Составление графиков и схем по результатам взятых проб, представлению результатов с помощью современных технологий

Введение



	Актуальность: Наша планета покрыта водой, которая составляет 2/3 её поверхности. Человеку нужна вода всю его жизнь. Именно вода стоит вторым веществом по значимости после кислорода, она не только окружает нас повсюду, но и находится в нас самих. вода является не только источником жизни, она может служить и источником заболеваний, около 70% болезней могут передаваться через водные массы. Ежегодно из-за очень некачественной питьевой воды умирают миллионы людей на Земле. Поэтому знать какую воду мы пьём является одним из важнейших вопросов. «Качество воды – здоровье нации», - таким девизом можно назвать актуальность данной работы.

	В данной работе в большей степени внимание уделяется учебно-познавательной деятельности, направленной на экологическое просвещение среди населения. Данная работа в настоящее время является весьма актуальной, так как зачастую мы не знаем о качестве воды и потом могут выявиться различные заболевания.

Объект исследования: природные воды Республики Алтай.

	Предмет исследования: современное и достойное выполнение мониторинга по качеству природных вод, которое невозможно без достойного картографического представления результатов

Цель: составление графиков и схем по результатам взятых проб, представлению результатов с помощью современных технологий.

	         Задачи:

	сбор данных по пробам из различных водных объектов республики Алтай;

	рассмотреть значимость полученных результатов, сравнить показатели с общедопустимыми по стране;

	выявить особенности химического состава природных вод на территории Республики Алтай.

	подвести итоги в целом по качеству воды на территории субъекта

	            Методы исследования

	В работе использованы методы исследования такие как:

	картографический;

	метод синтеза;

	метод сравнения;

	математический;

	метод анализа;

	метод компьютерной обработки данных.

      Новизна работы: построены схемы опробования природных вод Республики Алтай по самым последним показателям 2014 и 2015 годов.

В процессе работы были проведены предварительные оценки содержания основных ионов по показателю минерализации, а также содержание ионов, содержащих азот, которые могут считаться загрязнителями.

Практическая значимость: данная работа может быть использована в  учебных и образовательных целях, использована для заинтересованности специалистов в изучении водных объектов на химический состав, для того, чтобы донести населению важность в охране и рациональном использовании водных богатств.

Структура работы. Работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка источников и использованной литературы, содержит 50 страниц машинописного текста. Иллюстрирована 7 рисунков, 3 таблицы. Список источников и использованной литературы содержит 22 наименования.

Работа выполнена самостоятельно, доля оригинального текста составляет более 70%.























1 Вода в природе



Вода – самое распространенное вещество на Земле. Она занимает 2/3 всей поверхности нашей планеты, а её общий объём на Земле составляет примерно 1500 млн км3.

Вода в природе встречается в трех состояниях: парообразном, жидком и твёрдом. В атмосфере вода содержится в виде пара, капельно - жидком (в виде облаков и тумана) и твердом состоянии (ледяные кристаллы, град, снег). Всего в атмосфере содержится 13-15 тыс. км3 воды, что довольно хороший показатель. И поэтому чем выше содержание частиц воды в атмосфере, тем выше будет и влажность воздуха.

На поверхности земли вода в жидком состоянии скапливается в океанах, морях, озерах, реках, водоемах, а также находится в виде ледников и снега, образуя гидросферу, то есть водную оболочку Земли. Основную массу воды гидросферы составляет Мировой океан – около 1370 млн. км3. В его водах в растворенном состоянии в огромных количествах находятся почти все элементы периодической таблицы Д.И. Менделеева, а точнее 80 наименований. Выявление всех оставшихся элементов крайне затруднительно, так как они находятся скорее всего в крайне малых показателях или в сложных соединениях, чтобы их выявить нужно искать пути решения и усовершенствования имеющихся методов. А это очень затратно и не продуктивно

В природе вода находится в постоянном круговороте. За год только на сушу выпадает 1,25?1014 тонн осадков в виде дождей и снега. Три четверти этой воды (9?1013 тонн) испаряется, одна четверть (3?1013 тонн) воды в год образует речной сток в моря и океаны. Потоки воды переносят огромные массы неорганических и органических веществ. Атмосферные осадки, особенно обильные сезонные осадки и паводки, уносят продукты эрозии почвы, удобрения, органические вещества почвы. Грунтовые и подземные воды переносят большие количества растворимых солей и при благоприятных условиях образуют большие скопления в виде осадков карбонатов, соленых озер и т.п. С атмосферными осадками на сушу выпадают минеральные соли и пыль, перенесенные ветрами с огромных расстояний.

