Меню Рубрики

Химический анализ состава подземных вод

Основными задачами химического анализа подземных вод в практике гидрогеологических исследований являются:

  • изучение закономерностей формирования и распространения подземных вод различного состава;
  • оценка состава и свойств подземных вод для питьевого, техни­ческого, сельскохозяйственного, лечебного и других видов ис­следования;
  • исследования подземных вод как критерии при поисках место­рождений полезных ископаемых — нефти, газа, солей, раз­личных руд;
  • оценка подземных вод как химического сырья для получения йода, брома, бора и других элементов.

Существует четыре типа химических анализов подземных вод: полевой, сокращенный, полный и специальный.

Полевой анализ наиболее прост, он применяется для предвари­тельной характеристики подземных вод района. Его проводят в по­левых условиях в походных гидрохимических лабораториях, часто упрощенными методами. При полевом анализе определяют: физи­ческие свойства воды, ее pH, наличие Сl — , SO 2- 4 , NO — 3, HCO — 3, СО3 2- , общую жесткость, присутствие Са 2+ , Fe 2+ , Fe 3+ , NH + 4 , N0 — 2, С02своб; вычисляют: Na + + К + , карбонатную жесткость, Mg 2+ и общую ми­нерализацию.

Сокращенный анализ . Этот анализ производят более точными методами в стационарных лабораториях. При сокращенном ана­лизе определяют: физические свойства воды, величину pH, содер­жание ионов и компонентов (Сl — , SO 2- 4 — , NO — 3, HCO — 3, СО3 2- , Na + , К + , Ca 2+ , Mg 2+ , Fe 2+ , Fe 3+ , NH + 4 , N0 — 2, свободную и агрессивную углекислоту С02, Si02, окисляемость, сухой остаток, жесткость общую, карбонатную и некарбонатную.

Полный анализ применяется для подробной характеристики хи­мического состава подземных вод. Он производится наиболее точ­ными методами в стационарных лабораториях. Анализ позволяет произвести контроль определений как по сухому остатку, так и по суммам мг-экв катионов и анионов. При полном анализе опре­деляют: физические свойства воды, ее pH, наличие Сl — , SO 2- 4 — , NO — 3, HCO — 3, СО3 2- , Na + , К + , Ca 2+ , Mg 2+ , Fe 2+ , Fe 3+ , NH + 4 , N0 — 2, С02 своб и C0 2arpec, Si 0 2, окисляемость, сухой остаток; вычисляют: жест­кость общую, карбонатную и некарбонатную, С0 2агрес.

Специальный анализ. Помимо характеристик, определяемых при перечисленных выше типах анализа, этот анализ включает установ­ление специальных показателей (микрокомпонентов, органических веществ, газов, Eh и др.) по особому заданию в соответствии с це­левым назначением исследований. Количество отбираемой для анализа воды зависит от точности и чувствительности анализа и минерализации воды. Чем выше требования к чувствительности и точности анализа, тем больше должен быть объем пробы; пре­сные и слабо минерализованные воды отбирают в ббльших объ­емах, чем сильно минерализованные. При полевом анализе обычно бывает достаточно 0,5 л воды, при сокращенном — от 0,5 до 1,0 л (в зависимости от минерализации), а при полном — от 1,0 до 2,0 л. Для определения неустойчивых (изменяющихся во времени) ком­понентов — С02, H 2 S, 02, Fe и др. — применяют специальные ме­тоды отбора и хранения проб.

Результаты химического анализа воды выражают в массовых ко­личествах веществ, растворенных в 1 л (или в 1 кг воды), в эквива­лентных количествах или в процент-эквивалентных количествах (%-экв) воды. В гидрогеологической практике принято массовые количества компонентов выражать в миллиграммах на 1 л (мг/л), а эквивалентные количества ионов — в миллиграмм-эквивалентах (мг-экв) каждого иона в 1 л воды.

Величину сухого (плотного) остатка получают взвешиванием пробы после выпаривания воды. Сумму ионов определяют сумми­рованием массы всех ионов, содержащихся в исследуемой воде. Сумма минеральных веществ — более полное выражение, чем сумма ионов, так как она учитывает и недиссоциированные неор­ганические вещества Si0 2 и Fe 2 03.

В настоящее время принята ионная форма выражения хими­ческих анализов воды. Данные лабораторных анализов подземных

вод, выраженные в мг/л, подвергаются дальнейшей обработке (табл.ниже).

источник

Любой человек, который учился в школе, с легкостью ответит вам на вопрос о том, на сколько процентов человек состоит из воды. И показатель этот составляет 80%. Питьевая вода является очень важным источником здоровья и хорошего повседневного самочувствия, потому ее качество является более чем важным для человека.

Методы очистки сточных вод.

По этим причинам имеет огромное значение то, какая химия содержится в воде, которую каждый день потребляет человек. То же самое касается и грунтовых вод, добываемых из загородных участков. При желании или необходимости существует возможность произвести лабораторный химический анализ питьевой воды.

Только в случае, если анализ грунтовых вод был произведен в специализированной профессиональной лаборатории, он может иметь наиболее точную степень результатов, которые не подлежат сомнениям. Лаборатория должна быть хорошо оснащенной и обязана использовать современные методы по определению качества воды.

Структурные схемы очистки сточных вод от нефтепродуктов.

Перед тем как сдавать воду для выполнения необходимого анализа в конкретную лабораторию, необходимо узнать, какой репутацией обладает эта лаборатория, и изучить ценовой вопрос. Стоит собрать как можно более подробную информацию об отзывах о качестве работы лаборатории.

Одним из признаков уровня работы лаборатории является предоставление не только информации о составе грунтовых вод, но и о том, какими физическими и химическими свойствами она обладает, о том, какую микрофлору она содержит, об уровне концентрации ионов водорода (уровень рН).

В результате профессиональная лаборатория должна снабдить точной и верной информацией о том, каким наилучшим образом можно эту воду использовать.

Схема получения анализа воды.

Довольно часто грунтовые источники, питающие колодцы, располагаются недостаточно глубоко и больше всех подвергаются различным видам загрязнений, которые возникают в итоге технологического развития человечества.

Такими загрязнениями чаще всего являются отходы с предприятий, работающих с химическими веществами и химические загрязнители, попадающие в состав грунтовых вод, расположенных в верхних слоях грунта после использования на угодьях сельского хозяйства. В конечном итоге все это может оказаться в колодцах.

