насыщенные	более 500	более 370	более 1,35

 

Между минерализацией и химическим составом воды ус­танавливается определенная закономерная зависимость: ми­нерализацию наименее минерализованных вод обусловливают слабо растворимые соли, а минерализацию высоко концен­трированных вод и рассолов — сильно растворимые соли. По­этому гпдросиликатные воды будут находиться в группе весь­ма пресных, гидрокарбонатные кальциевые воды, за исключе­нием углекислых газовых вод, всегда будут пресными, суль­фатные и сульфатно-хлоридные воды преимущественно соло­новатые и соленые, рассолы обычно относятся к хлоридному классу.

В химическом составе слабых и крепких рассолов резко доминируют ионы хлора и натрия. Весьма крепкие рассолы не могут образоваться без существенного участия хлоридов магния и хлоридов кальция, поскольку предельная раствори­мость NaCl в воде не превышает в обычных условиях 350 г/л. Предельно насыщенные рассолы образуются наиболее высоко-растворимыми хлоридными солями кальция и магния.

В природных условиях указанная закономерность иногда, нарушается. Встречаются хлоридные воды умеренной и даже низкой минерализации и, наоборот, гидросиликатные воды по­вышенной минерализации. Такого рода исключения называ­ются гидрохимическими аномалиями, они свидетельствуют о специфических условиях формирования данных вод.

      Гидрогеохимическая терминалогия. Гидрогеохимия –наукатолько что возникшая и нет прочно остановившихся общеринятых терминов. Это прежде всего термин «минерализация», который в минералогии понимается как процесс отложения рудных и нерудных минералов.

В гидрогеохимии и гидрогеологии под минерализацией принято понимать сумму ионов, мо­лекул и различных соединений, содержащихся в водном раст­воре. Говоря о минерализации, имеется в виду состав всего комплекса химических веществ природной воды (диссоцииро­ванных, недиссоциированных, комплексных, коллоидных веществ). Разнобразие таких составов и определяют гидрогеохимическую терминалогию. Чтобы получить величину минерализации, обычно суммируют содержания ионов, присутствую­щих в химическом составе воды, хотя, строго говоря, минерализация и сумма ионов не идентичные понятия. Сумма ионов характеризует лишь диссоциированную часть химического состава воды. Вследствие того, что подавляющая часть растворенных в воде веществ находится обычно в диссоциированном состоянии (главнейшие ионы), вычисление сум­мы ионов, за исключением отдельных случаев, дает достаточ­но точное представление о минерализации воды.

В большинстве случаев суммирование определяемых ингредиентов дает более правильное представление о минерализации воды, чем сухой остаток.

Пределы минерализации по классификации Климентова даются вталице 5.

                                                                                                                             Таблица 5.

Группа	Сухой остаток
Очень пресная	До 0.2 (0.02%)
Пресная	0.2 – 1.0 (0.02 – 0.1%)
Слабо солоноватая	1.0 – 3.0 (0.1 – 0.3%)
Сильно соленая	3.0 – 10.0 (0,3 – 1.0%)
Соленая	10.0 – 35.0 (1.0 – 3.5%)
Рассолы	Более 35 (3.5%)

 Ниже в таблице 6 даны значения степени минерализации и данные рН по Приклонскому и Лаптеву.

                                                                                                                               

 

                                                                                                                                     Таблица 6

Вода	Величина схого остатка. г/л	Приблизительные значения		Типы воды
		Количество ионов,мг/100 г.	Плотность воды, г/см
Пресная	0.1	0.3	1.0 – 1.0003	Гидрокарбонатно-кальциевая
Слабо минерализованная	1 - 3	3 - 9	1.0005 – 1.0015	Сульфатная, реже хлоридная
Средне минерализованная	3 - 10	9 -30	1.0015 – 1.0055	-- //--
Минерализованная	10 - 50	30 - 150	1.0055 – 1.0283	Сульфатная и хлоридная
Рассолы	50	150	Более 1.0283	Хлоридная, натриевая

 

В таблицах, кроме химических данных необходимо помещать следующие сведения: 1) обьект и его местоположение, 2) наименование водоносного горизонта и водоносной породы, дата отбора пробы воды (год, месяц, число). Резултаты анализа представляются в таблице в трех формах: миллиграммах (граммах) на литр, миллиграмм-эквивалентах на литр и процент-эквивалентах. Следует избегать астрономических цифр.

В таблице обязательно должна фигурировать сумма ионов, характеризующая величину минерализации воды, Полезно привезти величину сухого остатка, если она определялась аналитическим путем. Ионы рациональнее располагать в следующем порядке С1^--, SО₄^--, НСО₃^--, СО₃^--, К⁺, Nа⁺, Мg⁺⁺, Са⁺⁺.

Анионы распределяются в порядке их химической активносги, в отношении катионов это правило не соблюдено, по­скольку более активный кальций стоит после магния. Такое расположение ионов удобно для комбинирования при пересче­те химического состава воды из ионной формы в солевую. Объединяя эквивалентные количества катионов н анионов в том порядке, в каком они расположены, мы получим солевой состав воды.

Для обработки и систематизации результатов химических анализов подземных вод используются разработанные методы и приемы. В результате этого исследуемые воды можно оценить в соответствии требованиям для использований в хозяйственных целей и нужд других отрослей. Результаты химических анализов можно выразить графически и классифицировать подземные воды по химическому составу, минеральной жесткости, температурной и другими показателями. Эти сведения используются для определений типы подземных вод, уточнения их размещенияи в соответствующих пластах, сруппировать в единое водоносные гоизонты и устанавливать гидрогеологическую связь с поверхностными водами, а также условия формирования микрокомпонентного состава. Эти сведения о подземных водах очень нужны в целях использования в хозяйственном и других отраслях производств.

      Основная литература: ОЛ 1 [38-58], 3 [27-44].   

     Дополнительная литература: ДЛ 1 [28-32]/

     Контрольные вопросы:

       1. Как определяют значения минерализации?                              

2. Как рассчитывают сухой остаток?

3. Какая единица измерения минерализации?