Вода – один из главных факторов изменения минеральных и почвенных покровов земли. Вода, которая содержит ионы Н+ О2-, образующиеся при диссоциации угольной и других кислот, участвует в превращении первичных изверженных пород во вторичные, в частности в глинистые, почвообразующие.

В ходе круговорота создается исключительное многообразие вод, их различие.

Воде принадлежит важнейшая роль в геологической истории Земли и возникновении жизни. Без воды невозможно существование живых организмов. Невозможно указать другое вещество, которое бы находило столь разнообразное и широкое применение, как вода. Ежедневно человечество расходует до 7 млрд м3 воды. В нашей стране ежегодно расходуется более 260 млрд м3 воды. Основными потребителями воды являются химическая, нефтехимическая, целлюлозно-бумажная отрасли промышленности, металлургия, энергетика, где вода используется как сырьё, в качестве химического реагента, растворителя, тепло- и хладоносителя. Значительное количество воды идет на орошение в сельском хозяйстве и для питьевых нужд.

Замечательное свойство воды – растворять самые различные соединения – широко используется в геолого - разведочном деле при поиске полезных ископаемых, как рудных (сульфидных руд, полиметаллов), так и нерудных (нефти, газа, солей и т.д.). В районах месторождений подземная вода имеет специфический химический состав.

















1.2. Аномальные физические свойства воды.



Вода в гидрогеохимических системах существует в трех агрегатных состояниях: жидком, твердом (лед), газообразном (водяной пар). Особое место в подземной гидросфере (при давлении в 100 МПа) занимает вода в надкритическом состоянии (водный флюид). Она выделяется строением молекулы воды и ее уникальностью как растворителя.

Растворенные в воде вещества изменяют ее структуру и свойства, заполняя пространство внутри кристаллической решетки воды. Так, электропроводность растворов обычно возрастает в десятки тысяч раз благодаря появлению в воде ионов. В соленой воде снижается температура ее замерзания: морская вода замерзает при температуре – 1,9 °С, а близкий к насыщению раствор CaCl2 – при – 36 °С.

С увеличением температуры и давления вязкость воды уменьшается, что обеспечивает ее подвижность в глубоких водоносных горизонтах с высокими пластовыми давлениями.































1.3 Химический состав природных вод



Прежде чем говорить о химическом составе, надо дать определение этому понятию. Химический состав – это разнообразие растворённых в воде минеральных и органических веществ в многообразных состояниях. Природные воды всей нашей планеты содержат в своём составе почти все стабильные элементы химической таблицы, если быть точнее, то 80 из 87. Содержание этих элементов будет неодинаково и по численности и по массе, всё зависит от того где находятся природные воды и свойствами самих элементов (их наличием в земной коре и способностью к растворению). Обычно в поверхностных водах содержится целый комплекс органических соединений, разных минеральных солей и растворённых газов. Весь химический состав мы можем поделить на 6 групп:

-главные ионы
-растворённые газы
-биогенные вещества

-органические вещества

-микроэлементы

-загрязняющие вещества

       Говорить о стандартном химическом составе природных вод достаточно сложно, ведь в разных количествах могут содержаться те или иные химические элементы, они могут быть связаны между собой, иметь различные соединения в своём молекулярном составе, меняться в зависимости от типа воды, что связано с условиями формирования. Под химическим составом следует понимать взаимосвязанную цепочку процессов и последующее формирование различного состава воды, с точки содержания в ней химических элементов. Химический состав даже двух соседних рек будет отличаться, даже если они находятся на территории одной страны или субъекта. Он будет зависеть от того, с какими веществами вода находится во взаимосвязи, например при круговороте воды в природе, есть ли  рядом крупные промышленные заводы, которые значительно влияют на состав, и при каких обстоятельствах происходило взаимодействие веществ с водой.

