Результаты единичных
анализов химического состава подземных
вод очень удобно представлять в виде
формулы Курлова. Эта формула дает
обобщенную характеристику химического
состава единичного анализа воды. Она
настолько удобна и общепринята, что ее
иногда называют паспортом воды.
Основная часть
формулы имеет вид дроби, в числителе
которой в убывающем порядке записано
процент-эквивалентное содержание
анионов, а в знаменателе – катионов,
например:
HCO31-
59 SO42-
29 Cl1-
12
Ca 2+
59 (Na 1+
+ K1+
) 25 Mg2+
16
Внимание!
Ионы с содержанием менее 10% в формулу
Курлова не включают.
Перед формулой
последовательно указывают содержание
микрокомпонентов
в мг/л (например,
Feo6щ
– 0.04 мг/л), газов в
мг/л
(например, СО2
= 4,2 мг/л), величина общей минерализации
(М) в г/л
(например,
М=2,51г/л). После формулы приводят сведения
о рН (например,
рН= 6,3), температуре
в ºС
(например, t
=10°С) и дебите
(расходе
воды) (D),
источника (колодца, родника, скважины
и т.п.) в
м3/сутки
(например, D=12,9
м3/сутки).
При этом и единицы
измерения этих показателей (кроме
температуры) в формуле не указывают.
Полностью формула Курлова для воды с
данными характеристиками выглядит так:
Формула Курлова
в приведенном примере означает, что в
анализируемой воде имеется 0,04 мг/л двух-
и трехвалентного железа и 4,2 мг/л
углекислого газа; она содержит 2,51 г
растворенных солей в 1 литре: хлора – 12
%-экв, сульфат-иона – 29 %-экв, гидрокарбонат-иона
– 59 %-экв; катионов магния, натрия (с
калием) и кальция 16, 25 и 59 %-экв,
соответственно; рН воды 6,3; температура
– 10 ºС, а расход воды (дебит) составляет
12,9 м3/сутки.
В краткое название
воды по формуле Курлова (название по
ионному составу) включают все ионы,
содержание которых равно или превышает
25 процент-эквивалентов. Состав воды
называют в возрастающем порядке – от
ионов с низким содержанием к преобладающим
ионам, сначала для анионов, а затем – для
катионов.
Название воды в приведенном примере –
сульфатно-гидрокарбонатная,
натриево-кальциевая. Преобладающему
иону в названии соответствует полная
форма прилагательного (гидро-карбонатнАЯ,
кальциевАЯ) а остальным – краткая
(сульфатнО-, натриевО-). Слово «калий» в
название воды по формуле Курлова не
входит, хотя символ этого иона в самой
формуле и указан (вместе с натрием).
Можно дать и
расширенное название воды по Курлову;
в приведенном примере вода солоноватая
сульфатно-гидрокарбонатная,
натриево-кальциевая слабокислая
холодная.
Пользуясь формулой
Курлова удобно сравнивать и классифицировать
подземные воды по их составу и другим
свойствам.
Классификация ионного состава воды о.А. Алекина.
О.А. Алекин среди
природных вод (рис. 3 ) различает три
класса по преобладающему (в %-экв) аниону
– гидрокарбонатный
(НСОз-1-+СОз2-
) сульфатный (SO4 2-) и хлоридный (Сl1-).
Каждый класс
вод подразделяется на три группы по
преобладающему (в %-экв) катиону
– кальциевую, магниевую и натриевую. В
группах выделяют несколько типов по
соотношению (в мг-экв/л) между ионами
(таблица 5).
Таблица 6. Типы
подземных вод по классификации Алекина
|
Тип |
Соотношения |
Характеристика |
|
Первый |
HCO3 |
Пресные, |
|
Второй |
HCO3 |
Пресные |
|
Третий |
HCO3 |
Соленые |
|
Четвертый |
HCO3 |
Кислые |
Каждый из выделяемых
типов и классов обладает не только
конкретным химическим составом, но и
вполне определенными свойствами.
