Пальмер жіктемесі 7 страница

4.5.1.Судың химиялық анализі, анализге сынамаларды алу

Қазіргі кезде жерасты суларының химиялық құрамы мен физикалық қасиеттерін бағалаудың келесі әдістері қолданылады:

1. Жылжымалы химиялық зертхана көмегімен сол жерде жеңілдетілген химиялық анализ жасау және физикалық қасиеттерін анықтау;

2. Арнайы жабдықталған стационарлық зертханаларда химиялық және бактериологиялық анализдер жасау.

Жеңілдетілген анализдер үшін А.А.Резников құрастырған далалық гидрохимиялық зертхана кеңінен қолданылады. Ол мыналарды анықтауға мүмкіндік береді: сапалы түрде – мөлдірлігін, түсін, иісін, дәмін, нейтрат-ион, күкіртсутек; сандық түрде – сутекті иондардың концентрациясын, тотыққан темір, нитрит-ион, аммоний-ион, гидрокарбонат-ион, хлор-ион, сульфат-ион, кальций-ион, магний-ион, натрий-ион, калий-ион, бос көмірқышқыл, белсенді көмірқышқылды, жалпы қаттылығын, карбонатты қаттылығын, минералды заттардың мөлшерін.

Стационарлық зертханаларда құрамы бойынша қысқартылған анализ жасалады; оның мақсаты жаппай жасалатын далалық анализдерді бақылау болып табылады. Кейбір жағдайларда стационарлық зертханаларда құрамы мақсатына байланысты анықталатын судың толық химиялық анализі жасалады. Мысалы, минералды сулар үшін анализ еріген газдардың, сирек элементтердің және радиоактивтіліктің сандық анықталуын біріктіреді.

Химиялық анализге судың сынамалары сол су көздерінен әйнек бөтелкеге алынады; бұрғылау ұңғымаларында сынамаларды арнайы құралдар – барометрлер мен сынама алғыштардың көмегімен алады.

Стационарлық зертханада химиялық анализге су сынамасын алғанда төмендегі ережелерді сақтау керек:

1) толық химиялық анализге сынаманың көлемі 1,5 литрден кем болмау керек;

2) екі сынаманы екі бөтелкеге алу керек;

3) сынаманы алмас бұрын бөтелкелерді мұқият жуу керек, кейін анализге алынатын сумен үш рет шаю керек;

4) бөтелкелерді ағаш, қағаз, жүгері, т.б. тығындармен жабуға болмайды; бұл мақсатта тек каучукты немесе әйнек тығындарды пайдалану керек; бөтелкелерді тығындармен жаппас бұрын тығындарды қайнату керек. Тығындарды жапқан соң сургучпен немесе парафин құю керек;

5) бөтелкеге сынама нөмірін, сынама уақытын, су пунктінің атауын және сынаманы алған тегін этикеткаға жазып жабыстыру керек;

6) Қыс кезінде сынамаларды тасымалдаған кезде оларды қатып қалудан сақтау үшін шүберектермен, шөппен, қамыспен орайды;

7) сынаманы алған кезде судың физикалық қасиеттері анықталуы керек. Бос СО₂ құрамын анықтауды су сынамасын алғаннан кейін бірден жүргізу керек немесе мүмкін болмаған жағдайда сынаманы алған соң екі күннен асырмай жүргізген дұрыс;

8) судың агресивті қасиеттерін бағалау үшін сынаманы алғанда газдық құрамын анықтау үшін арналған сынамаларға қолданылатын ережелерді сақтау керек;

9) арнайы мақсаттағы сынамаларды алғанда сынамаларды алу және консерфациялаудың сәйкес шарттарын сақтау керек;

10) алынған сынамалар туралы мәліметтер сәйкес формадағы паспортқа енгізіледі.

4.5.2 Судың химиялық анализін өрнектеудің формасы

Бұрынғы кезде су сынамаларының химиялық анализдерінің нәтижелері металдар мен ангидриттер тотықтары түрінде берілетін еді. Өрнектеудің мұндай формасы судың құрамы туралы нақты мәлімет бере алмайтын. Бүгінгі таңда химиялық анализді өрнектеудің негізгі түрі иондық форма болып табылады. Бұл кезде ерітіндіде тұздардың молекулалары оң зарядталған катиондар мен теріс зарядталған аниондарға ыдырайтындықтан олар эквивалентті өлшемдерде болуы тиіс.

Ионды формада өрнектелген су анализдерінің нәтижелерін эквивалентті формаға ауыстыру үшін мг⁄л -де берілген әр элементтің санын оның эквивалентті салмағына бөлу керек. Элементтің валеттілігіне бөлінген атомдық салмағы эквивалентті салмағы болып табылады.