Этапы, которые формируют непосредственно химический состав можно разделить на 2 основные группы. Это прямые и косвенные факторы.
      Прямые – это такие факторы, которые в значительной мере влияют на воду, к ним относят:

-деятельность человека или человеческий фактор

-живые организмы

-горные породы и минералы

-почвы

Косвенные факторы происходят при контактировании воды и химических веществ при таких условиях, как:

-факторы гидрологии и гидродинамики

-своеобразие водного режима

-различие рельефа

-вид климата данной территории

Остановимся подробнее на описании данных факторов и на том, какое значение они имеют в формировании химического состава вод.

Прямые факторы

-Деятельность человека или человеческий фактор. В процессе цивилизации всё больше развивались орудия труда и техника, сейчас мы извлекаем из толщи земной коры миллиарды тонн веществ, которые необходимы нам для нужд и экономической выгоды на мировом рынке. А отсутствие этих веществ влияет на круговорот, становится другим режим водных масс, меняется почва в своём строении, загрязняются воды и от крупной промышленности.

-Живые организмы, обитающие в воде, могут тоже поменять химический состав, в процессе жизнедеятельности они забирают из воды те элементы, которые им необходимы (микроэлементы, азот, фосфор, углерод, калий, кальций). Изменяют состав растворённых газов, необходимых им для фотосинтеза. При отмирании организмов, при процессе разложения, в воду также поступают различные вещества.

-Горные породы и минералы играют важное значение для минерализации природных вод, выступая как источники солей, в этом принципе мы можем разделить породы и минералы на 3 основных типа:
а)Магматические породы при своём разложении дают растворимые соли.

б)Соли, находящиеся в осадочных породах  в разных видах.

в)Различные скопления и залежи минеральных солей и минералов.

Быстрота выщелачивания пород (в кристаллической решётке заменяются ионы веществ неметаллов на водород воды) зависит от физико-географических условий и климата, что влияет на особенность образующихся продуктов, среда имеет непосредственное значение на минералогический состав образовавшихся при твёрдых продуктов выветривания. Если осадочные породы занимают довольно крупную территории, то вероятно там будет и большое содержание в них солей, влияющее на уровень минерализации воды. К таким солям относятся сульфатные, углекислые, хлористые соли калия, кальция, натрия, магния.

-Почвы имеют значимое место в минерализации вод. В своей структуре они состоят почти на 10% из органической части, остальное занимает минеральная часть. Органическая часть или природный гумус – это останки растений и животных, пропитанных почвенным раствором, в тех местах где наблюдается сильное или чрезмерное увлажнение – почвы со слабой минерализацией, в областях сухого и тёплого климата минерализация повышена. Если реки разливаются в паводок, то они находятся на большей территории и почвы насыщают их хлористыми и сульфатными солями в зависимости от местности.

Косвенные факторы

Глубина степени воздействия прямых факторов напрямую зависит от условий, то есть косвенные факторы не только сами меняют химический состав, но и способствуют тому, насколько прямые факторы сами смогут его изменить.

-Факторы гидрологии и гидродинамики. Длина рек создаёт свой определённый гидрологический режим на некоторых участках, будут ли притоки и как много их будет, в какой мере они будут влиять на реку. Виды питания рек и степень увлажнения изменяют химический состав не только в разные времена года, но даже на протяжении нескольких дней.

-Своеобразие водного режима, который зависим от ряда физико-географических данных и зависит от даты наступления половодья и способа питания. Рассмотрим как влияют на состав источники питания: снеговое и горно-снеговое питания являются примерами слабой минерализации воды, потому  что почва сильно промёрзлая и вода не может обогатиться солями, а вот дождевое питание, если оно имеет хороший сток может наделять чуть большей минерализацией. Если водосток болот слабо минерализован и в его составе есть органические вещества, то он будет изменять цвет воды в коричневый, буроватый или жёлтый.

