ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.10.2023
Просмотров: 40
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
-
Охарактеризуйте состав подземных вод.
Химический состав подземных вод позволяет судить также об особенностях формирования и питания подземных вод, взаимосвязи водоносных горизонтов. Химический состав подземных вод определяется количеством и соотношением содержащихся в них ионов (минерализацией воды), жесткостью, количеством и составом растворенных и нерастворенных в воде газов, реакцией воды (рН), агрессивностью и пр.
Ионный и солевой состав. В природных водах обнаружено более 80 химических элементов, среди них макроэлементы (макрокомпоненты), определяющие химический тип воды, микроэлементы (микрокомпоненты), а также газы, органические соединения и микрофлора. Они находятся в воде в виде ионов (катионов и анионов), простых и комплексных молекул, коллоидов. Сумма всех найденных при химическом анализе воды минеральных веществ (в мг/л и г/кг) называется минерализацией воды.
Макроэлементы. Важнейшими ионами (согласно ГОСТу «главными»), определяющими минерализацию воды, являются: К+, Na+, Ca2+, Mg2+, Сl-, SO42-, HCO-3, СО32-. В пресных водах обычно преобладают ионы Са2+ и НСО-3, а в соленых — Na+ и Сl-. Поэтому пресные воды в основном имеют гидрокарбонатно-кальциевый состав, а соленые — хлоридно-натриевый. Различное сочетание указанных ионов дает очень большое разнообразие химических типов подземных вод. Наиболее широко распространены Сl-, HCO-3, СО32-, SO42-, Na+, К+, Са2+, Mg2+, которые часто называют главными; их разнообразные сочетания определяют основные типы природных вод. В природных водах содержатся также ионы ОН-, F-, NO-3, NO-2, Н+, NH+4, Fe2+, Mn2+, Sr2+ и некоторые микроэлементы — йод, бром, бор, медь, свинец, мышьяк, барий, хром и т.д.
Газовый состав. Практически все подземные воды содержат то или иное количество растворенных газов. По закону Генри их количество по массе прямо пропорционально давлению газа (или парциальному давлению в смеси газов). Основными газами являются 02, N2, С02, H2S, Н2, СН4. В большинстве случаев по массе преобладают один или два, редко три газа.Большое геохимическое значение имеет кислород, содержание которого уменьшается с глубиной. Кислород расходуется на окисление минеральных и газовых компонентов воды, а также на образование сложных кислородсодержащих ионов SO4-, HCO3-, СО32- и др.Углекислый газ очень химически активен, с водой и ее компонентами он вступает в многочисленные реакции, участвует в равновесии С02 — С032- — HCO-3; характерен для углекислых минеральных вод, в которых его количество достигает нескольких г/л. Азот содержится во всех водах и составляет до 95—99% общей газо- насыщенности вод. Кислород 02 содержится в подземных водах в довольно значительных количествах (до 14 мг/л). Обогащение подземных вод кислородом происходит при фотосинтез. Углекислота С02, присутствующая в воде в виде растворенного углекислого газа, носит название свободной. Просачиваясь в горные породы, вода обогащается углекислотой, образующейся в результате разложения органических соединений при участии микроорганизмов.
Коллоидный состав. В коллоидном состоянии в воде присутствуют гидроксиды железа Fe(OH)3 и алюминия А1(ОН)3, кремне- кислота Si02 и органические соединения. Эти вещества образуют неустойчивые коллоидные растворы (золи), которые выделяют коллоидно-растворенное вещество в виде гелей.
2.Перечислите свойства и типы подземных вод.
Основными физическими свойствами подземных вод являются температура, прозрачность, вкус, плотность,сжимаемость, вязкость, электропроводность и радиоактивность.
Температура подземных вод изменяется в широких пределах и зависит от физико-географических условий, геологического строения и режима питания. Температура неглубоко залегаюших полземных вод обычно составляет - 5 – 15 °С. В области распространения многолетнемерзлых пород соленые воды на отдельных участках имеют отрицательную температуру порядка -5°С и даже ниже. В районах вулканической деятельности - более 100 °С.По температуре воды делятся на весьма холодные - до 4 °С; холодные - 4-20 °С; теплые - 20-37 °С; горячие -37-42 °С; весьма горячие- 42-100 °C и более. Температура воды оказывает огромное влияние на скорость протекания физико-химических процессов в земной коре.
