Химический состав подземных вод

химический состав подземных вод

Химический состав подземных вод является важнейшим геохимико-экологическим фактором, оказывающим прямое биохимическое воздействие на организм человека и его физиологические функции. Академик В. И. Вернадский считал природные воды сложными растворами. В их составе выделяются: макро-и микрокомпоненты, газы, органические вещества, микроорганизмы. Большое значение имеют изотопы химических элементов. В настоящее время в подземных водах различными методами анализа определяется более 85 химических элементов таблицы Менделеева, характеризующих общий химический тип воды и  её свойства.

Распространенность и содержание минеральных веществ в подземных водах различны, в связи с чем среди них выделяются макро- и микрокомпоненты.

Макрокомпоненты определяют химический тип воды, её общую минерализацию М (сухой остаток) и название по общему химическому составу. Основными макрокомпанентами являются наиболее распространённые в земной коре катионогенные ( Са, Мg, Na, K, Fe) и анионогенные ( Cl, S, C, Si) элементы. Устойчивость и возможность накопления в водах данной минерализации  отдельных макрокомпонентов  определяется растворимостью соединений, образованных главными катионогенными элементами с главными анионогенными.

Микрокомпоненты содержаться в подземных водах  в незначительных количествах, определяемых миллиграммами, микрограммами  и долями микрограммов в 1 л. Микрокомпоненты (Fe, Mn, Cu, Zn, Pb, Al, Be, Mo, As, Se, Sr, F и др.) определяются в питьевой воде в соответствии с САНПИНом и ГОСТом « Вода питьевая», так как от них зависят токсикологические и органолептические показатели воды. Например: высокая концентрация фтора в питьевых водах приводит к заболеванию флюорозом, а низкая концентрация – кариесом. Высокая концентрация нитратов способствует заболеванию детей  болезню крови – метаглобиномией, а производные нитратов в организме (нирозоамины) имеют канцерогенные свойства. Многие типы минеральных вод оказывают на организм человека лечебное воздействие благодаря содержанию в них биологически активных микрокомпонентов ( Fe, Br, I, B, F, As, Si ) Для каждого элемента существует оптимальная концентрация, которая способствует нормальной регуляции функций  организма , а выше и ниже неё происходит нарушение этих функций  с возникновением различных заболеваний.  Сложности установления таких оптимальных концентраций определяются тем, что биохимическое действие каждого элемента зависит от того, вкакой геохимической среде находится элемент и какое геохимическое окружение характерно для него.

Обоснованию  оптимальных концентраций для основных  химических элементов в питьевой воде полезной для жителей СПб и Ленинградской области посвящена многолетняя работа исследователя В. Ю. Година, генерального директора ООО «АКВАЛАЙН», ООО «КАРЕЛА».

Характеристику  физиологически полноценных питьевых вод по территориям административных районов Ленинградской области и Санкт-Петербурга отражает группа главных факторов физико-химических свойств питьевой воды: водородный показатель – рН (кислотность воды), минерализация, жесткость, основные макроэлементы — калий, магний, кальций, натрий, неорганические соли – бикарбонаты, хлориды и сульфаты этих элементов – всего 12 показателей, а также 4 элемента наиболее часто встречающиеся и оказывающие значительное влияние на качество подземных вод основных водоносных комплексов Ленинградской области и СПб — марганец, бор, железо и барий.

Минерализация — это общее содержание минеральных солей в воде.

Общая жесткость воды обусловлена преимущественно присутствием в воде кальция и магния, которые находятся в виде гидрокарбонатов, карбонатов, хлоридов, сульфатов и других соединений; имеют также значение ионы  железа, бария, марганца.

Наибольшее влияние на качество рассматриваемых подземных вод из группы: марганец, бор, железо и барий оказывает железо, которое в девонском, совместной эксплуатации ордовикского и девонского, карбонового  кембро-ордовикского водоносных комплексов, где в половине проб воды концентрация превосходит ПДК, установленных СаНПиН 2.1.4.1116-02, и тем самым снижает качество воды. Влияние марганца на качество значительно слабее, чем влияние железа, но его концентрация десятки раз может превосходить ПДК. Наибольшее количество превышений в архей-протерозойском водоносном комплексе. Барий и бор количество каждого  из них более чем  в 20% проб превышает ПДК. Другие элементы, концентрация которых не превышает 15%  в таблицу не внесены.

В результате проведенных исследований было открыто месторождение физиологически полноценной питьевой воды (47; 78) c оптимальной минерализацией, физико-химическими  и органолептическими свойствами для жителей Санкт-Петербурга и Ленинградской области. Эксплуатация месторождения ведется с 2008 г.

ФППВ (47; 78) соответствует эколого-физиологическому критерию оптимальности макро- и микроэлементного состава питьевых вод региона Ленинградской области и Санкт-Петербурга. Ее общая минерализация находится в более жестком диапазоне — 150-350 мг/л. Содержание основных жизненно важных биогенных элементов: общая жесткость 1,2 — 4,5 мг-экв/л, щелочность 1 — 5, кальций 10 — 40 мг/л, магний 5 — 45 мг/л, калий 2 — 20 мг/л, бикарбонаты 50 — 300 мг/л, фторид-ионы 0,5 — 1,0 мг/л, йодид-ионы 5 — 100 мкг/л. Структура подземной питьевой воды соответствует состоянию организма человека, проживающего в данном регионе: 150-350 мг/л — оптимальный уровень минерализации (население Санкт-Петербурга адаптировано к воде низкой минерализации).

В настоящее время наиболее распространено выражение химического состава воды в виде формулы Курлова. Она представляет собой псевдодробь, в числителе которой представлены анионы в порядке убывания их содержания, а в знаменателе – катионы. Слева  от дроби даются название характерного газа и его содержание, специфические компоненты и минерализация воды. Формула Курлова была предложена в 1928 году и после этого претерпела некоторые изменения. Наиболее рациональным является вариант этой формулы преложенный  И.Ю. Соколовым. Он заключается в следующем: 1. В левой стороне формулы записывается (в мг/л) содержание газов, а затем микрокомпонентов, если их количество превышает нормы для отнесения подземных вод к минеральным или представляет геохимический интерес; 2. Далее записывается минерализация воды (М) в виде дроби: в числитиле в весовой форме (с точностью до одного десятичного знака), в знаменателе в эквивалентной форме; 3. В псевдодробь записываются в нисходящем порядке все катионы (в знаменателе) и анионы ( в числители), содержание которых составляет более 1 экв.% (с точностью до целых процентов); 4. Справа от формулы записывают показатели, характеризующие состояние воды (рН и  Ер) и температуру. В качестве примера приведена формулу ФППВ(47;78) в скважине пос. Сосново Ленинградской области. Формула ФППВ (47; 78), по М.Г. Курлову, из артезианских скважин № 33145 пос. Сосново (зона 4/1 на карте-схеме, рис. 1) следующая:

Формула_2 ФППВ Курлова.

Вода — близкая к нейтральной, мягкая, гидрокарбонатно-кальциево-магниево-натриевая.

Формула написанная таким образом, позволяет полно отразить все важнейшие химические  характеристики исследуемой воды и в случае необходимости рассчитать эквивалентное и весовое содержание выявленных ионов.

Ещё статьи
Load More In Питьевая вода на планете

Добавить комментарий

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

Смотрите также

Грунтовые и поверхностные воды

При выборе источника водозабора для водоснабжения населенного пункта или конкретного объек…