О скважинах

Химический состав подземных вод. Жесткость воды

Вода вечная странница, жадная к поглощению всего встречного. Передвигаясь по порам, трещинам, карстовым каналам, она все пытается унести с собой.

Вода растворяет минералы, газы, органические вещества, этому способствуют особые свойства воды, ее ионизирующая способность, высокая диэлектрическая постоянная, способность к расклиниванию и разрушению кристаллических решеток. Даже так называемые благородные металлы — серебро и золото — растворяются в воде. Кому не известна удивительная лечащая «серебряная вода», в которой серебро находится в виде мельчайших частиц размером от нескольких десятков до нескольких тысячных долей микрона (микрон — одна тысячная миллиметра). Опытами было установлено, что и другие металлы образуют аналогичные растворы.

Эта способность воды приводит к многоликости подземных вод. Химический состав подземной воды является своеобразной ее «визитной карточкой».

В водах под землей обнаружены почти все элементы, входящие в периодическую систему Д. И. Менделеева. Однако наиболее распространены, как и следует ожидать, элементы, чаще всего встречающиеся в воздушной оболочке и земной коре. Это хлор, сера, углерод, кремнеземы, кислород, натрий, магний, кальций, железо, алюминий. Эти элементы находятся в воде в виде ионов (т.е. заряженных атомов). Но вода не довольствуется только ими. Она удерживает вещества в виде молекулярных и коллоидных (тонко раздробленных) образований. Часто присутствуют в воде органические вещества и молекулы газов — углекислоты, сернистой кислоты, метана, азота, кислорода, гелия и других.

Все больший вклад в композицию состава подземных вод вносит человек. Удобрения, рассеиваемые на пахотных землях, растворяясь, постепенно инфильтруются в грунтовые воды. На тепловых электростанциях из системы гидрошлакоудаления поступает целый набор веществ, из которых нельзя не отметить сернистую кислоту и углекислоту.

Многие неприятные ядовитые соединения проникают в подземные воды на территориях химических производств. В городах под землю уходят зараженные бытовые стоки, среди которых основное место отводится моющим порошкам и другим производным современной бытовой химии. Цивилизация вносит серьезные коррективы в химический состав подземной воды.

Часто можно слышать выражение: «Какая здесь жесткая вода!». В такой воде плохо смывается мыло, не промываются волосы, медленно развариваются овощи, мясо, крупы. Совершенно противоположны качества «мягкой» воды. Получается — жесткая вода — «жестокая», а мягкая — «добрая». Но это не совсем так. В последние годы установлено, что в районах, где для питья используются мягкие воды, люди более расположены к инфарктам. Значит, мягкая вода не всегда «добрая».

Что же такое жесткость? Это качество воды, зависящее от содержания солей кальция и магния. Чем их больше, тем жесткость выше. Вместе с тем если кипятить воду, то часть этих солей (главным образом карбонатных) разрушится и перейдет в осадок. Поэтому можно говорить об общей жесткости — суммарном содержании кальциево-магниевых солей, а также временной жесткости — удаляемой при кипячении — и постоянной жесткости — остающейся после кипячения. Это очень важно, что часть жесткости устраняется кипячением. Такая особенность воды широко используется в промышленности и в быту.

Прежде чем варить пиво, выделывать кожи или производить сахар, всегда устанавливается величина жесткости воды. В жестких водах многие производства оказываются невозможными. Да и пить воду высокой жесткости нельзя. Вот и получается, что вода воде — рознь. Мы встречаем прекрасные пресные воды, содержащие мало солей, и жесткие, неприятные на вкус воды, засоренные кальциево-магниевыми солями.

Широко распространены в земле воды, содержащие хлориды натрия и калия. Эти воды солоноватые или совсем соленые. Если к ним добавляются еще хлористо-магниевые соединения, то они становятся горько-солеными.

Иногда воды оказываются ядовитыми. Чаще всего с ними мы встречаемся в промышленных районах и особенно на территориях химических комбинатов. Такие грунтовые воды могут содержать и ядовитые химические соединения, различные кислоты, вредоносные бактерии.

Если мы возьмем литр воды из скважины (колодца), поставим его на огонь и дадим воде вскипеть. На стенках нашего сосуда останется белый налет солей. Это так называемый плотный остаток. Взвесив его, мы получим примерное представление о том, сколько содержалось солей во взятом нами литре воды.

Если в колодце была пресная вода, то масса плотного остатка (на один литр воды) не будет превышать 0,5 — 1 г. В воде, соленой на вкус, плотный остаток составит от 1 до 50 г/л. Если же остаток окажется больше 50 г/л, то тогда мы имеем дело с рассолом. Общее количество солей в рассолах может достигать 100 и даже более 500 г/л. В последнем случае масса растворенных солей приближается к массе воды.

В этом удивительном разнообразии подземных вод, на первый взгляд, трудно разобраться. Многие годы трудились ученые, выполняя тысячи химических анализов подземных вод, и постепенно картина прояснилась. Оказалось, что вся их много-ликость укладывается в несколько больших групп. О. А. Алекин предложил делить их на три больших класса:

• гидрокарбонатные — в которых преобладает гидрокарбонат (НСОз), это, как правило, хорошие питьевые воды;
• сульфатные, содержащие сульфатный ион (SO₄²);
• хлоридные, содержащие ион хлора, придающий воде солоноватый или соленый вкус. Особенно много хлора содержат рассолы.

Таблица 1. Зависимость жесткости воды от содержания кальция