Состав грунтовых вод: Химический состав подземных вод

грунтовые воды

Грунтовые воды залегают на водоупорном горизонте почв рыхлых отложений или плотных горных пород. Относительно водонепроницаемыми водоупорными породами являются глины, кристаллические сланцы, граниты, нетрещиноватые известняки, мергели и др. В почвах иллювиальные горизонты В могут уплотняться и играть роль водоупора. Аккумуляция в почвах окислов железа приводит к формированию водонепроницаемых ортштей-новых и ортзандовых горизонтов. В районах с вечной мерзлотой роль водоупора могут играть мерзлые породы, над которыми залегают промерзающие или непромерзающие кадмерзлотные грунтовые воды. При близком залегании к поверхности водоупор создает временное или постоянное избыточное переувлажнение ПТК, что приводит к образованию болот и заболоченных лесов.[ …]

Грунтовые воды типа «верховодка» содержатся в делювиальноэлювиальных четвертичных отложениях, развитых на территории месторождения повсеместно. Они представлены суглинками и гш-шями с прослоями и включениями песка и щебня коренных пород. Мощность отложений 3-15 м. Водоносными являются прослои рыхлых образований мощностью от нескольких см до 1 м. Обводненность пород слабая и носит спорадический характер. За пределами месторождения эти отложения вскрываются шахтными колодцами на глубине 4-6 м. Дебит при откачках небольшой — до 0,1 л/с. Качество воды удовлетворительное: сухой остаток 0,7 г/л, при общей жесткости 10,25 мг-экв/л, содержание хлор-иона — 53 мг/л, нитратов — 57 мг/л. Состав воды гидрокарбонатный магниев о-кальциевый (сентябрь 1994 года). Воды широко используются населением для водоснабжения.[ …]

Объемы вод, загрязненных нефтепродуктами, определяются по данным технических паспортов на оборудование, проектно-технической документации или СНиП и уточняются при проведении производственных испытаний. В мазутохозяйстве такие воды образуются при охлаждении насосов, аварийных упусках мазута и ремонтных работах, поступают с грунтовой водой и др. Имеет место загрязнение мазутом конденсата паровых спутников и лотков, приемных и расходных резервуаров. Концентрация мазута в охлаждающей воде сальников насосов составляет в ряде случаев 5000 мг/кг и более [10.2].[ …]

Зеркало грунтовых вод имеет уклон, по которому фильтруется грунтовая вода. Это может быть связано с наклоном поверхности водоупора. Глубина залегания грунтовых вод отсчитывается от дневной поверхности в метрах и называется уровнем грунтовых вод. Чаще понижение у.г.в. происходит к месту естественного или искусственного дренажа — долинам естественных водотоков, канавам, балкам, оврагам, различным земляным выработкам. Депрессия почвенно-грунтовых вод в равнинных ПТК приводит к формированию в центральных частях междуречий переувлажненных ПТК с болотами и заболоченными лесами. По мере приближения к водотокам понижается у.г.в., улучшается дренаж, проточность и пропорционально увеличивается производительность лесов.[ …]

Почвенно-грунтовые воды — это подземные воды, водоупор которых залегает в почве, почвообразующей или подстилающей горной породе, а зеркало постоянно или периодически находится в толще почвы. Залегание почвенно-грунтовых вод во многих случаях определяется глубиной дренирующей сети рек, балок, оврагов, канав и других дрен. Поднимаясь в пределы корнеобитаемого слоя растений, воды создают режим подтопления, который в зависимости от степени проточности (богатства кислородом) и питательными веществами влияет на состав и развитие растительности и условия заболачивания. Застойные поверхностные или грунтовые воды лишены притока и оттока (дренажа), вертикальной циркуляции, а следовательно, и возможности обогащения кислородом.[ …]

Поступление в грунтовые воды загрязнителей, содержащихся в сточных водах, приводит к изменению прежде всего окислительно-восстановительной обстановки в ареале инфильтрации; это приводит, в частности, к увеличению в воде концентраций сульфатов железа, кальция и магния из-за окисления содержащегося в породах тонкодисперсного пирита.[ …]

Учитывая, что уровень грунтовых вод в данном районе высок и составляет 0,3—1,5 м, можно ожидать подтопления, заболачивания территории, роста заозерности. Указанные явления требуют разработки специальных технических мероприятий для обеспечения условий развития промышленного района.[ …]

Заболачивание жесткими грунтовыми водами. Жесткие грунтовые воды содержат повышенное количество различных минеральных соединений, и прежде всего двууглекислого кальция Са(НС03)2. В этих условиях создается более благоприятный питательный режим для растений, чем при увлажнении атмосферными осадками. На таких участках хорошо развивается разнообразная влаголюбивая травянистая растительность, а из древесных и кустарниковых пород — черная ольха, ива, береза, смородина и др. Постоянное присутствие бикарбоната кальция создает близкую к нейтральной или слабощелочную реакцию, при которой процессы гумификации идут активнее, а образующиеся гумусовые вещества нейтрализуются и закрепляются ионом кальция.[ …]

При высоком расположении грунтовых вод альтернативным котлованному депонированию является вариант создания обва-мванных насыпных холмов, представляющих озелененные ландшафтные парковые объекты. [ …]

Обычно капиллярная кайма грунтовых вод в аллювиальных луговых почвах достигает почвенных горизонтов, Это обусловливает развитие оглеения в нижней части их профиля, а также процессов гидрогенной аккумуляции соединений железа, карбонатов, а в почвах пойм южных рек — и водорастворимых солей.[ …]

Нефтепродукты в подземных водах. Несмотря на актуальность изучения многочисленных фактов техногенного углеводородного загрязнения подземных вод, до настоящего времени еще не накоплено достаточно полной и обобщенной информации о количественной стороне этого сложного и весьма негативного для природных сред гидрохимического процесса. Судить о реальном содержании техногенных углеводородов в ближайших от земной поверхности горизонтах подземных вод можно только на основании косвенных данных. Величина потерь нефтепродуктов при их добыче, транспортировке, переработке и хранении (на фильтрацию через грунты к зеркалу грунтовых вод) — весьма сложная компонента. ее оценивают в 0,1% от объема транспортируемых нефтепродуктов. [ …]

