bài giảng địa chất thủy văn

CHƯƠNG VI CHỈNH LÝ, HỆ THỐNG HOÁ VÀ PHÂN LOẠI CÁC KẾT QUẢ PHÂN TÍCH HÓA HỌC NƯỚC DƯỚI ĐẤT VI.1 Các kiểu phân tích hoá học   Nội dung độ xác KQPT nhiệm vụ giai đoạn nghiên cứu đònh; Các phân tích tiến hành để giải nhiệm vụ sau: Nghiên cứu phân bố hình thành NDĐ có thành phần khác nhau; Đánh giá thành phần hóa học tính chất vật lý NDĐ với mục đích khác nhau; Nghiên cứu NDĐ tiêu tìm kiếm mỏ khoáng sản (dầu khí, đồng, chì, molipđen…) Đánh giá NĐ nguyên liệu hóa học để khai thác Br, I, Bo… VI.1 Các kiểu phân tích hoá học  Các phép phân tích chia ra: trời, đơn giản, toàn diện chuyên môn: Phân tích trời: Nhằm xác đònh sơ t/c vật lý, pH, Cl-, SO42-, NO3-, HCO3-, CO32-, Ca2+, Fe2+, Fe3+, CO2, tổng độ cứng, H2S, O2 Tính toán (Na+K), Mg2+, độ cứng tạm thời M Phân tích đơn giản: xác đònh: pH, Cl-, SO42-, NO3-, HCO3-, CO32-, Ca2+,Mg2+, Fe2+, Fe3+, NH4+, NO2-, H2S, CO2, H2SiO3, độ oxi hóa, lượng cặn khô Chỉ tiêu tính toán (Na+K), Mg2+, tổng độ cứng,độ cứng tạm thời CO2 ăn mòn Ứng dụng giai đoạn tìm kiếm nhằm xác đònh sơ đặc trưng tầng chứa nước; Phân tích toàn diện xác đònh: pH, Cl-, SO42-, NO3-, HCO3-, CO32-, Na+, K+, Ca2+,Mg2+, Fe2+, Fe3+, NH4+, NO2-, H2S, CO2, H2SiO3, độ oxi hóa, lượng cặn khô Tính toán tổng độ Xử lý kết qủa phân tích hố học nước đất   Để có kết luận cần thiết từ kết phân tích cần phải biết hệ thống hố số liệu, cho phép có nhận xét đắn TPHH nước Trong nước tự nhiên, phân tử muối thường phân ly hồn tồn thành ion, biểu diễn kết phân tích chủ yếu dạng ion Hàm lượng ion hay khác nghiên cứu phòng thí nghiệm thường biểu diễn gam hay miligam lít (g/l hay mg/l) VI.2 Các dạng biểu diễn kết phân tích hoá học         Thường dùng trọng lượng ion Đơn vò thường biểu diễn g/l hay mg/l (đối với nước nhạt nước lợ) Để nắm toàn tính chất nước hiểu rõ mối quan hệ ion kết qủa phân tích cụ thể so sánh loại nước có độ khoáng hoá khác nhau, người ta thường chuyển kết phân tích từ dạng trọng lượng sang dạng đương lượng, miligam đương lượng hay gam đương lượng ion lít Để chuyển, Ta chia trọng lượng cho hoá trò Ví dụ: Đương lượng ion canxi = 40,08/2 = 20,04 Đương lượng Magiê = 24,32/2 =12,16 Cl-= 35,45; SO42-= 48; NO3-= 62; HCO3-= 61; CO32-= 30; Ca2+= 20 ; Mg2+=12 ; Fe2+= 28 ; Fe3+= 18,666; NH4+= 17; (Na+ + K+)= 23 Các số liệu phải xử lý sau:     Các số liệu phân tích phải đổi sang dạng đương lượng phần trăm đương lượng Tính sai số phân tích (%), Xác định loại độ cứng nước Phân loại nước theo giá trị độ tổng khống hố, độ cứng, tính ăn mòn Đổi sang dạng đương lượng phần trăm đương lượng KẾT QUẢ THÀNH PHẦN mg/l me/l KẾT QUẢ %me/l THÀNH PHẦN mg/l 204.96 Cl- 1889.91 Mg++ 11.87 SO2-4 433.31 Fe 0.00 HCO-3 414.71 1392.87 CO2-3 0.00 0.00 NO-3 