22. Физические и химические свойства подземных вод, их жесткость, агрессивность.

1.Физические свойства подземных вод

При оценке подземных вод для водоснабжения исследуют вкус, запах, цвет, прозрачность, температуру и другие физические свойства, которые характеризуют органолептические свойства воды. Они обычно прозрачны, бесцветны, не имеют запаха. Вкус зависит от вида и количества растворенных солей и газов. Температура подземных вод колеблется в широких пределах в зависимости от глубины залегания водоносного слоя. Различают холодные воды 0…20 оС, теплые или субтермальные 20…37оС, термальные 37…100оС, перегретые более 100 оС. Очень холодные подземные воды циркулируют в зоне вечной мерзлоты, в высокогорных районах; перегретые воды характерны для районов молодой вулканической деятельности Камчатка. На участках действующих водозаборов в основном распространены холодные воды с температурой 5…20оС. С увеличением глубины залегания температура воды по закону геотермической ступени возрастает, достигая на глубине нескольких километров 100 оС и более. Плотность воды изменяется в зависимости о температуры и количества растворенных в ней веществ. Колебания от 0,8 250оС до 1,4 г\см за счет солей. Сжимаемость подземных вод характеризуется коэффициентом сжимаемости, показывающем, на какую долю первоначального объема жидкости уменьшается объем при увеличении давления на 105 Па. Коэффициент сжимаемости составляет 2,5…5,010-5Па, т.е. вода в некоторой степени обладает упругими свойствами, что важно при изучении напорных подземных вод. Вязкость воды характеризует внутреннее сопротивление частиц ее движению. С повышением температуры вязкость уменьшается. Электропроводность зависит от количества солей в воде 0,02 до 1,00 Ом м. Радиоактивность подземных вод вызвана присутствием в ней радиоактивных элементов урана, стронция, цезия, радия, радона и др.. Даже ничтожно малые концентрации сотые и тысячные доли мг\л некоторых радиоактивных элементов могут быть вредными для человека.

2.Подземная вода представляет собой сложный водный раствор, содержащий растворенные соли, газы, органические вещества и коллоиды. Количественные соотношения между отдельными компонентами обусловливают физические свойства и химический состав подземных вод. Ионно-солевой состав. Подземная вода не встречается в химически чистом виде. В ней обнаружено более 60 элементов периодической системы. Основные компоненты ионы, определяющие химический тип воды, — Cl, SO4, HCO3, Na, Mg, Ca, K. Суммарное содержание растворенных в воде минеральных веществ называют общей минерализацией. О ее величине судят по сухому или плотному остатку, который получается после выпаривания определенного объема воды при температуре 105…110оС.

3.Свойство воды, обусловлено содержанием в ней ионов кальция и магния, называют жесткостью. Различают: общую жесткость все ионы Ca и Mg; карбонатную жесткость содержание карбонатных и гидрокарбонатных ионов; устранимую временную жесткость, определяемую экспериментально после кипячения пробы; некарбонатную жесткость, определяемую вычитанием из общей жесткости карбонатной; неустранимую постоянную жесткость, определяемую вычитанием из общей жесткости устранимой жесткости. Жесткие воды дают накипь в паровых котлах, плохо взмыливаются и вызывают другие нежелательные явления.

4.Агрессивность подземных вод. Агрессивное действие вод на бетон проявляется в растворении его карбоната кальция, а также в образовании солей CaSO42H2O, MgSO42H2O и гидросульфоалюмината кальция, вызывающего вспучивание и крошение бетона. Агрессивное действие на металл коррозия. Проявляется в основном за счет окисления железа с образование ржавчины. Мягкая вода проявляет свою агрессивность еще сильнее из-за ее большой растворимости.

Вид агрессивности

Признаки агрессивности

Сульфатная

Повышенное содержание иона SO4

2-

Магнезиальная

То же, Mg

2+

Общекислотная

Низкие значения рН. Вода обладает

агрессивностью при рН 5

Углекислотная

Наличие агрессивной углекислоты CO2

Выщелачивающая

Низкое содержание иона HCO3