Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Практикум. Гидрогеология

.pdf
Скачиваний:
19
Добавлен:
04.07.2023
Размер:
1.08 Mб
Скачать

Результат анализа ионов, выраженный в различных формах,

представляют в виде таблицы 4.2:

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 4.2

 

Пример выражения результатов химического анализа воды

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Катионы

 

Содержание

 

Анионы

 

Содержание

 

 

мг/л

мг-экв/л

%-экв/л

 

мг/л

мг-экв/л

%-экв/л

 

Na+

78

3,39

 

34

Cl-

125

3,53

36

 

K+

9

0,23

 

2

SO42-

83

1,73

17

 

Ca2+

89

4,44

 

44

NO3-

5

0,08

1

 

Mg2+

24

1,97

 

20

HCO3-

282

4,62

46

 

Итого

200

10,03

 

100

Итого

495

9,96

100

 

рН=7,6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определение общей минерализации. Для определения общей минерализации находят сумму миллиграммов всех ионов, молекул и других соединений, содержащихся в воде согласно выполненному анализу. О величине общей минерализации можно судит по сухому, или плотному остатку,

полученному после выпаривания воды. Растворенные газы, летучие соединения, в том числе органические вещества, при выпаривании и высушивании улетучиваются, но могут идти процессы гидролиза и образования кристаллогидратов. Все это может приводить к значительным погрешностям в определении сухого остатка. Расхождение между экспериментальным определением сухого остатка и расчетной величиной общей минерализации не должно превышать 3 %.

Определение видов жесткости воды. Общая жесткость определяется как сумма миллиграмм-эквивалент в 1 л ионов Ca2+ и Mg2+, карбонатная – как величина иона HCO3-, связанного с Ca2+ и Mg2+. В случае, когда количество иона HCO3- превышает суммарное содержание ионов Ca2+ и Mg2+, вся жесткость считается карбонатной. Постоянную жесткость воды определяют как разницу между общей и карбонатной.

31

4.2. Графическое изображение результатов химических анализов

Формула Курлова (или формула состава воды) - прием наглядного изображения химического состава природной воды. Эта формула представляет собой псевдодробь, в числителе которой В УБЫВАЮЩЕМ порядке записывают процент-эквивалентное содержание анионов, в знаменателе катионов.

Перед дробью сокращенно указывают величину минерализации (М) в г/л

с точностью до одного десятичного знака, и компоненты (в том числе и газы),

придающие воде специфические свойства (CO2, H2S, Br, Y, радиоактивность и др.). Справа от дроби указывают показатели, характеризующие Eh, pH, Т (ºС),

при наличии данных – дебит Q скважины или источника в м3/сут.

Ионы, присутствующие в количествах менее 10 %-экв/л в форму не вносят.

В наименование состава воды включаются анионы и катионы,

содержание которых превышает 25 %-экв/л. Наименование состава воды дается в следующем порядке: по минерализации, по анионному, затем по катионному составу (в порядке УВЕЛИЧЕНИЯ их величин), по специфическим компонентам, по величине pH, по температуре.

В качестве примера рассмотрим формулу состава воды для приведенного выше результата химического анализа подземных вод.

 

HCO

46Cl36SO

4

17

 

М0,7

3

 

 

pH7,6

Ca44Na34Mg 20

 

 

Т. е. вода хлоридно-гидрокарбонатная натриево-кальциевая пресная,

слабощелочная.

Существуют графические способы выражения химического состава природных вод, которые позволяют на небольшой по размерам схеме показать результаты сотен анализов. Рассмотрим 2 из них: метод треугольных координат и график–квадрат Толстихина.

32

Метод треугольных координат (графики-треугольники Фере).

Применение равносторонних треугольников для отображения химического состава природных вод основано на общеизвестном их свойстве: общая длина перпендикуляров, восстановленная из любой точки равностороннего треугольника на его стороны, является величиной постоянной, т. е.

перпендикуляры из каждой точки треугольника могут служить координатами

(рис. 4.1).