Для наиболее верного подбора системы очищения воды, взятой из колодца, нужно учесть и то, что состав биологических и химических элементов может быть разным, в зависимости от конкретного сезона. Чтобы учесть этот фактор, анализ воды из колодца необходимо будет произвести два раза за год (осень и весна, к примеру).

Во время выполнения первых двух исследований воды из колодца стоит выполнить эту процедуру по наиболее возможному количеству элементов, загрязняющих источники. Произвести эти исследования необходимо в профессиональной лаборатории.

После этого можно приступать к процессу выбора очищающей системы, с оглядкой на результаты исследований. Дальнейший анализ можно выполнять периодически. С этой целью можно купить специализированные наборы, с помощью которых можно выполнять исследование уровня чистоты грунтовых вод, следуя обнаруженным признакам загрязнения.

Чтобы собрать необходимое количество воды для того, чтобы можно было выполнить нужные исследования, можно использовать стеклянную бутылку 0,5 л, которую нужно обязательно промыть с помощью проточной воды.

Во время процесса промывания бутылки запрещено использовать любые очищающие средства, дабы не загрязнить ими набираемую воду. Наполняться бутылка должна таким образом, чтобы внутри не осталось никакого воздуха. После набирания воды бутылку можно хранить не больше 24 часов, поскольку в ином случае она утратит прежние свойства и окажется неподходящей для выполнения исследований.

Для наиболее верного выбора систем, выполняющих функции извлечения грунтовых вод из скважины и ее очищения вы будете вынуждены провести исследования состава воды, содержащейся в скважине. Особенно если скважина является единственным способом снабжать водой ваш дом или хозяйство.

Состав воды, находящейся в скважине, может иметь достаточно заметные отличия от состава воды из колодца. Наблюдать это можно по той причине, что в воде из скважины могут встречаться загрязняющие вещества, которые встречаются в глубинных слоях грунта чаще, чем на поверхности. Это могут быть: кадмий, алюминий, марганец, мышьяк.

Загрязнение подземных вод.

Проводить исследования состава воды из скважины можно во время любого сезона в течение года. Нужно лишь правильно приготовить емкость для забора воды, выполнить забор необходимого количества воды и отнести образец на анализ в течение 24 часов с момента забора.

В течение процесса лабораторных исследований обычно определяются следующие параметры:

  • степень прозрачности воды и содержание в ее составе механических элементов в процентах;
  • уровень минерализации;
  • свойства воды, касающиеся процессов окисления;
  • степень содержания в составе воды угрожающих жизни и здоровью веществ и просто вредных примесей;
  • уровень рН.

Выполнение лабораторных исследований на должном профессиональном уровне окажет отличную помощь в том, чтобы узнать, как можно использовать воду и можно ли ее использовать. Кроме того, результаты анализа помогут наиболее удачно подобрать подходящую систему для фильтрования воды.

К таким водам на участке загородного дома, как правило, причисляют атмосферные осадки, которые обычно собирают в некоторые емкости, обладающие хорошей вместительностью. Затем эти воды могут быть использованы с целью полива всяческих грядок и огородов. В наше время окружающая среда в некоторых районах подвергается техногенным воздействиям настолько сильно, что даже атмосферные осадки могут иметь достаточно высокий уровень загрязнения.

Традиционная схема очистки сточных вод.

По этой причине по таким водам тоже должен быть произведен анализ на предмет различных загрязняющих веществ. Если этого не сделать, то существует опасность использования загрязненной воды для полива растущих на огороде овощей, после чего свинец, соли тяжелых металлов и многие другие разновидности химических загрязнителей могут попасть к вам на стол вместе с овощами, впитавшими в себя эти токсины вместе с водой.

Исследования сточных вод вполне успешно выполняются в обычных СЭС-лабораториях. После завершения анализа делается вывод о том, пригодна ли вода к использованию, или ее нужно предварительно очищать перед применением. Пробу воды можно делать таким же способом, как это делается при заборе воды из колодца.

Бывает такое, что требуются лишь только исследования микробиологического состава воды, которая используется. Данное действие тоже выполняется только в профессиональной лаборатории. В основном данное исследование отличается только методом собирания образца для анализа.

С целью забора образцов и сохранения их в надлежащем состоянии до самого момента начала исследования обычно пользуются специальными герметичными пакетами, которые можно купить в лабораториях СЭС.

Можно сделать следующий вывод: во многих районах экологическая ситуация оставляет желать лучшего или ухудшается. Данные процессы, несомненно, влияют на качество грунтовых вод. По этой причине перед началом использования колодца или скважины нужно обязательно провести исследования воды, содержащейся в источнике. И поставить фильтрующую систему, если в ней есть необходимость.

Далее можно периодически выполнять профилактическую проверку качества питьевой воды из грунтовых вод. Что касается сточных вод, то проверка тоже нужна, особенно если поблизости находятся крупные предприятия, выбрасывающие большое количество загрязнителей через трубы в атмосферу.

источник

Химический анализ подземных вод может служить качественным показателем использования воды для хозяйственно-питьевого водоснабжения, бальнеологических, промышленных и хозяйственных целей, а также диагностическим признаком при гидрохимических методах поисков и разведки месторождений полезных ископаемых.

Результаты химического анализа подземных вод могут быть выражены в табличной или сокращенной отчетной форме в виде формулы Курлова.

1). Табличная форма выражения химического анализа.

Количественно концентрация катионов и анионов выражается в г/дм 3 , мг/дм 3 , а эквивалентное содержание – миллимолях (ммоль) и процентах (%).

Пример расчета химического анализа воды в табличной форме приводится ниже.

Ионы Содержание, мг/дм 3 Эквивалентное содержание
ммоль %
Na + Ca 2+ Mg 2+ 88,04 22,75 15,62 69,9 17,6 12,5
Сумма катионов 126,41
Cl — SO4 2 — HCO3 98,40 17,43 3,51 82,5 14,5 3,0
Сумма анионов 119,34
М (сухой остаток)
СО2(свободный)
рН водородный показатель 5,3
Т воды, градус С
Читайте также:  Анализы котловой воды на судах

Эквивалентное (молярное) содержание определяется путем умножения каждого иона на пересчетный коэффициент, учитывающий его атомный вес и валентность и представляющий собой величины, обратные эквивалентным массам ионов (таблица 2).