Поверхностный сток увеличивается и падает общая минерализация воды в реках, если же большую часть занимает грунтовое питание, то будет наоборот.

-Различие рельефа. Если сравнить этот фактор с другими факторами его вида, то он имеет  меньшое значение в изменении химического состава, хотя его нельзя не упомянуть, ведь именно его различия (по высоте, по степени защиты территории от ветров) влияют на климат. С различием в рельефе обусловлены  заболоченность местности, степень освещённости, своеобразие поверхностного стока, режимы почв, такие как солевой и водный.

Климат служит важнейшим показателем, влияющим на состав.

а) является показателем баланса влаги и тепла, влияющий на степень увлажнения территории и объём водного стока, то есть на состав природных растворов и способность их выпадать в виде осадка.

б) имеет значение в процессе выветривания пород, разложения отмерших частей растений и как следствие, на минерализацию воды.

в) влияет на характер и количество атмосферных осадков, их выпадение в течение года, на степень промерзания или замерзания воды в тот или иной год.
      Современные последствия изменений климата ожидаются не благоприятными для водных ресурсов равнинных районов юга Западной Сибири. Поэтому оценка количественных и качественных изменений гидрологического и гидрохимического режима водных объектов гор Алтая важна не только для Республики Алтай. Основываясь на материалах многолетних метеорологических и гидрологических наблюдений, экспедиционных исследований химического состава воды рек и озёр, будут оценены региональные ландшафтно-высотные особенности в изменении параметров стока рек, водные ресурсы административных районов Республики Алтай, горных районов Алтайского края, выяснена климатическая и эндогенная обусловленность изменения химического состава и минерализации воды в водных объектах, оценено влияние современной хозяйственной и рекреационной деятельности на экологическое состояние рек и озёр Горного Алтая. Особое внимание будет уделено возможным неблагоприятным последствиям климатических изменений на гидрологический режим (наводнения, маловодные периоды) и качество воды (загрязнение) в результате землетрясений, хозяйственного и рекреационного использования водных объектов в различных количествах.
     На основе материалов многолетних метеорологических, гидрологических и гидрохимических наблюдений Росгидромета оценены пространственно-временные изменения температуры воздуха, сезонные изменения количества осадков, водного стока рек Горного Алтая, влияния этих изменений на сток наносов, химический состав и минерализацию воды рек. Установлено, что за последние 55 лет при значительном положительном тренде, увеличивающемся с высотой местности, наибольшее повышение температуры воздуха происходило в зимний и весенний периоды. Среднегодовое количество атмосферных осадков за последние 30 лет увеличилось, наибольшее увеличение наблюдалось в весенний период, а в зимний период преимущественно уменьшалось. Установлены региональные различия в изменениях годового, меженного и минимального стока рек, преобладание положительных тенденций изменения максимального стока за последние годы. Наиболее неблагоприятными гидрологическими последствиями изменений климата являются увеличение повторяемости опасных наводнений, дождевых паводков, селей и маловодных периодов в межень, которые обусловливают увеличение ущерба и на предгорных районах юга Западной Сибири. Климатические изменения водности рек влияют на химический состав их воды изменением содержания сульфатов и хлоридов, значение рН несколько уменьшается при уменьшении водности рек в межень. Результаты экспедиционных исследований химического состава воды рек и родников в районах эпицентров Чуйского землетрясения 2003-2004 годов показали, что во время землетрясения в подземных и поверхностных водах произошло резкое увеличение концентраций сульфатов, магния, кальция, величины жесткости воды, понижение величины водородного показателя (рН) на 1,0. В некоторых водных объектах увеличилось, а в других уменьшилось содержание хлоридов, отмечалось появление новых выходов подземных вод с образованием родников, гейзеров, малых озёр с повышенной минерализацией воды.

       Сочетание физико-географических и климатических условий создают предпосылки для формирования водного режима рек.















































2 Классификация водных ресурсов



      Впервые классифицировать водные ресурсы по их химическому составу предложил учёный-гидрохимик Олег Александрович Аникин.

         Путём лабораторных работ было выявлено, что около 85% составляют находящиеся в воде компоненты солесодержания.

         Потому какой анион воды является главным можно разделить её на 3 класса: карбонатный, хлоридный, сульфатный.

         А по преобладающему катиону на содержащие  магний, кальций или магний.

          В основном реки относятся к гидрокарбонатному классу и  по катионному составу будут принадлежать к кальциевой группе.

        На примере многочисленных речных вод гидрокарбонатного класса выявляется одна особенность, колоссальный процент от общей доли будут составлять воды с малой минерализацией. Это объёмная территория севера Европейской части России, территория Азиатской части России, большая площадь Сибири и Дальнего Востока.  Вод средней минерализации будет меньше и распределяются они пространственно на территории всей Средней полосы, в зонах лесов и лесостепей. И небольшой процент об общего числа занимают водные пространства рек с повышенной минерализацией, это лесостепная зона юга Европейской части. Речные воды, содержащие 1000 мг/п встречаются в природе крайне редко и там где они обычно бывают есть большие залежи карбонатных пород. Пресная воды часто содержит в своём составе гидрокарбонат-ион, он присутствует в воде если карбонаты были растворены угольной кислотой. Наличие гидрокарбоната-иона в воде придаёт ей временную жесткость, справиться с такой жёсткостью довольно легко, при повышении температуры он растворяется и надо просто прокипятить воды, чтобы она перестала быть жёсткой. В химических лабораториях наличие гидрокарбоната-иона находят посредством показателя щёлочности.

       Хлоридный класс речных вод малочислен как по количеству рек, так и по объёмам водной массы, составляя чуть больше 9 % от числа всех рек России.  Воды таких рек являются сильно минерализованными и встречаются в различных местах страны, взаимодействий одна река с другой не имеет. Часть хлоридов в составе воды невелика, и если вдруг вода становится более солоноватой на вкус значит она подверглась воздействию промышленности, в её отходах содержание хлоридов велико. Разрешённый объём содержания хлоридов 300 мг/л, в лабораториях следят за качеством с помощью добавления в воду раствора нитрата серебра и их дальнейшего титрирования.

        Сульфатный класс воды также малообширен, по своей минерализации он что-то среднее между гидрокарбонатным и хлоридным, по катионному составу это в основном воды с содержанием натрия, с содержанием кальция скорее исключение из правил. Сульфаты в питьевой воде не должны превышать определённой нормы, а это 500 мг/л. При большей концентрации такая вода может вызывать различные расстройства кишечника, отравление и даже подвергнуть металлические вещи коррозии. Сульфаты находятся в воде в больших промышленных центрах, попадая в воду из выбросов в атмосферу автомобильных газов и смога предприятий. На наличие сульфатов берут воду на анализ и смотреть сколько в ней содержится сульфата бария, который почти не растворяется.

         За контролем качества и катионного состава воды следят учёные и в наше время, это важно знать не только в целях нашей жизнедеятельности, но и в производстве. 200 мг/л установленная дозировка содержания натрия, её превышение грозит развитием сердечно-сосудистых заболеваний. Проблема в том, что ионы натрия хорошо растворяются во всех трёх агрегатных состояниях воды и это нежелательно для применения такой воды в паровых котлах с большим давлением. Калий в воде не причиняет вреда и поэтому для него нет определённой нормы. Чтобы выявить наличие этих элементов воде в лабораториях применяются атомно-абсорбционные спектрофотометры, способные находить металлы в воде, воздухе или почве. ААС нашли применение в геологии, гидрологии, медицине, отраслях промышленности.

         По ионному составу реки тоже различны, на это влияли процессы как настоящего времени, так и прошлого. Основным фактором повлиявшим на это следует выделить климат.

