Химический состав подземных вод реферат

Обновлено: 05.07.2024

Выполнил:
студент I курса(геологический ф-т, заоч. отделение)
Кучин Алексей Сергеевич
Руководитель:

Воронеж 2008
Содержание:

Введение с. 3
1. Общие сведения и типы подземных вод. с. 4
2. Химический состав подземных вод. с. 5-9Заключение с. 10
Список литературы с. 11
Введение
Подземные воды являются неотьемлимым источником потребления современного человека. Поверхностные воды, в подавляющем большинстве своём, загрязнены, и для водоснабжения используются преимущественно подземные воды.
В работе я постараюсьвкратце охарактеризовать основные типы подземных вод, привести геохимическую зональность, выделить группы подземных вод по минерализации.
Зная состав подземных вод, можно дать заключение об их пригодности для тех или иных отраслей народного хозяйства: от питьевого водоснабжения, до лечебного использования, и даже для получения полезных ископаемых.
В качестве примера будет данахарактеристика Северо-Двинского артезианского бассейна.

1.Общие сведения и типы подземных вод.
К подземным водам относятся все воды, находящиеся в почвах и горных породах ниже поверхности Земли. Они являются частью водной оболочки Земли – гидросферы, очень тесным образом связаны с поверхностными водами (реки, озёра, моря, океаны) и водами атмосферы. Вследствие такой взаимосвязи подземные воды участвуют в общемкруговороте воды в природе.
По условиям залегания и гидравлическим признакам подземные воды верхней зоны земной коры подразделяются на :
1.безнапорные (со свободной поверхностью),
2.напорные, или артезианские.
1.Безнапорные воды подразделяются на три типа:
а) верховодка,
б) грунтовые воды,
в) межпластовые воды.
Верховодка образуется в пределах зоныаэрации на сравнительно небольшой глубине от поверхности Земли в результате инфильтрации атмосферных осадков. По существу это временное скопление воды на отдельных линзах водонепроницаемых пород среди водопроницаемых. Мощность водонасыщенных слоёв верховодки колеблется обычно от 0,5 до 2-3 м, редко больше. Это зависит от размера водоупорных линз и количества атмосферных осадков.
Грунтовыеводы приурочены к первому от поверхности водопроницаемому слою, расположенному на первом от поверхности водонепроницаемом слое. Они могут накапливаться как в рыхлых пористых породах, так и в трещиноватых и закарстованных горных породах. Грунтовые воды по гидравлическим особенностям безнапорные со свободной поверхностью. Выше уровня грунтовых вод располагается капиллярная кайма.
Межпластовыебезнапорные воды находятся между двумя водоупорными слоями. Обычно такие воды развиты в условиях расчленённого рельефа и залегают выше базиса. Они не заполняют полость водоносного слоя и выходят в виде источников в береговых склонах оврагов и рек. В целом межпластовые воды являются проточными и по условиям передвижения аналогичны нисходящим грунтовым водам.
2.Напорные, или артезианские, межпластовыеводы к ним относятся подземные воды водоносных горизонтов, перекрытых и подстилающихся водонепроницаемыми пластами горных пород и располагающихся на больших пространствах и глубинах вне сферы воздействия местных дрен.

2.Химический состав подземных вод.
Состав подземных вод зависит от их происхождения, а также от степени и характера водообмена и.

Цель работы – рассмотрение процесса формирования подземных вод, выделение типов подземных вод по условиям их залегания, анализ химического состава и источников подземных вод, определение практического значения использования подземных вод.

Содержание

Работа содержит 1 файл

ИТОГ.doc

Рис. 6 Классификация источников подземных вод

Нисходящие источники создаются подземными водами со свободной поверхностью — верховодкой, грунтовыми и безнапорными межпластовыми водами. В своем большинстве источники, в которых происходит медленная и свободная разгрузка, располагаются в основании склонов речных долин и оврагов.

Дебит нисходящих источников не постоянен и меняется во времени. Особенно большие колебания свойственны нисходящим источникам верховодки. Большинство из них высыхает в сухое время года. Размеры дебита нисходящих источников связаны с условиями питания и степенью насыщенности пластов водой. Наибольшей водообильностью обладают источники водоносных горизонтов, приуроченные к крупнозернистым и галечно-гравийным пескам, галечникам, а также к сильно трещиноватым известнякам. Источники, находящиеся в трещиноватых известняках, нередко дают начало ручьям и рекам, особенно в областях широкого развития карбонатных массивов, как, например, в Крыму и на Кавказе.

Восходящие источники представляют собой естественные выходы артезианских вод в местах их естественной разгрузки. На месте выхода вода выбивается вверх в виде небольшого фонтанчика. Вода поднимается по трещинам и разломам, рассекающим толщи горных пород, или насыщает водоносные горизонты, которые обнажаются на поверхности. Нередко восходящие источники изливаются вблизи морского побережья, на акватории заливов, лиманов и в других местах шельфа. Такие источники называют подводными [4].

Химический состав подземных вод

В процессе движения подземные воды выщелачивают и частично растворяют химические соединения, находящиёся в горных породах. По количеству растворенных в подземных водах химических соединений они весьма разнообразны — от существенно пресных до рассолов. Суммарное содержание растворенных солей в подземных водах принято называть общей минерализацией (в г/л или мг/л) (табл. 3) [3].