В мокрых гигротопах с уровнем грунтовых вод 0,1-0,4 м доминирует кедр со вторым ярусом из низкорослой ели, пихта либо отсутствует, либо образует ярус подлеска. В более бедных условиях в составе древостоя появляется сосна и береза пушистая. Живой напочвенный покров состоит из гигрофитов и ультрагигрофитов.[ …]

При увлажнении почвы снизу (от грунтовых вод) в почве образуется капиллярно-подпертая вода. Зона капиллярного насыщения над грунтовой водой называется капиллярной каймой.[ …]

Во влажных гигротопах с уровнем грунтовых вод 1,0-2,5 м доминирует ель с примесью кедра и пихты; в покрове — мезофиты-евтрофы.[ …]

Особенности загрязнения морских вод нефтью. К числу наиболее распространенных и вредных загрязняющих веществ относится нефть, ежегодное поступление которой в моря и океаны, по данным ООН, достигает 6…7 млн т. Ожидается дальнейший рост загрязнений нефтью из-за постоянного увеличения объема ее добычи, особенно на континентальном шельфе. Нефтепродукты попадают в морскую воду непосредственно в результате аварий и сбросов или выноса речными и ливневыми стоками и грунтовыми водами, а также из атмосферы, главным образом в составе атмосферных осадков. Первый канал поступления приводит к локальным или региональным загрязнениям морской среды, а второй — к глобальным.[ …]

Средний элементный состав поверхностных вод суши отличается от среднего элементного состава вод Мирового океана. Так, в океанических водах преобладают хлор и натрий, а в речных и озерных — гидрокарбонаты кальция и магния. Отмечаются различия и по степени концентрации ионного состава. Концентрация растворенных в воде солей определяет степень ее солености (жесткости). В океанических водах концентрация растворенных веществ в среднем в 175 раз превышает таковую в водах рек и озер. Из этого не следует, что не может быть сильно опресненных морских вод и сильно засоленных озерных и даже речных вод. Последний случай объясняется тем, что состав речной и озерной воды зависит главным образом от типа почвы и горных пород, через которые она протекает, а также от типа источника питания в виде поверхностного стока или грунтовых вод. Обычно в грунтовой воде содержится больше растворенных веществ, чем в водах поверхностного стока. [ …]

Некоторые ученые пришли к заключению, что вода из болот протекает в соседние моренные почвы в лесу, а это влечет за собой сильное повышение уровня грунтовых вод в нем. Доказательство такой отдачи воды из болота в окружающую лесную почву они видели в том, что после дождей уровень грунтовых вод в лесу повышался больше, чем могло быть в результате прибавки дождевых осадков. Чем дальше от болота находилась скважина в лесу, тем позже после дождя повышался в ней уровень грунтовой воды. Грунтовая вода в лесу, соприкасаясь с болотной, лишенной кислорода водой, также становилась обедненной кислородом, вследствие чего понижалась жизнедеятельность корневых систем.[ …]

Принято считать, что источником появления воды является конденсация влага из воздуха вследствие изменения температуры (точки росы). Однако в резервуары попадает также дождевая или грунтовая вода. Например, при 10°С и при полном насыщении в воздухе может содержаться 9.4 г/м3 паров воды, при понижении температуры воздуха до О С из каждого кубического метра этого воздуха выпадает 4. 6 г воды. В то же время нефтепродукты являются гигроскопическими веществами, т. е. накопление влаги происходит как за счет конденсации из воздуха, так и поглощения нефтепродуктом. Наименьшей гигроскопичностью обладают парафиновые, а наибольшей — ароматические углеводороды. Нафтеновые углеводороды занимают среднее положение. Для углеводородов всех классов, независимо от их химического строения, при повышении молекулярного веса уменьшается гигроскопичность. В соответствии с этим нефтепродукты с низким молекулярным весом (бензин), как правило, обладают несколько большей гигроскопичностью, чем нефтепродукты с более высоким молекулярным весом (моторные масла).[ …]

Расстояние от лотка дренажных труб до уровня грунтовых вод должно быть не менее 1м. При высоком уровне грунтовых вод фильтр можно располагать на подсыпке, предусмотрев при этом подкачку сточных вод после септика. Фильтр, располагаемый в подсыпке, перекрывают слоем рулонного гидроизоляционного материала и засыпают сверху слоем шлака высотой 0,5-0,6 м и слоем грунта высотой 0,2 м. Остаточная БПКп сточных вод после песчано-гравийного фильтрующего слоя 1 м составляет 12-15 мг/л, при высоте 1,5 м — 8-10 мг/л.[ …]

Полная влагоемкость (ПВ) — наибольшее количество воды, которое может вместить почва при полном заполнении всех пор водой. Если гравитационная вода не подпирается грунтовыми водами, то она стекает в более глубокие горизонты. Наибольшее количество воды, которое остается в почве после обильного увлажнения и стекания всей гравитационной воды при отсутствии слоистости почвы и подпирающего действия грунтовых вод, называется наименьшей или предельно-полевой влагоемкостью (НВ или ППВ).[ …]

Источник водных ресурсов — гидросфера, включающая воды мирового океана, атмосферы, рек, озер, грунтовые воды.[ …]

Значительным источником загрязнения поверхностных и грунтовых вод являются химические реагенты, используемые для борьбы с зимней скользкостью на автомобильных дорогах I—III категорий. Это пескосоляные смеси, в которых хлористые соединения (NaCl, СаСЬ) составляют до 10% по объему. Хлорид кальция на 40% эффективнее. Добавление к песку только 3% хлорида кальция увеличивает коэффициент сцепления до 0,22, а 4,5% — до 0,27. Из-за более высокой стоимости, трудностей хранения и перевозки доля его в смеси составляет не более 3—5%.[ …]

