Властивості та склад підземних вод - раздел Образование, В.Г. Суярко, О.О. Сердюкова Підземні Води Залежно Від Особливостей Фільтрації Й Глибини Залягання Водонос...
Підземні води залежно від особливостей фільтрації й глибини залягання водоносних горизонтів характеризуються фізичними та хімічними властивостями.
До фізичних властивостей належать колір, прозорість, запах, смак та температура води. Підземні води зазвичай не мають кольору. Лише за наявності в них домішок вони набувають різних відтінків. Так, жовтий і червонуватий відтінки надають воді окисні сполуки заліза; зеленувато-блакитний – закисні сполуки заліза й сірководень; сірий – суспензійні та колоїдні частки, бурий – органічні продукти тощо.
Смак підземним водам надають розчинені в них солі: NaCl – солоний, KCl – гіркий і т. ін. Підземні води у більшості випадків не мають запаху. Проте води, що вміщують H2S, мають запах протухлих яєць, а органічні речовини надають воді запах болота. Температура підземних вод змінюється від 8 – 10 до 350 – 400о С. Найнижчі температури характерні для регіонів з довічною мерзлотою, а найвищі – для вулканічних вод.
Залежно від температури підземні води поділяються на:
холодні (нижче ніж 20о С),
теплі (20…37о С),
гарячі (37…42о С)
термальні (більше ніж 42о С).
В Україні переважають холодні, а у гірських районах Карпат і Криму трапляються теплі та гарячі води. Підземні води, що не мають кольору, прозорі, холодні, без запаху й приємні на смак використовуються для питного водопостачання. Лікувальні води можуть мати ті або інші властивості, що відрізняють їх від питних вод.
Хімічний склад питних вод визначається геологічною історією розвитку гідрогеологічних структур, мінеральним складом водовміщуючих порід, умовами циркуляції вод, кліматом і, нарешті, антропогенним впливом. Причому антропогенні та кліматичні фактори впливають найбільше на підземні води верхніх водоносних горизонтів (передусім на верховодку та ґрунтові води). Циркулюючи у колекторах різних типів, підземні води, розчиняючи мінерали й породи, збагачуються різними хімічними елементами та сполуками.
Підземні води – складні водні розчини. У їхньому складі виділяються: макро- та мікрокомпоненти, гази, органічні речовини, мікроорганізми. Велике значення мають ізотопи хімічних елементів як самої води, так і розчинених в ній речовин. На сьогодні у підземних водах різними методами аналізу визначається 85 (із 105) хімічних елементів таблиці Менделєєва, які характеризують загальний хімічний тип води, її властивості й мають те або інше наукове чи практичне значення.
Згідно з Державним стандартом, природні води за величиною мінералізації поділяються на такі групи: прісні (до 1 г/кг), солонкуваті (від 1 до 20 г/кг), солоні (20 – 35 г/кг) та розсоли (більше 35 г/кг). У свою чергу розсоли поділяються на: дуже слабкі (менше 70 г/кг), слабкі (70 – 140 г/кг), міцні (140 – 270 г/кг), дуже міцні (270 – 350 г/кг), та надміцні (від 350 до 760 г/кг).
Макрокомпоненти визначають хімічний тип води, її загальну мінералізацію (сухий залишок) та назву за загальним хімічним складом. Основними макрокомпонентами є найрозповсюдженіші у земній корі катіоногенні (Ca, Mg. Na, K, Fe) та аніоногенні (Cl ,S, C, Si) елементи. Можливість накопичення у водах певної мінералізації окремих макрокомпонентів визначається розчинністю сполук, що утворені головними катіоногенними елементами з головними аніоногенними. Збільшення мінералізації підземних вод відбувається за рахунок появи у розчинах більш розчинних сполук. Наймінералізованішими (М до 760 г/дм3) є надміцні хлоридні натрієві розсоли, а найменш мінералізованими (М менш ніж 10 мг/дм3) – ультрапрісні гідрокарбонатні натрієві води.
