3.3 Хімічний склад підземних вод

В природних водах присутні більше як 60 елементів періодичної системи Д.І. Мєндєлєєва. До складу вод входять: іони, солі, недисоційовані молекули, колоїди, органічні речовини і мікроорганізми, нерозчинні частинки, гази.

Серед іонів в природних водах розрізняють макрокомпоненти, мікрокомпоненти, ультрамікрокомпоненти.

Макрокомпоненти (головні компоненти) складають основу підземних вод. Вони визначають хімічний тип води і головні властивості.

Серед макрокомпонентів водень і кисень утворюють основну масу розчину – воду.

До макрокомпонентів належать основні найбільш розповсюджені 6 іонів: катіони , , , аніони , , , які визначають тип хімічного складу води і її властивості. Крім них до макрокомпонентів належать карбонат-іон , гідросульфіт-іон , сульфіт-іон , сполуки азоту і елементи K, Si, Fe, C, P та інші.

Під мікрокомпонентами розуміють хімічні елементи або сполуки, які містяться в підземних водах в кількості менше 10, рідко 100 мг/л.

До мікрокомпонентів належать Li, B, F, Ti, V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Ba, та інші. Вони визначають специфічні властивості підземних вод, хоча і присутні у воді у незначній кількості. Мікрокопоненти впливають на життєдіяльність живих істот і рослин.

До ультрамікрокомпонентів, вміст яких у воді 0,1 мг/л, відносяться Pb, Au, Hg та інші.

Особливе значення мають іони водню та гідроксил-іони , тобто дисоційована частина молекул самої води. Кількість їх дуже мала, але хімічний вплив великий.

Інколи в природних водах присутні колоїди. Деякі елементи і сполуки утворюють у воді агрегати молекул – це міцела – частка колоїдного розчину. В стані колоїдних розчинів в природних водах присутні часто кремнезем, глинозем, гідрооксиди заліза. Серед колоїдів є і органічні речовини. Кількісний вміст і значення колоїдів в підземних водах незначні, тому при аналізі і класифікації вод колоїдами часто нехтують.

Мінералізація води – це сумарний вміст розчинених у воді іонів, солей і колоїдів. Вона визначається в г/л.

За ступенем мінералізації (М) природні води поділяються на:

1) прісні – М до 1 г/л;

2) солонуваті - М від 1 до 10 г/л;

3) солені - М від 10 до50г/л;

4) розсоли - М більше 50г/л.

Мінералізація води визначає і склад розчинених у воді солей. Для прісних вод це і , , для солонуватих це , , , в солених водах починають домінувати , , а в розсолах - , , .

Величину мінералізації вод можна визначати за сухим залишком, який одержують при випаровуванні певного об'єму води. Далі його висушують до постійної ваги при температурі 110 .

Газовий склад води

Основне значення в підземних водах мають: азот , вуглекислий газ , метан . Майже завжди переважає один з цих газів. Крім цих газів значно розповсюджені: кисень , сірководень , аргон Ar, етан , пропан , бутан , в незначній кількості He.

Етан, пропан і бутан, тобто вуглеводневі гази більш тяжкі ніж метан, зв'язані з нафтоносними відкладами.

Гази знаходяться у підземних водах у вигляді молекулярних розчинів. Між газовими і іонно-сольовими компонентами природних вод можуть бути взаємо-переходи і взаємообмін.

Загальна газонасиченість – сума об'ємів усіх розчинених у воді газів. Кількість кожного розчиненого газу у воді виражається в об'ємних одиницях - . Коефіцієнт розчиненості газу залежить від M і t (до 100 - обернена залежність, вище – пряма).

Пружність (тиск насичення) розчиненого газу визначається в Па, дорівнює об'єму розчиненого газу, поділеному на коефіцієнт розчиненості даного газу – закон Генрі, дійсний лише при пружності < 50· Па. При більшому вмісті розчинених газів і високих тисках насичення існує більш складна залежність.