Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Газовый состав подземных вод




В подземных водах газы находятся свободном и растворенном состояниях. Содержание растворенного газа в воде зависит от коэффициента его растворимости, температуры, давления и минерализации воды.

Основными газами подземных вод являются кислород О2, азот N2, диоксид углерода СО2, сероводород Н2S, водород Н2, метан СН4 и тяжелые углеводороды (Т.У.) Подземные воды содержат также целый ряд инертных газов — Не, Nе, Ar и др.

Газы по происхождению делятся на следующие группы: I) воздушные (К2, О2, СО2, Не, Ar), проникающие в горные породы из атмосферы; 2) биохимические (СН4, СО2, Н2, Н2 S, Н2, О2, Т.У.), образующиеся при разложении микроорганизмами органических и минеральных веществ; 3) химические (СО2, Н2S Н2, СН4, СО, М2, НСl, НF, SО2, Сl, NH3), образующиеся при взаимодействии воды и породы при нормальных и высоких давлениях и температуре; 4) радиоактивные и ядерных реакций (Не, Rn и др.).

Органические вещества.

Источниками поступления органических веществ в подземные воды являются атмосферные осадки и поверхностные воды суши, почвы и почвенные растворы, илы и иловые воды, горные породы, скопления органического вещества в виде залежей нефти, торфа.

Количественная характеристика органического вещества подземных вод выражается величиной органического углерода (Сорг) или кислорода (О) различных видов окисляемости — перманганатной, бихроматной, иодатной и др. Наиболее обогащены органическим веществом воды нефтегазовых, а именно газоконденсатных месторождений.

Качественный состав органических веществ подземных вод чрезвычайно сложен. В них содержатся представители всех основных групп и классов органических соединений, азотсодержащие вещества, фосфорсодержащие, нафтеновые и жирные кислоты, фенолы, бензол, толуол, аминокислоты, амины и битум.

Органические вещества, растворённые в подземных водах, имеют большое значение в формировании химического состава подземных вод, миграции и концентрации в них химических элементов, определена бальнеологическая их роль в минеральных и питьевых водах. Содержание и состав разнообразных органических соединений в воде необходимо знать при решении вопросов охраны подземных вод от загрязнения.

Бактериальный состав воды.

Микрофлора подземных вод представлена различными бактериями. Число бактерий составляет десятки и сотни тысяч клеток в 1 мл воды. Распространены бактерии в подземных водах до глубин 4 - 5 км от поверхности земли, так как в этой зоне температуры, обычно не превышают 100º С. Бактериальный состав воды устанавливается для оценки ее санитарного состояния и изучения процессов преобразования химического и газового состава воды. Некоторые гнилостные бактерии разлагают органические белковые вещества и очищают воду. Жизнедеятельность других бактерий приводит к образованию газов биохимического происхождения.

Формула М. Г. Курлова. Химический состав воды очень часто изображают в виде формулы, которая предложена М. Г. Курловым. Это псевдодробь, в числителе которой в убывающем порядке (в мг-экв %), расположены анионы, а в знаменателе — в таком же порядке катионы. Ионы, содержание которых не превышает 1 мг-экв %, в формулу не включают. Слева перед дробью указывают (в мг/л) количество газов и активных элементов и минерализацию воды М (в г/л с точностью до первого десятичного знака). Справа после дроби записывают температуру воды (°С), реакцию воды рН, дебит скважины или расход источника (м3/сут).

В настоящее время в формулу Курлова М. Г. внесены некоторые изменения, которые дают возможность более четко представить условия формирования химического состава воды: в нее включают все анионы и катионы, содержание которых превышает 1 мг-экв %, а ионы, содержание которых не превышает 10 мг-экв %, можно считать второстепенными и отделять их скобками от главных (Е.В. Посохов, 1975). С учетом вышеуказанных изменений формула М.Г. Курлова имеет следующий вид:

 

В наименование состава воды включаются анионы и катионы, содержание которых составляет 10 мг-экв %, и более. Рекомендуется первыми ставить анионы и катионы, находящиеся в меньшем количестве. Вода, состав которой выше изображен в виде формулы, называется так: сероводородная йодистая сульфатно-хлоридная, кальциевая, натриевая

 

2. Минерализация, жёсткость, pH, и агрессивность подземных вод.

К основным показателям химических свойств воды можно отнести минерализацию воды, водородный показатель (рН), жесткость воды и агрессивность.

Минерализация воды-это сумма всех минеральных веществ, содержащихся в воде. Она может оцениваться и по сухому остатку, который представляет собой общее содержание в воде нелетучих минеральных и частично органических соединений. Сухой остаток получают при выпаривании определенного объема воды и высушивании остатка при температуре 110° С. Минерализацию выражают в г/л.