Мікрокомпоненти містяться у підземних водах у незначних кількостях, що визначаються міліграмами, мікрограмами та частками мікрограмів у 1 дм3. Іноді їх концентрації досягають кількостей, що дорівнюють вмісту макрокомпонентів. У цьому випадкові вони входять у формулу хімічного складу води, визначаючи її загальний хімічний тип. Багато з мікрокомпонентів (Fe, Mn, Cu, Zn, Pb, Al, Be, Mo, As, Se, Sr, F та ін.) повинні обов’язково визначатися у прісній питній воді, оскільки від них залежить її токсикологічні й інші показники.
Різні типи мінеральних вод здійснюють на організм людини лікувальний вплив саме завдяки вмісту в цих водах біологічно активних мікроелементів (Fe, Br, I, B, As, Si, F ). З промислових вод (які є гідромінеральною сировиною) вилучаються такі мікрокомпоненти, як I, Br, B, Li, Pb, Si, W, S, Yта ін. Загальна кількість хімічних елементів, що вже вилучаються з підземних вод у промислових масштабах і перспективних для вилучення, досягає 30. Широке застосування при гідрогеохімічних пошуках (за хімічним складом підземних вод) як елементів-індикаторів дістали Ag, As, Au, B, Cu, F, Fe, Hg, Li, Mo, Ni, Pb, Zn, Sn, V, U, Ra тощо (усього більше ніж 50 елементів).
У підземних водах уміщується широка гама органічних сполук, що представлені всіма групами (вуглеводні, білки, ліпіди) та класами (карбонові кислоти, вуглеводні, спирти, альдегіди, кетони, аміни, ефіри), що вивчає органічна хімія. Найважливішою характеристикою водорозчинних органічних речовин є величина їх загальної кількості та вміст хімічних елементів, які входять до складу індивідуальних органічних сполук (Сорг., Nорг., Рорг.).
З мікроорганізмів у підземних водах найбільше значення мають бактерії, мікроскопічні водорості, найпростіші та віруси. До групи бактерій належить більша частина одноклітинних мікробів.
Гази у підземних водах знаходяться у сорбованому, розчиненому та вільному станах. Між вільними і розчинними газами існує динамічна рівновага, яка порушується при зміні температури й тиску. Основними газами підземних вод є: О2, N2, CO2, H2S, H2, NH3, He, Rn, Ne, Ar, Xe, Kr.
За походженням вони поділяються на групи:
1) повітряні (N2,O2, CO2, Ne, Ar), що надходять у підземні води з атмосферного повітря;
2) біохімічні (CH4, CO2 N2 H2S, H2, О2, важкі вуглеводні), що утворюються внаслідок розкладу мікроорганізмами органічних і мінеральних речовин;
3) хімічні (CO2 H2S, H2, CH4, CO, N2, SO2, NH3), які утворюються внаслідок взаємодії води й породи;
4) радіоактивні та ядерних реакцій (He, Rn).
Ізотопи – різновиди одного й того ж хімічного елемента, що відрізняються масою атомів. Існують стабільні та радіоактивні ізотопи хімічних елементів як самої води (Н та О), так і макро- й мікро-компонентів, що вміщуються в ній.
Вивчення природного ізотопного складу підземних вод і штучних радіонуклідів як індикаторів гідрогеологічних, гідрогеохімічних, екологічних процесів має величезне значення. Це перш за все визначення віку підземних вод, ідентифікація областей живлення підземних вод, визначення віку нафтогазових залягань, вирішення питань охорони природного середовища та ін.
Для аналізу хімічного складу підземних вод найчастіше застосовуються фізико-хімічні (колориметричні, кінетичні, люмінесцентні, електрохімічні) й фізичні (спектральні, радіоактиваційні, рентгено- спектральні) методи. Результати хімічного аналізу підземних вод можуть бути представлені у різних формах – іонній, еквівалентній та процент-еквівалентній.
Найпоширенішою формою відображення складу підземних вод є формула Курлова (псевдодріб, у чисельнику якого вказано вміст у процент-еквівалентній формі найголовніших аніонів, а у знаменнику – вміст основних катіонів). Причому величину вмісту елементів та сполук записують у вигляді хімічних індексів.