Cl 100%-экв

 

0% 100%

25%

75%

Na 100%-экв

 

0% 100%

25%

75%

 

 

хлоридные

 

 

 

50%

 

 

50%

 

 

смешанные

 

 

75%

 

 

 

25%

 

гидрокарбо

сульфатные

 

натные

 

100%

 

 

 

0%

 

 

 

 

0%

25%

 

50%

75%

100%

HCO 100%-экв

 

 

SO

100%-экв

3

 

 

 

4

 

 

натриевые

 

 

 

50%

 

50%

 

смешанные

 

 

75%

 

 

25%

 

кальциевые

магниевые

100%

 

 

 

0%

0%

25%

50%

75%

100%

Ca100%-экв

 

Mg100%-экв

Рис. 4.1. Графическая систематизация химических анализов подземных вод по треугольникам Фере

Графики-треугольники Фере составляются отдельно для катионов и анионов, содержание которых дается в %-экв/л. В вершинах треугольников содержание ионов составляет 100 %-экв/л. Каждая сторона треугольника делится на 10 равных частей по 10 %-экв. Положение анализов определяется пересечением 3-х линий, параллельных основаниям треугольника.

Группировка анализов в вершинах треугольников указывает на преобладание в водах соответствующих ионов; в средней части располагаются смешанные по составу воды. Графики-треугольники дают возможность определения соотношений каждого иона, но сопоставление анализов затрудняется разобщенным изображением анионов и катионов.

График-квадрат Н. И. Толстихина. График-квадрат представляет собой квадрат, каждая сторона которого разделена на 10 равных частей – по 10 %-экв.

33

По горизонтальным сторонам квадрата наносят количество катионов (%-экв),

по вертикальным – количество анионов. На левой стороне квадрата сверху вниз откладывается эквивалентное содержание сумы ионов Cl-+SO42-; на правой -

соответственно, снизу вверх HCO3-; на верхней стороне слева направо - Ca2++Mg2+ и тяжелые металлы (Ме), внизу - Na++K+. Положение анализа на квадрате отмечается точкой и определяется пересечением 2-х осей координат

(рис. 4.2).

Рис. 4.2. Графическая систематизация химических анализов подземных вод по квадрату Н. И. Толстихина

Группировка анализов в вершинах квадрата указывает на преобладание химического состава воды: если точка находится в верхнем правом углу квадрата, вода, как правило, имеет гидрокарбонатный магниево-кальциевый состав; если в левом верхнем углу – гидрокарбонатный натриевый. В левом нижнем углу сосредоточены преимущественно хлоридные и сульфатные натриевые воды, а в правом нижнем – хлоридно-сульфатные магниево-

кальциевые, в центре – смешанные по составу воды.

Недостатком использования графиков-квадратов является суммарное изображение ионов Cl- и SO42, Ca2+ и Mg2+.

Задание. Обработать химический анализ подземный воды, приведенный в таблице 4.3.

34

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 4.3

 

 

 

 

 

Результаты химических анализов воды

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Водопункт

Температу

рН

Своб.

 

Сухой

 

Анионы, мг/л

 

 

Катионы, мг/л

Примечание

 

п.п

 

ра воды, 0С

 

СО2,

 

ост.,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

мг/л

 

мг/л

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СО32-

НСО3-

SO42-

CI-

 

Na++

Ca2+

Mg2+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.

Скважина 1

8

7,2

0,8

 

298

-

115,9

107,4

8,9

 

12,9

52,1

15,2

NO3 –1.4 мг/л

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.

Скважина 2

7

7,7

15,0

 

328

-

158,6

118,8

5,3

 

16,0

66,1

14,6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.

Скважина 3

6

7,1

49,5

 

278

-

134,2

71,1

7,1

 

8,5

50,1

12,1

Feобщ - 0,2 мг/л

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.

Шахтный

15

7,8

21,0

 

3394

348,1

2041,0

4,1

585,0

 

1364,0

9,0

23,1

NO3 -3,3 мг/л

 

 

водоотлив

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Feобщ – 0,2 мг/л

 

5.

Скважина 4

5

8,5

57,0

 

468

3,0

94,6

258,4

5,3

 

19,1

73,2

32,8

NO2 – 0,02 мг/л

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

NO3 – 0,2 мг/л

 

6.