Катионы Коэффициент Анионы Коэффициент
Na + Ca 2+ Mg 2+ 0,0435 0,0499 0,08222 Cl — SO4 2- HCO3 0,0282 0,0208 0,0164

Для пересчета в %-эквивалентную форму суммы катионов и анионов в миллимолях принимаются за 100%, а затем определяется доля каждого катиона и аниона в % от соответствующей суммы катионов и анионов.

Химический анализ считается достоверным, если ошибка анализа не превышает 5%.

В нашем случае С = 2,88%. Анализ достоверен.

2) Сокращенная форма выражения химического анализа (формула М.Г. Курлова)

Формула Курлова представляет собой псевдодробь, в числителе которой в порядке убывания в %-эквивалентной форме располагаются анионы, а в знаменателе – катионы. Ионы, содержание которых менее 1%, в формулу не включаются. Проценты округляют до целых чисел.

Слева от дроби указывается содержание газов в мг/дм 3 и минерализация (М) в г/дм 3 , за которую принимается сухой остаток. Справа записывают значение (рН), температуру воды (Т) в градусах Цельсия, дебит источника в м 3 /сут и содержание микроэлементов, если такие имеются.

В нашем случае формула Курлова (таблица 1):

3) Наименование воды по химическому составу.

Наименование химического типа подземных вод должно состоять из двух частей, отражающих преобладающий анионный и катионный состав воды. Наименование химического типа воды начинается с ее анионного, а затем катионного состава в %-эквивалентной форме, превышающего 20% от суммы миллимолярной концентрации. Перечисление ионов производится в порядке возрастания концентрации – от меньшего значения к большему.

В сокращенном анализе анионы представлены хлоридами, сульфатами и гидрокарбонатами, а катионы – натрием, кальцием и магнием. В нашем случае вода хлоридно-натриевая.

4) Классификация воды по минерализации.

В зависимости от величины минерализации, за которую принимается сухой остаток, подземные воды классифицируются в соответствии с приведенной таблицей 3.

Минерализация М, г/дм 3 Подгруппа Группа
£ 0,5 >0,5-1,0 Весьма пресные Пресные Пресные
>1,0-1,5 >1,5-3,0 >3,0-5,0 >5,0-10,0 >10,0-25,0 Весьма слабосолоноватые Слабо солоноватые Умеренно солоноватые Солоноватые Сильно солоноватые Солоноватые
>25,0-36,0 >36,0-50,0 Слабосоленые Сильносоленые Соленые
>50,0-150,0 >150,0-350,0 >350,0 Рассолы слабые Рассолы крепкие Рассолы весьма крепкие (рапа) Рассолы

В нашем случае М = 6,9 г/дм 3 . Вода солоноватая.

Реакция воды обусловлена величиной концентрации водородных ионов рН, которая представляет собой обратный логарифм концентрации ионов водорода. Классификация воды по водородному показателю приведена в таблице 4.

Водородный показатель рН при Т22 о С Подгруппа Группа
£ 3,5 >3,5-4,5 >4,5-5,5 >5,5-6,0 Весьма кислая Кислая Умеренно кислая Слабокислая Кислая
>6,0-8,0 Нейтральная Нейтральная
>8,0-8,5 >8,5-9,0 >9,0-9,5 >9,5 Слабощелочная Умеренно щелочная Щелочная Весьма щелочная Щелочная

В нашем случае рН = 5,3. Вода умеренно кислая.

6) Классификация подземных вод по температуре воды.

Классификация воды по температуре приведена в таблице 5.

Температура, Т о С Наименование
0-4 >4-20 >20-37 >37-50 >50-75 >75-100 >100-200 >200-374 Переохлажденная Очень холодная Холодная Теплая Очень теплая Горячая Очень горячая Слабо перегретая Весьма перегретая

Примечание: воды с температурой от 20 до 100 о С называются термальными.

В нашем случае Т15 о С. Вода холодная.

Жесткость воды имеет большое значение при использовании подземных вод для питьевого водоснабжения, промышленных и хозяйственных целей. Жесткость воды обусловливается содержанием в ней солей кальция и магния. Измеряется в миллимолях (мг-экв/дм 3 ).

Различают общую жесткость (ОЖ), устранимую или временную жесткость (УЖ) и постоянную жесткость (ПЖ).

Общая жесткость обусловлена присутствием в воде гидрокарбонатов, хлоридов и сульфатов кальция и магния и равняется сумме устранимой и постоянной жесткости.

Устранимая жесткость обусловлена присутствием в воде гидрокарбонатов кальция и магния. Такая жесткость получила название карбонатной (КЖ) и может быть устранена при кипячении

Карбонат кальция и магния выпадает в осадок, образуя накипь. При использовании такой воды для промышленных и коммунальных целей происходит отложение карбоната кальция и магния на стенках котлов и трубопроводов, что приводит к выводу их из эксплуатации.

При высоком содержании НСО3 — в воде, превышающем суммарную концентрацию кальция и магния, вся жесткость считается карбонатной.

Постоянная жесткость обусловлена наличием в воде сульфатов и хлоридов кальция и магния и равняется разности между общей и карбонатной жесткостью.

Классификация воды по общей жесткости приводится в таблице 6 (ГОСТ 6055-86).

Содержание в ммоль Группа жесткости
£ 1,5 >1,5-3,0 >3,0-6,0 >6,0-9,0 >9,0 Очень мягкая Мягкая Умеренно жесткая Жесткая Очень жесткая

Подземные воды, жесткость которых превышает 7 ммоль, не могут быть использованы для питьевого и промышленного водоснабжения.

В нашем случае общая жесткость составляет 38,37 ммоль, устранимая (карбонатная) – 3,50 ммоль, постоянная – 34,86 ммоль. Вода очень жесткая, непригодная для питьевого и промышленного водоснабжения.

8) Пригодность для питьевого водоснабжения.

Пригодность воды для питьевого водоснабжения нормируется ГОСТ 6055-86 «Вода питьевая». В рамках сокращенного гидрохимического анализа нормативными являются минерализация, общая жесткость, содержание Cl — и SO 2- 4 , а также величина рН с предельно допустимыми концентрациями, приведенными в таблице 7.