Верхнюю границу капиллярного насыщения почвы за счет грунтовых вод называют капиллярной каймой. Мощность насыщенного слоя почвы соответствует высоте капиллярного подъема.[ …]

Производства по переработке углеводородных систем загрязняют грунтовые воды. Так, инженерно-геологические и гидрогеологические исследования почвы центральной части промпло-щадки Московского НПЗ выявили залегающий на поверхности горизонта грунтовых вод слой нефтепродуктов, толщина которого колеблется от пленки на северо-восточной части до 0,51 м на юго-западной границе. Нефтепродукты (в пределах исследованного участка) обнаружены на глубине от 0,38 до 1,67 м. Причиной выхода нефтепродуктов на поверхность водного рельефа является сезонное повышение уровня грунтовых вод, амплитуда колебания которого составляет 1-1,5 м. Источниками загрязнений подземных вод обследованной территории могут быть проливы нефтепродуктов на сливно-наливной эстакаде, отходы товарно-сырьевого парка и бывшего производства уксусной кислоты. Результаты анализа нефтепродуктов в подземных водах представлены в табл. 3.37.[ …]

Водный режим выпотной. Пресные, слабо- или среднеминерализованные грунтовые воды залегают на глубине 1-3 м.[ …]

В настоящее время под подтоплением понимают любое повышение уровня грунтовых вод до критических величин (менее одного-двух метров от поверхности земли).[ …]

Землепользование — почвы — литологический состав отложений — глубина грунтовых вод — поемность — карбонатность — степень заболоченности.[ …]

На заторфованных и заболоченных участках вместе с понижением уровня грунтовых вод происходит разложение органического вещества в породах, что способствует увеличению содержания в воде азотсодержащих веществ и железа, выносимого из пород в результате обогащения воды органическими веществами и углекислым газом. [ …]

Наиболее интенсивному антропогенному воздействию подвергаются пресные поверхностные воды суши (реки, озера, болота, почвенные и грунтовые воды). Хотя их доля в общей массе гидросферы невелика (мепее 0.4%), высокая активность водообмена многократно увеличивает их запасы. Под активностью водообмена понимается скорость возобновления отдельных водных ресурсов гидросферы, которая выражается числом лет (или суток), необходим!,IX для полного возобновления водных ресурсов. Для различных компонентов гидросферы активность водообмена меняется в весьма широких пределах. По данным М. И. Львовича ( 19X6 г.). для Мирового океана она составляет 3000 лет. подземных вод 5000 (в том числе зоны активного водообмена 300 лет ), полярных ледников Х000 ле i.[ …]

В дубравах Украины местный производственный опыт показа 1, что в свежем «груде» на лесных суглинках, где грунтовые воды стоят всего на глубине около 2 м, дуб дает наивысшие выходы делового леса и наиболее ценные сортименты экспортного леса. Тип же леса, представленный «сухими грудами», где грунтовые воды значительно удалены от дневной поверхности почвы («на несколько саженей»), давал древесину главным образом на клепки для винных бочек (Е. В. Алексеев).[ …]

Под лесными ресурсами следует понимать земельные, воздушные (улучшенная лесом атмосфера), водные (водоемы, грунтовые воды и сток, сформировавшиеся под влиянием леса), растительные (древесные и недревесные), животные источники удовлетворения потребностей человеческого общества, накапливающиеся и хранящиеся в лесном фонде. В узком смысле, под лесными ресурсами понимают лишь растительные ресурсы, которые делятся на древесные (стволы, сучья, корни, листья и плоды, семена деревьев) и недревесные (кустарники, кустарнички и травы с плодами, мхи, лишайники и грибы). Растительные лесные ресурсы являются сырьём для деревообрабатывающей, целлюлозно-бумажной, химической, пищевой, медицинской промышленности.[ …]

Иловые площадки — это участки земли (корты), со всех сторон окруженные земляными валами. Если почва хорошо фильтрует воду и грунтовые воды находятся на большой глубине, иловые площадки устраивают на естественных грунтах. При залегании грунтовых вод на глубине до 1,5 м фильтрат отводят через специальный дренаж из труб, а иногда делают искусственное основание. Рабочая глубина площадок- 0,7-1 м. Площадь иловых площадок зависит от количества и структуры осадка, характера грунта и климатических условий. Иловую воду после уплотнения направляют на очистные сооружения.[ …]

В качестве источников водоснабжения используются пресные водоемы, как подземные, так и поверхностные. К подземным относятся грунтовые, межпластовые, артезианские, карстовые воды, состав которых определяется условиями их образования. Так, состав грунтовых вод зависит от возможностей питания их атмосферными осадками, от характера почв и подстилающих пород, с которыми контактирует вода, от санитарного состояния вышележащих водоносных горизонтов. В формировании состава артезианских вод решающее значение имеют глубинные геологические структуры. Химический состав подземных вод формируется в результате таких процессов, как выщелачивание горных пород, растворение, сорбция, ионный обмен и т. д. Защищенность артезианских водоносных пластов обеспечивает постоянство состава воды и почти полное отсутствие в них микроорганизмов.[ …]

Богатый элементами питания, основаниями и органическим веществом аллювий, а также хорошие условия увлажнения за счет питания грунтовыми водами создают благоприятную обстановку для произрастания луговой растительности и развития дернового процесса. Поэтому луговые почвы обычно имеют хорошо выраженный гумусовый профиль с отчетливой зернистой или комковато-зернистой структурой, вследствие чего их в литературе часто называют зернистые почвы поймы.[ …]

Для этого вида тополя наилучшей средой является хорошо дренированная аллювиальная почва пойм. Он выносит временное затопление водой при вешних паводках, но в это время в большинстве случаев недостатка в почвенном кислороде нет. На почвах с плохим дренажем он развивается плохо. При достаточной влажности почвы он может расти хорошо и на бедных зольными элементами песчаных почвах. В случае очень близкого к дневной поверхности уровня грунтовой воды песчаные почвы для него представляют даже лучшую среду, чем тяжелые глинистые. Этот тополь очень светолюбив.[ …]

Последовательное замещение растительных группировок происходит и при нарастании оводненности лесных земель, приближении зеркала грунтовых вод к дневной поверхности. Это является результатом различной требовательности видов лесных растений к влажности субстрата. На изменение влажности земель древесные растения реагируют изменением класса бонитета, высоты и диаметра стволов, полноты и запаса древостоев, изменением доли участия в составе ярусов насаждений.[ …]

Главная проблема, связанная с размещением отходов, заключается в вымывании из них вредных веществ с последующим загрязнением почв, грунтовых вод и образованием стоков. Основным вымывающим (выщелачивающим) агентом является дождевая вода, фильтрующаяся через слой отходов. [ …]

Источником поступления углеводородов в воздух является поверхность линзы жидких нефтепродуктов или поверхность загрязненных ими грунтовых вод. И поверхность линзы, и поверхность загрязненных вод являются локальными образованиями и имеют конечные размеры. Но так как их размеры весьма значительны (радиус линзы может составлять сотни метров), загрязненную поверхность грунтовых вод представляют «бесконечно протяженной». Все перечисленное не характерно для иных ископаемых — природного газа, разнообразных руд и минералов.[ …]

Несмотря на относительно малую толщину слоя водяного пара в атмосфере (0,03 м), именно атмосферная влага играет основную роль в циркуляции воды и ее биогеохимическом круговороте. В целом для всего земного шара существует один источник притока воды — атмосферные осадки — и один источник расхода — испарение, составляющее 1030 мм в год. В жизнедеятельности растений огромная роль воды принадлежит осуществлению процессов фотосинтеза (важнейшее звено биологического круговорота) и транспирации. Суммарное испарение, или масса воды, испаряемой древесной или травянистой растительностью, поверхностью почвы, играет важную роль в круговороте воды на континентах. Грунтовые воды, проникая сквозь ткани растений в процессе транспирации, привносят минеральные соли, необходимые для жизнедеятельности самих растений.[ …]

Колодец, доведенный до водонепроницаемого слоя грунта, называют совершенным, а колодец, расположенный выше этого слоя, — несовершенным. При равенстве отбираемого объема воды объему, выделяемому водоносным пластом, движение грунтовых вод называют установившимся.[ …]

Роды почв выделяют в пределах подтипа, качественные генетические особенности их определяются влиянием комплекса местных условий: составом почвообразующих пород, химизмом грунтовых вод и т. д., включая и свойства почвообразующего субстрата, приобретенные в процессе предшествующих фаз выветривания и почвообразования (реликтовые горизонты и признаки древних почвообразований).[ …]

Данный эвкалипт, высаженный вблизи Рима, получил известность в качестве противомалярийного дерева. В Италии и Португалии на заболоченной почве рос хорошо, выкачивал верховодку и понижал грунтовые воды (Павари). Плохо выносит фабричный дым.[ …]

Индикационное значение напочвенного и другого растительного покрова на вырубках велико. Им начали пользоваться в целях обнаружения полезных ископаемых (даже на больших глубинах), определения уровня грунтовых вод и пр. Диагностику типов вырубок можно было бы осуществлять не только наземным путем, но и с помощью аэрокосмических методов.[ …]

Засоленные почвы — почвы с повышенным содержанием (свыше 1 %) легкорастворимых солей (карбонаты натрия, хлориды, сульфаты и др.). Засоление почв может быть обусловлено засоленностью почвогрунтов (остаточное засоление), привнесением солей грунтовыми или поверхностными водами (при неправильном орошении) и т. д. Эти почвы наиболее распространены в засушливых районах (сухие степи, полупустыни, пустыни) . Засоленные почвы представлены солончаками и солонцами. Так, в пустынях Средней Азии солончаки занимают более 10% площади, представляя тип почв, покрытых выцветами солей, с высокой степенью засоления. При несколько лучшем увлажнении или более глубоком залегании грунтовых вод вместо солончаков в аридных районах возникают солонцы — почвы со значительным содержанием поглощенного натрия и присутствием на некоторой глубине от поверхности легкорастворимых соединений. На засоленных почвах растительность представлена главным образом галофитами.[ …]

При поисково-разведочном бурении на нефть должны проводиться гидрогеологические исследования с целью предотвращения нарушения геологической среды. Они включают изучение зоны активного водообмена, периодическую гидрохимическую съемку грунтовых вод для выявления фоновых содержаний загрязняющих веществ и обнаружения техногенных гидродинамических и газогидрохимических аномалий /1/.[ …]

Объектами сети наблюдений за загрязнением почв являются сельскохозяйственные угодья (поля), отдельные лесные массивы, зоны отдыха (парки, санатории, дома отдыха) и прибрежные зоны. Отбор проб проводится в 234 хозяйствах, расположенных в 123 районах РФ на площади более 4 тыс. га. Число отбираемых проб в год составляет 4400, число компоненто-определений — около 30 тыс. Для оценки загрязнения грунтовых вод заложены пять разрезов глубиной 2 м. В отобранных пробах наличие пестицидов — 21 наименование.[ …]

Между тем при увеличении удельного веса биологических методов защиты растений с 18—20 до 35 % пестицидная нагрузка на биоценозы могла быть снижена на 20—25 %, а потери урожая от вредителей, болезней и сорняков — до 15—20 %. Строительство полигонов для захоронения вредных и непригодных пестицидов во многих регионах страны не ведется. Многие предприятия продолжают сброс неочищенных производственных и хозяйственно-бытовых сточных вод. Например, в южной части Волгограда в пруды-нако-пители и испарители сбрасывают более 200 тыс. м3 сточных вод ежесуточно, что вызывает загрязнение почвогрунтов, грунтовых вод и атмосферы.[ …]

Аналогичные исследования были проведены в США, в штате Северная Дакота. Объектом исследования служили территории четырех шламовых амбаров, в которых после окончания строительства скважин был захоронен ОБР с высоким содержанием минеральных солей (концентрация по ЫаС1 в ОБР составляла 30 320 мг/л). Результаты гидрогеологического анализа, выполненного в течение 2 — 23 лет после окончания бурения скважин, показали, что на всех площадях отмечается выщелачивание и засоление грунтовых вод на глубине до 60 см [215].[ …]

Солончаки сульфидные (соровые) по существу не имеют поверхностных гумусовых аккумуляций и поэтому лишь условно могут рассматриваться как почвенное образование. Их профиль состоит из маломощного солончакового горизонта с отчетливо выраженной поверхностной солевой коркой, содержащей 25-60% легкорастворимых солей. Ниже залегает черный, иловатый сульфидный солевой горизонт с запахом сероводорода, сменяющийся глеевой толщей, в большинстве случаев имеющей сульфатное засоление. Весь профиль мокрый, сильноминерализованные грунтовые воды залегают на глубине 0,5-1,5 м.[ …]

Изучение [5.12, 5.13, 5.63] хранения отходов в почве в условиях переувлажнения (период таяния снега и размораживания грунта), показали, что скорость вымывания соединений составляет от 104 до 10200 мг/м2 в сутки. Хранение осадков в почве и в земле в соответствии с санитарными нормами возможно лишь для соединений, имеющих низкое значение произведения растворимости (СаО, CaS04, CaF2, СаС03). Хранение отработанного химического поглотителя, содержащего 4 % NaF на слое известняка при отношении высоты слоев известняк — поглотитель 10: 1 не обеспечивало санитарных норм. Хранение же осадков в бетонированных сооружениях допустимо лишь при низком уровне грунтовых вод и толщине стенок не менее 0,1 м.[ …]

Чем различаются грунтовые и межпластовые воды

В разделе: Вода
2022-04-29
29.04.2022

Бузин Игорь

Кандидат биологических наук

Что такое межпластовые воды

Межпластовые воды — это подземные воды, сосредоточенные между двумя водоносными горизонтами. Если в качестве вмещающей породы не представлены минералы, образующие физический подпор, то водоносный горизонт будет под давлением верхнего слоя, называемого «кровлей» и нижнего, называемого «нишей». Межпластовые воды залегают глубже грунтовых, однако глубина может сильно варьировать, подчиняясь геологической структуре участка. Глубокое залегание и наличие «кровли» приводит к стабильности химического состава, однако давление и продолжительность времени контакта раствора с породами приводит к повышению концентрации составляющих минералы частей. Это выражается в превышении содержания кальция, магния, фторидов, фосфатов, мышьяка, кремния, свинца и других веществ и элементов. Таким образом, состав межпластовых вод меньше изменяется во времени, но это не означает, что такие воды чистые и безопасные, поэтому их следует анализировать.

Жидкость в межпластовых слоях накапливаются постепенно, так как просачиваются в водонепроницаемые пласты через поры, трещины или латеральным («боковым») стоком. Для добычи воды, которая залегает на такой глубине, приходится бурить скважины. Вода через них способна вытекать под большим напором, в таком случае их называют «артезианскими».

Виды водных подземных ресурсов классифицируют по месту формирования:

Грунтовые воды с водной поверхностью, превышающей несколько квадратных километра.

Пластовые – располагаются чаще над слабым пластом.

Трещинные – закрывают слабо зацементированные цельные структуры.

Поровые – проникают сквозь пористую породу.

В результате проникновения через почву поверхностных водных ресурсов и климатических осадков, образуются грунтовые воды.

Особенности грунтовых водных ресурсов:

• уязвимость к загрязнению извне
• подчиненность питания условиям внешней среды
• необходимость применения насосов и иных средств перемещения воды (отсутствует естественное давление)

Встречаются безнапорные межпластовые воды, которые проходят под первым, маломощным водоупорным слоем земной поверхности, обеспечивая постоянным питанием поверхностные водоемы.

Межпластовые водные ресурсы защищены в том случае, когда подземные породы, находящиеся с ними на одной границе, образуют непрерывную линию. Для соблюдения такой защиты недопустимо, чтобы питание ресурсов из верхних, вышележащих, водоемов и грунтовых резервов происходило одновременно.

Источником питания межпластовых вод выступают грунтовые резервы, питание происходит за счет просветов в породах или через водопроницаемые слои.

Где используют

Извлечение грунтовых вод ведут чтобы снабдить водными ресурсами людей и промышленности: предприятий и заводов.

Стоит отметить использование такой воды в качестве запасного водохранилища во время засушливого времени года и в качестве влагонакопителя во время паводков и формирования избыточного объема жидкости на рельефе.

Состав

Климат — фактор, формирующий состав грунтовых вод.

Если климат влажный с обильным осадками более 700 мм в год, то происходит вымывание из горных пород растворимых сульфатов, хлоридов, кальция
и магния, натрия
и других составляющих минералов. Также водоносные горизонты обогащаются гидрокарбонатами. Как правило, в таких условиях формируются пресные растворы.

Если климат сухой — испарение доминирует над накоплением, что приводит к концентрированию солей и возрастанию минерализации. Этот процесс с ощутимой скоростью делает воду непригодной для питья. Помимо распространенных солей, которые сами по себе безвредны, происходит концентрирование токсичных элементов. Таким образом, в засушливых регионах рекомендуем относиться к качеству воды с двойным вниманием.

По сравнению с грунтовыми, межпластовые воды отличаются большим разнообразием минеральных соединений и элементов. При этом состав определяется составом вмещающих пород, типом питания и возрастом пласта. Вопреки мнению, что в них практически нет патогенных микроорганизмов, такое загрязнение встречается и связано, как правило, с реликтовым осеменением или с попаданием микробов через скважины и иные отверстия.