Скважина 5

7

7,3

1,6

 

798

-

405,7

261,2

24,8

 

170,1

50,1

36,4

NO3 – 7,0 мг/л

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7.

Шахтный

10

7,6

33,3

 

1062

42,0

610,2

174,4

120,6

 

300,7

23,1

52,3

NO3 –7,5 мг/л

 

 

водоотлив

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8.

Скважина 6

8

7,7

88,0

 

211

-

58,0

93,4

10,6

 

9,4

30,1

15,8

NO3 – 0,9 мг/л

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9.

Шахтный

13

7,3

12,4

 

3184

9,0

485,1

1564,7

280,1

 

465,3

244,5

198,2

NO3 – 1,8 мг/л

 

 

водоотлив

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

NO2 – 1,2 мг/л

 

10.

Скважина 7

10

7,7

43,7

 

688

12,0

201,3

179,7

152,4

 

104,8

70,1

44,9

NO3 – 0,9 мг/л

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.

Шахтный

12

7,6

31,5

 

3164

24,0

521,7

811,8

921,8

 

826,5

86,2

149,6

NO3 – 0,5 мг/л

 

 

водоотлив

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12.

Скважина 8

9

7,1

8,8

 

390

-

67,1

206,1

7,1

 

14,9

62,1

21,8

NO3 – 1,2 мг/л

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ΝΗ4 –1,2 мг/л

 

13.

Скважина 9

9

7,1

19,2

 

332

-

259,3

68,8

7,5

 

16,3

70,1

20,6

NO3 –1,8 мг/л

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fe –0,9 мг/л

 

 

 

 

 

 

 

 

35

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Продолжение табл. 4.3

Водопункт

Температу

рН

Своб.

Сухой

 

Анионы, мг/л

 

Катионы, мг/л

Примечание

п.п

 

ра воды, 0С

 

СО2,

ост.,

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

мг/л

мг/л

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СО32-

НСО3-

SO42-

CI-

Na++

Ca2+

Mg2+

 

 

 

 

 

 

 

 

14.

Шахта

14

7,7

10,5

2078

66,0

744,4

161,7

657,8

703,0

28,1

53,5

NO3 – 4,0 мг/л

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15.

Скважина 10

10

8,3

22,4

328

6,0

137,3

115,6

7,1

11,3

66,1

15,2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16.

Скважина 11

8

7,9

38,9

447

-

94,6

245,7

7,1

9,4

75,2

31,6

NO3 – 1,2 мг/л

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ΝΗ4 – 2,0 мг/л

17.

Скважина 12

7

8,1

71,8

489

-

85,4

256,0

12,4

27,1

80,2

27,3

NO3 -22,5 мг/л

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fe –5,7 мг/л

18.

Скважина 13

8

8,0

13,3

304

-

125,1

104,1

14,2

29,9

56,1

7,9

NO3 – 8,0 мг/л

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

19.

Шахта

13

7,3

46,0

1056

-

317,2

385,4

145,3

159,3

116,2

55,3

NO3 – 1,2 мг/л

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20.

Шахта

14

7,4

11,0

1250

-

283,7

503,6

138,2

143,4

134,2

74,1

NO3 –0,5 мг/л

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

21.

Скважина 14

9

7,5

78,5

438

-

140,3

216,3

10,6

18,6

86,1

24,3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

22.

Шахта

13

7,9

28,0

1842

-

-

291,8

850,9

537,3

58,1

45,0

ΝΗ4 –0,7 мг/л

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fe –2,0 мг/л

23.

Скважина 15

10

6,4

21,1

617

-

30,5

393,4

7,1

19,8

78,2

49,8

NO3 – 1,5 мг/л

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ΝΗ4 – 1,0 мг/л

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fe – 1,7 мг/л

24.

Скважина 16

8

7,1

36,5

295

-

36,6

141,1

26,6

18,8

47,1

15,2

NO3 – 8,0 мг/л

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

25.

Скважина 17

9

7,6

15,4

367

-

244,0

1,0

9,0

46,3

35,3

6,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

36

36

4.3. Оценка качества питьевых вод

При оценке подземных вод для питьевого водоснабжения пользуются следующими нормативными документами: ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая»,

СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества».