Прозрачность воды зависит от наличия в ней минеральных солей,механических примесей,
коллоидов и органических веществ.
Прозрачность определяют в стеклянном цилиндре высотой 30 - 40 см со шрифтом или меткой на дне. Высота столба воды в сантиметрах, через который ясно читается шрифт, определяет прозрачность воды. Выделяют 4 категории прозрачности вод: прозрачные, слегка мутные, мутные, очень мутные.
Цвет подземных вод зависит от химического состава и наличия примесей. Большей частью подземные воды бесцветны. Однако жесткие воды имеют голубоватый оттенок, закисные соли железа и сероводород придают воде зеленовато-голубую окраску, органические гуминовые кислоты окрашивают воду в желтый цвет, а воды, содержащие сослинения марганца, - черные.
Запах подземные воды имеют не всегда. Наличие специфического запаха может быть обусловлено присутствием в ней каких-либо соединений (сероводорода, гуминовых кислот, органических
соединений), образующихся в результате разложения животных и растительных остатков. Для определения запаха воду подогревают до 50-60 °С. Интенсивность запаха оценивают по следующей шкале: 0 - запаха нет, 1 - очень слабый запах, 2 - слабый, 3 - заметный, 4 - отчетливый, 5 - очень сильный. Питьевая вода не должна иметь запаха
Вкус воды зависит от присутствия в ней растворенных минеральных веществ, газов и примесей. Так, например, хлористый натрий придает воде соленый вкус, сернокислые соли натрия и магния - горький, при наличии азотистых соелинений - слалковатый, ионы железа придают воде свособразный ржавый вкус, а ионы свободной углекислоты зоринтный, освежающий. При определении вкуса воду подогревают до 300С
Плотность воды. Количественно плотность воды определяется отношением ее массы к объему при определенной температуре. За единицу плотности воды принята плотность дистиллированной воды при температуре 4 °С. Плотность воды зависит от температуры, количества растворенных в ней солей, газов и взвешенных частиц. Плотность подземных вод изменяется от 1,0 до 1,4 г/см
Сжимаемость показывает изменение объема воды под действием
давления. Степень сжимаемости воды зависит от количества растворенного в ней газа, температуры и химического состава.
Вязкость характеризует внутреннее сопротивление частиц жидкости ее движению. вязкость подземных вод в основном зависит от температуры и количества растворенных в ней солей. С увеличением температуры вязкость уменьшается, а с увеличением минерализации подземных вод вязкость повышается.
Радиоактивность обусловлена присутствием в ней природных ралиоактивных элементов: урана, радона, радия, продуктов их распада - гелия и др., формирование которых определяется многими геологическими, гидрогеологическими и геохимическими факторами.
Вследствие наличия трех изотопов водорода - 1Н (протий), D (дейтерий), Т (тритий) и шести изотопов кислорода 140, 150, 160, 170, 180, 190 соединение Д2О называется тяжелой водой содержание которой в природе составляет 0,02%
Типы подземных вод по радиоактивности
| Типы воды | Эманы |
| Очень сильно радиоактивные | Свыше 10000 |
| Сильно радиоактивные | 1000-10000 |
| Радиоактивные | 100-1000 |
| Слаборадиоактивные | 10-100 |
| Весьма слабо радиоактивные | Менее 10 |
По условиям залегания, питания и движения среди подземных вод выделяются следующие типы: почвенные воды, верховодка, грунтовые воды, межпластовые воды.
Почвенные воды располагаются в поверхностной зоне промачивания дождевыми осадками и конденсации влаги из воздуха. Это воды висячие, не подстилаемые водоупорами. Они играют большую роль в питании растений, но добыть их колодцами невозможно.
