Критерии оценки оросительной воды по ирригационному коэффициенту

ний — при минерализации до 9 г/л при хорошей дренирован-ности почв.

ЕЯ

jj. В. Скрепчинскаи и др. (-1977) считают, что для боль­шинства растений пригодна вода с минерализацией 2—5 г/л, а для солеустойчивых культур на легких почвах—до 1-U— 12 г/л. Устойчиво токсичной считается вода при концентра­ции солей 15—20 г/л. В. А. Ковда (1973), обобщив отечест­венный и зарубежный опыт, рекомендует следующие нормы использования минерализованных вод па фоне промывного режима ц профилактических промывок (табл. 0.2.3).

Т а б л ii ц а 6.2.3

Условия применения минерализованных вод для орошения (По В. А. Ковда)

Концентрация солей (без соды) в поливной воде, г/л	Частота промывок	Отвод дренажных вод от водозабора, %
0,2—0,4 0,5—1,0 1,0—2,0 2,0—3,0 3,0—5,0	Не нужны 1 раз в 1 — 2 года 1 — 2 раза в год Несколько раз в год Каждый полив промыннои	.0 10—15 • 20—25 30—35 50—60

Способность йоды осолонповывать почвы зависит главным образом от содержания в пей натрия. Дело в том, что каль­ций обладает хорошими каогулнрующими свойствами (при преобладающем положении в поглощенном комплексе почв), способствует улучшению структуры почвы и делает ее водо­прочной. Натрий, наоборот, разрушает структуру и ухудшает водно-физические свойства. Поэтому если ионы натрия значи­тельно преобладают в оросительной воде над двухвалентны­ми Са²+ и Mg²⁴, то возможно взаимодействие N'a* с погло­щенным комплексом почвы, что приводит к увеличению слит­ности, плотности, коркообразованию и бесструктурности почв, т. е. к потере почвой ее главных свойств, способствующих высокой продуктивности.

Способность оросительной воды к осолонцеванию почв мо­жет быть оценена по критерию осолонцевания, предложенно­му И. Н. Лнтиповым-Каратаевым и Г. М. Кадером (1961)..

гСа²++гМе²+

~ _rNa+      -<0.238C..

где С — сухой остаток, г/л.

Если это соотношение выполняется, осолонцевацие будет происходить.

54

Лаборатория засоленных почв США предлагает эту спо­собность оросительной воды оценивать по коэффициенту по­тенциального поглощения натрия (натриевое адсорбционное отношение) SAR:

ЧЛ1>= _______^__/

VO,5{rCa²++rMg²0'

Считается, что при $-4Я<1() опасность осолонцевання ночи малая, при 10—18'—средняя, при 18—26 — высокая и при 26 — очень высокая.

Почти все остальные методы основаны па отношении одно­валентных катионов (натрия) к двухвалентным (кальцию и магнию), при этом критерии оценок иесколько-разнятся. что, видимо, объясняется природными условиями, где эти методы испытывались. Например, А. М. Можейко и Г. К. Воротник (1958) для Украины получили предельное значение этого

гМ^+гСа²-" коэффициента равным 0,5, т. е. если —--------—-—- >U,o,.

rNa+

осолонцёваниё происходить не будет. М. Ф. Буданов (1965) считает, что вода не приведет к осолонцеванию, если

лЫа+

—------------------ <0,7 и т. д.

rCa²+-f-rMn-2i-

Интересны предложения венгерских ученых (1973) оцени­вать воду по магниевой опасности. Дело в том, что магнии, занимая промежуточное положение между кальцием и na'i-рнем, подавлен ими. Однако, когда содержание натрия в воде незначительно, а магний преобладает над кальцием, он спо­собен вытеснять из поглощенного основания почвы структуро­образующий кальций, занять преобладающее положение-и -ухудшить свойства почвы аналогично натрию. Магниевая

rMg²⁺     ., -

опасность оценивается соотношением Кмы—~            ^— <">э

rCa²- + rMg^{2 +}

(магниевый коэффициент).

Иной подход к оценке пригодности воды для орошения с учетом ее токсичности и способности к осолопцсваппю пред-. лагают Ю. Г. Богомолов и др. (1980). В основу опенки они кладут содержание нормальной и двууглекислой соды, опре­деляемое как:

а) (гНСО_а-+гСО²- } — (rCa²⁺+rMg²'-).

Если полученное значение окажется <1,25 мг-экв/л, вода считается" пригодной для орошения; при содержании общей

55

соды в пределах 1,25—2,5 мг-экв/л — ограниченно пригодной, есл-и >2,5 мг-экв/л, то применять воду для орошения нельзя.

б) rCO^-—(rCa²--+rMg²+).

Этот показатель содержания нормальной соды имеет более строгие ограничения. Так, при значении <0,3 мг-экв/л вода пригодна для орошения; 0,3—0,6 мг-экв/л — условно пригод­на; >0,6 мг-экв/л-—не пригодна.

