Химический состав озер Курганской области

       Второй тип характеризуется соотношением:

       HCO3- < Ca 2+ + Mg 2+ < HCO3- + SO4 2-

       Воды  этого типа формируются при взаимодействии с размытыми осадочными породами и продуктами выветривания коренных пород.  К этому типу относится  большинство вод рек, озер и подземных вод малой и умеренной минерализации.

       Третий  тип характеризуется соотношением:

       HCO3- + SO4 2-  < Ca 2+ + Mg 2+, или, что то же самое, Cl > Na.

       Генетически воды этого типа являются смешанными и метаморфизованными, формируются  в результате испарения молекул воды и катионного обмена (обычно натрия раствора на кальций или магний почв и пород). К ним принадлежат воды морей, лиманов, многих соляных озер, большинство сильноминерализованных вод.

       Четвертый тип - кислых вод, содержание гидрокарбонатов  равно 0. В класс гидрокарбонатных вод этот тип не входит, и его воды находятся в сульфатном и хлоридном классах, в группах кальция и магния, где нет первого типа.

       Формируются кислые воды при выветривании или  разработке сульфидных месторождений  и богатых сульфидами угольных залежей, при вулканической деятельности (кратерные озера, термальные источники), при активных сульфатредуцирующих процессах (воды грязевых вулканов и нефтяных месторождений), в северных и влажных областях (тундровые воды, воды торфяников и лесов), а также воды, сильно загрязненные промышленными стоками.

       Возможность существования природных вод  других классов (нитратный, боратный) не исключена, но крайне маловероятно. Более  реально преобладание в некоторых  природных водах кремниевой кислоты, но она почти полностью не диссоциирована и не уравновешивает катионов.

       Выделение в отдельный класс природных  вод с преобладанием органического  вещества невозможно, так как органическое вещество природных вод обладает весьма сложным составом.

       Для обозначения классов, групп и типов в данной классификации применяются символы. Класс обозначается символом соответствующего аниона: C, S, Cl., группа - символом  катиона - Na, Ca, Mg.. Тип - римской цифрой.

       Второй  анион или катион вводится в индекс в том случае, если его содержание лишь ненамного (в пределах 5 % экв.) уступает первому иону. 
 

       К недостаткам классификации относятся:

       1. Нарушен принцип соподчинения, так  как тип является высшей таксономической  единицей, объединяющий классы, а  не наоборот.

       2. Кислые воды не вписываются в рамки классификации..

       3. Отсутствует тип вод, соответствующий  хлормагниевому, что несколько сужает  потенциальную возможность применения  данной классификации для характеристики  нефтяных вод, поверхностных и  подземных рассолов. 

       Классификация М. Г. Валяшко. 

       В основу классификации положена растворимость  карбонатов кальция и магния и  сульфата кальция и метаморфизация природных вод. Отнесение природных  вод к одному из трех основных типов  производится на основании так называемых коэффициентов метаморфизации. Отличительным свойством выделенных типов природных вод является то, что переход состава воды из одного химического типа в другой не может быть осуществлен иначе, как путем взаимодействия с веществом окружающей среды. Эти процессы получили название процессов метаморфизации природных вод. Различают прямую и обратную метаморфизацию.

       Метаморфизация  в прямом направлении приводит к  постепенной потере менее устойчивых в растворе компонентов и переходу химических типов в направлении, указанном сплошной стрелкой.

       Метаморфизация в обратном направлении приводит к смене вод хлоридного типа водами сульфатными и карбонатными.

       Развитию  прямой метаморфизации способствует увеличение аридности климата, возрастание  подвижности иона кальция, что приводит к увеличению общей минерализации воды и ее хлоридности.

       Процессу  обратной метаморфизации помогает влажный  климат, что вызывает рассоление водовмещающих  пород, снижение степени их минерализации  и возрастание ее карбонатности.

       Для кислого типа главным будет переход  в один из первых трех типов вод, гораздо более устойчивых в поверхностной обстановке и в верхней части осадочной оболочки, и только в редких случаях и на очень ограниченных территориях происходит обратный переход одного из этих типов в кислые воды.

       Важным  достоинством данной классификации является то, что в ее основе заложен генетический подход, который нередко дает возможность, с одной стороны, по современному химическому облику вод воссоздать их исходный состав, а с другой - показать вероятные изменения в химическом составе современных вод под действием процессов метаморфизации.

       К недостаткам данной классификации  относится:

       1. Кислые воды плохо вписываются  в рамки классификации, поскольку  главными катионами в этих  водах нередко бывают тяжелые  металлы, а кислотность обусловлена наличием свободных минеральных и органических кислот.

       2. Классификация не отражает количественное  и качественное изменение в  химическом составе поверхностных  вод суши.

       Несмотря  на некоторые недостатки, классификации  Валяшко и Алехина являются наиболее удачными из существующих.

       Классификации Валяшко и Сумина целесообразно  использовать для характеристики, главным  образом, подземных вод, и высокоминерализованных вод суши, морей, а классификацию  Алехина - для поверхностных малоисследованных  вод суши. 

       Способы выражения химического состава природных вод. 

       Формула Курлова представляет собой псевдодробь, в числителе которой слева  направо записываются анионы (в % экв.) в порядке убывания, в знаменателе  таким же образом - катионы. Слева  от дроби указывается минерализация воды в г/л, содержание газов и некоторых микроэлементов, справа - температура, дебит источника.