Наименование показателей ПДК Содержание в нашем примере Степень пригодности
Минерализация М, мг/дм 3 Общая жесткость ОЖ, ммоль , мг/дм 3 , мг/дм 3 рН 6,5-8,5 38,37 5,3 Не пригодна Не пригодна Не пригодна Не пригодна Не пригодна

В нашем случае вода по всем компонентам не пригодна для водоснабжения.

9) Пригодность для ирригационных целей.

Пригодность использования подземных вод, в том числе и шахтных, для ирригационных целей в сельском хозяйстве нормируется степенью минерализации воды и расчетным ирригационным коэффициентом. Классификация воды по минерализации, нормирующая степень пригодности для орошения сельскохозяйственных угодий, приведена в таблице 8.

Минерализация, г/дм 3 Степень пригодности для орошения
£1,7 >1,7-5,0 >5,0 Пригодна Пригодна условно (возможно засоление) Не пригодна

В нашем случае минерализация 6,9 г/дм 3 . Вода для орошения не пригодна.

Расчет ирригационного коэффициента выполняется в зависимости от соотношения ионов натрия, хлора и сульфатов в эквивалентной форме в миллимолях.

а)

б) > 0

>

в) Na + > суммы всех солей

> 0

Во втором случае избыточное содержание катионов натрия может быть нейтрализовано содержащимся в воде сульфат-ионом. В третьем случае избыток натрия накапливается в почве в виде поглощенных катионов.

В первых двух случаях вода улучшению не подлежит, в третьем случае воду можно улучшить добавкой гипса. Классификация воды по ирригационному коэффициенту приведена в таблице 9.

Ирригационный коэффициент Характеристика воды
>18 >6-18 ³1,2-6,0 + — , Кир= 0,58. Вода очень плохая и улучшению не подлежит.

10) Агрессивность подземных вод.

Подземные воды в зависимости от состава могут оказывать разрушающее действие на бетоны, цементы и металлы. Оценка агрессивности подземных вод по отношению к бетонам марки W4 и металлам производится на основании таблиц 5-7 и 26 СНиП

2.03.11-85 «Защита строительных конструкций от коррозии» (в скобках указаны номера таблиц согласно СНиП).

Дата добавления: 2015-04-18 ; просмотров: 71 ; Нарушение авторских прав

источник

Основными задачами химического анализа подземных вод в практике гидрогеологических исследований являются:

  • • изучение закономерностей формирования и распространения подземных вод различного состава;
  • • оценка состава и свойств подземных вод для питьевого, технического, сельскохозяйственного, лечебного и других видов исследования;
  • • исследования подземных вод как критерии при поисках месторождений полезных ископаемых — нефти, газа, солей, различных руд;
  • • оценка подземных вод как химического сырья для получения йода, брома, бора и других элементов.

Существует четыре типа химических анализов подземных вод: полевой, сокращенный, полный и специальный.

Полевой анализ наиболее прост, он применяется для предварительной характеристики подземных вод района. Его проводят в полевых условиях в походных гидрохимических лабораториях, часто упрощенными методами. При полевом анализе определяют: физические свойства воды, ее pH, наличие СГ, S04 _ , NO3, HCOj, СО 2- , общую жесткость, присутствие Са 2+ , Fe 2+ , Fe 3+ , NH4, N02, С02своб; вычисляют: Na + + К + , карбонатную жесткость, Mg 2+ и общую минерализацию.

Сокращенный анализ. Этот анализ производят более точными методами в стационарных лабораториях. При сокращенном анализе определяют: физические свойства воды, величину pH, содержание ионов и компонентов (СГ, S04

Ca 2+ , Mg 2+ , Fe 2+ , Fe 3+ , NH4, N02, свободную и агрессивную углекислоту С02, Si02, окисляемость, сухой остаток, жесткость общую, карбонатную и некарбонатную.

Полный анализ применяется для подробной характеристики химического состава подземных вод. Он производится наиболее точными методами в стационарных лабораториях. Анализ позволяет произвести контроль определений как по сухому остатку, так и по суммам мг-экв катионов и анионов. При полном анализе определяют: физические свойства воды, ее pH, наличие СГ, SO4 — , NO3, HCOJ, СО3 2 -, Na + , К + , Са 2+ , Mg 2+ , Fe 2+ , Fe 3+ , NHj, NOJ, С02своб и C02 arpec, Si02, окисляемость, сухой остаток; вычисляют: жесткость общую, карбонатную и некарбонатную, С02 агрес.

Специальный анализ. Помимо характеристик, определяемых при перечисленных выше типах анализа, этот анализ включает установление специальных показателей (микрокомпонентов, органических веществ, газов, Eh и др.) по особому заданию в соответствии с целевым назначением исследований. Количество отбираемой для анализа воды зависит от точности и чувствительности анализа и минерализации воды. Чем выше требования к чувствительности и точности анализа, тем больше должен быть объем пробы; пресные и слабо минерализованные воды отбирают в больших объемах, чем сильно минерализованные. При полевом анализе обычно бывает достаточно 0,5 л воды, при сокращенном — от 0,5 до 1,0 л (в зависимости от минерализации), а при полном — от 1,0 до 2,0 л. Для определения неустойчивых (изменяющихся во времени) компонентов — С02, H2S, 02, Fe и др. — применяют специальные методы отбора и хранения проб.

Результаты химического анализа воды выражают в массовых количествах веществ, растворенных в 1 л (или в 1 кг воды), в эквивалентных количествах или в процент-эквивалентных количествах (%-экв) воды. В гидрогеологической практике принято массовые количества компонентов выражать в миллиграммах на 1 л (мг/л), а эквивалентные количества ионов — в миллиграмм-эквивалентах (мг-экв) каждого иона в 1 л воды.

Величину сухого (плотного) остатка получают взвешиванием пробы после выпаривания воды. Сумму ионов определяют суммированием массы всех ионов, содержащихся в исследуемой воде. Сумма минеральных веществ — более полное выражение, чем сумма ионов, так как она учитывает и недиссоциированные неорганические вещества Si02 и Fe23.

В настоящее время принята ионная форма выражения химических анализов воды. Данные лабораторных анализов подземных вод, выраженные в мг/л, подвергаются дальнейшей обработке (табл. 7.1).

