Химический состав подземных вод и способы его определения

Подземная вода – сложный природный раствор, в состав которого входят минеральные компоненты, коллоиды, газы, органические вещества и микроорганизмы, нерастворенные взвешенные частицы.

Минеральные компоненты представляют собой свободные ионы, недиссоциированные молекулы и комплексные соединения. Первые преобладают в подземной воде и определяют ее химический тип, вторые – находятся в незначительных количествах и характеризуют специфический состав воды.

Сумма минеральных веществ, выделенных из воды при помощи химических анализов, определяет ее минерализацию. Последняя связана с химическим составом воды. Величину минерализации оценивают по сухому остатку, получаемому путем выпаривания и высушивания пробы воды, или по сумме ионов, определенных химическими анализами.

Среди ионов различают: макрокомпоненты, содержащие элементы и комплексные соединения, составляющие основу подземных вод; микрокомпоненты, включающие в себя элементы или соединения в количестве менее 10 мг/л, редко 100 мг/л; ультрамикрокомпоненты(Нb, Аu, Hg), содержание которых в водах редко превышает 0,1 мг/л.

Макрокомпоненты составляют основную часть минерального состава природных вод. В пресных водах содержится свыше 90÷95 % макрокомпонентов, в высокоминерализованных – более 99 %.

В подземных водах верхней части земной коры наибольшее распространение имеют шесть ионов: катионы Са²⁺, Mg²⁺, Na⁺ и анионы НСО₃^-, SO₄^2-, Cl^- , определяющие тип химического состава воды и ее свойства. Несмотря на низкое содержание (около 10^-3 г/л), велика роль ионов Н⁺ и ОН^- в ряде случаев ведущее значение приобретают карбонат-ион СО^2-₃, гидросульфит-ион HS^- и сульфит-ион НS^-. К макрокомпонентам относятся также соединения азота и следующие элементы: К, Si, Fe, С, Р.

Микрокомпоненты не определяют химический тип воды, однако значительно влияют на специфические особенности ее состава. В подземных водах обнаружено свыше 40 микрокомпонентов. К наиболее известным относятся: Li, В, F, Ti, V, Cr, Мn, Co, Ni, Cu, Zn, Ва. Такие микрокомпоненты, как J, F, Zn, Си, Со, Bа, оказывают влияние на жизнедеятельность человека, животных и растений.

Коллоиды выполняют важную роль в формировании рудных залежей. Некоторые элементы не в состоянии переноситься поземными водами в виде ионов (Fe, Al и др.). Перемещение их в земной коре происходить в виде коллоидных частиц, размер которых – 10^-7÷10^{-5 см.}

Газы.Подземные воды всегда содержат те или иные газы в растворенном состоянии. При изменении термобарических условий растворенный газ может выделиться в свободной форме, т.е. вода становится двухфазной системой.

Органические вещества.Природное водорастворенное органическое вещество (ВРОВ) подземных вод представлено комплексом разнообразных соединений.

Живое вещество подземных вод представлено преимущественно микроорганизмами животного и растительного происхождения размером обычно не более 1 мкм, среди которых преобладают бактерии.

Результаты химического анализа вод могут быть представлены в разных формах (в массовых долях растворенных веществ в 1 л воды (или 1 кг), в эквивалентных количествах, измеряемых в миллимолях и в процент-эквивалентах на литр).

Обработку химического анализа проводят поэтапно.

Ионно-солевой состав воды принято выражать в виде содержания в воде отдельных ее компонентов-ионов.