0.00 (Na+K)+ NH+4 Total ANION CATION Ca++ 100 Total me/l %me/l 100 VI.3 Kiểm tra kết phân tích hoá học  Sai số phép tính tính theo công thức A− K X =− 100 A+ K    Với A tổng số miligam đương lượng Anion K tổng số miligam đương lượng Cation Sai số cho phép nêu bảng bên: Độ khoáng hoá nước (g/l) > 15 Sai số giới hạn tường đối (±%) 5- 15 2-5 3-5 5-10 10.000 mg/l 5% (lý do: ta có A mg ion HCO3- tham gia phản ứng lượng cặn khô lại dạng muối cacbonat  A.CO32-/2HCO3- = A.60/122,2 = 0,492.A mg ion HCO3xấp xỉ 0,5A mg ion HCO3-  Vì tính lượng cặn khô, ta tìm 0,5 lượng ion HCO3- có nước trước chưng  Phản ứng nước Phản ứng nước biểu diễn số pH Nó logarit nồng độ H+ lấy dấu dương: pH = - lg[H+] Theo giá trị pH, nước phân loại sau: Tên nước pH Tên nước pH Rất Chua 9 Trung tính Tính ăn mòn nước Nước đất mức độ có tính ăn mòn bêtơng, bêtơng cốt thép kim loại Tính ăn mòn định có mặt cá ion hydro, sunfat magiê, cacbonic tự Có số loại ăn mòn: rữa lũa, ăn mòn tổng axit, ăn mòn cacbonic, ăn mòn sunfat, ăn mòn magiê  Ăn mòn rửa lũa Được định theo độ cứng cacbonat nước Nước xem ăn mòn bêtơng độ cứng cacbonat lớn 0.54 – 2.14 mgđl/l phụ thuộc vào dạng xi măng thành phần bêtơng  Ăn mòn tổng axit Được định theo số lượng ion hydro (theo pH) Nước vỉa có độ dẫn nước cao coi ăn mòn tổng axit tất loại ximăng Khi pH 5000 >1000 Trong đất đá dẫn nước kém, nước xem ăn mòn chứa SO42>1000 mg/l Đối với bêtơng puzoland, cát-puzoland, xi măng poocland, chứa ion SO42- > 4000 khơng phụ thuộc vào hàm lượng ion Cl- Ăn mòn magiê: Được xác định theo lượng ion Mg2+ nước Đối với xi măng poocland nằm đất đá thấm tốt, nước xem ăn mòn chứa ion Mg2+ >5000 mg/l, tất dạng xi măng- hàm lượng magiê lớn giá trị nêu đây, mg/l SO42- Mg2+ 0-1000 >5000 1001-2000 3001-5000 2001-3000 2001-3000 3001-4000 1000-2000     Ăn mòn cacbonic Được xác định theo hàm lượng cacbonnic tự chứa nước Đối vời phần lớn ximăng tầng có độ dẫn nước cao, nước xem ăn mòn biểu thức a[Ca2+] + b lớn hàm lượng cacbonic tự Với a, b tham số phụ thuộc vào độ cứng cacbonat khối lượng ion Cl- + SO42+, mg/l Giá trị a, b tra theo bảng Độ cứng cacbonat (mgđl/l) Tổng hàm lượng Cl- + SO42- (mg/l) 0-200 2001-400 401-600 601-800 801-1000 >1000 a b a b a b a b a b a b 1.4 0.01 16 0.01 17 0.01 17 0.00 17 0.00 17 0.00 17 1.8 0.04 17 0.04 18 0.03 17 0.02 18 0.02 18 0.02 18 2.1 0.07 19 0.06 19 0.05 18 0.04 18 0.04 18 0.04 18 2.5 0.10 21 0.06 20 0.07 19 0.06 18 0.06 18 0.05 18 2.9 0.13 23 0.11 21 0.08 19 0.08 18 0.07 18 0.07 18 3.2 0.16 25 0.14 22 0.11 20 0.10 19 0.08 18 0.08 18 3.6 0.20 27 0.17 23 0.14 21 0.12 19 0.11 18 0.10 18 4.0 0.24 29 0.20 24 0.16 22 0.15 20 0.13 19 0.12 19 4.3 0.28 32 0.24 26 0.19 23 0.17 21 0.16 20 0.14 20 4.7 0.32 34 0.28 27 0.22 24 0.20 22 0.19 21 0.17 21 5.0 0.36 36 0.32 29 0.25 26 0.23 23 0.22 22 0.19 22 5.4 0.40 38 0.36 30 0.29 27 0.26 24 0.24 23 0.22 23 5.7 0.44 41 0.40 32 0.32 28 0.29 25 0.27 24 0.25 24 Độ cứng cacbonat (mgđl/l) Tổng hàm lượng Cl- + SO42- (mg/l) 0-200 2001-400 401-600 601-800 801-1000 >1000 a b a b a b a b a b a b 6.1 0.48 43 0.44 34 0.36 30 0.33 26 0.30 25 0.28 25 6.4 0.54 46 0.47 37 0.40 32 0.36 28 0.33 27 0.31 27 6.8 0.61 48 0.51 39 0.44 33 0.40 30 0.37 29 0.34 28 7.1 0.67 51 0.55 41 0.48 35 0.44 31 0.41 30 0.38 29 7.5 0.74 53 0.60 43 0.53 37 0.48 33 0.45 31 0.41 31 7.8 0.81 55 0.65 45 0.58 38 0.53 34 0.49 33 0.44 32 8.2 0.88 58 0.70 47 0.63 40 0.58 35 0.53 34 0.48 33 8.6 0.96 60 0.76 49 0.68 42 0.63 37 0.57 36 0.52 35 9.0 1.04 63 0.81 51 0.73 44 0.67 39 0.61 38 0.56 37 Cơng thức Curlov Cl SO [ HCO 66 29 6] H S 0.049 Br0.100 M 4.3 T C15 pH 7.6Q120 Na79 [Ca12 Mg ] Cl66 SO294 [ HCO63 ] M 4.3 T C15 pH 7.6 Na79 [Ca12 Mg9 ] Gọi tên: Chỉ gọi ion 20% mgđl VI.4 Phân loại nước theo thành phần hóa học  Có nhiều kiểu phân loại hóa học nước đất: Tsucarev Xlavianov; Alekin; Tonstikhin, Xulin… Phân loại Alêkin: Nước thiên nhiên Bicacbonat lớp Ca nhóm kiểu I III II Sulfat Mg Na I I III II III II Ca IV III Mg IV II III II Clorua Na I III Ca IV II III II Mg IV III II  Kiểu I: HCO3->Ca2++Mg2+ - nước kiềm, mềm;  Kiểu II: HCO3-[...]... trong những giá trị sau:  Lượng cặn khơ xác định bằng thực nghiệm  Tổng khối lượng các ion  Tổng khối lượng các khống chất  Lượng căn khơ tính tốn Tổng khối lượng các khống chất là sự biểu diễn độ khống hố của nước hồn chỉnh hơn cả, bởi nó tính các muối khơng phân ly và các chất vơ cơ Phân nhóm nước theo độ khống hố Nhóm nước TDS (g/l) Nhóm nước TDS (g/l) Nước nhạt 1 − 2+ rCl rMg Phân loại nước theo thành phần hóa học %đl 3 Cl- Phân loại theo Pitieva: SO4 HCO3 M,g/l 20 %đl Na+ Ca2+ 20 Mg2+ M,g/l VI.4 Phân loại nước theo thành phần hóa học Hình 4.2 Phân loại thủy hóa của nước trong Mioxen mỏ Đại Hùng theo biểu đồ Piper VI.5 Biểu diễn kết quả phân tích hóa học Biểu đồ Stiff biểu diễn thành phần hóa học nước trong Mioxen và sự thay đổi của nó theo chiều sâu ... khối lượng ion  Tổng khối lượng khống chất  Lượng khơ tính tốn Tổng khối lượng khống chất biểu diễn độ khống hố nước hồn chỉnh cả, tính muối khơng phân ly chất vơ Phân nhóm nước theo độ khống... trọng lượng ion Đơn vò thường biểu diễn g/l hay mg/l (đối với nước nhạt nước lợ) Để nắm toàn tính chất nước hiểu rõ mối quan hệ ion kết qủa phân tích cụ thể so sánh loại nước có độ khoáng hoá khác... khô, ta tìm 0,5 lượng ion HCO3- có nước trước chưng  Xác định độ cứng nước    Độ cứng tính chất nước định có mặt nước muối canxi magiê Độ cứng biểu diễn mgđl/l Có loại độ cứng, bao gồm: 