Следует отметить, что при отсутствии в воде ионов СО₃~ содержание двууглекислой соды следует рассчитывать по кальцию, не участвующему в образовании гипса (см. состав гипотетических солей, гл. 4.2). Эти же авторы считают предел токсичности хлора (С1~) в оросительной воде равным 1,5 г/л, имея в виду ион хлора, соответствующий натриевой соли.

Степень влияния оросительной воды на почву зависит, главным образом, от соотношения содержащихся в ней и в воде натрия,магния и кальция. Пр.и преобладании кальция п поглощенном комплексе почвы она долго «сопротивляется» осолонцеванию (буферные свойства почвы). Попытка учесть эти свойства почв сделана лабораторией засоленных почв США, предложившей способность оросительной воды к осо­лонцеванию оценивать с помощью «выверенного^ адсорбцион­ного соотношения натрия, учитывающего резервы кальция в почве, SAR *. Оно определяется как

5/iА¹*-------"Na-^ ___^r_{1 + (84 H})]

V(0,5(rCa²+ + rMg²+)

здесь рН_с—величина, представляющая собой активную кон­центрацию ионов, участвующих в обмене, и учитывающая ре­зервы кальция в почве. Она подсчитывается по формуле:

pH^pK2+pKo)+p(Ca2---+Mg²')+pAI_K.

Абсолютные значения величин, входящих в формулу, берут из табл. 6.2.4, где (рК2+рКо) определяется по суммарному со­держанию катионов rNa+-f Mg²⁴ -fCa²*, p (Ca²+-f Mg²+) — в зависимости от суммарного содержания двухвалентных ка­тионов, rMg²⁺+rCa²-r и рА1_к — в зависимости от суммы (rCo₃²~-f-rHCO₃-). При уточненном адсорбционном отноше­нии натрия (SAR *)<.6 осолонцевания почв не ожидается,

56

при- 5Л#*=*6—9 возможно накопление солей в почве, а при 5ЛЯ*>9 — возможность осолонцевания вероятна.

Т а б л И ц а 6.2.4 Данные для расчета рН_е при определении SAX *

Н-а основе отечественного и зарубежного опыта орошения разных культур минерализованными водами и методов оценки

57

rNa+-+rMg^2^i+ + 4-гСаЧ-, МГ-ЭКВ/Л	рК* 4- рК0	/-Са^!+ + -frMg**, мг-экв/л	р(Са^я+ + + Mg^2+)	(rCO^- + rHC03-, МГ-ЭКВ/Л	рА1 к
0,5— 0,7 0,9 1,2 1,6 ],9 2,4 2,8 3,3 3,9 4,5 5,1 5,8 6,60 7,4 8,3 9,2 11,0 13,0 15,00 18,0 22,0 25;0 29,0 34,0 39,0 45,0 51,0 59,0 67,0 76,0	2J1 2,12 2,13 2,14 2,15 2,16 2,17 2,18 2,19 2,20 2,21 2,22 2,23 2,24 2,25 2,26 2,27 2,28 2,30 2,32 2,34 2,36 2,38-2,40 2,42 2,44 2,46-2,48 2,50 2,52 2,54.	0,5 0,10 0,15 0,20 0,25 0,32 0,39 0,50 0,63 0,79 1.00 1,25 1,58 1,93 2,49 3,14 3,90 4,97 б.ЗО 7.90 10,0 12,5 35-,8 19,8	4,60 4i30 4,12 4,00 3,90 3,80 3,70 3,60 3,50 3,40 3,30 3,20 3,10 3,00 2,90 2,80 2,70 2,60 2,50 2.40 2,30 2,20 2,10 2-.00	0,00 0,10 0,15 0,20 0,25 0,31 0,40 0,50 0,63 0,79 0,99 1,25 1,57 1.98 2,49 3,13 4,00 5,00 6,30 7,90 9,90 12,5 15,7 19,8	4,30 4,00 3,82 3,70 3,60 3,51 3,40 3,30 3,20 3,10 3,00 2,90 2,80 2,70 2,60 2,50 2,40 2,30 2,20 2,10 2,00 1,90 1,80 1,70

 

качества орошаемой воды ВНИИГиМ (С; Я. Сойфер,!982) рекомендует обобщенную классификацию оросительных • под

Рис. 6.2.1. Классификация оросительных вол яо-степенй опасности осолонцсвании почв

по степени осолонцевания почв (рис. 6.2.1). Основой этой классификации является натриевый показатель Кк_а —

rNa +

=------------------------— и общая минерализация (г/л). Б клас-

rNa++rMg²⁺+rCa²*

сификации выделено пять классов воды (римские цифры) и группы (арабские цифры) по относительному содержании» натрия (табл. 6.2.5).