Табл. 3 Классификация подземных вод по степени минерализации

Вертикальная зональность наблюдается в артезианских бассейнах, которая связана с различными условиями водообмена. В зоне активного водообмена, где воды движутся от областей питания к областям разгрузки и выходят в виде источников, происходит быстрое обновление подземных вод за счет большого количества поступающих атмосферных осадков. Такие воды характеризуются невысокой минерализацией и обладают гидрокарбонатно-кальциевым и реже гидрокарбонатно-сульфатным составами. В зоне слабого или замедленного водообмена, которая располагается глубже, обновление воды растягивается на тысячи и сотни тысяч лет. Постепенно степень их минерализации увеличивается и состав становится гидсостав становится гцдрокарбонатно-сульфатным, сульфатным и хлоридно-сульфатным. На самых больших глубинах артезианских бассейнов покоятся воды весьма слабого водообмена. Здесь обмен вод осуществляется миллионы лет. Ввиду этого в этих областях имеются воды повышенной солености и рассолы, сохранившиеся с далеких геологических эпох [5].

Другой наиболее известной классификацией является классификация, предложенная В. И. Вернадским и А. М. Ончинниковым. (табл. 4) [2].

Табл. 4 Классификация подземных вод по общей минерализации

и гидрохимическому типу

По мере увеличения глубины минерализация возрастает и в хлоридно-натриевых рассолах наблюдается увеличение количества ионов кальция. Такие воды имеют большое значение для нефтяной гидрогеологии. В глубоких водоносных горизонтах кроме основных анионов и катионов нередко содержатся йод, бром, бор, стронций, литий и радиоактивные элементы. Некоторые воды, содержащие повышенные количества этих элементов, являются ценным сырьем и служат объектом промышленной добычи.

Подземные воды и геоэкология

Подземные воды занимают исключительное место в природе и жизни человека. Они обеспечивают водой и минеральными веществами животный и растительный мир. Важнейшей проблемой современности в жизни планеты и человечества является необходимость обеспечения населения, промышленности и сельского хозяйства не только водой для технических целей и бытовых нужд, но и главное — чистой пресной подземной водой.

Однако решение данной проблемы упирается не только в необходимость проведения разведки запасов чистой пресной воды, но и в охрану ее чистоты, химического состава и рационального использования. ЮНЕСКО уже многие годы считает, что обеспечение населения, промышленности и сельского хозяйства пресной водой является важнейшей проблемой мирового значения. Но надо исходить из действительности. В одних странах запасов пресных вод достаточно, а в других, в частности в странах жаркого засушливого климата, ее вовсе нет.

В настоящее время при определении запасов подземных пресных вод предъявляются повышенные требования к их качеству. При проектировании любого вида работ, особенно масштабного строительства, необходим учет гидрогеологического состояния территории. Гидрогеологические исследования особенно тщательно проводятся при создании водохранилищ, так как необходимо учитывать возможность просачивания вод через дно и подтопление прилегающих территорий.

Для многих городов характерно подтопление территорий, т.е. повышение уровня грунтовых вод за счет повышенной инфильтрации осадков, утечек промышленных вод, искусственного орошения. Такое подтопление вызывает усиление оползневых явлений, суффозии (вымывания), уменьшение прочностных свойств грунтов. Поэтому необходимо проводить дренаж, чтобы снизить уровень грунтовых вод.

Другая опасность – это техногенное загрязнение подземных вод из атмосферы в виде твердой и жидкой фаз, закачка промышленных стоков, утечки из систем канализации, свалки, нефтепродукты и другие факторы, которые способствуют проникновению токсичных веществ сначала в зону аэрации, а потом и в водоносные горизонты (рис. 8) [15].

Рис. 8. Загрязнение поверхностных и подземных вод.

Все сказанное выше свидетельствует об уязвимости водоснабжения населения в связи с усиливающимся техногенным загрязнением. Существует еще много очень важных вопросов, касающихся геоэкологии. Отсюда следует очевидный вывод о том поистине жизненном значении, которое приобретает наука о подземных водах [1].

В данной работе был рассмотрен процесс формирования подземных вод, выделены типы подземных вод по условиям их залегания, проанализированы химический состав и источники подземных вод, определено практическое значение использования подземных вод.

По своему происхождению подземные воды бывают: инфильтрационные; конденсационные; седиментогенные; магматогенные, или ювенильные; метаморфогенные, или возрожденные.

Исходя из условий залегания и по гидравлическим признакам подземные воды в верхней части земной коры разделяются на два типа: безнапорные, к которым относятся почвенные воды, верховодка, межпластовые воды и грунтовые воды; напорные или артезианские.

По количеству растворенных химических соединений подземные воды весьма разнообразны — от пресных до рассолов.

Среди источников подземных вод различают нисходящие и восходящие.

Подземные воды имеют большое практическое значение. В настоящее время пресные подземные воды играют значительную роль в хозяйственно-питьевом водоснабжении населения многих стран.

Выполнил:
студент I курса(геологический ф-т, заоч. отделение)
Кучин Алексей Сергеевич
Руководитель:

Воронеж 2008
Содержание:

Подземные воды располагаются в верхней части земной коры. Их подпитывают осадки. Магматические процессы поставляют нагретые воды с веществами, а также водяной пар. Этим обусловлены различия в составе, применении подземной гидросферы.

Рассмотрим подробно в статье полный химический, бактериологический и физический состав подземных вод, а также какое воздействие он имеет на деятельность людей.

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

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.

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.

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.

В капле воды может содержаться до 200 тысяч микроорганизмов одного или нескольких видов. Наиболее благоприятный температурный режим для их развития – примерно 40-80 о С. Однако некоторые виды активны при -3 о С и +100 о С. 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 -5 о С.

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.

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.

Читайте также: