Физические свойства подземных вод

К физическим свойствам относят температуру, плотность, вязкость, электропроводность, радиоактивность, а также ряд органолептических свойств, таких как вкус, прозрачность, цвет, запах и др.

Температура подземной воды колеблется в широких пределах в зависимости от глубины залегания водоносного слоя, климатических условий и др. Различают воды холодные (от 0 до 20°С), теплые воды (20—37°С), термальные (37— 100°С) и перегретые (свыше 100°С). На участках действующих водозаборов в основном распространены холодные воды.

Плотность воды — масса воды, находящаяся в единице ее объема. Максимальна плотность при температуре 4 °C, при повышении температуры плотность воды уменьшается, при увеличении количества растворенных в ней солей повышается до 1,4 г/см³. При пониженной плотности возможно восходящее движение перегретых подземных вод.

Вязкость воды характеризует внутреннее сопротивление частиц ее движению. С повышением температуры вязкость подземных вод уменьшается.

Электропроводность подземных вод зависит от количества растворенных в ней солей и выражается величинами удельных сопротивлений от 0,02 до 1,0 Ом • м.

Радиоактивность подземных вод вызвана присутствием в ней радиоактивных элементов, но даже тысячные доли некоторых радиоактивных элементов могут быть вредными для человека, так как усиливается вероятность заболевания катарактой, лучевой болезнью, возникновения опухолей, сокращается продолжительность жизни и др.

Загрязнение подземных вод радиоактивными веществами может быть обусловлено различными причинами: выпадением радиоактивных осадков, образующихся в результате ядерных взрывов; при подземных ядерных взрывах; случайными разливами радиоактивных растворов; фильтрацией поверхностных вод, загрязненных радиоактивными осадками и стоками; могильники твердых и жидких радиоактивных отходов и др.

Химический состав подземных вод.

Подземная вода представляет собой сложный водный раствор, содержащий растворенные соли, газы, органические вещества и коллоиды.

Ионный состав. В подземной воде обнаружены более 60 элементов периодической системы Менделеева. Основные компоненты, определяющие химический тип воды, — CI-, SO|~, НС0₃~, Na⁺, Mg²⁺, Са²⁺, К⁺. Эти ионы составляют более 90% всех растворенных в воде солей. Железо, водород, бром, йод, фтор, радиоактивные и другие элементы содержатся в воде в меньших количествах, однако они могут существенно влиять на оценку пригодности подземных вод для различных целей.

Таблица 8.1

Классификация подземных вод по степени минерализации.

Суммарное содержание растворенных в воде минеральных веществ называют общей минерализацией. О ее величине судят по сухому или плотному остатку в г/л. Общая минерализация один из главных показателей качества подземных вод. В табл. 8.1 представлена классификация подземных вод по степени минерализации.

В природных условиях общая минерализация подземных вод колеблется в пределах от ОД до 600 г/л. Для количественного выражения активной реакции подземных вод используется показатель — pH. Вода с нейтральной реакцией имеет pH = 7, кислой — pH 7. Наилучшими питьевыми качествами вода обладает при pH = 6,5—8,5.

Общая жесткость — суммарное содержание в воде катионов кальция и магния (мг-экв/л). Классификация вод по степени жесткости дается в табл. 8.2.

Таблица 8.2

Классификация вод по степени жесткости.

Газы содержатся в подземных водах в растворенном виде, наиболее распространены кислород, водород, углекислый газ, сероводород, азот, метан, инертные газы и др. Газы оказывают существенное влияние на органолептические показатели подземных вод. Насыщенность воды углекислым газом придает ей способность разрушать бетон, а агрессивное действие проявляется в растворении основного компонента бетона — карбоната кальция, образовании сульфатов кальция и магния и др., вызывающих вспучивание и крошение бетона.

Подземная вода с растворенными в ней солями и газами может обладать интенсивной коррозией по отношению к железу и другим металлам. Степень агрессивного воздействия подземных вод на арматуру оценивается по суммарному содержанию в них сульфатов и хлоридов.

Органические соединения и коллоиды почти всегда содержатся в подземных водах в растворенном состоянии в ионной, молекулярной и коллоидной (твердые минеральные частицы, находящиеся во взвешенном состоянии) формах. К ним относят смоляные и жирные кислоты, фенолы, фульвои аминокислоты, сахара, углеводороды, пуриновые основания и др.

Подземные воды, используемые для питьевых целей, в основном содержат органические вещества водного происхождения: ароматические гумусовые вещества, соединения с карбоксильной и гидроксильной группой, углеводороды, липоиды и др. Однако общее количество их невелико и составляет единицы мг/л. С медико-экологических позиций особое внимание привлекают две группы органических веществ: гумусовые вещества и продукты минерализации органических соединений — нитриты и нитраты. Если гумусовые вещества не обладают каким-либо вредоносным действием, то нитраты и нитриты могут вызвать заболевание крови, образование в организме человека канцерогенных веществ.