Качество оросительной воды не ограничивается рассмот­ренными показателями. В ней могут содержаться токсичные для растений микрокомпоненты, например, бор (В), необхо­димый для их роста и развития. При определенных концен*

58

трациях он может быть ядовитым. Токсичность химических компонентой зависит и значительной степени от солеустоичп-

:'.-..                                                                                          Таблица 6.2.5

Характеристика классов и групп оросительных код (По С Я. СойсЬеп)

Клас­сы	Пригодность под	• Группа	. Мероприятия по улучшению
I 11 III IV V	Вполне пригодны Пригодны для большин­ства культур и почв Ограниченно пригодны Условно пригодны Непригодны	IHiiAW Шб.7 "18,9,10,11,12 IV, IV 2. 3.4	Контроль почв пи под­пои вытяжке • —» — Разбавление, опреснение Химическая мелиорация Разбавление, опреснение,.химическая мелиорации Химическая мелиорация Разбавление, опреснение,.химическая мелиорация

воети растений, глубины залегания грунтовых.вод и природ­ных условий. В прцл. 1 (табл. 1, 2, 3, 4) приведены нормы пригодности оросительной воды по всем показателям (ВНИИГиМ, 1983).

Для облегчения выбора источника орошения и с точки зрения охраны -водных ресурсов (в том числе экономного рас­ходования воды) большое значение имеет улучшение качества оросительной воды, производимое путем простого разбавле­ния соленой воды пресной, добавления мелиорантов (напри­мер, для увеличения доли кальция добавляют по 75—350 г гипса па 1 м-³ воды, для уменьшения доли карбонатов и би­карбонатов (СО₃²~ и НС0₃") —серную кислоту и другие оки­слители,-например, азотную кислоту по 0,2 мл/л). Добавление кальциевой селитры Ca(NO₃)2-4H₂O снижает рП воды if от­ношение rNa+- /rMg²⁺+rCa²+. Мелиоранты традиционно вно­сятся в почву. Однако больший эффект дает улучшение каче­ства воды.

В заключение подчеркнем, что описаны не все методы оценки воды для.-орошения,.а -у приведенных нет четко очер­ченных критериев применения. Их нужно, считать приближен-то-

ными. В каждом конкретном случае необходим постоянный контроль и уточнение норм. Поэтому для оценки качества оросительной воды не исключается использование «устарев­ших норм» (например, по ирригационному мввффшшенту Стэблера).

6.3. Агрессивное действие воды на бетон

Агрессивность воды по отношению к бетону обусловлена действием некоторых химических ее компонентов. Это приво­дит к перерасходу значительных средств на защиту и ремонт бетонных и железобетонных.конструкций, особенно гидротех­нических и водохозяйственных.

По химическому воздействию агрессивность воды подраз­деляют на пять видов — углекислую, выщелачивающую, об-щекислотную, магнезиальную и сульфатную, которые и обус­ловливают три вида коррозии бетона:

I — выщелачивание растворимых компонентов бетона (\г-лекислотная и выщелачивающая);

II — образование растворимых соединений, не обладаю­щих вяжущими свойствами, в результате обменные реакций между компонентами цементного камня и воды (выщелачи­вающая, общекислотная, магнезиальная);

III — образование и накопление в бетоне малораствори­мых солей, сопровождающиеся их увеличением в объеме (сульфатная). Любая агрессия может проявляться слабо и очень сильно — это зависит от времени контакта воды с бе­тонной.конструкцией, от плотности бетона, толщины бетонной конструкции и от типа цемента, что необходимо учитывать при оценке агрессивности воды.

Угле кислотная агрессивность воды проявляется в разру­шении бетона за счет растворения кальцита СаС0₃, входяще­го в состав цементного камня, под действием агрессивной уг­лекислоты, содержащейся в воде (см. гл. 2). Обычно ее опре­деляют специальным анализом. Когда такой анализ не произ­веден, делают это расчетом. Содержание (концентрация) аг­рессивной углекислоты в воде (мг/л) может быть определено по следующей формуле:

[со₂].„= ^+^*+Щ&&+ЙйЦ _._гШд-

£ f \

где е — эквивалентная масса свободной углекислоты, р.аввая 22 мг/мг-экз;

А — коэффициент, учитывающий долю равновесной угле­кислоты в общей концентрации С0₂ и определяемый по формуле:

_л=        К_Е-Са^     ____

КгПРсаСО, -ГО^{Г+5,9б

где Кь Kg — константы первой и второй ступеней диссоциа­ции угольной кислоты (табл. 6.3.1);

ПРсаСо,— произведение растворимости СаСОз (табл. 6.3.2); ц — ионная сила раствора (воды), определяемая как

ц-- ^,+2Мг_{3 ш}__3|

где 2>i, £г₂, 2>₃ — суммы мг-экв одновалентных (i>i), дзух-(2>₂) и трехвалентных (2г₃) ионов, обна­руженных в 1 л исследуемой воды; Са²⁴ - концентрация кальция в воде, мг/л; (С0₂)о — общее содержание свободной углекислоты в воде, которая также определяется по фор­муле:

/гг, л          44гЩ_п

(СО₂)о=«-------  _, мг/л,

KrlQPH-nw

гЩ₀ — общая щелочность воды, определяется как /-Що = /-НС0₃- +2гСО-²мг-экв/л.

