9.2. Формы выражения химического состава подземных вод

9.2.1. Анализ воды и формы его выражения

Анализ воды начинается с отбора пробы, тщательность и правильность которого являются одним из необходимых условий получения достоверных результатов. Для обеспечения чистоты и максимальной сохранности природного состава разработаны специальные правила отбора, предварительной обработки, консервации и хранения проб. Анализ воды должен производиться непосредственно после отбора пробы. Если это невозможно, пробы консервируют. Хранение проб воды требует низкой температуры, замерзание не допускается.

Понятие «анализ воды» в гидрогеологии включает исследование ее физических, в частности органолептических, свойств, химического, в том числе газового и бактериологического, состава.

Для характеристики химического состава воды применяется так называемый общий анализ, включающий определение стандартного комплекса характерных для подземных вод компонентов, показателей и физико-химических параметров, рассмотренных выше.

Набор определяемых компонентов и уровень требуемой точности их анализа, диктующий необходимость применения тех или других методик, определяются целями исследований. Наиболее употребительны три типовых комплекса аналитических определений: полный, сокращенный и полевой.

Полный анализ включает определение физических, в том числе органолептических, свойств (температура, прозрачность, масса взвесей, осадок при стоянии, цвет, запах, вкус и привкус, плотность, электропроводность), величин Eh и рН, содержания ионов CI^-, SO₄^2-, NO₃^-, HCO₃^-, СО₃^2-, Na⁺, К⁺, Са²⁺, Mg²⁺ Fe²⁺, Fe³⁺, NH⁴⁺, NO₂^-, Al³⁺, молекул H₄SiО₄, H₃BО₃, газов H₂S, О₂, СО_2своб, величины окисляемости, сухого остатка. По данным анализа вычисляются жесткость общая, карбонатная, количество СО_2агр. Полный анализ проводится в стационарной лаборатории, где применяются наиболее точные аналитические методики.

Сокращенный анализ включает те же позиции, за исключением Mg²⁺, Na⁺ и К⁺, которые определяются расчетом, а также окисляемости, Eh, Al³⁺, H₂S, Н₃ВО₃. Он может выполняться с помощью стандартных полевых гидрогеохимических лабораторий в экспедиционных условиях в специально оборудованном помещении. Применяется при массовом обследовании химического состава подземных вод региона.

Полевой анализ проводится с помощью специальных облегченных маршрутных лабораторий с полиэтиленовой посудой, позволяющих проводить ориентировочную оценку содержания основных шести макрокомпонентов, NO₃^-, NO₂^-, Fe²⁺, СО_2своб, H₂S, О₂, а также рН и физических свойств непосредственно на источнике. Недостаточная точность полевого анализа несколько компенсируется возможностью определения неустойчивых компонентов (НСО₃^-, СО₃^2-, О₂, Fe²⁺). Полевые методы применяются для получения предварительной характеристики химического состава подземных вод района, иногда позволяют выявлять аномалии и служат основанием для отбора проб на полный и сокращенный анализы.

В комплекс массовых гидрогеохимических исследований входит также полуколичественный спектральный анализ сухого остатка подземных вод, дающий возможность ориентировочно определить состав и количество микрокомпонентов.

Указанные типы анализов предписаны соответствующими инструкциями и сопровождают практически все основные виды гидрогеологических работ: гидрогеологическую, гидрогеоэкологическую и комплексные съемки, исследования с целью оценки эксплуатационных запасов подземных вод и др. При гидрогеологических работах специального назначения они дополняются необходимыми определениями. Например, при оценке состава минеральных лечебных вод проводят анализы бальнеологически активных компонентов: радона, азота, брома, йода, гидросульфид-иона, органических веществ; при изучении подземных промышленных вод с целью использования их как сырья для добычи полезных ископаемых (брома, йода, бора) – анализы этих компонентов; при гидрогеохимических поисках рудных полиметаллических месторождений – анализ на соответствующие элементы: свинец, медь, цинк и др. При исследованиях возможности использования воды в технических целях определяют коагулируемость, коррозийные свойства, умягчаемость и т.д.

На методы анализа, применяемые при гидрогеологических исследованиях, существуют соответствующие ГОСТы. Применяются различные методы аналитической химии: при полевом анализе – титриметрические, колориметрические, турбидиметрические; при сокращенном и полном, кроме того, инструментальные (фотометрия пламени, фотоколориметрия, спектрофотометрия, потенциометрия, радиометрия, хроматография и др.).