По В.И. Вернадскому по степени общей минерализации выделяют воды:
- пресные (до 1 г/л),
- солоноватые (1 —10 г/л),
- соленые (10—50 г/л),
- рассолы (более 50 г/л) - в ряде классификаций принято значение 36 г/л, соответствующее средней солёности вод Мирового океана.
В бассейнах Восточно-Европейской платформы мощность зоны пресных подземных вод варьирует от 25 до 350 м, солёных вод — от 50 до 600м, рассолов — от 400 до 3000 м.
Приведенная классификация указывает на значительные изменения в минерализации воды – от десятков миллиграммов до сотен граммов на 1 литр воды. Максимальная величина минерализации, достигающая 500 – 600 г/л, встречена в последнее время в Иркутском бассейне.
3.3.2. Классификация подземных вод по химическому составу по А. М. Овчинникову.
В последующем А. М. Овчинниковым и другими исследователями дано более дробное подразделение подземных вод по их минерализации (табл. 1). Для питьевых целей наилучшими водами являются пресные, с минерализацией до 1 г/л; при необходимости можно употреблять и слабо-солоноватые воды с общей минерализацией до 2 – 3 г/л. Воды с большей минерализацией для водоснабжения практически Са(НСО3)2 непригодны.
Таблица 1. Общая минерализация и химический состав подземных вод (по А.М. Овчинникову)
| Характе-ристика вод | Общая минера-лизация, г/л | Хими-ческий состав | по В.И. Вернадс-кому |
| Ультра-пресные | <0,2 | Обычно гидрокар-бонатные | Пресные |
| Пресные | 0,2 – 0,5 | ||
| Воды с относи-тельно повы-шенной минера-лизацией | 0,5 – 1 | Гидрокар-бонатно-сульфатные Сульфатно-хлоридные | |
| Солоно-ватые | 1 – 3 | Солоно-ватые | |
| Соленые | 3 – 10 | Преиму-щественно хлоридные | |
| Воды повы-шенной солености | 10 – 35 | Соленые | |
| Воды, пере-ходные к рассолам | 35 – 50 | Хлоридные | |
| Рассолы | 50 – 400 (500) | Рассолы |
3.3.3. Химический состав подземных вод. Классификация по преобладающим анионам и катионам.
Классификация подземных вод по химическому составу в большинстве случаев производится по преобладающим анионам и катионам.
Так, выделяются следующие наиболее распространенные классы:
1) гидрокарбонатные воды (НСО3–>25 экв-%);
2) сульфатные воды (SO42–>25 экв-%);
3) хлоридные воды (Cl–>25 экв-%);
4) воды сложного состава: хлоридно-гидрокарбонатные, сульфатно-гидрокарбонатные, хлоридно-сульфатные и другие еще более сложного состава.
По соотношению с катионами каждый из них может быть натриевым, или кальциевым, или магниевым, или смешанным – кальциево-магниевым, натриевокальциевым и др. Это хорошо выражено в классификации, предложенной С.А. Шукаревым и в последующем видоизмененной Н.Н. Славяновым (табл. 2).
Таблица 2. Классификации подземных вод по химическому составу по преобладающим анионам и катионам.
| Ани-оны ⇒ ⇓ Кати-оны | Cа2+ | Cа2+Mg2+ | Mg2+ | Na+ Cа2+ | Na+, Cа2+Mg2+ | Na+, Mg2+ | Na+ |
| НСO3– | |||||||
| НСО3–, SO42– | |||||||
| НСО3–, SO42–, Сl– | |||||||
| НСО3–, Сl– | |||||||
| SO42– | |||||||
| SO42–, Сl– | |||||||
| Сl– |
Каждый анион или группа анионов (указанных по вертикали) может образовывать с отдельными катионами или группой катионов (указанных по горизонтали) различные сочетания. Цифрами в таблице обозначены типы вод, соответствующие различным сочетаниям анионов и катионов. Например: к 1-му типу будут относиться гидрокарбонатно-кальциевые воды, ко 2-му – гидрокарбонатно-кальциево-магниевые, к 8-му – гидрокарбонатно-сульфатно-кальциевые, к 49-му – хлоридно-натриевые.
Как видно из табл. 2, отчетливо проявляется закономерность изменения химического состава подземных вод с увеличением их минерализации от гидрокарбонатных к хлоридным.
В ряде артезианских бассейнов наблюдается хорошо выраженная вертикальная зональность. В верхних водоносных горизонтах развиты гидрокарбонатные воды, ниже – смешанные и далее сульфатные, а еще ниже – высокоминерализованные хлоридные. Существуют и другие классификации подземных вод (Алекин, 1970), в которых учитывается не только деление по преобладающим анионам и катионам, но и соотношение между ними.
4. Минеральные воды.
Минеральные воды - это воды, которые используются для лечебных целей и обладают определенными физико-химическими свойствами, оказывающими особое физиологическое воздействие на организм человека.
Целебные свойства этих вод обусловливаются общей минерализацией, газовым составом и наличием в них специфических различных компонентов: железа, мышьяка, радия, брома, йода, углекислоты, радона и т.п., относительно редко встречающихся в обычных подземных водах. Кроме того, для многих минеральных источников характерна повышенная температура, необычная для подземных вод поверхностной зоны.