Определив содержание в иоде агрессивной углекислоты, срав­нивают его с нормативным (прил. 2, табл. 5).

Выщелачивающая агрессивность воды проявляется при столь малом содержании угольной кислоты, при котором еще не достигнуто карбонатное равновесие, соответствующее про­изведению растворимости СаСО₃, поэтому часть его перево дится в раствор даже при отсутствии агрессивной кислоты Выщелачивающая агрессия оценивается по нормам, приве­денным в прил. 2 (табл. 3).

Общекислотная агрессия определяется по рН воды. При низком рН усиливается растворение СаСО₃ и, следовательно, цемент теряет вяжущие свойства. Считается, что при рН<5 вода весьма опасна для бетона. Общекислотная агрессин оце­нивается, по нормам, приведенным в прил. 2 (табл. 3).

Магнезиальная агрессия заключается в том, что при зна­чительном содержании магния в воде, в частности MyCla, on

Т а б,'1 и ц.1 6.3.1

Значение констант первой и второй ступени диссоциации угольной кислоты и их отрицательные логарифмы

Температура воды, °С	к,-ю-^?	рК,	Ks-10-ч	рК*
0 5 10 15 20 25 30 40 50 60 70 80	2,65 3,04 3,43 3,80 4,115 4,45 4,71 5,06 5,16 '5,02 4,69 4,21	6,579 6,517 6,464 6,419 6,381 6,352 6,327 6,298 6,287 6,299 6,329 6,376	2,36 2,77 3,24 3,71 4,20 4,69 5,13 6,03. 6,73 7,20 7,52 7,55	10,625 1 0,557 10,490 10,430 10,377 10,329 10,29 10,22 10,172 10,143 10,124 10,122

Т а б л п ц а 6.3.2

Значения произведения растворимости карбоната кальция

—и. ----- — _^~~__				1ри^; те.	me par	/ре, °С
Показа­тель	0	10	20	30	40	50	60	70	80

ПР_Сасо/ю-эй,022 8,152 8,282 8,406 8,518 8,625 8,738 8,370 8,092 Р^прсасо, ⁹'^{51 7}>^{05 5}'^{22 3}'⁹³ З'^{06 2}>³⁷ 1.83 1,35 -1,002

вступает в обменную реакцию с кристаллическим гидратом окиси кальция бетона. В результате образуется гидрат окиси магния и хорошо растворимый хлорид кальция:

Ca(OH)₂+MgCl2->CaCl₂+Mg(OH)₂.

Магнезиальная агрессия оценивается по содержанию ионов магния в воде {прил. 2, табл. 3).

Особое место занимает сульфатная агрессия, заключаю­щаяся в том, что сульфат-ионы реагируют с гидратом окиси кальция, не связанного с силикатам.и цемента. В результате образуются сульфаты кальция, которые, кристаллизуясь, за-

Г- С\

нимают в 2,5 раза больший объем,'чем Са(ОН)₂, бетон рас­трескивается и крошится. Реакция может проходить по схеме:

Ca(OH)2+Na₂S04+2H₂O^CaSO._I.2H₂0 + 2i\aOH.

nine

Сульфатная агрессия проявляется также и в образовании двойной сернокислой соли алюминия и кальция (соль Деволя, или цементная бацилла). Этот процесс особенно интенсивен в гипсовых водах. Реакция идет по схеме:

4CaO-Al2O_s-12H₂0+3CaSO₄^;2H₂0+O-> ->3CaO-Al₂(V3CaSO₄+Ca(OH)₂+17rl\0.

Сульфатная агрессия наиболее сильно проявляется при пе­риодическом смачивании,и высыхании бетона из-за измене­ния уровня воды у сооружения. В таких условиях в трещинах бетона может происходить кристаллизация солей, разраста­ние их очагов и образование более крупных трещин. Содер­жание с\льфатов в воде не должно превышать норм, приве­денных в табл. 4 прил. 2.

Кроме разрушения цементного камня бетонного сооруже­ния, некоторые компоненты, содержащиеся в воде, вызывают коррозию арматуры, что ведет к сильному ослаблению желе­зобетонных сооружений, особенно с предварительно напря­женной арматурой. В этом отношении опасно высокое содер­жание хлоридов, агрессивность которых усиливается в при­сутствии сульфатов (SO;j~).

Степень агрессивного воздействия хлоридов, содержащих­ся в воде, на арматуру оценивается по нормам, приведенным в табл. 3 прил. 2.

При совместном содержании в воде ионов хлора (С1~) и сульфатов ($0|~~) количество сульфатов пересчитывается на

хлориды и суммируется с содержанием хлоридов.

Таким образом, величина «хлоридов» (С1~)' для сравне­ния с нормами, табл. 4 прил. 2, определится как

(Cl-)' = Cl-+0,25SOr-³.