Мысалы, 460 мг⁄л Na⁺ сәйкес болады 460:23=20 мг-экв Na, ал 220 мг⁄л SO₄^— құрайды 240:48=5,0 мг-экв SO₄. Эквивалентті салмаққа бөлудің орнына иондар санын эквивалентті салмаққа кері шамаға көбейтуге болады. Келтірілген мысалдарда бұл жағдайда келесі эквивалентті санын аламыз: Na= 460·1⁄23=460·0,0435=20; SO₄=240,0·1⁄48=240,0·0,0208=5,0.

Химиялық нәтижелерін иондық формадан эквивалеттіге айналдыру үшін есептік коэффиценттер 16-кесте

Катиондар	Есептік коэффицент	анион	Есептік коэффицент
Сутегі H^+	0,9921	Гидроксил OH^-	0,0588
Натрий Na^+	0,0435	Нитрат NO3^-	0,0161
Калий K^+	0,0256	Нитрит NO2^-	0,0271
Аммоний NH4	0,0554	Карбонат CO3^--	0,333
Кальций Ca^++	0,0499	Гидрокарбонат HCO3^-	0,0164
Магний Mg^++	0,0822	Хлор Cl^-	0,0282
Барий Ba^++	0,0146	Бром Br^-	0,0125
Стронций Sr^++	0,0228	Йод I^-	0,0079
Мыс Cu^++	0,0315	Фтор F^--	0,0526
Мырыш Zn^++	0,0306	Сульфат-ион SO4^--	0,0208
Кадмий Cd^++	0,0178	Тиосульфат-ион S2O3^--	0,0178
Алюмини Al^+++	0,1107	Гидрофосфат HPO4^--	0,0316
Марганец Mn^++	0,0364	Гидроарсенат HASO4^--	0,0216
Темір Fe^+++	0,0537	Сульфит SO2^--	0,0250
Темір Fe^++	0,0858	Гидросульфиді HS^+	0,0302
Никель Ni^++	0,0341	Силикат SiO3^--	0,0262
Кобольт Co^++	0,0339

16-кестеде көбейткіш коэффициенттердің мәндері берілген. Иондардың эквиваленттерін аниондар мен катиондардың санынан пайыз түрінде өрнектеуге болады. Мысалы 17-кестеде мг⁄л, мг-экв, % мг-экв өрнектелген су сынамасының анализі келтірілген.

17-кесте

Иондар	Мөлшерлері
Мг/л	мг-экв	% мг-экв
Катиондар: Na^+ K^+ Mg^++ Ca^++
82,4 18,2 36,4 121,3	3,582 0,466 2,982 6,053	13,75 1,80 11,35 23,10
Қосындылары:	258,3	13,083
Аниондар:
Ci^- SO4^-- HCO3^-	8,2 276,2 -	0,211 10,0 -	38,5 -
Қосындылары:	484,7	10,211	39,28

Егер суды фарфорлы кесеге буландырсақ онда бұл кеседе саны мг⁄л-мен өрнектелетін қою тұнба қалады. +105-110^оС кезінде қыздырғанда барлық органикалық заттар жанып кетеді, нәтижесінде салмақ азаяды. Қалған қалдықты құрғақ немесе қыздырылған қалдық деп атайды және оның мөлшерін мг⁄л немесе г⁄л түрінде өрнектейді. Қою және құрғақ қалдықтардың салмақтарының айырымын қыздыру шығыны деп атайды. Әдетте оны милиграммен немесе пайызбен өрнектеледі. Органикалық қосылыстармен ластанған жерасты суларында қыздыру шығыны 5-3%.

Қою қалдықты қыздырған кезде карбонаттар ыдырайды және бос карбонаттар көмір қышқылдар бөлінеді, нәтижесінде салмақтық шығын органикалық заттардың салмағынан бір шама үлкен болады. Сондықтан құрғақ қалдықты анықтау үшін бөлініп жатқан бос көмір қышқылды бөлек анықтайды және қыздылғаннан соң алынған қалдық салмағына түзетулер енгізіледі.

17-сурет. Графика-үшбұрыштар.

Судың химиялық анализ нәтижелерін кейде графикалық формада диаграмма-тік төрт бұрыш, графика-квадрат және графика-үшбұрыш түрінде көрсетеді. Белгілі масштабта диаграммада иондарының құрамын пайыз түрінде қояды; диаграмманың бір бөлігінде металл-катиондардың иондары көрсетіледі, екіншісінде қышқыл қалдық– аниондардың иондары көрсетіледі.

График-шаршыны Н.И.Толстихин ұсынған. Графикте горизонталь бойынша катиондар құрамы көрсетіледі, ал вертикаль бойынша аниондар құрамы.

График-үшбұрыштар аниондар мен катиондар үшін бөлек тұрғызылады. Үшбұрыштың әр қабырғасында аталған компоненттердің пайыз-эквиваленттері белгіленеді. Судың химиялық анализінің нәтижесі нүктемен көрсетіледі.

4.5.3.Жерасты суларының химиялық жіктелімі

Жерасты суларының әр түрлі жіктемелері бар. Соңғы уақытқа дейін өздерінің химиялық қасиеттері ұқсас иондардың бірігуіне негізделген Пальмердің жіктемесі зор маңызға ие болды. Олар мұнай суларын зерттеуде кеңінен таралды.