Типы минеральных вод:
1. Углекислые воды, газирующие углекислотой, характеризуются большим разнообразием ионного состава. К ним относятся холодные нарзаны Кисловодска, горячие углекислые воды типа славяновской (Железноводск), Карловы Вары (Чехия), Истису (Азербайджан), Джермук (Армения) и др. Образование углекислых минеральных вод, по-видимому, в значительной части связано с глубинными процессами – термометаморфизмом и магматизмом. Так, например, наиболее крупные углекислые источники в своем распространении тяготеют к районам развития молодых интрузий. Есть предположение, что в контактных зонах этих интрузий при высоких температурах (около 400°') происходит метаморфизация карбонатных пород с выделением большого количества СО2. Поднимаясь отсюда по тектоническим трещинам, углекислый газ насыщает подземные воды верхних зон земной коры.
2. Сульфидные (сероводородные) воды. По условиям формирования они бывают следующих типов:
а) азотные сульфидные воды, генетически связанные с торфяными четвертичными образованиями. Примером этого типа являются сульфидные воды Кемери;
б) метановые сульфидные воды, формирующиеся в глубоких частях артезианских бассейнов, генетически связанные с битуминозными и нефтеносными отложениями. Это преимущественно хлоридные или гидрокарбонатно-хлоридные воды, в которых содержание H2S в несколько раз больше первого типа. Такие сульфидные воды имеют наибольшее распространение. К ним относятся воды Мацесты, Талги на Кавказе, Усть-Качкинские в Приуралье и многие другие.
3. Радиоактивные (обогащенные радоном) воды формируются в различных условиях. Главным образом они связаны с кислыми интрузивными горными породами, богатыми радиоактивными элементами (уран, торий и др.) и продуктами их разрушения.
Среди них распространены:
а) холодные радоновые воды в корах выветривания;
б) термальные радоновые воды, приуроченные к глубоким тектоническим трещинам в кислых магматических породах (гранитах и др.).
Хорошо известны курорты Цхалтубо на Кавказе и Белокуриха в Алтайском крае, основанные на использовании радоновых вод.
Если обратимся к распределению минеральных вод на территории Российской Федерации, то увидим изобилие минеральных источников в районах молодых гор, сформированных главным образом в палеоген-неогеновое и частично антропогеновое время, в которых тектонические движения продолжаются и по настоящее время. К таким районам относятся Кавказ, Памир, Камчатка, Курильские острова и др. В некоторых из них (Камчатка, Курильские острова) и поныне происходит интенсивная вулканическая деятельность, в других же (Кавказ и др.) она проявлялась совсем недавно. Горообразовательные движения в этих районах вызвали образование разломов и крупных тектонических трещин.
Такая закономерность распределения большинства минеральных источников не является случайной. Некоторые из них несомненно связаны с более глубокими частями земной коры, откуда они получают газовые компоненты и тепло.
Заключение
В силу своего местонахождения подземные воды лучше защищены от внешних воздействий, чем поверхностные, однако имеются серьёзные симптомы неблагоприятного изменения режима подземных вод на больших площадях и в широком диапазоне глубин. К ним относятся: истощение и понижение уровня подземных вод из-за чрезмерного отбора; внедрение на побережье морских солёных вод; образование депрессионных воронок и другие.
Большую опасность представляет загрязнение подземных вод. Можно выделить два типа загрязнений - бактериальное и химическое. В определённых условиях в водоносные горизонты могут проникать сточные и промышленные воды, загрязнённые поверхностные воды и атмосферные осадки.
При создании водохранилищ в результате подпора происходит повышение уровня грунтовых вод. Положительным следствием такого изменения режима является увеличение их ресурсов в прибрежной зоне водохранилища; отрицательными - подтопление прибрежной зоны, что вызывает заболачивание территории, а также засоление почв и грунтовых вод вследствие повышенного их испарения при неглубоком залегании.
Ввиду небольших паводковых явлений (или вообще их отсутствия) на зарегулированных реках паводочное питание подземных вод значительно уменьшено. Скорости течения на таких реках снижаются, что способствует заилению русла; поэтому взаимосвязь речных и подземных вод затруднена.
В определённых условиях отбор подземных вод может оказать существенное влияние на качество поверхностных вод. В первую очередь это относится к промышленной эксплуатации и сбросу минерализованных вод, сбросу шахтных и попутных нефтяных вод.
Отсюда следует, что должно предусматриваться комплексное использование и регулирование ресурсов поверхностных и подземных вод. Примерами такого подхода могут служить использование подземных вод для орошения в маловодные годы, а также искусственное восполнение запасов подземных вод и сооружение подземных водохранилищ.
Список используемой литературы:
1. Новиков Ю.В., Сайфутдинов М.М. Вода и жизнь на Земле. - М.: Наука, 1981. - 184 с.
2. Киссин И.Г. Вода под землёй. - М.: Наука, 1976. - 224 с.
4. Горошков И.Ф. Гидрологические расчёты. - Л.: Гидрометеоиздат, 1979. - 432с.
5. Черданцев В.А., Пивон Ю.И. Методические указания по дисциплине: «Гидрология». - Новосибирск: НГАЭиУ, 2004, 112 с.
6. Справочное руководство гидрогеолога. В 2 томах. Под ред. В.П. Якуцени. - Л.: Недра, 1967. - Т.1. - 592с.
3. Бондарев В.П. Геология. Курс лекций: Учебное пособие для студентов учреждений среднего профессионального образования. - М.: Форум: Инфра М., 2002. - 224 с.