Кроме рассмотренных видов агрессии коррозия бетонных п железобетонных конструкций может происходить в воде и водных растворах, содержащих сложные комплексы химиче­ских соединений. К таким агрессивным средам относятся под­земные и поверхностные воды высокой концентрации, а также жидкие технологические растворы. В этих случаях при опен­ке агрессивности по отдельным приведенным показателям во-

63

да может оказаться не агрессивной, но по общему содержа­нию активных соединений (сульфаты, хлориды, нитраты, ам-монийные соли, едкие щелочи) она может оцениваться как сильноагрессивная среда. Поэтому во всех случаях оценки аг­рессивности воды—среды рассматривают все виды коррозий­ного воздействия (табл. 4 црил. 2) и выбирают защитные ме­ры по наиболее неблагоприятному виду.

6.4. Оценка коррозийного действия воды на металл

Коррозия стенок паровых.котлов, стальных труб происхо­дит в результате замещения железа водородом и образования железистых соединений, если в воде присутствуют свободный кислород, углекислота и сероводород. Она усиливается в присутствии соединений магния, марганца, сернистого желе за, органического вещества (масла, жиры).

Оценивать коррозирующую способность воды можно по ее рН, который во многом определяется присутствием разных форм углекислоты. В нейтральной воде углекислотная систе­ма должна быть в равновесии. Такая вода называется стабиль­ной, то есть не способной переводить в раствор карбонаты и другие соединения кальция, а также выводить их в осадок.

В природных водах, однако, утлекислотная система часто отклоняется от равновесного состояния. Оценивают это от­клонение (стабильность воды) в результате сравнения из­меренного рН с рассчитанным, соответствующим равновесно­му состоянию карбонатов в данной воде. Эта концентрация водородных ионов называется «рН равновесного насыщения воды.карбонатом кальция» и обозначается рН_с. Величина рН_с определяется по следующей схеме:

pH_c=pK₂-pnP_Caco₃-Ig(Ca2₊)-lg(rlU₀)+2,5lV~h7,6, где рК,2 — отрицательный логарифм второй ступени диссо­циации угольной кислоты (табл. 6.3.1);

рПРсасо₃— отрицательный логарифм произведения раствори­мости СаСОз (табл. 6.3.2);

Са²+ — содержание кальция в исследуемой воде, мг/л; гЩ₀ — общая щелочность воды, мг-экв/л:

ц. --ионная сила раствора (см. 6.3).

Стабильность воды оценивается индексом насыщения / (индекс Ланжелье)

/ = рН-рН_с. 64

Если / = 0 — вода стабильна. При /<0 — вода агрессивна и коррозионноопасна. При />0 — вода нестабильна и может образовывать корку из карбонатов кальция на стенках труб. Следует отметить, что этим способом можно определить Л'Ишь те свойства воды, которые зависят от наличия в пей аг­рессивной углекислоты. Однако с его помощью можно оце­нить способность воды к закупорке труб.карбонатом кальция, образованию корки на трубах, к уничтожению защитной плен­ки (корки) па стенках труб, отсутствие которой усиливает коррозию за счет других коррозионных агентов. По этой ме­тодике ведут технологические расчеты стабилизации воды.

ПРИМЕР ОБРАБОТКИ АНАЛИЗА И ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ВОДЫ

Заданы результаты химического анализа воды из скважи­ны № 2038, пробуренной в Алтайском* крае (табл. 7.1).

Т а б л и ц а 71 Данные химического анализа воды из скважины № 2038

Каги	оны	Аи	10 И Ы
Символы 1	Содержание, мг/л	Символы	Содержание, мг/л
Na+-j-K+ Ма2Н- t> Са2+	768,0 152,0 183,0	исо- COJ- С1- SOJ-	301,0 1319,0 618,0

Требуется:

выразить данный химический анализ в миллиграмм-экви­валентной и процент-эквивалентной формах;

определить общую минерализацию, сухой остаток, состав солей и жесткость;

выразить данный анализ воды графическим способом (прямоугольников и циклограмм) и используя формулу Кур-лова;

классифицировать исследуемую воду по О. А. Алекину (класс, группа, тип) и дать символ воды;

определить пригодность воды для целей водоснабжения и

орошения;

определить агрессивность воды по отношению к бетону, стабильность (коррозионную способность).

7.1. Выражение результатов химического анализа воды

Результаты химического анализа воды из скважины №2038 даны в ионной форме. Переведем их в миллиграмм-эквива­лентную форму путем деления количества каждого компонен­та на его валентную массу (Э). При этом сумму катионоь Na ⁺ + K⁺ пересчитываем по эквивалентной массе \^та, т. к. со­держание калия в воде незначительно по сравнению с Na и в результатах анализа он не выделен.