Согласно этим документам, питьевая вода должна быть безопасна в эпидемическом и радиационном отношении, безвредна по химическому составу и иметь благоприятные органолептические свойства.

Безопасность воды в эпидемическом отношении определяют ее соответствием нормативам по микробиологическим и паразитологическим показателям, представленным в таблице 4.4.

Таблица 4.4

Микробиологические и паразитологические показатели качества воды

Показатели

 

Единицы измерения

Нормативы

Термотолерантные колиформ-

число бактерий в 100 мл

 

отсутствие

ные бактерии (ТТКБ)

 

 

 

 

Общие колиформные бактерии

число бактерий в 100 мл

 

-”-

(ОКБ)

 

 

 

 

Общее микробное число (ОМЧ)

число

образующих

колоний

не более 50

 

бактерий в 1 мл

 

 

Колифаги

число бляшкообразующих единиц

отсутствие

 

(БОЕ) в 100 мл

 

 

Споры сульфитредуцирующих

число спор в 20 мл

 

отсутствие

клостридий

 

 

 

 

Цисты лямблий

число цист в 50 л

 

отсутствие

Безвредность питьевой воды по химическому составу определяется ее

соответствием нормативам по:

-обобщенным показателям и содержанию вредных химических веществ,

наиболее часто встречающихся в природных водах на территории Российской Федерации, а также веществ антропогенного происхождения,

получивших глобальное распространение (таблица 4.5);

37

-содержанию вредных химических веществ, поступающих и образующихся в воде в процессе ее обработки в системе водоснабжения

(таблица 4.6);

-содержанию вредных химических веществ, поступающих в источники водоснабжения в результате хозяйственной деятельности человека

(приложение 2 СанПиНа 2.1.1074-01).

Таблица 4.5

Обобщенные показатели и содержания вредных химических веществ в

природных водах

Показатели

Ед.

Нормативы (предельно-

Показатель

Класс

 

изм.

допустимые концентрации

вредности*

опасности

 

 

(ПДК), не более

 

 

 

Обобщенные показатели

 

 

Водородный показатель

Ед.

в пределах 6-9

 

 

 

рН

 

 

 

Общая минерализация

мг/л

1000 (1500)**

 

 

(сухой остаток)

 

 

 

 

Жесткость общая

мг-

7,0 (10)**

 

 

 

экв/л

 

 

 

Окисляемость

мг/л

5,0

 

 

перманганатная

 

 

 

 

Нефтепродукты, суммарно

мг/л

0,1

 

 

Поверхностно-активные

мг/л

0,5

 

 

вещества (ПАВ),

 

 

 

 

анионоактивные

 

 

 

 

Фенольный индекс

мг/л

0,25

 

 

 

Неорганические вещества

 

 

Алюминий (Al3+)

мг/л

0,5

с.-т.

2

Барий (Ba2+)

-“-

0.1

-“-

2

Бериллий (Ве2+)

-“-

0,0002

-“-

1

Бор (В, суммарно)

-“-

0,5

-“-

2

Железо (Fe, суммарно)

-“-

0,3 (1,0)**

орг.

3

Кадмий (Cd суммарно)

-“-

0,001

с.-т.

2

Марганец (Mn, суммарно)

-“-

0,1 (0,5)**

орг.

3

Медь (Cu, суммарно)

-“-

1,0

-“-

3

Молибден (Mo, суммарно)

-“-

0,25

с.-т.

2

Мышьяк (As, суммарно)

-“-

0,05

-“-

2

Никель (Ni, суммарно)

-“-

0,1

-“-

3

Нитраты (по NO3-)

-“-

45,0

-“-

3

Ртуть (Hg, суммарно)

-“-

0,0005

-“-

1

Свинец (Pb, суммарно)

-“-

0,03

-“-

2

Селен (Se, суммарно)

-“-

0,01

-“-

2

 

 

38

 

 

Продолжение табл. 4.5.

Показатели

Ед.

Нормативы (предельно-

Показатель

Класс

 

изм.

допустимые концентрации

вредности*

опасности

 

 

(ПДК), не более

 

 

Стронций (Sr2+)

-“-

7,0

-“-

2

Сульфаты (SO42-)

-“-

500

орг.

