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

Смотрите также

Грунтовые и поверхностные воды

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