Какая применяется классификация?

Подземные воды разделяют по особым критериям – по содержанию анионов и катионов.

Выделяют две группы:

  • положительную катионную (магниевые, кальциевые, смешанные);
  • отрицательную анионную (сульфатные, хлоридные).

Состав указывается также сочетанием отрицательных и положительных ионов: например, сульфатно-гидрокарбонатная магниево-кальциевая.

Химический анализ показывает минерализацию – количество веществ в растворе.



По этому критерию А.М. Овчинников предложил восемь классов:

  • рассолы (воды, минерализация которых изменяется в пределах от 50 до 500 г/л);
  • переходные к рассолам (30-35 г/л);
  • повышенной солености (10-35 г/л);
  • соленые (3-10 г/л);
  • солоноватые (1-3 г/л);
  • с относительно повышенной минерализацией (0,5-1 г/л) ;
  • пресные (0,2-0,5 г/л);
  • ультрапресные (менее 0,2 г/л).
Дополнительную характеристику воды получают по названию микроэлементов, которые обнаружены при анализе, – бромные, радоновые и т.д.

Какой используется эталон для оценки структуры?

Чтобы оценить воды подземной гидросферы, введен особый эталон.

Его действие связано с тем,  что определяется точное количество дейтерия и тяжелого кислорода.

Эталоном является стандарт океанической воды — по английской аббревиатуре SMOW.

При анализе вычисляется отклонение от эталона по содержанию дейтерия и тяжелого кислорода. Итоговый показатель фиксируется в промилле (‰).

Химический состав

Подземные воды не бывают абсолютно неминерализованными, в них обнаруживается спектр растворенных компонентов – и органика, и газы, и минеральные вещества. Благодаря им  химический состав вод внутри земной коры так различен.

Ионный и солевой

Химические элементы подземных вод представлены ионами. Они вступают в реакции, образуя соли. Последние осаждаются на стенках трещин.

Но есть обратный процесс, когда твердые соли растворяются подземными водами, переходя в ионную форму. Ионы представлены макроэлементами и микроэлементами.

Микроэлементы

К микроэлементам относят элементы, средние значения которых оцениваются в пределах от 1-3 мкг/л до 1-3 мг/л (реже до 8-10 мг/л). Низкое содержание объяснимо их такой особенностью, как трудная растворимость.

Иногда микроэлементов становится практически на порядок больше. Это связано с наличием  морей, районов, где под действием ветра и воды происходит разрушение гранитов.

Микроэлементы ухудшают или улучшают состав вод. Они могут вызывать заболевания растений, животных, а также приносить пользу, если являются лечебным компонентом или служат показателем, что здесь можно обнаружить месторождения полезных ископаемых.

Макроэлементы

Макроэлементы преобладают в подземной гидросфере, по ним определяется ее тип (сульфатная, кальциево-магниевая и т.д.). На долю макрокомпонентов  приходится 90-99 % от всех элементов.



К ним относят:

  • калий, натрий, магний, кальций, алюминий, кремний, железо (их ионы заряжены положительно);
  • хлор, сульфаты, гидрокарбонаты, карбонаты (заряжены отрицательно).
Макроэлементы легко переходят в растворимую форму. Обогащение ими грунтовых вод объясняется разрушением пород, активностью вулканов или микроорганизмов.

Газовый

Подземная гидросфера обогащена различными газами. Их вид зависит от вмещающих пород, глубины залегания, близости очагов магмы. Приповерхностные воды обогащены кислородом, с глубиной он исчезает. Широко распространены азот, углекислый газ, метан.

Газы можно различать по происхождению:

  • их поставляет атмосфера (кислород);
  • в образовании играют роль химические реакции (сероводород, углекислый газ);
  • производятся растениями и бактериями (кислород, сероводород);
  • появляются при радиоактивных преобразованиях (аргон, гелий);
  • формируются в результате производственной деятельности человека (углекислый газ, метан).

Ведущая роль принадлежит азоту, углекислому газу, метану. Остальные виды образуют локальные скопления.

В подземных водах главные один-два, реже три газообразных вещества.

Органические соединения

Органические компоненты приносят пользу и вред: некоторые их виды загрязняют подземные воды, другие делают лечебными или служат для обнаружения углеводородов. Органика отличается составом и происхождением. Она поступает из почв, пород, нефтеносных слоев.

На углерод, водород и кислород приходится более 90 % от всех элементов. На азот, серу, фосфор, металлы – до 10 %.

Бактериологический

Для подземных вод характерно существование различных бактерий, как безвредных, так и болезнетворных. Приповерхностные слои обогащены бактериями, разлагающими белки живых организмов. Это ухудшает качество вод. Однако микроорганизмы способны жить на глубинах до 3 км.

Там они играют иную роль:

  • производят сероводород,
  • углекислый газ,
  • метан,
  • азот,
  • водород.

Вступая в реакции, эти газы образуют рудные минералы, углеводородное сырье. Также есть бактерии-окислители, выделяющие кислород.

Бактерии-очистители улучшают качество воды на углеводородных месторождениях.

В капле воды может содержаться до 200 тысяч микроорганизмов одного или нескольких видов. Наиболее благоприятный температурный режим для их развития – примерно 40-80оС. Однако некоторые виды активны при -3оС и +100оС. Высокая минерализация тоже не является препятствием для их существования.

Физические свойства H2O, исходя из данных о химсоставе

Физические свойства подземных вод взаимосвязаны с их химическим составом.

Главными являются:

  • прозрачность;
  • цветовые характеристики;
  • температурные особенности;
  • своеобразие запаха;
  • вкус.

Отсутствие органики в подземных водах повышает их прозрачность. Желтоватая и бурая окраска появляется при наличии органических соединений. Железо, сероводород дают зеленоватые оттенки.



Подземные воды не замерзают до отрицательных температур в приповерхностной зоне, а в областях  с активной магматической деятельностью прогреваются до 300-400 градусов. Высокая минерализация препятствует превращению воды в лед, ее замерзание начинается ниже -5оС.

Запах зависит от наличия газов (сероводорода). Соленый вкус отмечается, если есть хлор, горький – магний, сладковатый – органические компоненты.

Влияние химической структуры на деятельность человека

В зависимости от химических особенностей H2O различается и их практическое применение:

  • для извлечения полезных компонентов (йод, бром);
  • для удобрения растений;
  • как поисковый признак, указывающий на месторождения нефти, газа.

При отсутствии бактериальных примесей пресные и ультрапресные воды важны как источник питьевой воды.

Если есть какие-либо полезные элементы – это уже лечебные минеральные воды.

Заключение

Состав подземных вод влияет на использование их в народном хозяйстве. Они могут приносить как пользу, так и вред.

Наличие бактериальных компонентов ухудшают качество воды, делая ее непригодной для использования в питьевых целях. Полезные элементы повышают ценность подземных вод. Их можно использовать в медицине, геологии, сельском хозяйстве.