- •Характеристика химического состава и оценка свойств подземных вод.
- •Москва, мсха
- •Часть 1.Общие сведения о химическом составе и свойствах воды
- •Часть II. Выполнение лабораторной работы по обработке данных химического анализа и оценке свойств
- •Часть 1. Общие сведения о химическом составе и
- •1. Свойства воды и особенности ее строения
- •2. Основные компоненты и факторы формирования химического состава подземных вод.
- •3.Ионный состав воды и свойства воды, зависящие от ионного состава.
- •3.1. Главные ионы.
- •3.2. Единицы измерения содержания ионов.
- •3.3. Общая минерализация.
- •3.4. Жесткость воды.
- •3.5. Кислотность (щелочность) воды.
- •3.6.Агрессивность подземных вод.
- •4.Аналитическая обработка данных по ионному составу воды
- •4.1. Формула Курлова.
- •4.2. Классификация ионного состава воды о.А. Алёкина.
- •5. Графические способы изображения химического состава воды.
- •5.2. Графики-треугольники.
- •6. Характеристика и оценка свойств воды.
- •Часть II. Выполнение лабораторной работы по обработке данных химического анализа и оценке свойств
- •У.2. Составить формулу Курлова и дать характеристику воды по классификации Алекина.
- •У.3. Изобразить результаты химического анализа воды графически (в виде диаграммы, на графиках-треугольниках и на графике-квадрате Толстихина).
- •У.4. Дать оценку некоторых свойств воды – общей минерализации, жесткости, кислотности.
- •У.5.Определение пригодности воды для хозяйственно-питьевого водоснабжения.
- •Контрольные вопросы по лабораторной работе
У.3. Изобразить результаты химического анализа воды графически (в виде диаграммы, на графиках-треугольниках и на графике-квадрате Толстихина).
У.3.1. Построить диаграмму.
Диаграмма строится на специальном бланке или сдвоенные прямоугольники вычерчивают самостоятельно в произвольном масштабе.
У.3.1.1.Составить диаграмму катионного состава.
Контрольный вопрос: в каком порядке наносят на диаграмму ионы?
От нижней границы левого прямоугольника, принятой за 0%-экв, откладывают суммарное содержание (Na1++K1+) - в рассматриваемом примере 15%-экв (рис.11А). Выше нарастающим итогом (суммированием) показывают количествоMg2+и вторая горизонтальная линия в левом прямоугольнике соответствует сумме (Na1++K1+) +Mg2+. В рассматриваемом примере (рис.11 Б) она проводится на уровне 42%-экв (15 +27= 42). Оставшаяся вверху свободная часть диаграммы должна соответствовать содержаниюCa2+, поскольку в сумме все катионы составляют 100%. В приведенном варианте это 58%-экв [100 – (15+27) = 58]. Чтобы убедиться в правильности построения диаграммы проверьте соответствие верхнего поля прямоугольника содержанию иона кальция (рис.11В).
У.3.1.2. Составить диаграмму анионного состава. Диаграмма составляется аналогично диаграмме катионов. От нижней нулевой границы откладывают содержание Cl1-. В рассматриваемом примере (рис.11А) это 3%-экв. Затем нарастающим итогом (суммированием сCl1-) проводят границу содержания ионаSO42-. На рисунке (рис.11Б) это 15%-экв (3+12=15). Как и в предыдущем случае, для проверки правильности
составления этой части диаграммы необходимо проверить соответствие
оставшегося вверху свободного пространства (рис.11В) содержанию иона HCO31-(85%-экв).
Рис.11. Построение столбчатой диаграммы химического состава воды:
А – нанесение данных по содержанию первого катиона (Na1++K1+) и аниона (Cl-1);Б- нанесение данных по содержанию второго катиона (Mg2+) и аниона (SO42-);В– проверка правильности построения по содержанию последнего (третьего) компонента – ионов Ca2+и HCO31-.Г– окончательный вид построенной диаграммы.
У.3.1.3. Оформление диаграммы. Участки диаграммы, соответствующие содержанию разных ионов, следует закрасить разными цветами или заштриховать и на них необходимо указать символ этого иона. Принято употреблять следующие цвета: HCO31-голубой, SO42-- желтый, Cl1-– зеленый; Ca2+- синий, Mg2+ - красный, (Na1++K1+) - зеленовато-желтый. В окончательном виде диаграмма приведена на рисунке (рис.11Г).
У. 3.2. Нанести данные химического анализа на графики-треугольники.
Контрольный вопрос: каким образом на графике-треугольнике показывают химический состав воды?
У.3.2.1. Найти точку, характеризующую катионный состав воды.
Контрольный вопрос: Какие вершины треугольника соответствуют 100% содержанию Ca2+, Mg2+и (Na1++K1+) и какие основания – 0% этих катионов?
Провести линию, соответствующую содержанию Ca2+(в данном вариан-
те – 58%-экв). Эта линия проходит параллельно нижнему основанию треугольника (рис.12А).
Рис.12. Нахождение на графике-треугольнике точки катионного состава воды. А, Б и В – проведение линий, показывающих содержание Ca2+, Mg2+и (Na1++K1+). Г – получение искомой точки катионного состава анализируемой воды.