4

 

для климатических районов

 

 

- I и II

-“-

1,5

с.-т.

2

- III

-“-

1,2

-“-

2

Хлориды (Cl-)

-“-

350

орг.

4

Хром (Cr6+)

-“-

0,05

с.-т.

3

Цианиды (CNn)

-“-

0,035

-“-

2

Цинк (Zn2+)

-“-

5.0

орг.

3

 

Органические вещества***

 

 

-ГХЦГ (линдан)

-“-

0,002

с.-т.

1

ДДТ (сумма изомеров)

-“-

0,002

-“-

2

2,4-Д

-“-

0,03

-“-

2

Примечание: * - лимитирующий признак вредности вещества, по которому установлен норматив: «с.-т.» - санитарно-токсикологический, «орг.» - органолептический; ** - величина, указанная в скобках, может быть установлено по постановлению главного государственного санитарного врача по соответствующей территории для конкретной системы водоснабжения на основании оценки санитарно-эпидемиологической обстановки в населенном пункте и применяемой технологии водоподготовки; *** - нормативы приняты в соответствии с рекомендациями ВОЗ.

Таблица 4.6

Содержание вредных химических веществ, поступающих и

образующихся в воде в процессе ее обработки в системе водоснабжения

Показатели

Ед.

Нормативы (предельно-

Показатель

Класс

 

изм.

допустимые концентрации

вредности

опасности

 

 

(ПДК), не более

 

 

Хлор

 

 

 

 

- остаточный свободный

мг/л

в пределах 0,3-0,5

орг.

3

- остаточный связанный

-“-

в пределах 0,8-1,2

-“-

3

Хлороформ (при

-“-

0,2

с.-т.

2

хлорировании воды)

 

 

 

 

Озон остаточный

-“-

0,3

орг.

 

Формальдегид (при

-“-

0,05

с.-т.

2

озонировании воды)

 

 

 

 

Полиакриламид

-“-

2,0

-“-

2

Активированная

-“-

10

-“-

2

кремнекислота (по Si)

 

 

 

 

Полифосфаты (по РО43-)

-“-

3,5

орг.

3

Остаточные количества

-“-

см. показатели

 

 

алюминий- и

 

«Алюминий» и «Железо»

 

 

железосодержащих

 

таблицы 4.5

 

 

коагулянтов

 

 

 

 

 

 

39

 

 

При обнаружении в питьевой воде нескольких химических веществ,

относящихся к 1 и 2 классам опасности и нормируемых по санитарно-

токсикологическому признаку вредности, сумма отношений обнаруженных концентраций каждого из них в воде к величине его ПДК не должна быть больше 1. Расчет ведется по формуле:

С

 

С

2

 

С

n

 

1

+

 

+ .... +

 

1

ПДК

ПДК

ПДК

1

2

n

 

 

 

 

 

Благоприятные органолептические свойства воды определяются ее соответствием нормативам, указанным в таблице 4.7, а также нормативам содержания веществ, оказывающих влияние на органолептические свойства воды, приведенным в табл. 4.5 и 4.6 и в Приложении 2 СанПиН 2.1.4.1074-01.

Таблица 4.7

Нормируемые значения показателей органолептических свойств воды

Показатели

Единицы измерения

Норматив, не более

Запах

баллы

 

2

Привкус

-“-

 

2

Цветность

градусы

20

(35)*

мутность

ЕМФ (единицы мутности по

2,6

(3,5)*

 

формазину) или

 

 

 

мг/л (по каолину)

1,5

(2,0)*

Примечание: * - величина, указанная в скобках, может быть установлена по постановлению главного государственного санитарного врача по соответствующей территории для конкретной систему водоснабжения на основании оценки санитарноэпидемиологической обстановки в населенном пункте и применяемой технологии водоподготовки.

Не допускается присутствие в питьевой воде различимых невооруженным глазом водных организмов и поверхностной пленки.

Радиационная безопасность питьевой воды определяется ее соответствием нормативам по показателям общей и -активности,

представленным в таблице 4.8.

40

Соседние файлы в предмете Гидрогеология