Результаты химического анализа подземных вод

Разнообразие химического состава подземных вод вызывает необходимость в их систематизации. Существуют различные формы и множество способов наглядного изображения химического состава вод (графики, формулы, коэффициенты и т.п.).

Формула Курлова. Принцип этой формулы — изображение содержащихся в воде ионов в убывающем порядке в виде псев- додроби, в числителе которой записаны анионы, а в знаменателе — катионы. Слева от дроби формулы приводятся следующие показатели: SP — микроэлементы (Br, I, As) и свободные газы (С02 и др.), мг/л, а также общая минерализация воды М в г/л; справа — pH, температура воды t и дебит D [14, 21].

Ионы, содержание которых в воде менее 10%, в формуле не указываются, однако некоторые исследователи считают, что следует указывать все ионы, входящие в состав подземных вод. В общем виде формула Курлова имеет вид:

Например, паспорт воды знаменитого кисловодского нарзана по формуле Курлова будет иметь следующий вид:

Формула Курлова была предложена в 1928 г., а затем претерпела некоторые изменения. Наиболее рациональным представляется вариант этой формулы, предложенный И.Ю. Соколовым в 1970 г. Он заключается в следующем.

  • 1. В левой части формулы записывают (в мг/л) содержание газов, а затем микрокомпонентов, если их количество превышает норму для отнесения подземных вод к минеральным или представляет геохимический интерес.
  • 2. Далее указывают величину минерализации воды М в виде дроби: в числителе — в г/л, с точностью до одного десятичного знака, в знаменателе — в эквивалентной форме, выраженной в мг-экв/л суммы анионов.
  • 3. В знаменателе псевдодроби записывают в нисходящем порядке все катионы, в числителе — анионы, содержание которых составляет более 1%-экв (с точностью до целых процентов).
  • 4. После псевдодроби указывают показатели, характеризующие состояние воды (pH и Eh) и ее температуру, а также перманга- натную окисляемость (в мг О/л). Для сильно минерализованных вод и рассолов в конце формулы проставляют плотность воды.

Формула Курлова позволяет полно отразить все важнейшие химические характеристики исследуемой воды и при этом считать эквивалентное и массовое содержание найденных при анализе ионов. Наименование воды по ее ионному составу, т.е. чтение этой формулы, согласно ГОСТу 13273—73 на минеральные воды таково: сначала называют подчиненные ионы, потом — преобладающие. Так, название воды, записанное в виде приведенной выше формулы, следующее: сульфатно-гидрокарбонатная, кальциево-натриевая вода (в названии обычно учитывают два катиона и два аниона или ионы, содержание которых равно или превышает 25%-экв).

Жесткость. Для пресной воды различают общую, временную (или устранимую) и постоянную жесткость. Общая жесткость обусловлена суммарным содержанием в воде ионов Са 2+ и Mg 2+ . Временную (устранимую) жесткость придают воде карбонаты кальция и магния, осаждающиеся при кипячении воды в виде накипи вследствие разрушения гидрокарбонат-иона:

Разность между общей и временной жесткостью называют постоянной жесткостью, она связана с присутствием сульфатов и галоидов кальция и магния. В настоящее время в России принято выражать жесткость в мг-экв/л (1 мг-экв/л соответствует содержанию 20,04 мг/л Са 2+ или 12,16 мг/л Mg 2+ ).

Для графического изображения химического состава вод пользуются различными геометрическими фигурами (квадратом, треугольником и т.д.), на сторонах которых откладываются преобладающие шесть катионов и анионов, а также различными химическими формулами, например, формулой Курлова, которую часто называют паспортом подземных вод (рис. 7.2).

Рис. 7.2. Способы графического изображения химического состава воды [20, 21]:

I, II — графики-прямоугольники (соответственно без учета и с учетом минерализации); III — график-круг; IV, V — графики-треугольники (соответственно катионного и анионного состава); 7 — К + ; 2 — Na + ; 3 — Mg 2+ ; 4 — Са 2+ ; 5 — NOj; 6 — Cl — ;

К основным видам гидрогеохимической графики относятся гидрогеохимические карты, профили, колонки, разрезы, которые позволяют комплексно изучать гидрохимический режим подземных вод и выявлять определенные закономерности формирования химического состава подземных вод.

источник

Тел: +7 (495) 728-94-19
Тел: +7 (963) 659-59-00
Москва, Олонецкий пр. д. 4/2

выполняем работы по г. Москве
и всей Московской области

Геология

Грунтовая лаборатория

Грунтовая лаборатория
Оснащенность лаборатории
Область аккредитации
Типы исследуемых грунтов
песчаные грунты
глины, суглинки, супеси
заторфованные грунты
техногенные грунты
Механические свойства грунтов
испытания грунтов на срез
компрессионные испытания
трехосное сжатие
свободное набухание
Физические свойства грунтов
гранулометрический состав
природная влажность
показатель текучести
предел пластичности
пористость, коэфф. пористости
определение плотности грунта
Химический анализ
химанализ водной вытяжки
коррозийная агрессивность

Библиотека

ООО «Буровики»:

Контакты
Рекомендательные письма
Допуски и Лицензии
Цены и сроки, прайс лист
Написать письмо


1 400 рублей за метр. Подробнее
Почему стоит заказать именно у нас

Грунтовые воды относятся к разновидностям подземных вод, которые залегают на водоупоре, расположенном ближе к поверхности. На территориях с влажным климатом происходит развитие интенсивных процессов инфильтрации, а также подземного стока, что приводит к выщелачиванию грунтов и горных пород. В некоторых случаях происходит излишнее их испарение, что приводит к засолению почвы. Поэтому стандартный анализ грунтовой воды, когда выполняются инженерно-геологические изыскания для проектирования зданий (сооружений), считается обязательным.

Читайте также:  Анализы котловой воды drew marine

Стандартный анализ грунтовой воды выполняется в условиях лаборатории для получения показателей минерализации образца, его жесткости, агрессивности по отношению к различным материалам строительства (в первую очередь к стали, бетону и алюминиевым оболочкам кабелей), электропроводность и т.д. Минерализацией следует считать сумму всех минеральных веществ, которые растворены в грунтовой воде. Данный показатель получается методом выпаривания исследуемого образца. Следует различать такие степени минерализации грунтовых вод:

Жёсткость грунтовой воды определяется исходя из наличия ионов кальция и магния. Эти химические показатели важны при бурении скважин для поиска пресной воды населению. Также под застройку домов (коттеджей, сооружений) геология участка исследуется на показатель чистоты и безопасности для проживания в данной местности. А, как известно грунтовые воды являются главными показателями чистоты грунта.