Большинство поверхностных вод суши
(воды рек и озер), а также верхние горизонты
подземных вод относится к водам второго
типа. Воды морей, океанов, лиманов и
сильно минерализованные подземные воды
– к третьему типу.
При краткой
записи воды
по классификации О.А. Алекина класс воды
обозначают символом главного химическим
элемента аниона (С, S, CI), группу – символом
преобладающего катиона (Са, Mg, Na), который
указывают справа вверху от знака аниона,
а тип – римской цифрой (внизу справа).
Например, «ССаII
» означает: класс гидрокарбонатных вод,
группа кальциевых, тип второй (жесткие
пресные или солоноватые). Такой состав,
как отмечено, характерен для большинства
поверхностных и грунтовых вод.
Формы и способы выражения химического 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
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–, SO2-4, NO–3, HCO–3, СО32-, общую жесткость, присутствие Са2+, Fe2+, Fe3+, NH+4, N0–2, С02своб; вычисляют: Na+ + К+, карбонатную жесткость, Mg2+ и общую минерализацию.
Сокращенный анализ
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–, SO2-4–, NO–3, HCO–3, СО32-, Na+, К+, Ca2+, Mg2+, Fe2+, Fe3+, 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–, SO2-4–, NO–3, HCO–3, СО32-, Na+, К+, Ca2+, Mg2+, Fe2+, Fe3+, NH+4, N0–2, С02 своб 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 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, 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 Fe203.
В настоящее время принята ионная форма выражения химических анализов воды. Данные лабораторных анализов подземных
вод, выраженные в мг/л, подвергаются дальнейшей обработке (табл.ниже).
Результаты химического анализа подземных вод
|
Анионы |
Содержание |
Катионы |
Содержание |
||||
|
мг/л |
мг-экв/л |
% |
мг/л |
мг-экв/л |
% |
||
|
СГ |
124,5 |
3,51 |
36 |
Са2+ |
88,6 |
4,42 |
45 |
|
SO2-4 |
83,0 |
1,73 |
17 |
Mg2+ |
24,4 |
2,01 |
21 |
|
HCO–3 |
276,3 |
4,52 |
47 |
Na+ |
76,6 |
3,93 |
34 |
|
Сумма |
483,8 |
9,76 |
100,0 |
Сумма |
189,6 |
9,36 |
100 |
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
Формула Курлова. Принцип этой формулы — изображение содержащихся в воде ионов в убывающем порядке в виде псевдодроби, 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.
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.
Это не совсем программа – просто экселевская табличка, но думаю будет полезна коллегам и студентам.
Я ее заблокировал от редактирования, но без пароля, так что если кто-то захочет что-то под себя подправить, то ничего взламывать не надо.
При редактировании обратите внимание, что часть строк скрыта – там и ведутся все расчеты, я их убрал, чтоб глаза не мозолили.
Скачать можно по ссылке:
Google Docs (Меню File/Download as/Microsoft Excel(.xlsx)).
“Программа” распространяется по лицензии GPL.
Инструкция по применению: вбиваете значения в оранжевенькие ячейки, получаете формулу Курлова в зелененьких (там получается сокращенный вариант формулы – только состав и минерализация, если надо что-то еще добавить, а сами не можете – пишите, я сделаю).
Вопросы, дополнения и исправления крайне приветствуются.
В версии 0.2:
- Убрал глюк с пустыми скобочками.
- Пока не придумал, что делать если % мг-экв какого-либо компонента полностью до тысячного знака после запятой равны % мг-экв другого. Изящно решить не получается, а городить трехэтажные вложенные проверки не хочется.
В версии 0.6:
- Коллега любезно согласился помочь с проблемой равных % мг-экв.
В версии 0.7:
- Слабопресная -> Слабосолоноватая
Оригинал этого сообщения был опубликован мною на форуме Все о геологии.
Предложите, как улучшить StudyLib
(Для жалоб на нарушения авторских прав, используйте
другую форму
)
Ваш е-мэйл
Заполните, если хотите получить ответ
Оцените наш проект
1
2
3
4
5