Минимальный

18 показателей

Оптимальный

30 показателей

Расширенный

48 показателей

Максимальный

56 показателей

Радиологический

от 2 показателей

Микробиологический

от 2 показателей

Очистка водных ресурсов

Грунтовые воды — ближайший к поверхности водный слой и, как следствие, больше склонны к загрязнению.

Уровень межпластовых вод ниже, поэтому они меньше подвержены загрязнению из атмосферы, чем грунтовые. При этом в подземных водах чаще встречаются тяжелые металлы, поэтому говорить о том, что один тип «чище» другого не приходится. Единственное что можно сказать — состав межпластовых масс стабильнее и его динамика более предсказуема, поэтому подбор фильтров для такой воды надежнее решает проблему загрязнения.

Качество воды становится хуже из-за использования нескольких буровых скважин одновременно. Это влечет за собой увеличение водообмена водных ресурсов. При плотном соприкосновении водоносного горизонта с верхними породами (верхние пласты) загрязнение рассчитывается по химическим критериям.

Плюсы и минусы подземных водных ресурсов

Плюсы межпластовых вод:

• повышенная защита от загрязнений из атмосферы
• постоянный химический состав;
• большие доступные запасы круглый год

Минусы межпластовых вод:

• для получения воды нужно электричество
• проникновение загрязнений из верхних водоносных горизонтов при нарушении кровли, при неисправности буровых работ
• температура воды не превышает 7 градусов

Плюсы грунтовых вод:

• доступ к ресурсу без электричества
• организация колодцев и скважин стоит дешевле
• как правило жесткость в воде такого типа ниже

Минусы грунтовых вод:

• непостоянное заполнение водоносного горизонта приводит к частым ремонтам скважин
• подверженность загрязнениям: нитраты, фосфаты, пестициды с полей, полиароматические углеводороды из выбросов фабрик и автотрасс
• зимой доступ к воде может пропасть

Ранее мы уже поднимали тему колодцев и скважин, чтобы помочь выбрать между этими типами водоснабжения. Результаты мы собрали в материале «Колодцы и скважины. Что может быть опасного в воде и зачем нужен её анализ»

Качество подземных вод

Растворенные минеральные источники и значение

На химический характер подземных вод влияют минералы и газы, реагирующие с водой при ее относительно медленном прохождении через породы и отложения земной коры. Многие переменные вызывают значительные колебания в
качество подземных вод даже в локальных районах. Как правило, содержание минералов в подземных водах увеличивается по мере их продвижения через поры и трещины в горных породах. Вот почему более глубокие и старые воды могут быть сильно минерализованы. В какой-то момент,
вода достигает равновесия или баланса, что препятствует растворению дополнительных веществ.

Около 50 свойств подлежат определению, но только некоторые из них необходимо знать, чтобы определить его полезность. Растворенные минералы указываются в нескольких различных единицах измерения. Наиболее распространенной практикой является отчет о растворенных минералах.
в частях на миллион (ppm) по весу. Одна часть на миллион эквивалентна весу одной части растворенного минерала, содержащегося в одном миллионе весовых частей раствора. Некоторые агентства сообщают об анализах в миллиграммах на литр, т.е.
эквивалентно частям на миллион. Твердость обычно выражается в гранах на галлон. Один гран на галлон США равен 17,12 частей на миллион.

Следующие характеристики подземных вод дают им определенные преимущества перед поверхностными водами.

1. Подземные воды обычно не содержат взвешенных веществ.
2. Подземные воды, очень редко содержащие патогенные бактерии; как правило, она содержит микробы, характерные для формации, если только она не загрязнена деятельностью человека (Майкл Дж. Шидерс, Water Systems Engineering Inc., личное сообщение).
3. Подземные воды чистые и бесцветные, если они не загрязнены гуминовыми веществами.
4. Температура подземных вод относительно постоянна и равна или превышает среднюю температуру воздуха над поверхностью земли. Температуры могут быть изменены под влиянием человека.

Представленные данные взяты из работы, опубликованной J.H. Крайнер, Э.М. Кушинг и Э.Х. Босвелл Геологической службы США (1961 г., Источник и значение растворенных минеральных компонентов и физических свойств природных вод, Учебное пособие Геологической службы США № 1).

Коррозионная активность

Вода, воздействующая на металл, считается коррозионно-активной. Это часто приводит к «красной воде», вызванной раствором железа; однако не вся красная вода
является результатом коррозии. Вода из некоторых пластов содержит значительное количество железа в растворе, которое на воздухе легко выпадает в осадок и дает эффект красной воды. Кислоты и сильные основания способны вызывать коррозию, а вместе
при экстремальном рН они поддерживают электрохимические процессы, вызывающие износ водопроводных труб, паровых котлов и водогрейного оборудования. Профилактические меры включают контроль над этими активными веществами или минимизацию их воздействия, а также поддержание
надлежащая стабильность pH в очищенной воде. Электролизный контроль внутри стальных резервуаров и защитное покрытие на металлических поверхностях также используются для защиты от коррозии. Свободный диоксид углерода и другие газы обычно удаляют аэрацией и,
при необходимости нейтрализуют добавлением либо извести, либо кальцинированной соды.

На фотографии справа красное окрашивание железа и обогащение металлами этого источника в Колорадо вызваны грунтовыми водами.
вступают в контакт с природными минералами, присутствующими в результате древней вулканической активности в этом районе. Фото предоставлено Геологической службой США.

Марганец

Марганец, растворенный в некоторых горных породах и почвах и не столь распространенный, как железо (химический символ Mn), имеет многие из тех же нежелательных свойств, что и железо. Окисленная форма марганца вызывает темно-коричневые или черные пятна. Большое количество марганца
обычно ассоциируется с высоким содержанием железа и кислой водой.