Проводя инженерные изыскания на отводимом участке (площадке) важно учитывать фактор агрессивности грунтовых вод. Грунтовые воды могут оказывать разрушающий эффект для бетона и других строительных материалов. Для этого в условиях лаборатории стандартный анализ грунтовой воды выполняется также для получения показателя агрессивности. Агрессивность грунтовых вод бывает таких типов:

  • выщелачивающая;
  • общекислотная;
  • сульфатная;
  • магнезиальная;
  • углекислотная

СП 11-105-97 Часть I. Общие правила производства работ Приложение Н (обязательное)

Показатели химического состава подземных и поверхностных вод
и методы их лабораторных определений при инженерно-геологических изысканиях

Показатели химического состава воды

Коррозионная активность воды к оболочкам кабелей

Метод испытания или обозначение государственного

стандарта на методы определения

температура в момент взятия пробы, °С

вкус и привкус при температуре 20 °С

Примечание — При проведении комплексных изысканий состав определяемых компонентов следует устанавливать с учетом требований СП 11-102-97

Результаты анализа грунтовой воды позволяет определить уровень ее рН. Если он пребывает ниже уровня нейтрального значения, которое составляет 7 единиц, то вода является кислотной. В таком случае она может разрушать бетон, вне зависимости от того, какого типа портландцемент использован в нем. Степень разрушения также зависит от вида и концентрации кислоты, возможности непрерывного обновления кислоты, скорости течения и давление грунтовой воды на бетон, расхода цемента, непроницаемости бетона и типа заполнителя.

Сама по себе величина рН является определяющим фактором вида или концентрации присутствующей кислоты, ведь это всего лишь мера степени кислотности. В качестве предварительных данных измерения рН очень полезны и позволяют получить представление о наличии или отсутствии кислот. Однако в большинстве случаев необходимым является проведение химического анализа, при котором определяется характер и концентрация кислоты. Как правило, кислотность естественных грунтовых вод, которые имеют низкий рН, вызвана органическими кислотами и растворенной углекислотой, а также, в отдельных случаях, сернистой и серной кислотой, которая поступает из соединений серы в торфяных грунтах. По мере увеличения интенсивности агрессивного воздействия можно повышать качество бетона, например, увеличивать расход цемента с более низким водоцементным отношением.

В зависимости от типа агрессивности грунтовых вод проектировщик принимает решения по выбору материала для строительства строения, а также глубины фундамента.

Анализ грунтовой воды необходим для получения детальной информации об участке исследований. Зная особенности данной жидкости можно своевременно предотвратить неприятные последствия: разрушение, усадка фундамента, трещины на здании, сезонное подтопление и т.д. Для этого проектировщики на первоначальных стадиях проектирования объекта планируют защитные мероприятия (дренажную систему), а также по возможности выбирают более подходящий для данной среды тип фундамента. Для зданий, не имеющих подвальных помещений и при высоком уровне грунтовых вод достаточно просто изолировать стены строения от влаги (не дать возможности поднятию уровня грунтовых вод по стенам). В некоторых случаях выполняют гидроизоляцию фундамента. В любом случае, необходимо учитывать тот факт, что грунтовые воды неблагоприятно влияют на строение в разные времена года (особенно зимой и во время таяния) и заранее принимать меры по их устранению.

источник

Химический, микробиологический анализы воды из скважин, и центрального водоснабжения, с примером допустимых показателей

Вода – это источник энергии и жизни человека, поэтому на всех этапах строительства, начиная с изысканий, обязательно проводят анализ воды из скважин, колодцев и водоемов, находящихся непосредственно на территории объекта. Состав воды подвержен постоянному воздействию внешних факторов, ведь не исключено, что ранее около водоема, скважины или колодца располагались промышленные предприятия, захоронения тяжелых металлов или несанкционированная свалка отходов. Определить годность воды к использованию в бытовых условиях может своевременный анализ воды.

Исследования помогают установить химический состав и свойства воды и выявить концентрацию всех вредных примесей. Это необходимо для обеспечения любого объекта строительства качественной питьевой водой, а также для расчетов и выбора подходящего очистительного и распределительного оборудования. От состава и свойств воды зависит расчетный срок службы прокладываемых коммуникаций и здоровье людей, использующих ее для питьевых или бытовых нужд. Именно по этой причине одним из основных этапов геоизысканий является обязательное проведение различных анализов воды из скважины, которое назначается застройщиками любых объектов, в том числе и промышленных.

Емкости, используемые для анализа воды

При этом стоит учесть, что подобные лабораторные исследования рекомендуется проводить систематически, так как химический состав воды подвержен изменениям под действием внешней среды.
Выделяют 3 основных вида показателей:

  • Физические показатели, которые позволяют оценить основные свойства воды, а именно ее вкус, цвет, мутность, температурные данные, запах и информацию о взвешенных частицах в составе.
  • Химические показатели. Они позволяют охарактеризовать состав воды за счет оценки концентрации основных ионов. Также в процессе исследования определяют основные показатели жесткости, уровень pH, число общей минерализации и содержание отдельных ионов, отвечающих за качество воды, фтора, железа, калия и т. д. Стоит отметить, что избыток железа влияет на цвет воды и вызывает образование осадка в трубах, который может негативно влиять на сантехническое оборудование и трубы. В то время как избыток меди влияет на вкусовые качества.
  • Бактериологические показатели также отвечают за качество воды и позволяют своевременно определить заражение различными микроорганизмами. Чаще всего бактерии попадают в жидкость под воздействием внешних факторов и человеческой жизнедеятельности. Например, заражение может произойти при попадании сточных вод, при контакте воды с животными и при загрязнении различными промышленными отходами.

Показатели качества воды определяются:

  • химическим анализом;
  • органолептическим исследованием, в результате которого определяется жесткость и наличие железа;
  • токсическим анализом, направленным на определение наличия опасных веществ;
  • микробиологическим исследованием, позволяющим определить содержание бактерий в скважине, водоеме или колодце.

