Формы выражения химического анализа воды

Результаты химических анализов проб воды раньше выражали в виде окислов металла (Na₂O, К2<Э) и ангидридов (SO₃, C0₂ и т. д.). Такая форма выражения не давала правильного пред­ставления о составе воды. В настоящее время основная форма выражения химического анализа ионная. _t При этом, поскольку в растворе молекулы солей распадаются на катионы и анионы, те и

¹ Подробное описание методики производства химических анализов см.: Резников А. А., Муликовская Е. П., Соколов И. Ю. Методы анализа природных вод. 1970.

180

другие должны находиться в эквивалентных количествах. Чтобы результаты анализа воды, выраженные в ионной форме, перевести в эквивалентную, надо количество каждого найденного элемента, выраженное в мг/л, разделить на его эквивалентную массу (атом­ная масса элемента, деленная на его валентность). Например, 460 мг/л Na+ соответствует 460:23 = 20 молям Na, a 22,0 мг/л SCU²" составляют 240:48=5,0 молей SO4. Вместо деления на эк­вивалентную массу можно количество ионов, выраженное в мг/л, умножить на величину, обратную эквивалентной массе. В приведен­ных примерах в этом случае будем иметь следующее количество эквивалентов:

В табл. 10 приведены пересчетные коэффициенты для перевода результатов химических анализов из ионной формы (мг/л) в экви­валентную.

ТАБЛИЦА 10

Эквиваленты ионов можно выражать также в процентах от сум­мы анионов и катионов, принимая каждую сумму анионов и катио­нов за 50% или за 100%. Для примера в табл. 11 приводится ана­лиз пробы воды, выраженный в мг/л, молях, в процентах молей. Предлагаемый солевой состав воды:

18!

ТАБЛИЦА 11

Для правильного понимания роли природных вод в геологиче­ских процессах необходимо рассматривать их как сложный рас­твор, находящийся во взаимодействии с твердой и газообразной фазами литосферы, содержащий различные химические элементы.

Если природную воду выпаривать в фарфоровой чашке, то после этого в ней останется так называемый плотный остаток, ко­личество которого выражают в мг/л или г/л. После прокаливания остатка при +105—110° С все органические вещества сгорают, в результате наблюдается некоторая потеря в массе. Образующийся после сгорания органических веществ остаток называют сухим, или прокаленным, и количество его выражают также в мг/л или г/л. Разность между массой плотного и сухого остатка называют потерей при прокаливании, ее обычно выражают в мг или в про­центах к первоначальной массе. У подземных вод, мало загрязнен­ных органическими соединениями, потеря при прокаливаниии не превышает 3—5%.

Следует иметь в виду, что при прокаливании плотного остатка происходит разложение карбонатов и выделение свободной угле­кислоты, вследствие чего потеря в массе получается несколько боль­ше массы органических веществ. Поэтому для определения сухого остатка выделяющуюся свободную углекислоту определяют от­дельно и вводят соответствующую поправку к массе остатка, полу­ченного после прокаливания.

Результат химического анализа воды иногда выражают в гра­фической форме в виде диаграммы-прямоугольника, графика-

182

квадрата и графика-треугольника или комбинации квадрата и двух треугольников. На диаграмме в определенном масштабе от­кладывают содержание ионов в процент-эквивалентах, на одной половине диаграммы показывают ионы металлов — катионы, на другой — ионы кислотных остатков — анионы.

График-квадрат предложен Н. И. Толстихиным (1928). На гра­фике по горизонтали откладывают содержание катионов, а по вер­тикали—содержание анионов (в процент-эквивалентах).

Графики-треугольники (рис. 79) строятся отдельно для катио­нов (Na+ + K+, Ca²+ и Mg²+) и анионов (С1-, SO₄²- и НСО₃~). На каждой стороне треугольника откладывают процент-эквиваленты перечисленных компонентов. Результат химического анализа воды,

Рис. 79. Графики-треугольники

как и на графике-квадрате, изобразится точкой, причем местополо­жение ее сразу указывает тип воды.

Во Франции и в ряде других стран Европы для изображения химического состава подземных вод пользуются логарифмической диаграммой, описанной впервые в 1948 г. Ж- Кастани и X. Шол-лером.

Логарифмическая диаграмма (рис. 80) состоит из семи верти­кальных шкал. На шести из них нанесены компоненты в мг/л и на одной — в градусах — для dH; шкалы расположены на равном расстоянии друг от друга и обозначены соответственно Са, Mg, dH, Na, Cl, SO₄, CO₃. Двух вертикальных шкал по боковым рам­кам диаграммы (в молях/л); трех вставных шкал: рН, коэффици­ента /С и свободной ССЬ; из пяти пунктирных линий, пронумеро­ванных от I — до V и соответствующих стольким же классам во­ды по ее характеристике для потребления '.

Основные логарифмические шкалы, градуированные в мг/л, слу­жат для выражения результатов химического анализа воды.

¹ Подробное описание диаграммы см.: Богомолов Г. В. Гидрогеология с основами инженерной геологии. М., «Высшая школа», 1962.

183

Рис. 80. Логарифмическая диаграмма