Бұл жіктемеде катиондар үш топқа бөлінеді:

а – күшті негіздер (Na⁺, K⁺)

е – әлсіз негіздер (Ca⁺⁺, Mg⁺⁺)

т – ауыр металдар (Fe⁺⁺⁺, Cu⁺⁺, Al⁺⁺⁺)

Аниондар екі топқа бөлінеді:

S – күшті қышқылдар (, )

A – әлсіз қышқылдар ( және т.б.)

Күшті қышқылдар негіздермен біріге отырып, судың тұздылығын, ал әлсіз қышқылдар – оның сілтілігін береді.

Пальмер жіктемесі бойынша, су үш катиондар тобына сәйкес тұздылықтың үш деңгейіне (бірінші, екінші және үшінші) және үш сілтілік деңгейіне ие бола алады. Аталған иондар топтарының үйлесуіне байланысты ғалым табиғи суларды алты топқа бөлді.

18-кесте

Топ	Формуласы (негіздер мен қышқылдар арақатынасы)	Су сипаттамасы
I	S<a	Cулар жұмсақ, сілтілі,мұнай кен орындары мен кристалдық жыныстармен тиімді байланысқан
II	S=a	Аралық тип
III	S>a	Кермек сулар (кермектілігі тұрақты)
IV	S<a+1	Шөгінді жыныстармен байланысты сулар
V	S=a+1	Құрамы бойынша теңіз суларға жақын сулар, сонымен қатар құрғақ аймақтардың грунттық сулары
VI	S>a+1	Сутек иондарының концентрациясы жоғары және ауыр металдар құрамы бар кен орындарының қышқыл сулары

Пальмер жіктемесінің кемшіліктері де бар. Ол жерасты суларының жалпы минералдануын, сонымен қатар аталған иондардан басқа су құрамына енетін басқа иондардың болатынын ескермейді; түрлі геохимиялық құрамдарды бір топқа біріктіреді; су температурасы мен оның газдық құрамын көрсетпейді. Қазіргі таңда аталған жіктелу тарихи тұрғыда сипатталғанымен, тәжірибеде қолданылмайды.

Мұнай және газды кен орындарының жерасты суларына йод, бром, бор, амоний және мұнай шоғырлары жанында кездесетін нефтендік қышқылдар құрамы тән. Химиялық құрамы бойынша бұл қарапайым хлоридтік-кальцийлі-натрийлі тұздар, жалпы минералдануы 50 г-нан жоғары. Мұнайлы кен орындары аудандарында гидрокарбонатты-натрийлік және кейде хлоридтік-сульфатты-натрий құрамды сілтілік сулар кездеседі. Бұл суларда қатынас келесідей: .

Жерасты суларын сипаттауда олардың хлорлы-бромдық коэффициентін ( білу қажет, яғни хлор концентрациясы мен бромның қатынасы:

А.П.Виноградовтың тұжырымы бойынща жоғары минералданған жерасты суларын келесі түрлерге бөлуге болады: орташа теңіз сулары туындылары (; теңіздік өзендердің қалдық рапы туындылары ( және тұз түзілуіндегі ерігіш өнім (.

Хлорлы-бромдық коэфициентің мұндай шамасын теңіз суларында және ескі теңіз бассейндерінде кездестіруге болады. Қазіргі таңда тұзды кенорындар таралған аймақтарда хлорлы-бромдық коэффициент 100-ден асатыны анықталды.

Суалмасу деңгейін немесе судың абсолюттік жасын (Т) бағалау үшін Л.Козлов, судағы гелий мен аргонның ерігіш коэффициенттерін ескере отырып, келесі екі формулаларды қолдануға кеңес береді:

Еркін бөлінетін газдарда жыл

және еріген газдарда жыл

Мұнайлы аудандардың жерасты суларының сипаттамалық көрсеткіштері болып құрғақ қалдықтардың жалпы шамасына қатынасы түрінде берілген хлордың, сульфаттар мен кальцийдің шамалары табылады. Бұл шамалар келесідей: хлор 0,45 – 0,5; сульфаттар 0,0001-0,0008; кальций 0,08-0,09.

Қазіргі таңда сулардың химиялық құрамын салыстыруға ыңғайлы С.А.Щукарев жіктемесі кеңінен қолданылуда. Бұл жіктеме бойынша судың құрамын алты құрамға (компоненттерге) бөледі: Яғни мұнда эквиваленттік-пайызы 25%-дан аспайтын компонеттерін ғана ескереді.

Бұл алты құрамның үйлесуіне сәйкес судың 49 жіктелімін жасауға болады. 19- кестеде С.А.Щукарев бойынша Н.Н.Славянова дұрыстаған жерасты суларының химиялық құрамдарының жүйеленуі келтірілген.

19-кесте

Дата добавления: 2015-08-31