Например, из табл. 7.1 устанавливаем, что содержание Na ⁺ -f-K+ составляет 768 мг/л, a SO^~=-618 мг/л. Эквива­лентная масса №т-|-К^г будет определяться как частное or деления молекулярной массы натрия (MMNa) на его валент­ность (B_NaJ.

MMNa  22,992

^Na =                         - =22,992 мт,

В nb          1

тогда содержание Na + -f-K⁺ в мг-экв/л будет равно

Na++K+   768,0

гЫа⁺+гК⁺ = —                             - =33,41 мг-экв/л.

Эм_а       22,992

Аналогично для S0^j~ имеем:

MMSO₄   96,066

jsq,— —------- = — ~ —=48, Обо мг (молекулярная

bsd,

масса SOJ- определена как 32,066 + 4-16 = 96,066). Содержание SO^~ в мг-экв/л будет равно

.SO - ^S°4² =-HM = 12,86 мг-экв/л.

'3so" ⁴⁸'⁰³³

Таким же образом пересчитываем другие компоненты и про­веряем правильность произведенного анализа воды.

При правильно выполненном анализе воды сумма найден­ных эквивалентов катионов должна равняться сумме эквива­лентов анионов. В нашем примере:

/•Na++rK = 33,41 мг-экв/л      гС\~ =37,2 мг-экв/л

rMg²⁺ -12,5 мг-экв/л      /-50;-= 12,86 мг-экв/л

гСа²+ =9,13 мг-экв/л       rHCOj-^4,93 мг-экв/л

2гКат      =55,04 мг-экв/л      2гАн = 54,99 мг-экв/л,

66

Абсолютная ошибка составляет

Д/ = 2гКат-2гАн = 55,04—54,99 = 0,05 мг-экв/л.

Процент ошибки *= -^--100=-^ - ЮО-0,09 %. По-

_,гАн        54,99

скольку процент ошибки не превышает 3, считаем что знали-; выполнен удовлетворительно.

Для удобства последующих расчетов уравниваем количе­ство миллиграмм-эквивалентов катионов и анионов путем вы-^;ггания абсолютного значения ошибки из rNa ⁺ + rK⁺ "Исправ­ленное значение (rNa+^rK+J в эквивалентной форме бУ'ет равно (rNa ++rK;) =33,41-0,05 = 33,36 мг-экв/л. Значение Na + + K+ в ионной форме получим следующим образом;

NV4-K+ = (гЫа++гК+)-Э_Ка =33,36-22,992 = 766,98 мг/л.

Результаты пересчета данных анализа заносим р табл. 7.1.1.

_____________________________                                                 Т а -1 л и ц а 7.1,1,

Для вычисления процент-эквивалентов принимаем сумму миллиграмм-эквивалентов катионов и анионов за 100 % 'каж­дого в отдельности и определяем, сколько процентов состав­ляют эквиваленты каждого компонента. Например,

r(Na_W). ^±m._ш= ЗМЁ

2гКат               54,99

Аналогично производим пересчет анионов и катионов, а ре­зультаты заносим в табл. 7.1.1 (графы 4, 8).

5*                                                          67

____ _____	Кати	Л1Ы			ан	юны
		мг-экв	% МГ'ЭКВ			мг-экв	% МГ'ЭКВ
		л	л			л	л
[	'2	3	4	5	6	7	8
Na+ + KH Mg4- Са* +	766,98 152,00 183,00	36,36 12,50 9,13	60,7 22,7 16,6	С1-SO2- ысо-сгл- о	1319,0 618,0 301,0	37,20 12,86 4,93	67,7 23,4 8,9
2 Кат	1101,98	54,99	100 %	2Ан	2238,0	54,99	100

 

7.2. Определение общей минерализации и сухого остатка

Общая минерализация (М, г/л) определяется как суммар­ное содержание анионов и катионов, выраженных в ионной форме:

М = 1Кат+2Лн = 1101,98+2238,0 = 3339,98 мг/л-3,34. Сухой остаток (С, г/л) определяем как:

НСО,                 ЧП1

С = М------ г, —— =3339,98——' =3339,98—150,5 =

²                              2

3189,48 мг/л = 3,19 г/л.

Таким образом, общая концентрация солей в воде (общля минерализация) составляет 3,34 г/л, а при выпаривании ос­таток солей должен составить 3,19 г/л.

7.3. Состав солей

Используем схему составления гипотетических солей (см. гл. 5.1) и количественное выражение катионов и анионов в миллиграмм-эквивалентной форме (табл. 7.1.1, графы 3, 7}. Так.как в рассматриваемой воде не обнаружено ионов SiO²_s~ НРО₄~ и СОз~, начнем оставлять соли с третьего блока схе­мы, т. е. гСа²⁺ соединяем последовательно с rSO^~ и /Т1СО^~. Получим соли: rCaSO₄ = 9,13 при остатке аниона rSO^~ = 3,73. гСа (НСО₃) =0, т. к. кальций исчерпан при получении гСа5О₄-гНСО~ соединяем с rMg. rMg(HC0₃h =4,93 при ос­татке Mg = 7,57. В четвертом блоке соль NaHCO₃ не образует­ся, т. к. все анионы НСО₃~ использованы полностью. Поэтому катионы Г'Ыа+ соединяем с остатком rSO₄ = 3,73. Получим /•Na₂S0₄ = 3,73, при остатке rNa = 29,63, a rSO₄ = 0. Далее по схеме rMgS0₄ = 0, так как все анионы rSO^" заняты в выше­полученных солях. rNaCI = 29,63 (по остатку rNa = 29,63). Ос­таток иона хлора составит 7,57 мг-экв/л. rMgCl₂ = 7,57.