Результаты проверки указывают на количество определенных веществ в разных единицах измерения. При знании норм можно самостоятельно оценить основные показатели. Если все в норме, то жидкость можно считать чистой и пригодной к использованию. В противном случае нужно проводить дополнительную фильтрацию. Обычно в результатах указывают предельно допустимую концентрацию (ПДК) примесей. Этот показатель говорит, что количество определенного вещества не несет негативного воздействия. ПДК прописываются в нормативных документах.

Читайте также:  Анализы на сброс сточных вод

Исследование производят для установления точного химического состава воды, а также для оценки основных свойств. Характер исследования может отличаться в зависимости от поставленных задач. Химический анализ воды подразделяют на общий и специальный. Во время общего анализа воды определяется ее общая характеристика, необходимая для ее классификации, а также для получения информации о содержании отдельных солей и ионов. Данные результаты имеют широкое назначение.

Согласно СанПиН 2.1.4.559-96, на сегодняшний день в результате исследования воды обязательно устанавливают концентрацию ионов кальция, магния, натрия, которые наряду с другими составляют основу шестикомпонентного анализа, также позволяющего определить содержание железа и уровень pH. Исследование не включает в себя определение газового состава.

Краткое описание основных исследуемых в процессе химического анализа показателей:

  • Водородный коэффициент (pH) зависит от концентрации ионов.
  • Жесткость воды определяют исходя из концентрации в ней солей кальция и магния.
  • Щелочность базируется содержанием гидроксидов, анионов слабых кислот, бикарбонатов и карбонатов.
  • Хлориды связаны с присутствием в жидкости обычной соли. При наличии с хлоридами азотсодержащих веществ есть угроза загрязнения централизованного водоснабжения бытовыми отходами.
  • Сульфаты могут вызывать проблемы пищеварительной системы.
  • Элементы, содержащие азот, показывают присутствие в жидкости животной органики. К ним относится аммиак, нитриты, нитраты.
  • Фтор и йод. Оба вещества несут негативные последствия как при избытке, так и при дефиците. Первое вещество может вызвать рахит, заболевания зубов и крови. Второе – проблемы щитовидной железы.
  • Железо в составе воды может находиться в растворенном, не растворенном, коллоидном состоянии, а также в виде органических примесей и бактерий.
  • Марганец вместе с железом оставляют желтые потеки труб, аналогичные следы остаются и на чистом белье, а также вызывают характерный привкус. Это пагубно действует на печень.
  • Сероводород можно встретить в подземных водах, проводя анализ колодезной воды. Вещество относится к ядам, серьезно влияющим на здоровье людей. В воде, используемой для бытовых и питьевых нужд, присутствие сероводорода крайне опасно и запрещено.
  • Хлор – наиболее распространенное средство санитарной обработки водопроводной воды. Вещество оказывает пагубное воздействие на организм и является одной из причин генетических мутаций, тяжелых отравлений, онкологических болезней. Однако в воде часто наблюдается остаточный хлор, используемый для ее обеззараживания, в безопасной концентрации.
  • Натрий и калий – следствие растворения коренных пород.

Среди специальных анализов подземных вод важное место занимают:

  • Санитарный, направленный на определения уровня жесткости и кислотности, содержания солей и ионов NH4, NO2, NO3. Анализ выявляют в целях определения пригодности воды для питья и бытового использования и уровня ее загрязненности.
  • Бальнеологический анализ – кроме главных ионов, позволяет выявить уровень газовых компонентов, радиоактивность, число сульфатов, железо, мышьяк, литий и ряд иных показателей качества. Он считается наиболее полным и применяется для нормирования целебных источников минеральной воды, установленных требованиям ГОСТ Р 54316-2011, расположенных , например, в Карловых Варах, Ессентуках, Железноводске, Трускавце.
  • Технический анализ производят для того, чтобы оценить коррозионные и агрессивные свойства воды, а также определить ее пригодность для использования в нефтедобыче, для питания паровых котельных установок или в иной технической сфере.
  • Поисковый анализ питьевой воды используют наряду с техническим анализом для поиска агрессивных примесей и оценки способов ее дальнейшего использования.

Анализы воды из скважины проводят как в стационарных лабораторных условиях, так и с использованием полевых лабораторных установок непосредственно на объекте строительства. В полевых условиях часто используют исследовательские лаборатории и передвижные конструкции для анализа, разработанные учеными А. А. Резниковым (ПЛАВ), И. Ю. Соколовой и другими. Данный вид оборудования обычно состоит из упакованных смонтированных комплектов оборудования, посуды и реактивов, которые предназначены для исследований объемным, колориметрическим и нефелометрическим методами.

Химическая экспертиза воды имеет широкий спектр действия и применяется для:

  • анализа питьевой воды;
  • определения чистоты промышленных источников;
  • подбора фильтров на производстве.

Для точности результатов рекомендуют соблюдать следующие требования:

  • Емкость для пробы воды на анализ должна быть стерильной. Объем тары – 500 гр. Простерилизовать посуду может лаборатория, проводящая исследование, но процедуру несложно провести и дома. Для этой цели пробирку необходимо простерилизовать кипятком или паром. Также можно подержать емкость 10-15 мин в духовке или над открытым огнем.
  • Перед забором нужно продезинфицировать кран открытым пламенем и обтереть спиртом. После этих манипуляций нужно спустить воду на полной мощности в течение 5-7 мин. Запрещается притрагиваться к крышке и горловине тары.
  • Жидкость необходимо оградить от тепла и прямых солнечных лучей, так как такое воздействие способно нарушить качество, и результаты будут недостоверными. Лучше во время перевозки поместить пробирку в холодное место.
  • Образец нужно передать в лабораторию и приступить к определениям максимум через 3 часа после забора.

К образцу прилагают документацию, содержащую информацию о виде источника (колодец, скважина, природный водоем и т. д.), место пробы, правильную дату и время забора, а также точный юридический адрес источника.

Изображение результатов химического анализа

Качество воды из скважины и ее состав можно определить несколькими методиками. Каждая из них устанавливает определенный показатель. Химический состав воды из скважины, водоема или колодца обычно изображают в ионной, процент-эквивалентной или эквивалентной форме. Ионная форма позволяет выразить химический состав питьевой воды в виде отдельных ионов, содержащихся в ней. Они выражаются в миллиграммах (мг) или же в граммах (гр), изредка данные могут быть предоставлены как отношение к массе и объему исследуемой жидкости.

