1.4. Классификация состава природных вод

 

Исключительно большое разнообразие качественного и количественного химического состава природных вод вынуждает искать пути их систематизации. Классификаций вод по химическому составу было предло жено немало. Основой для систематизации в существующих классификациях являлись самые различные признаки: величина   минерализации, преоблада ющий компонент или группа, их соотношения между величинами концентра ции разных ионов, наличие повышенных количеств каких-либо специфических компонентов газового (CO₂, H₂S и др.) или солевого состава (Fе, Rа и др.). Известны попытки классифицировать воды соответственно общим условиям, в которых формируется их химический состав. Иногда применяют  и классифика ции, основанные на гипотетических солях.

Классификация по величине минерализации, т. е. по сумме ионов, найденных в воде анализом. Округляя различные предложенные классификацией пределы, можно по величине минерализации наметить следующее деление вод:       

                                

Пресные                            -       до 1,0 г/кг Солоноватые                     -       1—25г/кг С морской соленостью    -       25—50г/кг  Рассолы                            -       выше 50г/кг

 

Область пресных вод, установленная до 1 г/кг, основана на восприятии человеком вкуса, солености при наличии ионов  свыше 1 г/кг. Граница 25 г/кг между солоноватыми водами и водами морской солености установлена Н. М. Книповичем на том основании, что примерно по этой же минерализации (для морской воды 24,695 %) температура замерзания к максимальная плотность воды совпадают. Граница между водами морской солености и солеными водами установлена потому, что в морях не наблюдается соленость свыше 50 г/кг; более высокие ее величины характерны только для соленых озер и высокоминерализованных подземных вод. Существуют градации минерализации воды и в более узких пределах, применительно к определенным объектам или районам. Классификация вод по их минерали зации позволяет произвести подразделение вод только в общих чертах и не учитывает особенностей состава.

 Однако учет общей минерализации необходим, и, следовательно, эта классификация должна не заменять, а дополнять классификации, основанные на другом принципе.

Классификация С.А. Щукарева основана на делении вод по шести главным ионам, присутствующим в воде в количестве, большем, чем 12,5 % -экв. Такими могут быть только. Na, Мg, Са, Сl, SO₄ и НСО₃. Комбинацией трех катионов с тремя анионами можно получить 49 сочетаний, которые, по С. А. Щукареву, соответствуют 49 классам природных вод. Например, состав девятого класса воды определяется присутствием ионов Са, Мg, НСО₃ и SO₄  в количестве, большем, чем 12,5 %-экв каждого из них, считая сумму эквивален тов анионов за 50 %. 

 Классификация О. А. Алекина сочетает принцип деления по преобладающим анионам и катионам с делением по  количественному соотношению между ними. Все природные воды делятся сначала по преобладающему аниону (по эквивалентам) на три класса гидрокарбонатных и карбонатных. сульфатных и хлоридных вод. Каждый класс по преобладающему катиону подразделяется далее на три группы кальциевую, магниевую и натриевую. Каждая группа в свою очередь подразделяется на четыре типа вод, определяемых соотношением между ионами в эквивалентах.

1. НСО₃^->Са²⁺+Мg ,

2. НCО_з^-<Са²⁺+Mg²⁺<HСО₃^-+SO₄^2- ,

3.НCО_з^-+SO₄^2-<Са²⁺+Mg²⁺илиСl^->Na⁺,                      4. НCО_з^- = 0.         

Воды типа 1 образуются или в процессе химического выщелачивания изверженных пород, или при обменных процессах Са и Mg на Na. Эти воды чаще всего маломинерализованные, исключение составляют бессточные озера, питаемые подобными водами.

Воды типа 2 - смешанные. Состав их может быть связан генетически как с осадочными породами, так и с продуктами выветривания изверженных пород. К этому типу относятся воды большинства рек, озер и подземные воды малой и умеренной минерализации.

Воды типа 3 - метаморфизировачные. Они включают какую-то часть сильноминерализованных вод или вод, подвергшихся катионному обмену Na на Са или   Mg. К этому типу относятся воды океана, морей, лиманов реликтовых  водоемов и многие другие сильноминерализованные воды.

Для лучшей дифференциации состава воды типа 3 Е В. Посохов предложил ввести еще два подтипа

3а — с соотношением ионов Сl<Na+Мg,

36 — с соотношением ионов Сl > Nа+Мg.

Подтип 3б особенно характерен для сильно минерализованных вод лагунного происхождения. В водах этого подтипа Сl уравновешивает даже часть ионов кальция.

К типу 4, характеризуемому отсутствием НСОз^-, относятся кислые воды, загрязенёные.

Возможность существования вод других классов (нитратного, боратного) не исключена, но крайне маловероятна, поэтому включать их в схему во избежание громоздкости нецелесообразно. Более реально преоблада ние в некоторых водах кремневой кислоты, но она почти целиком недиссоци ирована и не уравновешивает катионов.

 Выделение в отдельный класс вод с преобладанием органического вещества невозможно, так как органическое вещество природных вод обладает весьма сложным составом.

Для краткого обозначения выделенных 27 видов природных вод применены символы. Класс обозначен символом, выведенным из названия соответствующего аниона (С, S, С1), а группа — своим химическим символом, который проставляется в виде степени к символу класса.  Символы пишутся следующим образом С₂^Ca (гидрокарбонатный класс, группа кальция, тип второй) или  S₃^Na(сульфатный класс, группа натрия, тип третий), или Сl₃^Na (хлоридный класс, группа натрия, тип третий).

Кроме того, для количественной характеристики добавляется величина минерализации. В некоторых случаях в индекс следует вводить второй  по величине анион или катион, если его содержание лишь немного уступает преобладающему иону. При составлении индекса символ класса или группы надо ставить в последовательности уменьшения концентрации данного иона.

Классификация В.А.Александрова служит для характеристики лечебных вод. Воды по этой классификации подразделяются на 5 классов по аниону, превышающему 12,5 % экв, каждый из которых делится по преобладающим катионам. К первым четырём классам относятся: гидрокарбонатный, сульфатный, хлоридный и нитратный.  Смешанный — включает воды, содержащие одновременно разные анионы в количестве 12,5 % экв.

 Кроме этих пяти классов, различающихся по ионному составу, предусматривается одновременное разделение вод по их особым свойствам.

А. Воды с активными ионами а) железистые (>10 мг/л),  б) мышьяковистые (>1 мг/л), в) йодо-бромистые (Вг> 25 мг/л, ,1>10 мг/л), г) кремнистые (>50 мг/л), д) с другими активными ионами (F, В, Li, Со и др.).

Б. Газовое воды а) углекислые (>075 г/л), 6) сероводородные (>10 мг/л), в) радоновые (>10 ед. Махе), г) другие (азотные, метановые и др ).      

В. Нормальные воды а) теплые (20—37°), б) горячие (>37°).