       Для графического изображения химического  состава вод с учетом раздельного  содержания кальция от магния и сульфатов  от хлоридов пользуются треугольником Фере.

       Один  из треугольников служит для изображения  анионов, другой - катионов.

       В каждом треугольнике на основании значений в % эквивалентов наносится точка, характеризующая  положение данного состава вод  на графике. При этом достаточно знать  значения двух ионов в % экв. Сначала отсчитывают на стороне треугольника количество  в % экв. одного иона и проводят в направлении следующей стороны прямую линию, параллельную третьей стороне. Так же проводят линию и на следующей стороне треугольника. Пересечение двух проведенных линий дает положение точки.

       Существуют  и другие формы графического изображения  состава природных вод. Например, график-круг Толстихина для одной  пробы воды, где в двух половинах  круга, каждая из которых равна 50% или 100%, выделяются секторы, соответствующие содержанию в % экв. катионов в одной и в другой - анионов.

       Диаметр круга в масштабе характеризует  общую минерализацию воды. Для  нескольких проб воды круг делится  на кольца, их число отвечает количеству проб воды. Диаграммы-круги часто  видоизменяются. Так, иногда катионы помещают во внутреннем круге, анионы - во внешнем. На диаграммы-круги наносят и дополнительную информацию (содержание микроэлементов, газов, гипотетических солей).

       Для изображения химического состава  природных вод иногда применяют диаграммы-прямоугольники. Прямоугольник делится пополам, в каждой из половинок выделяется по три участка для анионов и катионов. Последние наносятся индексами ионов. Количественная характеристика наносится с учетом масштаба.

       Диаграмма-роза составляется посредством откладывания на шести векторах розы трех анионов и трех катионов в миллимоль эквивалентов на литр.

       Широкое распространение получил график квадрат Толстихина. Стороны этого  квадрата разделены на 100 частей, соответствующих  100 % экв. Причем на верхней стороне нанесено содержание натрия и калия, на нижней - кальция и магния, на боковых - соответственно гидрокарбонатов и карбонатов; хлоридов и сульфатов. Значения концентраций каждой пары катионов и анионов меняется на противоположных сторонах в обратных направлениях, поэтому для нанесения на квадрат состава какой-либо воды достаточно знать в качестве абсциссы содержание в % экв. натрия и калия, либо кальция и магния, и в качестве ординаты - одну из групп анионов. Сходные по составу, а часто и по генезису воды располагаются при нанесении на заданный квадрат близко друг к другу, образуя естественные группировки.  

       ХИМИЧЕСКИЙ  СОСТАВ ПРИРОДНЫХ  ВОД 

       Природные воды представляют собой сложные  растворы, содержащие в своем составе  все известные химические элементы в виде простых и сложных ионов, комплексных соединений, растворенных или газообразных молекул, стабильных и радиоактивных изотопов,

       В природных водах растворены почти  все известные химические элементы, но большая часть из них находится  в столь малых количествах, что пока еще не определены из-за недостаточной  чувствительности методов анализа.

       В природных водах, донных отложениях, телах гидробионтов химические элементы присутствуют как  в виде простых  и сложных ионов, так и комплексных  соединений минеральных и органических веществ, многие из которых еще не дифференцированы.

       В составе природных вод выделяют шесть типов компонентов:

       - главные ионы: K, Na, Mg 2+ , Ca 2+, Cl- , SO4 2-, ,  HCO3-, CO3 2-

       - растворенные газы : кислород, азот, сероводород, углекислый газ;

       - биогенные вещества - соединения  азота, фосфора, железа, кремния;

       - органические вещества;

       - микроэлементы;

       - загрязняющие вещества (пестициды,  СПАВ).

        

       Концентрация  растворов и способы ее выражения 

       В гидрохимии широко применяется термин "минерализация", под которым понимается общее содержание в воде всех найденных органических веществ.

       Под соленостью понимается суммарное содержание всех твердых минеральных  растворимых  веществ, содержащихся в 1 кг морской  воды при условии, что бром и иод замещены эквивалентным количеством хлора, все углекислые соли переведены в оксиды, все твердые вещества высушены, а органические вещества сожжены при температуре 480 °С.

       Содержание  главных ионов выражают в г/л, ‰, менее 1 г/л - в мг/л., растворенные газы - в мг/л, биогенные вещества - в мг/л или мкг/л, микроэлементы - в мг/л, мкг/л или в виде степенного выражения. 

       Главные ионы в водах и  их происхождение. 

       Хлориды.  Растворимость хлоридов натрия, магния и кальция очень высокая. С  увеличением минерализации их содержание растет абсолютно и относительно.

       Основными источниками поступления иона хлора  в природные воды являются хлористые  минералы (галит, сильвин) из горных пород, почв и скоплений солей, атмосферные  осадки, вулканические выбросы, стоки  промышленных предприятий и хозбытовые отходы.

       Сульфатные  ионы также отличаются высокой подвижностью, но уступают в этом отношении хлоридным. Основная роль принадлежит сульфатредуцирующим  бактериям, развивающим свою деятельность при наличии органического вещества. Основными источниками появления в воде сульфатов являются размытые осадочные породы, в состав которых входят гипс и ангидрит. Немаловажное значение в обогащении вод сульфат ионами имеют процессы окисления сульфидов, широко распространенные в земной коре.