Вода в процессе визуального исследования

Сегодня все сертифицированные лаборатории, куда доставляются пробы, предоставляют результаты гидрохимических исследований в ионной форме, которая является основным изображением состава воды. Ионная форма считается основной и используется для дальнейших переходов. Если надо выполнить перевод результатов, изображенных в виде отношения к единице объема, к составу, отнесенному к единице массы, количество отдельных ионов нужно поделить на плотность, а в случае обратного перехода — помножить.

Эквивалентная форма изображения результатов и получила значительное распространение. Она дает развернутое представление о свойствах воды, позволяет определить содержание ионов и установить происхождение вод. Форма используется в аналитических целях и позволяет контролировать результаты.

Чистая водопроводная вода

Эквивалент иона представляет собой частное от деления ионной массы на валентность иона. В качестве примера можно рассмотреть содержание иона натрия в эквивалентном виде иона: Na+ = 23/1, а эквивалент иона С = 35,5/1, из этого следует вывод, что на 23 единицы массы иона Na+ приходится 35,5 единицы иона, выраженных в эквивалентах. Исходя из этого, нужно отметить, что для перехода от ионной формы к эквивалентному изображению результатов нужно разделить количество иона, выраженное в миллиграммах (мг) или граммах (гр), на величину эквивалента иона.

Вода с избыточным содержанием железа и меди

Процент-эквивалентная форма позволяет более наглядно показать ионно-солевой состав, соотношение между ионами, а также определяет черты сходства вод с различной величиной минерализации, что делает данную форму наиболее распространенной. Но изображение содержания солей в составе исследуемых жидкостей только в одной из вышеперечисленных форм не дает возможности установить абсолютное содержание ионов в воде. По этой причине желательно предоставить результаты исследований, изобразив их в эквивалентной и ионной формах.

источник

Рубрика: Науки о Земле

Научный журнал «Студенческий форум» выпуск №13(13)

Анализ химического состава подземных вод в районе рудника «Мир»

Подземные воды при отработке рудника «Мир» в гидрохимическом отношении претерпевали неоднократные изменения, однако с 1993г. и по настоящее время гидродинамический режим соответствует промышленным закачкам в водоносный комплекс. C 1993г. действует система обратной закачки СОЗ для рудника Мир и с 1995г. постоянно ведется мониторинг, за химическим анализом на объекте СОЗ. По результатам мониторинга за последние 23 года были проанализированы значения изменений минерализации и основных макрокомпонентов. На сегодняшний день можно сказать, что : во-первых — годовые колебания амплитуды минерализации достигают 82 г/л, а во-вторых — сезонные колебания минерализации до 35 г/л, а в-третьих, среди макрокомпонентов первые места занимает — хлорид и натрий ион.

Динамика изменения содержаний макроэлементов представлена на графиках 1, 2 и 3 [3,7].

Рисунок 1. Динамика изменения содержания ионов хлора, натрия и калия в закачиваемых водах СОЗ

Рисунок 2. Динамика изменения содержания ионов магния и гидрокарбонат-ионов в закачиваемых водах СОЗ

Из представленных графиков можно сделать вывод, что содержание макрокомпонентов постоянно колеблется, соответственно и минерализация тоже, но при этом химический тип вод остается неизменным.

Рисунок 3. Динамика изменения содержания ионов кальция и сульфат-ионов в закачиваемых водах СОЗ

Отдельно стоит отметить период с начала 2008 г., так как с этого года начинает работать шахтный водоотлив рудника. С этого года дренажные воды рудника «Мир» начали сбрасываться в карьер и далее, смешиваясь с водами карьера в накопитель минерализованных вод. Это означает, что в процесс изменения состава закачиваемых вод СОЗ вошла новая составляющая: более минерализованные и имеющие несколько отличный состав относительно вод метегеро-ичерского горизонта – внутриформационные воды чарской свиты. Результат привноса данных вод прослеживается при приближенном рассмотрении динамики изменения состава. Особо стоит отметить изменение и появление динамики увеличения содержания сульфат-иона [6].

Рисунок 4. Динамика изменения содержания сульфат-ионов в закачиваемых водах СОЗ в период с 2008г

Увеличение содержания сульфат-иона в водах накопителя имеет крайне негативные последствия для эксплуатации объекта СОЗ, так как при отрицательной температуре образуются мирабилит и криогалит [2].

Мирабилит — минерал, водный сульфат натрия. Химический состав: Na2О — 19,3 %, SО3 — 24,8 %, Н2O — 55,9 %. Это типичный осадочный хемогенный минерал, кристаллизующийся обычно из рассолов озёрного или морского происхождения при температуре ниже 20-25°С. Происхождение экзогенное — выпадение из естественных рассолов в соляных озерах в зимнее время года при температуре ниже 6°.

Криогалит — минерал, водный хлорид натрия. Химический состав: H2O -61-78% , NaCl — 23-39% .Температура образования: -21,9° С. Данный минерал является эвтектической смесью гидрогалита и льда. В связи с тем, что криогалит в обыкновенных условиях не сохраняется, он изучен слабо [5].

Данная проблема актуальна на сегодняшний день, так как отложения солей выводит из строя насосы и засоряет из строя трубы объекта СОЗ, следовательно и весь накопитель прекращает работу. В свете актуальности проблемы солеотложения в оборудовании СОЗ сотрудниками АК «АЛРОСА» были проведены работы по опробованию накопителя и в последствии выполнена обработка результатов [4,6,7].

На сегодняшний день главной гипотезой образования солей в трубах и насосном оборудовании, является суждение о сбросе в накопитель рудничных вод. Приток к подземному руднику формируется за счет перетекания сквозь предохранительный целик вод из внутрикарьерного пространства и потока из более глубоких горизонтов. В свою очередь химический состав рассолов, перетекающих в подземный рудник через целик, формируется в результате смешения рассолов метегеро-ичерского горизонта с атмосферными осадками, растворение солей в блоке № 1 и последующим взаимодействием с солями и засоленными породами, складированными во внутрикальерном отвале [4].

Рисунок 5. Образование корок и налетов солей в трубах и насосах в зимнее время года

Поскольку конечной точкой пути всех дренажных вод является их сброс в накопитель, то анализ и сравнения будут проводиться именно с ним.

Таблица 1

Данные по химическому составу рассолов на сбросе в накопитель

источник