Кальций и магний

Растворенные практически во всех твердых телах и горных породах, но особенно в известняке, доломите и гипсе, обнаружены кальций (Ca) и магний (Mg)
в больших количествах в некоторых рассолах. Магний присутствует в больших количествах в морской воде. Это обусловливает большую часть жесткости и накипеобразующих свойств воды. Вода с низким содержанием кальция и магния желательна при гальванике, дублении, окрашивании и т.д.
в текстильном производстве. Кальций и магний являются основной причиной образования накипи в котлах, водонагревателях и трубах, а также нежелательного сгустка в присутствии мыла. Эти минеральные составляющие и твердость значительно
влияют на стоимость воды для бытового и промышленного использования.

Натрий и калий

Натрий (Na) и калий (K), растворенные практически во всех горных породах и почвах, также встречаются в древних рассолах, морской воде, некоторых промышленных рассолах и сточных водах. Большие количества (500 частей на миллион и более) в сочетании с хлоридом придают соленый вкус. Высокое содержание натрия
Содержание обычно ограничивает использование воды для орошения. Соли натрия (50 частей на миллион и более) могут вызывать пенообразование в паровых котлах. Соединения натрия и калия широко распространены в природе и хорошо растворимы в воде. Некоторые подземные воды, содержащие умеренные
количества растворенного материала могут, проходя через натрий- и калийсодержащие горные породы, претерпевать основной обмен и размягчаться на больших глубинах.

Бикарбонаты и карбонаты

Образующиеся при воздействии двуокиси углерода в воде на карбонатные породы, такие как известняк и доломит, бикарбонат (HCO ₃ ^— ) и карбонат (CO ₃ ^-2 ) образуют щелочную среду Окружающая среда. Гидрокарбонаты кальция и магния разлагаются в паровых котлах и водогрейных котлах.
установки для образования накипи и выделения коррозионно-активного углекислого газа. В сочетании с кальцием и магнием они вызывают карбонатную жесткость. Бикарбонат не имеет большого значения в общественном питании, за исключением больших количеств, которые влияют на вкус.
или когда щелочность влияет на коррозионную активность воды.

Температура

Температура Земли или химическая реакция влияют на пригодность воды для многих целей. Большинству пользователей нужна вода равномерно низкой температуры. В целом температуры неглубоких грунтовых вод демонстрируют некоторые сезонные колебания, в то время как температуры
подземных вод с умеренных глубин остаются близкими или немного превышают среднегодовую температуру воздуха в этом районе. В глубоких колодцах температура воды обычно увеличивается на 1 °F на каждые 60–100 футов глубины.

Сульфат

Сульфаты (SO ₄ ^-2 ) растворяются в горных породах, содержащих гипс, сульфиды железа и другие соединения серы. Обычно присутствует в шахтной воде и в некоторых промышленных отходах, большие количества оказывают слабительное действие на некоторых людей и в сочетании с другими ионами,
дать горьковатый привкус. Сульфат в воде, содержащей кальций, образует твердую накипь в паровых котлах.

Хлорид

Хлориды (Cl ^–) растворяются в горных породах и почвах. Присутствуют в сточных водах и обнаруживаются в больших количествах в древних рассолах, морской воде и промышленных рассолах, большие количества увеличивают коррозионную активность воды и в сочетании с натрием дают
«соленый» вкус. Хлориды кальция, магния, натрия и калия хорошо растворимы. Дренаж из соляных источников и сточных вод, нефтяных месторождений и других промышленных отходов может добавить большое количество хлоридов в ручьи и резервуары подземных вод. Небольшие количества хлора мало влияют на использование воды. Хлорид натрия придает соленый вкус, который можно обнаружить, когда содержание хлорида превышает 100 частей на миллион, хотя в некоторых водах 500 частей на миллион могут быть незаметны. Хлориды в высоких концентрациях
представляют опасность для здоровья детей и других молодых млекопитающих.

Алюминий

Алюминий (Al) получают из бокситов и других глин. Хотя алюминий присутствует во многих горных породах, он плохо растворим и легко выпадает в осадок. Нет никаких доказательств того, что это влияет на использование воды для большинства целей. Кислая вода (низкий pH) часто содержит
большее количество алюминия. Такая вода неприятна для питания котла из-за образования накипи.

Кремнезем

Растворенный практически во всех горных породах и почвах, кремнезем (SiO ₂ ) обычно содержится в небольших количествах от 1 до 30 частей на миллион. Более высокие концентрации обычно встречаются в сильнощелочной воде. Силикаты образуют твердую накипь в трубах и котлах. Перенесены
в паре котлов высокого давления кремнеземы образуют повреждающие отложения на тонко сбалансированных лопатках паровых турбин. Силикагель также препятствует износу умягчителей воды цеолитного типа, но не влияет на воду для бытовых нужд. Подземные воды
обычно содержит больше кремнезема, чем поверхностная вода.

Железо

Чрезвычайно распространенное железо (Fe) растворяется практически во всех горных породах и почвах. Вода с низким pH имеет тенденцию вызывать коррозию и может растворять железо в нежелательных количествах из труб, насосов и другого оборудования. От 1 до 2 частей на миллион растворимого
содержание железа в поверхностных водах обычно указывает на присутствие кислых стоков шахтных дренажей или других источников. Более 0,3 ppm окрашивает белье и посуду в красновато-коричневый цвет. Неприемлемо для пищевой промышленности, напитков, окрашивания, отбеливания,
производство льда, пивоварение и другие процессы, умеренно большие количества вызывают неприятный вкус и способствуют росту железобактерий в условиях слабого окисления и типичных температурах грунтовых вод. При контакте с воздухом,
Железо в подземных водах легко окисляется и образует красновато-коричневый осадок. Железо можно удалить окислением, осаждением и тонкой фильтрацией или осаждением при удалении жесткости ионным обменом (не рекомендуется).

