9.2.2. Формы выражения химического состава подземных вод

Количественную характеристику состава подземных вод принято давать в «концентрационной» форме и выражать количеством вещества, приходящегося на единицу объема, или для рассолов с высокой плотностью – массы природного раствора.

Для выражения результатов химических анализов обычно используются следующие три формы:

1. весовая (г/л, мг/л, г/кг, мг/кг); последняя (мг/кг) – примерно соответствует принятой в зарубежной литературе единице ррm («parts per million» – частей на миллион); для газов (мл, л/кг);

2. эквивалентная (мг-экв/л, г-экв/л, мг-экв/кг, г-экв/кг) вычисляется делением массы вещества на его эквивалентную массу;

3. процент-эквивалентная (% экв) – доля (%) каждого иона в общей (принимаемой обычно за 100%) сумме миллиграмм-эквивалентов ионов одного знака (катионов или анионов). Эта форма позволяет сравнивать химический состав подземных вод разной минерализации и оценивать роль каждого иона в их составе.

В связи с переходом на Международную систему единиц (СИ) вместо терминов «вес» и «весовая концентрация» следует употреблять термины «масса» и «массовая концентрация». Объем рекомендуется выражать не в литрах, а в кубических дециметрах. За основную единицу количества вещества принят моль.

Процентная форма выражения анализов используется для их графического представления на гидрогеологических и гидрогеохимических картах, разрезах, графиках (рис. 18). В частности, в литературе сейчас встречается уже устаревшая, так называемая солевая форма выражения анализа в виде графика-прямоугольника (а). Ионы на нем нанесены в порядке уменьшения растворимости, пунктиром показаны «гипотетические соли». Однако в связи с тем, что процессы формирования химического состава являются значительно более сложными, нежели простое растворение, с генетической точки зрения эта форма выражения анализов не вполне корректна. Круги-диаграммы или графики-круги (б, в) делятся пополам, слева (сверху вниз) пропорционально процентному содержанию откладываются анионы, справа – катионы. Минерализация проставляется рядом; нередко ее отражают и в величине диаметра круга.

Кроме указанных применяют различные графические изображения изменений химического состава в пространстве: в разрезе одной или нескольких (гидрохимический профиль, по А.А. Бродскому) скважин; в радиальных координатах; многочисленные диаграммы, имеющие целью дифференциацию состава вод в зависимости от их генезиса (например, диаграммы М.Г. Валяшко, В.А. Сулина и др.).

Рис. 18. Графические способы выражения химического состава воды: а – график-прямоугольник (пунктир – «гипотетические» соли); б – круги-диаграммы;

в – гидрогеохимический профиль (по А.А. Бродскому):

1 – HCO₃^-; 2 – SO₄²⁺; 3 – Cl^-; 4 – Са²⁺, 5 – Mg²⁺ 6 – (Na⁺ + К⁺); 7 – NO₃^-; 8 – t°C

Процент-мольная (% экв) форма выражения химических анализов воды, кроме того, широко используется для представления их результатов в специфической, применяемой только для анализа природных вод, краткой форме – так называемых формул химического состава.

Для наглядного изображения химического состава минеральных вод М.Г. Курловым (1921) была предложена формула. В настоящее время она используется и для систематизации пресных вод. Формула Курлова представляет собой псевдодробь, в числителе которой записываются анионы (в процентах количества вещества эквивалента) в порядке убывания их содержания. В знаменателе в таком же порядке располагаются катионы. Количество вещества эквивалента катионов и анионов округляется до целого числа. Слева от дроби записывается общая минерализация воды М (г/л). Здесь же указывается содержание газов и некоторых микроэлементов. Справа от дроби записывается температура воды Т (°С) и расход (дебит) воды Д или суммарный дебит Д∑ для скважин и источников (л/с, м³/сут):

(9.1)

Здесь р – специфические компоненты, содержащиеся в природных водах.

Например, состав воды одной из разведочных скважин по формуле Курлова можно выразить в следующем виде:

В формуле ионного состава обычно указывают лишь те ионы, концентрация которых превышает 10, иногда 20%.