Параллельно правой стороне треугольника провести линию (на рис.12Б – 15%-экв), соответствующую содержанию (Na1++K1+)
Линия, параллельная левой стороне треугольника (рис.12В), отвечает содержанию Mg2+(в примере – 27%-экв).
Все три линии пересекаются в одной точке, которая и изображает катионный состав воды (рис.12Г).
У.3.2.2. Найти на графике точку, характеризующую анионный состав воды.
Контрольный вопрос: Какие вершины этого треугольника соответствуют 100% содержанию HCO31-, SO42-и Cl-1; какие основания – 0%?
Провести линию, показывающую содержание HCO31-(в данном примере – 85%-экв). Она проходит параллельно нижнему основанию треугольника (рис.13А).
Рис.13. Нахождение на графике-треугольнике точки анионного состава воды. А, Б и В – проведение линий, показывающих содержание HCO31-, Cl-1и SO42-. Г – искомая точка анионного состава анализируемой воды.
Провести линию содержания Cl-1(в рассматриваемом варианте 3%-экв), проходящую параллельно правой стороне треугольника (рис.13Б).
Провести линию, соответствующую содержанию SO42- (в примере – 12%-экв), которая проходит параллельно левой стороне треугольника (рис.13В).
Три проведенные линии пересекаются в одной точке, которая и изображает анионный состав воды (рис.13Г).
Примечание.Линии, проводившиеся для нахождения точек на обоих треугольниках, имеют «служебный», технический характер и на итоговых графиках отсутствуют (рис.14), но при выполнении учебной работы их можно оставить, как изображено на рисунках 12Г и 13Г.
На рисунке 14 для сравнительной оценки состава анализируемой воды дополнительно нанесены данные химического состава океанической воды и поверхностных вод суши.
Рис. 14. Анионный (А) и катионный (Б) состав анализируемой подземной воды (I), поверхностных вод суши (II) и океанической воды (III).
У.3.3. Нанести данные химического анализа на график-квадрат
(квадрат Толстихина).
Контрольный вопрос: как на графике-квадрате показывают химический состав воды?
У.3.3.1. Провести линию катионного состава воды.
На нижней стороне квадрата (рис.15А) находим точку, соответствующую данному содержанию (Na1++K1+), количество которого возрастает справа налево от 0 до 100%-экв (на рисунке - 15%-экв). Через найденную точку проводим вертикальную линию (рис.15Б), которая должна пересечь верхнюю сторону квадрата в точке, отвечающей суммеCa2++Mg2+(в рассматриваемом примере – 85%-экв), поскольку все катионы вместе составляют 100%.
Рис.15. Проведение на графике-квадрате линии катионного состава:
А – нахождение точки на нижней стороне квадрата с данным (15%-экв)
содержанием (Na1++K1+), Б – вертикальная линия соответствующая 15% (Na1++K1+) и, одновременно, 85%Ca2++Mg2+.
У.3.3.2. Провести линию анионного состава воды.
По правой стороне квадрата (рис.16А) от нижней (правой же) вершины
отсчитываем содержание HCO31- (в рассматриваемом варианте – 85 %-экв).
Через эту точку проводим горизонтальную линию, соответствующую данному количеству гидрокарбонатного иона (рис.16Б). Противоположную (левую)
сторону квадрата она пересекает в точке суммарного содержания SO42-и Cl-1(на рисунке – 12+3=15 %-экв).
Рис.16. Проведение на графике-квадрате линии анионного состава:
А – нахождение точки на правой стороне квадрата с данным (85%)
содержанием HCO31-,
Б – горизонтальная линия соответствующая 85% HCO31- и 15% SO42-+ Cl-1.
Обе проведенные линии, «катионная» и «анионная» пересекаются, естественно, в одной точке, которая и характеризует ионный состав воды (рис. 17А).
Рис.17. График-квадрат Толстихина с данными химического состава:
А - подземной воды в рассматриваемом примере; Б - анализируемой подземной воды (I), поверхностных вод суши (II) и океанической воды (III)
Примечание.Линии, проведенные для нахождения точки в квадрате, как и на графиках-треугольниках имеют «служебный», технический характер и на итоговом квадрате отсутствуют (рис.18Б), но при выполнении учебной работы их можно оставить. На рисунке 18Бдополнительно нанесены данные химического состава океанической воды и поверхностных вод суши.
У.3.3.3. Назвать воду по классификации Толстихина.
Название воды – это номер одного из 100 маленьких квадратов, на который разделен большой квадрат.
Контрольный вопрос: В каком порядке пронумерованы маленькие квадраты?
В рассматриваемом примере точка химического состава воды находится в маленьком квадрате с номером 12 (на рисунке 18 дополнительно пронумерован горизонтальный ряд с этим квадратом). Ответ: «вода соответствует №12 по классификации Толстихина» следует записать под графиком-квадратом. Если искомая точка попадет на линию между двумя квадратами, то в названии указывают оба номера, а если в вершину четырех смежных квадратов, то номера всех четырех квадратов.