По величине минерализации природные воды подразделяют на следующие группы:

Группа Минерализация, г/л

Пресные ........................................... до 1

Слабосолоноватые .......................... 1-3

Солоноватые ........... :....................... 3 -10

Соленые ........................................... 10 - 50

Слабые рассолы................................ 50 —100

Крепкие рассолы............................................. > 100

 

Водородный показатель (рН)- десятичный логарифм концентрации ионов Н+ в воде, взятый с отрицательным знаком: рН = - lg[Н+]. Этот показатель характеризует кислотно-щелочные свойства воды. По величине рН природные воды классифицируются следующим образом

Наименование воды pH

Очень кислая…………………. < 5

Кислая ………………………... 5 - 7

Нейтральная …………………. 7

Щелочная …………………….. 7 - 9

Высокощелочная…………….. > 9

Подземные воды обычно имеют рН от 6 до 8, а в зонах окисления рудных месторождений встречаются подземные воды с рН<5.

Жесткость воды обусловлена присутствием в воде ионов Са2+ и Мg2+. Выражают жесткость в ммолях/л Са2+ и Мg2+; 1 ммоль жесткости соответствует 20,04 мг/л Са2+ или 12,16 мг/л Мg2+. Различают три вида жесткости: общую, устранимую (или карбонатную) и постоянную (или некарбонатную).

Общая жесткость обусловлена суммарным содержанием Са2+ и Мg2+.

Устранимая (временная), или карбонатная, жесткость обуловлена гидрокарбонатными и карбонатными солями кальция и магния. Устранимая жесткость показывает, на сколько уменьшается общая жесткость воды после кипячения.

Неустранимая (постоянная), или некарбонатная, жесткость обусловлена Са2+ и Мg2+, которые могут соединяться с хлоридами, сульфатами и другими некарбонатными анионами. Неустранимая жесткость равна разности между общей жесткостью и устранимой (временной).

Природные воды по общей жесткости подразделяют на пять групп:

Оценка воды Жесткость, ммоль/л

Очень мягкая ……………….. до 1,5

Мягкая ……………………… 1,5-3,0

Умеренно жесткая………….. 3 - 6

Жесткая ……………………... 6 - 9

Очень жесткая …………........ выше 9

 

Агрессивность воды связана с присутствием в ней ионов водорода, свободного диоксида углерода, сульфатов и магния.

Агрессивные свойства воды проявляются по отношению к бетону, железобетону и металлам. Различают несколько видов агрессивности: вышелачивания, общекислотную, углекислую, сульфатную и магнезиальную.

Агрессивность выщелачивания определяется по величине карбонатной жесткости. Вода считается агрессивной по отношению бетону при карбонатной жесткости свыше 0,54—2.14 ммоль/л (в зависимости от типа цемента в составе бетона).

Агрессивность общекислотная оценивается по величине рН. Вода считается агрессивной для всех типов цементов в пластах высокой водопроводимости: а) при рН<7 и карбонатной жесткости меньше_8,6 ммоль/л; б) при рН<6,7 и карбонатной жесткости больше 8,6 ммоль/л. Для слабопроницаемых пластов вода считается агрессивной при рН<5.

Агрессивность углекислая устанавливается по содержанию свободного диоксида углерода (СО2). Величину агрессивного диоксида углерода вычисляют по графикам, составленным Ф. Ф. Лаптевым (И. К. Гавич и др., 1985), но содержанию связанной (СО ) и свободного диоксида углерода (СО2). Воды, содержащие менее 30 мг/л связанного диоксида углерода, т.е, обладающие карбонатной жесткостью менее 1,4 ммоль/л следует считать агрессивными независимо от всех других показателей.

Агрессивность сульфатная оценивается по содержанию в воде ионов мг\л. В породах высокой водопроводимости для бетона на портландцементе вода считается агрессивной при содержании ионов Cl- и мг/л:

 

Cl-

0 - 3000 250 – 500

3001 – 5000 501 – 1000

>5000 >1000

 

В породах слабой водопроводимости вода считается агрессивной при содержании иона ионов > 1000 мг/л; для бетонов на пуццолановом, шлаковом и песчано-пуццолановом портландцементе — при содержании иона >4000 мг/л независимо от содержания иона Сl- .

Агрессивность магнезиальная определяется по наличию в воде ионов Мg2+. Для портландцемента, находящегося в сильнопроницаемых породах, вода считается агрессивной при содержании иона Мg2+ > 5000 мг/л, для других видов цемента — при содержании иона Мg2+ более величин, приведенных ниже, мг/л:

 

````` ````Мg2+

````0 –1000 ```````>5000

1001 – 2000 3001 – 5000

2001 – 3000 2001 – 3000

3001 – 4000 1000 – 2000

 







Дата добавления: 2015-04-19; просмотров: 1062. Нарушение авторских прав

codlug.info - Студопедия - 2014-2017 год . (0.006 сек.) русская версия | украинская версия