Растворённые веществ вымываемые речным стоком уступают твёрдому стоку (сток взвешенных наносов) и оцениваются от 2 до 6 млрд т. В засушливых территориях вода будет значительно минерализованней, чем например в северных районах, но здесь слабый поверхностный сток и ионы почти не выносятся. На территориях с избыточным увлажнением, где гидрологическая сеть развита, вода будет менее минерализована, в этом заслуга ещё и большего объёма водной массы.

        На примере химического состава речных масс проявляется закон географической зональности.

       Кроме главенствующих ионов в воде могут содержаться и растворённые газы, непосредственно влияющие на химический состав. Самый знакомым и важным нам будет кислород. На количество кислорода в воде будут оказывать различные показатели: глубина воды, время года, активная жизнедеятельность водных жителей(микроорганизмы, животные, растения) и свойства аэрации. Если водную среду попадают органические вещества искусственными или естественными путями, то содержание кислорода уменьшается. В летний периода содержание кислорода в водоёмах достигает максимума, именно тогда приходится пик фотосинтеза растений. Вода с большим содержанием кислорода придаёт большее чувство свежести и приятна на вкус. Наличие кислорода в воде не всегда можно точно оценить, потому что результат нужно провести за считанные минуты, иначе кислород испаряется из воды.  

    В воде можно обнаружить и угольную кислоту, она образуется в результате соединения воды и углекислого газа. Рассчитать сколько в воде находится углекислого газа и угольной кислоты по раздельности невозможно, в химии их принимают за общую величину называемой концентрацией свободной угольной кислоты. Угольная кислота расщепляет сульфидные минералы и в воде образуется сероводород – ядовитое соединение, которое ни в коем случае не должно быть в питьевой воде.

       Сероводород также может образовываться как конечный продукт растворения органических соединений содержащих серу в анаэробном пространстве. Сероводород зловонное соединение, напоминающее по запаху тухлые яйца. Оно способно окрасить железо в чёрный цвет, гибнут рыбы, вода становится загрязнённой. Наличие сероводорода в лабораториях узнают при использовании ион - селективного электрода.

        Кроме того в воде могут находиться как неорганические, так и органические вещества, их крупное скопление в науке называют «водным гумусом».     Органические вещества могут попасть в воду в результате их смыва с поверхности почв. Экологическая нагрузка с каждым годом становится больше и она оказывает влияние на окружающую среду, воду загрязняют стоки канализации и сбросные воды заводов. Содержание «водного гумуса» бывает обычно более 50 мг/л. По окраске большинства рек можно определить доминирующие в них вещества, так например в нашем случае если окраска желтоватая или своеобразная коричнево-бурая, то здесь содержатся фульвокислоты. Анализ воды на содержание в них органических веществ и их соединений получают по перманганатной окисляемости.

        Живые организмы живут в различных по-своему составу водных пространствах. Вода получается содержит так называемые биогенные элементы – элементы, составляющие значительную часть живых организмов, такими элементами в порядке вещей можно назвать фосфор и азот.

       В природных водах содержатся белки и аминокислоты – это и есть азот, но только в органической форме. Но он также может содержаться и в неорганической форме путём разлагания белков и вот уже в воде появляются нитраты и аммоний. К тому же нитраты могут попадать в воду и при смыве с полей удобрений на азотной основе, и при растворении в дождевой воде окислов азота.

      Нитраты в воде крайне нежелательное соединение для живых организмов и для человека особенно, так как попадая с водой в наш организм они способны к восстановлению в кишечнике микробиотой до таких соединений как нитриты, которые тут же вступают во взаимодействие с гемоглобином – дыхательным белком крови, который уже не может переносить кислород.

В питьевой воде есть и допустимое содержание нитратов это 45 мг/л, нитритов – до 5 мг/л, аммония – до 2,5 мг/л. Для того чтобы узнать содержание их в воде в лабораториях проводят анализы, например для нитратов и нитритов анализ проводится при получении окрашенных растворов с реактивами Грисса, чем больше их содержание, тем больше окраска.  А вот анализ воды на аммоний основан на получении окрашенного соединения аммония в реактиве Несслера с солями ртути.