Нитрат

Источниками нитратов (NO ₃ ^— ) являются разлагающиеся органические вещества, бобовые растения, сточные воды, нитратные удобрения и нитраты в почве. Нитраты способствуют росту водорослей и других организмов, которые вызывают нежелательные вкусы и запахи. Концентрации значительно превышают
местное среднее значение может свидетельствовать о загрязнении. Нитраты в воде могут указывать на сточные воды или другие органические вещества. В количествах менее 5 частей на миллион нитраты не влияют на ценность воды для обычного использования.

Растворенные твердые вещества

Главным образом, «растворенные твердые вещества» — это общее качество минеральных компонентов, растворенных в горных породах и почвах, включая любое органическое вещество и некоторое количество кристаллизационной воды. Вода, содержащая более 1000 частей на миллион растворенных твердых веществ, не подходит для многих
целей. Количество и характер растворенных твердых веществ зависят от растворимости и типа горных пород, с которыми вода контактировала. На вкус воды часто влияет количество растворенных твердых веществ.

Жесткость, обусловленная карбонатами магния и кальция

Жесткость большинства вод почти полностью обусловлена ​​карбонатами кальция и магния. Все катионы металлов, кроме щелочных металлов, осаждают мыльный творог на ваннах. Жесткая вода образует накипь в котлах, водонагревателях и трубах. Эквивалент твердости
до бикарбоната и карбоната называется карбонатной или «временной» жесткостью, потому что ее можно удалить кипячением. Любая жесткость, превышающая эту, называется некарбонатной или «постоянной» жесткостью. Некарбонатная жесткость обусловлена ​​сочетанием
кальция и магния с сульфатом, хлоридом и нитратом. Накипь, вызванная карбонатной жесткостью, обычно пористая и легко удаляется, а накипь, вызванная некарбонатной жесткостью, твердая и ее трудно удалить. Твердость обычно определяется в
водой за счет увеличения количества мыла или моющего средства, необходимого для получения стойкой пены. По мере увеличения твердости резко возрастает расход мыла и образуется нежелательный сгусток. При разработке водоснабжения жесткость является одним из самых
важные факторы, которые следует учитывать. Обычно мягкой считается вода с жесткостью до 60 промилле; От 61 до 120 частей на миллион умеренно жесткой, от 121 до 180 частей на миллион жесткой и более 180 частей на миллион очень жесткой.

Мутность

Мутность воды обусловлена ​​взвешенными веществами, такими как глина, ил, мелкие фрагменты органического вещества и т.п. Он появляется
как эффект помутнения воды и только по этой причине нежелательно использовать в бытовых и многих промышленных системах водоснабжения. Отфильтрованная вода свободна от заметной мутности. Нефильтрованные запасы, включая те, которые содержат достаточное количество железа для заметного
осадки при контакте с воздухом, могут проявлять мутность. В поверхностных водах мутность обычно является более изменчивой величиной, чем растворенные твердые вещества.

Фото предоставлено NCDFR.

Цвет

Цвет относится к внешнему виду воды, свободной от взвешенных веществ. Это происходит почти полностью в результате извлечения красящего вещества и разлагающихся органических материалов, таких как корни и листья, в водоемах поверхностных вод или в земле. Натуральный цвет
10 единиц или менее обычно остаются незамеченными и даже в больших количествах безвредны для питьевой воды. Однако цвет нежелательный при использовании воды во многих промышленных целях. Его можно удалить из воды путем коагуляции, осаждения и
фильтрация активированным углем.

Фторид

Растворенный в небольших количествах из большинства горных пород и почв, таких как плавиковый шпат и криолит, фторид (Fl) в питьевой воде, как было показано, снижает заболеваемость кариесом при употреблении воды в период детского периода
обызвествления зубной эмали. Однако это может вызвать пятнистость зубов в зависимости от концентрации фтора, возраста ребенка, количества потребляемой питьевой воды и индивидуальной восприимчивости.

Реакции с минералами формации

Небольшое количество минералов составляет почти всю массу водоносных горизонтов песчаника. Средний песчаник, по определению Ф. У. Кларка (1924, Данные геохимии, пятое изд., Бюллетень USGS 770), состоит на 66,8% из кремнезема (в основном кварца), 11,5%
полевых шпатов, 11,1% карбонатных минералов, 6,6% слюд и глин, 1,8% оксидов железа и 2,2% других минералов. Известняковые и доломитовые водоносные горизонты состоят в основном из карбоната кальция и карбоната кальция-магния соответственно.
но нечистые могут содержать до 50 процентов некарбонатных компонентов, таких как кремнезем и глинистые минералы.

Кварц, основной компонент песчаников, является наименее реакционноспособным из обычных минералов и для всех практических целей может считаться нереакционноспособным, за исключением сильнощелочных растворов (Roedder, E., 1959, Physics and Chemistry of the Earth 3) . Было продемонстрировано, что глины реагируют с сильно основными или сильно кислыми растворами.

Глинистые минералы являются обычными составляющими осадочных пород. Roedder (1959) заявил, что песчаники, содержащие менее 0,1 процента глинистых минералов, могут не существовать нигде в Соединенных Штатах, за исключением, возможно, небольших месторождений чрезвычайно чистого стекла.
песок. Известно, что глинистые минералы уменьшают проницаемость песчаника для воды по сравнению с его проницаемостью для воздуха (Johnston, N., and C.M. Beeson, 19).45, Водопроницаемость пластовых песков, Нефтеразработка и технология, в Сделках
Американского института горных и металлургических инженеров 160: 43-55; Baptist, O.C., and S.A. Sweeney, 1955, Влияние глин на проницаемость пластовых песков для различных соленых вод, Отчет горнорудного бюро об исследованиях 5180;
Лэнд, К.С., и А. Баптист, 1965, Влияние гидратации монтмориллонита на проницаемость чувствительных к воде пород-коллекторов, Journal of Petroleum Technology October). Степень снижения водопроницаемости по сравнению с
Баптист и Суини называют воздух чувствительностью песчаника к воде.