Таким образом, все оставшиеся анионы хлора гС\~ = 7,о7 компенсируются катионами rMg²+ = 7,57.

В результате получены соли:

rS0₄ = 9,13 мг-экв/л             rNaCl = 29,63 мг-экв/л

rMg(HCO₃)₂ = 4,93 мг-экв/л     rMgCl = 7.57 мг-экв/л rNa_eSO₄ = 3,73 мг-экв/л       2гСол = 54,99 мг-экв/л.

68

Так как сумма солей, выраженная в эквивалентной форме (2гСол), равна сумме эквивалентов анионов и катионов, со­ли составлены правильно.

Переведем полученные соли в ионную форму. При этом воспользуемся значениями их эквивалентной массы: Са5О₄=гСа§О₄-Эсв50₁=9ДЗ-68,073=621,51 мг/л M_g{HC0₃)2=rMg(HC0₃)₂-3M_g(HCo_s)_s =4,93-73,179=360,77 мг/д Na₂SO₄ = rNa₂SO₄-3_Na_iSo₄=3,73-71,024 = 264,92 мг/л NaCI = nNaCl-3_Naci= 29,63-58,448= 1731,81 мг/л MgCl_E = rMgCl₂-3_MgCb = 7,57-47,617 = 360,47 мг/л

2Сол = 3339,48 мг/л

Полученный результат 2Сол незначительно отличается от об­щей минерализации (<1 %), поэтому расчет можно считать удовлетворительным.

7.4. Жесткость воды

Общая жесткость воды определяется как сумма Са и Mg, находящихся в воде. Общая жесткость в мг-экв/л гЖо^ = rMg²+-frCa²+-12,50+9,13-21,63 мг-экв; в немецких гра­дусах Ж₀° - 2,8 тЖо = 2,8 -21,63 -60,6 Н°.

Карбонатная жесткость представлена только солями Mg(HCO₃)₂- гЖ_к=4,93 мг-экв/л или Ж_к°-4,93-2,8= 13,8 Ы°. Соли MgC0₃ в составе воды нет.

Устранимая жесткость в данном случае равна карбонат­ной, а постоянная определяется как: ^Ж_п~''Жо--''Ж_у— = 21,63—4,93=16,70 мг-экв/л или Ж° =60,6-13,8 = 46,8 №.

7.5. Классификация воды по О. А. Алекину, графическое и аналитическое выражения анализа воды

Используя данные анализа воды, выраженные в эквива­лент-процентной форме (табл. 7.1.1, графы 4, 8) и классифи­кационную схему О. А. Алекина (рис. 5.1.1), приходим к вы­воду, что данная вода относится к классу хлоридных, т. к. в ее составе преобладает анион хлора (гС1"~ = 67,7 %. что боль­ше rSO^-^23,4 % и гНСО~ = 8,9 %). Группа воды натриевая, т. к..катионов натрия больше, чем других (rNa —60,7 % >• >rMg = 22,7 %>rCa = 16,6 %). Тип воды III, что определяет­ся соотношением:

rHCO₃+rSO₄<rCa-|-rMg, т. е. 8,9+23,4< 16,6+22,7 или 32,3 %<39,3 %.

 

Итак, по классификации О. А. Алекина, вода относится к хлоридно-патриевой III типа. Символ воды Clfj* —3,34.

По общей минерализации (классификация Ж- С. Садыко-ва) вода относится к солоноватым, т. к. минерализация ее находится в пределах 3,0—5,0 г/л.

Аналитическое выражение химического состава воды за­пишем в виде формулы солевого состава (формула Курло-ва), округлив значения процент-эквивалентов до целых чисел.

М₃,з4 ^С|б*⁵⁰'зНСО[_ _TiepH_7i5. Na₆₁Mg₂₃Ca₁₆

Графическое изображение рассматриваемого химического состава воды выполнено на рисунках 5.2.1, 5.2.2, 5.2.3.

Следует отметить, что при изображении анализов с помо­щью циклограммы или прямоугольников на картах и разрезах для обозначения катионов и анионов следует пользоваться цветом. При этом принято обозначать: С1~ - красным цветом, SO;;- -желтым, СОз~ и НСО₃" — голубым, Са²⁺ —бесцвет­ным, Mg²⁺— коричневым, Na⁺--зеленым.