        Самый малоколичественный элемент в природных водах – фосфор, его содержание не превышает и 0,05 мг/л. Если же в воду искусственно добавить этот элемент, тем самым увеличив его концентрацию, то это приведёт к крупному развитию микроводорослей и микроорганизмов, а такое явление называют достаточно просто – «цветение» воды.

        Железо в поверхностных водах содержится намного меньше, чем в подземных. Потому что в поверхностных водах происходит полный гидролиз его ионов. Иногда можно почувствовать железистый привкус вода, а это верный признак увеличения жёсткости воды. Такое происходит при соединении солей кальция и магния с ионами железа, в количестве 0.3 мг/л и больше. Анализ воды на наличие количественного показателя ионов железа проводят на атомно – абсорционном спектрофотометре.

         Элементы, которые содержатся в воде в малых количествах, то есть менее 1 мг/л в науки приняты за обозначение как микроэлементы. Но что важно эти элементы очень важные для нормального функционирования нашего организма, среди них можно выделить известные всем элементы как фтор и йод, в воде они содержатся в виде  ионов, так соединения йода в воде называются иодид-ионы, концентрация которых в природной воде не превышают тысячной доли мг/л. При нехватке йода в организме развиваются заболевания, связанные со щитовидной железой.
          Фторид-ионы в воде, могут находиться в количестве до 10 мг/л, фтор участвует в строении костной ткани организма, при нехватке фтора в воде может развиваться кариес у детей и даже взрослых, которые подвержены меньшему развитию его. А при большом содержании фтора в воде может происходить явление, которое врачи – стоматологи называют флюороз – пятнистость эмали.

Анализ на выявление в жидкости ионов йода и фтора производится в любой лаборатории за контролем качества воды при помощи ион – селективных электродов.

По степени минерализации О. А. Алекин выделяет следующие четыре группы рек: реки с водой малой минерализации (до 200 мг/л); реки с водой средней минерализации (200-500 мг/л); реки с водой повышенной минерализации (500-1000 мг/л); реки с водой сильной минерализации (> 1000 мг/л).

По составу катионов в водах гидрокарбонатного класса, преобладает кальций.



































































2.2 Способы представления химического состава подземных вод



Разнообразие химического состава подземных вод вызывает необходимость их систематизации. С этой целью предложены ряд классификаций и множество способов наглядного изображения химического состава вод (графики, формулы, коэффициенты и т.п.).

В настоящее время наиболее распространено выражение химического состава воды в виде формулы Курлова. Она представляет собой псевдодробь, в числителе которой представлены анионы в порядке убывания их содержания, а в знаменателе – катионы. Слева от дроби даются название характерного газа и его содержание, специфические компоненты и минерализация воды. Формула Курлова была предложена в 1928 г. и после этого претерпела некоторые изменения. Наиболее рациональным является вариант этой формулы, предложенный И.Ю. Соколовым [16]. Он заключается в следующем:

в левой стороне формулы записываются (в мг/л) содержание газов, а затем микрокомпонентов, если их количество превышает нормы для отнесения подземных вод к минеральным или представляет геохимический интерес;

далее записывается минерализация воды (М) в виде дроби: в числителе – в весовой форме (с точностью до одного десятого знака), в знаменателе – в эквивалентной форме;

в псевдодробь записываются в нисходящем порядке все катионы (в знаменателе) и анионы (в числителе), содержание которых составляет более 1 экв. % (с точностью до целых процентов);

справа от формулы записывают показатели, характеризующие состояние воды (pH и Eh), и температуру, а также перманганатную окисляемость в мг. Для сильноминерализованных вод и рассолов в конце формулы проставляют плотность воды.

В качестве примера может быть следующая формула:

CO21080М1,0/18,42pH 6,3; Eh+100mv; OMn2; t 400C [15].

Формула, написана таким образом, позволяет полно отразить все важнейшие химические характеристики исследуемой воды и в случае необходимости рассчитать эквивалентное и весовое содержание выявленных ионов.