Іони розташовують у порядку зменшення концентрацій у розчині. Ті іони, що вміщуються у кількості меншій за 1%-екв., у формулі звичайно не вказують. При визначенні хімічного типу води враховують лише ті іони, концентрації яких дорівнюють 25 і більше %-екв. Перед дробом записують найважливіші газоподібні компоненти води і величину її загальної мінералізації (М) у г/дм3. Після дробу пишуть значення рН (а також температури, Еh та ін.), наприклад:
М2,5 
pH 7,2; Eh+0,5. (4.3)
У нафтогазовій гідрогеології аналізи вод відображають у іонній, еквівалентній, процент-еквівалентній формах, використовуючи так звані характеристики за Пальмером.
Зображення хімічного складу вод можливо і за допомогою графіків - кіл (графік – коло Толстіхіна) та інших геометричних фігур. Дуже часто гідрогеологи-нафтовики використовують класифікацію В. Суліна. Особливою формою графічного зображення хімічного складу підземних вод є гідрогеохімічні карти й розрізи.
Все темы данного раздела:
Полтава 2012
УДК 55:622.276
ББК 26.3я7
С 91
Рецензенти:
І.К. Решетов, доктор геолого-мінералогічних наук,
професор, зав. кафедри гід
В.Г. Суярко, О.О. Сердюкова
Основи геології: навчальний посібник. – Полтава: ПолтНТУ, 2012. – 150 с.
У книзі висвітлено основні відомості про будову Всесвіту, Сонячної системи, землі т
Земля – планета Сонячної системи
Земля входить у Сонячну систему, яка налічує дев’ять планет, їхні супутники, астероїди і комети. До планет земного типу (відносно невеликих) належать Меркурій, Венера, Земля та Марс. Зовнішні плане
Форма, розміри та будова Землі
Обертаючись навколо своєї осі, Земля одночасно обертається навколо Сонця, а разом з ним навколо центра Галактики. Обертання навколо Сонця відбувається по еліптичній
Геотектонічні гіпотези і теорії
Величезну роль у розвитку геології відігравали і відіграють геотектонічні уявлення про розвиток Землі й земної кори. Однією з перших у кінці XIX ст. була гіпотеза ге
Контрольні питання
1. Що вивчає геологія та її практичне значення в житті людини?
2. На які окремі розділи науки поділяється геологія?
3. Які планети входять до Сонячної системи?
Мінерали та їх властивості
Мінерали – природні хімічні сполуки, переважно кристалічної будови, що мають певні фізичні та хімічні властивості. У природі мінерали зустрічаються здебільшого у твердому і л
Класифікація мінералів
Існують різні класифікації мінералів. Залежно від того, яким ознакам надається перевага, класифікації мінералів поділяються на хімічні, геохімічні, геологічні, кристалохімічні, кри
Магматизм та магматичні гірські породи
Гірські породи, що утворилися з магматичних розплавів різного складу і генезису мають назву магматичних.
Магматизм – сукупність ендогенних геологічних процесів, породжених вн
Седиментогенез та осадові гірські породи
Осадові гірські породи формують верхню частину літосфери. Вони широко розповсюджені на континентах і дні Світового океану. Їх утворення та накопичення в широкому часовому діапазоні від раннього про
Метаморфізм та метаморфічні гірські породи
Метаморфічні гірські породи утворюються в глибоких зонах земної кори внаслідок ендогенних процесів метаморфізму – суттєвої зміни текстури, структури і мінерального складу гірських порід у ре
Контрольні питання
1. Що називається мінералом? Дайте його визначення.
2. З чим пов’язані ендогенні процеси мінералоутворення і за рахунок якої енергії вони виникають?
3. Як утворюю
Фізичне вивітрювання
Цей вид вивітрюванняпроявляється у механічному руйнуванні мінералів гірських порід без зміни їх складу під впливом добових і сезонних коливань температури, замерзання й відтавання води у тріщинах,
Хімічне вивітрювання
Це процес хімічного перетворення або руйнування мінералів і гірських порід під дією природних вод (атмосферних, поверхневих, ґрунтових, підземних), який супроводжується їх розчиненням та
Біологічне вивітрювання
Біологічне вивітрювання є наслідком життєдіяльності тварин, рослин і мікроорганізмів. Органічний світ змінює і руйнує гірські породи, діючи на них як механічно, так і хімічно. Земляні хробаки бурав
Контрольні питання
1. Що називають вивітрюванням і його типи?
2. В яких формах проявляється геологічна діяльність вітру?
3. При яких умовах відбувається фізичне вивітрювання?
Гідрогеологічні властивості гірських порід
Здатність гірських порід поглинати й утримувати воду має назву вологоємності, яка визначається об’ємом порожнин у породі або її пористістю. Пористість визначають у процентах за формулою
Підземних вод
Осадові товщі, з якими пов’язані основні запаси підземних вод, складаються з перешарованих водопроникних та водотривких гірських порід. Під впливом сили тяжіння атмосферні опади і поверхневі води п
Контрольні питання
1. Які води називаються підземними?
2. За рахунок чого відбувається переміщення підземних вод?
3. Які види води зустрічаються у гірських породах?
Прояви тектонічних процесів
Механічним проявом тектонічних процесів є тектонічні рухи, які призводять до зміни як форм залягання, так і внутрішньої структури гірських порід. За напрямком зсувних зусиль їх поділяють на
Коливальні рухи
З коливальними рухами земної кори пов’язане зміщення берегової лінії морів і океанів. Відступ моря, що зумовлений підйомом земної кори, має назву морської регресії. У разі занурення земної к
Тектонічні деформації та елементи залягання гірських порід
Тектонічні деформації (лат. deformatio – викривлення) – зміна форм і об’ємів геологічних порід в окремих частинах земної кори під дією тектонічних сил. Деформації поділяються на пр
Контрольні питання
1. Що є енергетичним джерелом тектонічних процесів?
2. Якими є наслідки тектонічних процесів?
2. Як поділяються тектонічні рухи?
3. Як тектонічні
Відносна геохронологія. Геохронологічна шкала
Відносна геохронологія визначає відносний вік осадових, метаморфічних і вулканічних порід на основі принципу послідовності нашарування (т. зв. закон послідовності наш
Абсолютна геохронологія
З розвитком науки і передусім ядерної фізики з’явилися нові можливості точнішого датування часу утворення мінералів та гірських порід. Ідеться про ядерні або ізотопні методи визначення їхнього віку
Геологічна історія земної кори
Докембрій. Докембрійська історія характеризує початкову стадію геологічного розвитку Землі. Це найдовша і мало вивчена стадія, що продовжувалася більше від трьох млрд. років
Контрольні питання
1. Яким є геологічний вік Землі?
2. За допомогою яких методів визначають відносний вік геологічних порід?
3. На чому ґрунтується стратиграфічний м
Український кристалічний щит і Воронезька антекліза
Український кристалічний щит (УКЩ), займає центральну частину України. Він складений дуже дислокованими магматичними, метаморфічними і метасоматичними комплексами архею й нижнього протерозою
Дніпровсько-Донецька западина
Дніпровсько-Донецька западина (ДДЗ), що входить разом із Донецькою складчастою спорудою (ДСС) до складу Дніпровсько-Донецького авлакогену, є частиною Сарматсько-Тура
Донецька складчаста споруда
Донецька складчаста споруда (ДСС) (або Донецький прогин Донбасу) є південно-східною частиною Дніпровсько-Донецького прогину (авлакогену), що сформувалася, як і ДДЗ, у кристалічному фундаменті Східн
Причорноморська западина
Причорноморська западина є субширотною синеклізою блокової будови, що заповнена осадовими породами мезозойсько-кайнозойського віку, товщина яких зростає у південно-східному напрямку (до 6 – 7 км у
Волинсько-Подільська та Скіфська плити
Волинсько-Подільська плита – це геологічна структура , що утворилася в межах Волино-Подільського блоку – західної зануреної частини Українського щита. Простягається від Прип’яті до Дністра і
Львівська западина
Окрім Дніпровсько-Донецької западини, що знаходиться на лівобережжі України, розділяючи її з півночі на південний схід, виділяються й інші геосинклінальні прогини, найбільшим з яких
Гірські споруди Карпат, Криму та Добруджи
На території України знаходяться гірські споруди Карпат, Криму й Добруджи. Вони входять до тектонічно-активного Альпійського (Сердземноморського) геосинклінального складчастого поясу,
Контрольні питання
1. Які найважливіші геологічні структури виділяються у платформенній частині України?