Изображения химического состава в виде графиков-тре­угольников для одиночного анализа не используем.

7.6. Оценка качества воды для хозяйственно-питьевого водоснабжения

Оценку качества воды произведем путем сравнения кон­центрации отдельных компонентов¹ химического состава и хи-

Таблица 7.6.1 Оценка пригодности воды для хозяйственно-питьевых целей

«Это замечательное химическое соедине­ние Н₂О, без которого нет жизни, нет счастья, нет богатства, нет ничего на Земле...».

Академик А. Е. Ферсман. Путешест­вие в Среднюю Азию, 1928 г.

 

70

№ п	Показатель п	Единица Измерения	По требо­ванию ГОСТа	Содержит­ся в воде	Заключение
1 2 3 4 5	Сухой остаток, С Сульфат-нон iSO'^-) Хлор-ион (С1~) Общая жесткость Концентрация водо­родных ионов, рН	г/л г/л г/л мг-экв/л	1,0 0,5 0,35 7,0 6,5—8,5	3,19 0,618 1,319 21,63 7,5	Не пригожа Не пригодна Не пригодна Не пригодна Пригодна

мических свойств с требованиями ГОСТ 2874-82 (прил. 1, табл. 1). Данные сравнения сведем в табл. 7.6.1.

 

 

Таким образом, вода не отвечает требованиям ГОСТа по всем показателям, кроме рН, и не может быть рекомендована для хозяйственно-питьевых целей без улучшения ее качества.

7.7. Оценка качества воды для целей орошения

По общей концентрации солей пригодность воды для оро­шения оненим по рекомендации акад. В. А. Ковда {табл. 6.2.3). При минерализации исследуемой воды 3,34 г/л применение ее для орошения предусматривает устройство дренажа с отво­дом до 50—60 % от объема оросительной нормы при соблю­дении промывного режима.

Способность воды к осолопцевапию оцениваем по несколь­ким показателям.

По критерию осолонцевания И. //. Антшюва-Карагач-ви

rCa²+ + rMg-²⁺                rCa²++rMg²⁺ 9,13+12,5 ----------------.-----(),zoo L-.--------—•------- =-------------- ^:-

rNa +                              rNa^               33.36

= ²-i^ = 0,65. 33,36

0,238 С = 0,238-3,18 = 0,756. Ввиду тога, что (),65<0,75б, осо-лонцевание почв будет происходить.

По ирригационному коэффициенту. По табл. 6.2.2 [выбира­ем формулу для определения К_а. Поскольку rNa^OCl", т. е 33,36<37,20,

288       288       288

К,, —-------= -----------— ------- — 1,зо.

5гС1-  5-37,2   185.5

Сравнивая полученное значение с данными табл. 6.2.2, мо­жно сделать вывод, что данная вода неудовлетворительна по качеству и при орошении требуется устройство искусственною дренажа.

По величине «выверенного» адсорбционного соотношение натрия

лЫа +                ,             ._, Л

SAR *=.—^-^^       ------ l + (8,4— pH_c).

VO,5(rCa²- + Mg²⁺).

рН (.определим но данным табл. 6.2.4 по формуле

pH_e={pK₂-fpKo)+p<Ca²++Mg^{2 +})+pAl_K при rNa ++rMg²- + rCa²+ = 54,99, (рК₂+рК₀) =2,49,

71

при rMg²+ + rCa²+ = 9,13+12,5 = 21,63, p (Ca^ + Mg²") -2,0, при    гСО₃²⁴+ЖСО₃- = 0+4,93-4,93, рА1_к = 2,3.

При полученных значениях составляющих рН_с = 2,49+2,04-

+2,3-6,79

.5Ла*:=^=³³'³⁶ ..[1 + (8,4-6.79)1= „J³³'³⁶.[1 + 1.61] = 1/0,5(9,13+12,5)                        У0,5- 21,63

_аЕ,.2,61=Ш = 26,47. УЮ,815           3,29

Так как полученные значения SAR * более 9 (см. гл. 0), оси-лонцевание почв при орошении данной водой будет проис­ходить.

По классификации С. Я. Сойфер данная вода при минг

/•Na ⁺

рализации 3,34 и kns= -                        — = 0,61 относится

rNa- + rMg²++rCa²+

к IV классу, 4-й группе (см. рис. 6.2.1 и табл. 6.2.5).

Воду следует считать условно пригодной, требующей при орошении улучшения ее качества химмелиорацией, разбавле­нием др.

По магнезиальной опасности

rMg 2+             12.5         12.5 ^_Q58

rMg²++rCa²+  12,5+9,13   21,63

гМ£²⁺ ввиду того, что----------------- = 0,58>0,5, магниевая ипас-

_rMg2++rCa²+

ность существует.

В целом по оценке воды для орошения следует заключить, что вода имеет неудовлетворительное качество. Орошение ею возможно только при улучшении ее качества, т. к. она имеет высокую концентрацию солей натриевого состава и способна вызвать осолонцевание почв.