Ниже зоны почвенных вод располагается толща практически сухих пород, содержащих только в небольших количествах плёночную воду. Но если в этой толще имеются прослои или линзы водоупоров, то во влажные сезоны года на них очень долго задерживается некоторое количество воды. Эти временные водоносные горизонты называются верховодки.
В областях с влажным климатом над первым сверху сплошным водоупорным слоем обычно располагается уже более постоянный горизонт подземных вод, насыщающий нижнюю часть проницаемой толщи. Этот первый от поверхности постоянный водоносный горизонт называется горизонтом грунтовых вод. Питаются они за счёт атмосферных осадков и находятся в зависимости от распределения осадков по временам года. В сельской местности используются для водоснабжения (колодцы).
Если ниже горизонта грунтовых вод лежит толща переслаивания водопроницаемых и водоупорных пород, то над каждым водоупором может располагаться особый водоносный горизонт, называемый межпластовым. Областью питания межпластовых вод служат очень удалённые районы, в которых питательный водоносный горизонт выходит на поверхность. Межпластовые воды не зависят от сезонных изменений количества осадков и отличаются большим постоянством в режиме, чем грунтовые воды.
Напор межпластовых вод может иметь региональное распространение и проявляться на обширной площади. Межпластовые воды с большим региональным напором носят название артезианских вод, а содержащие их горизонты - артезианских водоносных горизонтов. Большие скопления артезианских вод приурочены к так называемым артезианским бассейнам, которые в большинстве случаев представляют собою огромные мульды или прогибы пластов земной коры. Крупные артезианские бассейны служат важными источниками водоснабжения больших промышленных и сельскохозяйственных районов.
3.Назовите, в каком виде вода встречается в горных породах?
Вода в горных породах встречается в парообразном, твердом (лед) и жидком состояниях Это так называемые физически свободные воды. Наряду с этими водами в горных породах распространены физически связанные воды.
Вода в состоянии пара. Эта вода заполняет свободную часть пор в зоне аэрации. Под влиянием изменения температуры и давления парообразная влага может превращаться в капельножидкое состояние — конденсироваться или, наоборот, жидкая вода превращается в парообразное состояние. Тем самым парообразная влага в порах пород находится в постоянном динамическом равновесии с другими видами воды и с парами воды в атмосфере. Физически связанная вода. Такая вода присуща преимущественно глинистым породам; в скальных и раздельнозернистых породах она практического значения не имеет.
Кристаллизационная вода входит в состав кристаллической решетки минералов Н2О. Довольно большое количество минералов содержит в своей решетке молекулы воды. Например, гипс -- CaSO4 * 2Н2О (содержит до 20,9% кристаллизационной воды), мирабилит--- Na2SО4 * 10 H2O (до 55,9%), лимонит -- Fe2O3 * H2On (до 40%) и др. Эти минералы при незначительном нагревании теряют воду и переходят в другое кристаллическое состояние. Например, гипс при нагреве до 107°С перейдет в ангидрит.
Гигроскопическая вода (прочносвязанная) -- это пары воды, поглощенные породой из воздуха. Она образует на стенках пор тончайший слой молекулярного притяжения. При нагревании породы до 110°С эта вода полностью испаряется.
Пленочная вода ровным слоем (не толще 0,0001 см) облегает поверхность частиц горных пород. Пленка удерживается молекулярными силами, возникающими между молекулами прочносвязанной воды и молекулами вновь образующейся пленки. При обилии влаги она движется от толстых пленок к тонким, т. е., выравнивая толщину пленки, вода передвигается. Выделяют молекулярную влагоемкость, которая меняется в зависимости от состава пород от 5 -- 7% (пески) до 26 -- 40% (глины).
Свободную (жидкая, гравитационная) воду подразделяют на подвешенную, капиллярную, инфильтрационную, ненапорную и напорную.
Капиллярная вода содержится в капиллярах горной породы. Движение капиллярной воды происходит под действием поверхностного натяжения. Капилляры пронизывают почвенный слой вплоть до водоносного горизонта, они очень тонкие и напоминают трубочки. Высота поднятия воды в капиллярах определяется диаметром капилляра. Чем меньше диаметр, тем выше капилляр заполняется водой.