Классификации химического состава подземных вод проводят по различным признакам: величине минерализации, характерным солям, соотношению компонентов, специфическим особенностям вод и др. Широко известны графические систематизации и классификации природных вод по химическому составу: диаграмма Роджерса, циклограммы Н.И. Толстихина, классификации М.Г. Валяшко, О.А. Алекина, С.А. Щукарева, нумерация Н.И. Толстихина, гидрогеохимическая система А.М. Овчинникова и др. [7].

В практике гидрогеохимических исследований часто составляют гидрогеохимические карты и разрезы. При нанесении на них данных химического состава вод часто пользуются колонкой-диаграммой, кругом-диаграммой или другими изображениями химического состава вод. При этом площади, занимаемые каждым ионом, закрашиваются в соответствующие цвета.

При наличии большого количества фактического материала по химическому составу вод используют статистические методы его обработки. Для изучения зависимостей содержания отдельных компонентов от различных природных факторов применяют факторный и другие современные виды анализов.





















2.3 Жёсткость воды, как одно из значимых свойств воды



Жёсткость – это свойство воды, обусловленное содержанием в ней ионов Ca и Mg. Единицей жесткости является моль/м3 равное числовому значению жесткости, выражаемому мг-экв/л.

Определяемую жесткость называют общей, так как в воде различают карбонатную жесткость – количество ионов Ca и Mg связанные с гидрокарбонат- и карбонат-ионами. Некарбонатную жесткость – определяется по разности общей и карбонатной жесткости. Устраняемую жесткость – жесткость, удаляемая кипячением (ее определяют экспериментально). Не устраняемую жесткость – определяется по разности общей жесткости и устраняемой жесткости [1,12].
      Вода будет жёстче в горных районах, объясняется это разрушением и растворением доломитов, гипсов, известняков, находящихся в горных породах. Примером может служить наша республика Алтай, наличие накипи - это первой способ понять, что вода жёсткая. Она не представляет опасности для  жизни, но может выводить из строя нагревательные приборы для воды. До 7 мг-экв/л установленная норма жёсткости.





























2.4. Кислотно-основное равновесие.



В соответствии с необходимостью соблюдения электронной правильности растворов в природных водах выполняется равенство:

[Na+] + [K+] + 2[Ca2+] +2[Mg2+] + [H+] = [CI-] + [HCO3-] + 2[CO3-2] + 2[SO42-]

Кислотно-основное равновесие будет определяться присутствием [HCO3-] и [CO32-] поэтому для природных вод [Н+] определяется содержанием HCO3-  и CO32- при pH = 7 соблюдается равенство:

[Н+] = [HCO3-] + 2[CO3-2] + [ОН-].

Карбонатное равновесие является наиболее важным в кислотно-основном равновесии.

Общие кислотно-щелочные состояния водного раствора условно характеризуются концентрацией или активностью водородных ионов, выражаемой величиной pH. Эта величина представляет собой отрицательный логарифм (он обозначается p) активности водородных  ионов pH= -lgaH+. Необходимо подчеркнуть, что за основу количественных определений ионов Н+ в растворах приняты потенциометрические методы, поэтому всегда правильнее говорить, что pH – отрицательный логарифм именно активности ионов Н+, а не их концентрации, т.е. это величина эффективная [7, 9]. Для маломинерализованных вод разность между концентрацией и активностью водородных ионов не является геохимически существенной, но для минерализованных вод отождествление активности и концентрации ошибочно.

Диссоциация кислот и оснований. Способность кислот и оснований к отдаче ионов Н+ и ОН- характеризуется константами диссоциации этих кислот и оснований. В связи с этим по способности снижать pH природных вод кислоты составляют следующий ряд:

кислоты   H2SO4  >  HCI  >  H3AsO4  >  HF  >  H2CO3  >  H2S  >  H3BO3  >  H4SiO4

pK1дис25°   -3,95         -0,71       2,26          3,17       6,34          6,99       9,18            9,58 [15].

Первая и вторая константы диссоциации многоосновных кислот обычно различаются на несколько (три-шесть) порядков, поэтому вторая ступень диссоциации гораздо меньше влияет на pH воды.

Аналогично по способности повышать pH .......................