Классификация подземных вод по химическому составу, степени минерализации, агрессивные свойства подземных вод по отношению к бетону и металлам

К физическим свойствам подземных вод относятся:

* вкус (зависит от состава растворенных веществ: соленая – хлорид натрия, горький – магния, свободная углекислота – приятный освежающий, соли железа – терпкий, органические вещества – сладковатый и т.д.- определяется при нагревании воды до 20-30°),

* запах (от наличия газов биохимического происхождения: сероводород – запах тухлых яиц и т.д. - определяется при нагревании воды до 50-60°),

* цвет (химически чистая вода бесцветна, цвет придают механические и коллоидные примеси: органические – желтоватый, железо и сероводород – зеленовато-голубой),

* прозрачность (зависит от цвета и наличия мути, проверяется чтением шрифта через столб воды около 30см),

* температуру – холодные 0 – 20°, теплые или субтермальные – 20-37°, термальные – 37- 100°, перегретые более 100° (органолептические свойства воды, определяются при помощи органов чувств),

* плотность,

* вязкость,

* электропроводность, обусловлена содержанием в воде катионов и анионов.

Химический состав (около 80 элементов – хлор, сера, углерод, кремний, азот, кислород, водород и т.д.):

· по содержанию солей: пресные – до 1г/л, солоноватые – 1-10г/л, соленые – 10-50г/л, рассолы – более 50г/л;

· по жесткости (содержание ионов кальция и магния): мягкая – 3мг-экв, 8,4град; средней жесткости 3-6; жесткая 6-9; очень жесткая – более 9 (временная жесткость, постоянная жесткость);

· радиоактивность – присутствие радиоактивных элементов.

Для выражения химического состава подземных вод используют формулу Курлова.

Химический состав подземных вод определяется посредством активной реакции воды - pH (в полевых условиях колориметрическим способом лакмусовой бумагой: в кислой воде – фиолетовый цвет меняется на красный, в щелочной – на синий).

Подземные воды обычно имеют слабощелочную реакцию. Воды сульфидных и особенно колчеданных и каменноугольных месторождений обычно кислые и весьма кислые.

Бактериальный состав. Различают неопасные и опасные – возбудители холеры, дизентерии, брюшного тифа и т.д. Показателем бактериальной загрязненности является палочка коли, которая указывает на присутствие болезнетворных бактерий.

По назначению подземные воды подразделяются на: хозяйственно-питьевые, технические воды. Хозяйственно-питьевые (бесцветные, прозрачные, температура от 4 до 15°, без неприятного вкуса, запаха, не содержит болезнетворных бактерий и солей тяжелых металлов), технические воды (без запаха, бесцветная, прозрачная, мягкая).

Агрессивность подземных вод выражается в разрушительном воздействии солей в воде на металлы, цементы и бетоны: общекислотная, сульфатная, магнезиальная, карбонатная (в песчаных породах), а также – в агрессивности выщелачивания. При откачке рудничных вод (подземные и поверхностные воды, поступающие в горные выработки) насосы быстро изнашиваются, поэтому необходимо принимать меры по увеличению срока службы насосного оборудования. Крепь горных выработок, состоящая из дерева, металла, бетона вступает в химические реакции с подземными водами и разрушается. Например, при сульфатной агрессии в бетоне образуется минерал гипс с увеличением объема на 30%. Возникающие напряжения приводят к разрушению объекта. Кроме этого гипс очень мягкий минерал.

Вопросы для самоконтроля

1. Какие физические свойства подземных вод вы знаете?

2. Чем характеризуется активная реакция воды?

3. Как определяется минерализация подземных вод?

4. Как подразделить подземные воды по степени минерализации?

5. От чего зависит жесткость воды?

6. Как оценить качество воды?

7. Почему рудничные воды не пригодны для питья?

8. По химическому составу подземные воды поля шахты «Зиминка» к верхней гидродинамической зоне имеют минерализацию 0,7-0,8 г/л (скв.1379, скв.2267). В подземных водах агрессивная углекислота полностью отсутствует, жесткость достигает 2,2-2,3 мг-экв/л. Содержание азотистых соединений незначительное.

Содержание основных ионов следующее:

Са -82-91 мг/л Cl - 7.9-19.75мг/л

Мg-17-27 мг/л HCO_3- 3.88 -585мг/л

Na-39 мг/л CO₄- 8.23 -17.28 мг/л

С глубиной залегания происходит постепенное увеличение минерализации до 1,7 г/л (скв.2140). Определить характеристику подземных вод по химическому составу и ее изменение с глубиной.

9. Жесткость воды ООО «Шахта № 12» находится в пределах 6,2-9,3 мг/экв, при величине устранимой жесткости 6,2-8,8 мг/экв. Определить степень жесткости по классификации.

10. По концентрации водородных ионов воды ООО «Шахта № 12» могут быть отнесены к …, РН вод изменяется от 7,0 до 8,6.

Тема 5.2. Строение подземной гидросферы, классификация подземных вод по условиям геологического залегания, по характеру вмещающей среды, гидравлическому состоянию; краткая характеристика основных типов вод [5, 13, 16, 24].