2. Яку частину країни займає Український кристалічний щит? Що він собою пред
Хімічний склад нафти і газу
Нафта і природний газ – складні горючі суміші вуглеводнів різних класів, що вміщують домішки невуглеводневих речовин. Останні захоплюються ними із середовища нафтогазоутворення або
Походження нафти і газу
Походження (генезис) нафти і газу – є дискусійною проблемою вже протягом більше ніж 100 років. Вона має не лише наукове, а й величезне практичне значення. Знання умов та джерел форм
Поняття про породи-колектори
Нафта і газ разом з водою циркулюють в літосфері у породах-колекторах, що характеризуються відносно високою проникністю. За мінеральним складом нафтогазові колектори
Умови залягання нафтогазових покладів
Поклад нафти або газу – природне, локальне скупчення нафти і газу в одному або декількох сполучених між собою пластах-колекторах, що контролюються єдиним (сп
Ресурси і запаси нафти та газу
Для визначення наявності у надрах певної території нафти і газу використовують такі поняття, як «ресурси» й «запаси».
Ресурси – очікувана кількість н
Контрольні питання
1. Що називають нафтою?
2. На чому ґрунтуються технологічні класифікації нафта?
3. Які гази мають назву природних горючих газів?
4. Як утворюється
Горючі корисні копалини
На початок 2011 року в Україні державним балансом ураховано 385 родовищ вуглеводнів у трьох нафтогазоносних регіонах. З них у Східному регіоні – 228, у Західному – 1
Нші корисні копалини
Залізо. За розвіданими запасами залізних руд Україна займає перше місце у світі (16%). Далі йдуть Росія та Австралія (по 15%), Китай (11%), США (9%), Бразилія
Контрольні питання
1. Який мінерально-сировинний потенціал має Україна у світі?
2. Скільки родовищ та проявів корисних копалин розвідано в Україні?
3. Які види корисних копалин мают
Методи досліджень у геології
Первинним методом вивчення земних надр є геологічна зйомка – сукупність робіт, результатом яких є складання карт. Карти будують на топографічній або географічній основі, на котру наносять як
Геологорозвідувальні роботи
Геологорозвідувальні роботи натверді горючі копалини поділяються на шість стадій:
1. Регіональні геолого-знімальні та геофізичні роботи. За їхніми результатами виок
Геологічна документація. Складання геологічних карт, розрізів та стратиграфічних колонок
Геологічне вивчення будь-якого району починається з геологічної зйомки. Вона проводиться з метою встановлення геологічної будови району і виявлення площ перспективних на пошуки і розвідку родовищ к
Контрольні питання
1. Якою є практична мета геологічних досліджень?
2. У чому полягає основний результат геологічної зйомки?
3. Яка фізична основа методу глибинного сейсмічного зонд
Людська діяльність як геологічний фактор
Руйнація верхніх шарів земної кори на території України здійснюється при проходженні шахт, кар’єрів, тунелів, прокладанні каналів, ритті котлованів, сільськог
Ноосфера як сфера діяльності людини
Як відомо, основними природними оболонками Землі є літосфера, гідросфера, біосфера та атмосфера. Проте життєдіяльність людини ще на початку цивілізації створила передумови для утворення (в межах іс
Охорона надр та геологічного довкілля
Протягом багатьох століть у природі встановлювалися геохімічна та біохімічна рівноваги. Це створило передумови для розвитку органічного світу. З розвитком людського
Контрольні питання
1. Внаслідок чого відбувається техногенна руйнація літосфери?
2. До чого призводить переробка мінеральної сировини, розміщення розкритих порід і промислових відходів?
ЛІТЕРАТУРА
1. Горбачев А. М. Общая геология. – М.: Высшая школа, 1981. – 351 с.
2. Геологический словарь (в двух томах). – М.: Недра, 1973. – Т. 1. – 486 с, Т. 2. – 45
НАВЧАЛЬНИЙ ПОСІБНИК
Комп’ютерна верстка О.О. Сердюкова
Редактор Н.В. Жигилій
Коректор І.Л. Петренко
Друк RISO
Обл. – вид. арк. 9
Новости и инфо для студентов