Opracowanie analizy chemicznej wody

Projekt nr 2

Hydrogeochemia

Piłaszewicz Iwona

GiG 238004

Miejsce poboru: Błonia, Kraków Data pobrania: 6.11.2013

Rodzaj punktu: studnia

Numer próbki: VIII/4

Próbkę pobrali: Piłaszewicz Iwona, Poliwka Kamil, Wojnar Aleksandra

1. Charakterystyka warunków geologicznych i hydrogeologicznych w rejonie miejsca poboru próbki wody.

Warunki geologiczne:

Próbka została pobrana ze studni kopanej ujmującej czwartorzędowe piętro wodonośne na terenie Błoń krakowskich. Podłoże zbudowane jest z utworów mezozoicznych jury (wapienie, margle) oraz utworów czwartorzędowych (piaski holoceńskie, gliny holoceńskie, żwiry karpackie). Utwory miocenu wykazują liczne spękania co jest związane z glacitektoniką. Serię utworów czwartorzędowych (część przypowierzchniową, najmłodszą) stanowią głównie gliny pylaste i piaski (różnoziarniste ze żwirem i otoczakami piaskowców, wapieni i granitów). Obecność piasków związana jest częściowo z przekształceniami biegu rzeki Wisły, która niegdyś okrążała teren dzisiejszych Błoń.

Warunki hydrogeologiczne i hydrogeochemiczne :

Zwierciadło wód podziemnych zostało nawiercone i ustabilizowane na poziomie 3,5 m p.p.t. pomiędzy warstwą gliny pylastej a piaskami różnoziarnistymi. Aktualnie wody na tym terenie (jak również całego centrum Krakowa) są silnie zanieczyszczone przez związki azotowe, wykazują się zwiększoną obecnością jonów wodorowęglanów i siarczanów, a także chlorków, magnezu, wapnia, sodu i potasu. W analizach studnia określana jako dopuszczona do użytku warunkowo.

2. Charakterystyka hydrogeochemiczna próbki wody:

pH_lab = 7,51

Eh = 130 mV

Przewodność elektrolityczna właściwa PEW_25(lab) = 1559 μS/cm

Temperatura: -

Mineralizacja: 1292,20 mg/L

Twardość ogólna: H_o= 11,87 mval/L = 594,09 mgCaCO₃/L

Twardość węglanowa: H_w= 8,02 mval/L =401,40 mgCaCO₃/L

Twardość niewęglanowa: H_n= 3,85 mval/L = 192,69 mgCaCO₃/L

SiO₂ = 11,7 mg/L

Bilans jonowy:

Składnik	mg/dm^3	Masa molowa	mval/ dm^3	%
K^+	5,18	39,10	0,13	0,72
Na^+	141,3	22,99	6,15	33,88
Ca^2+	214,7	40,08	10,71	58,99
Mg^2+	14,13	24,31	1,16	6,39
Fe^2+	0,117	55,85	0,004	0,02
Razem kationy	375,427	-	18,154	100%
Cl^-	266,54	35,45	7,52	40,56
SO4^2-	143,8	96,07	2,99	16,13
HCO3^-	489,16	61,02	8,02	43,26
NO3^-	0,6	62,01	0,01	0,05
Razem aniony	900,1	-	18,54	100%
Razem analiza	1275,527

Tab.1. Otrzymane wyniki

Składniki śladowe		mg/L
Ag	<	0,01
Al	<	0,01
As	<	0,1
B	=	0,204
Ba	=	0,134
Be	<	0,005
Bi	=	0,019
Cd	<	0,01
Co	<	0,01
Cs	=	0,301
Cu	<	0,005
Li	=	0,013
Mn	=	0,413
Mo	<	0,2
Ni	<	0,05
P	<	0,5
PO4	<	1,5
Pb	<	0,01
Sr	=	0,756
Te	<	0,2
Ti	<	0,02
Tl	<	0,2
V	<	0,05
Zn	=	0,254
Razem analiza		4,974

Tab.2. Zawartości pierwiastków śladowych.

3. Ocena jakości analizy na podstawie bilansu jonowego wody

Obliczanie błędu analizy:

B =
* 100% =
* 100% = 1,05 %

Skoro suma jonów wynosi 36,694 to błąd nie powinien przekraczać 2% (wynosi 1,05%). Zatem analiza została przeprowadzona poprawnie.

4. Określenie typu wody według klasyfikacji Altowskiego-Szwieca

woda o typie Ca - Na - HCO₃ - Cl

woda wapniowo - sodowo - wodorowęglanowo - chlorkowa

5. Przedstawienie analizy za pomocą wzoru Kurłowa

6. Graficzne opracowanie wyników.

a) wykres Colinsa

b) wykres kołowy Udlufta

c) wykres Wostroknutowa

d) wykres Pipera

e) wykres Schoellera

f) wykres Stiffa

g) wykres Tickela

7. Charakterystyka składu chemicznego

a) rodzaj wody na podstawie mineralizacji M

Skoro M = 1290,94 mg/L to zawiera się w przedziale 1-5 g/dm³. Zatem analizowana woda należy do wód słonawych.

b) ocena twardości wody

Twardość ogólna

T_o = (rMg²⁺ + rCa²⁺) mval/L

1 mval/L = 50,05 mg CaCO₃/L

T_o = 11,87 mval/L = 594,10 mg CaCO₃/L

Otrzymany wynik wskazuje na to, że badana woda jest bardzo twarda ( > 500 mg CaCO₃/L).

Twardość węglanowa

T_w = (rCO₃^2- + rHCO₃^-) mval/L

T_w = 8,02 mval/L = 401,40 mg CaCO₃/L

Twardość niewęglanowa

T_n = (T_o - T_w )mval/L

Jeżeli T_w > T_o wówczas T_w = T_o i T_n = 0

T_n = 3,85 mval/L = 192,7 mg CaCO₃/L

c) ocena pH wody

pH = 7,51 zatem odczyn analizowanej wody jest słabo zasadowy.

d) ocena warunków utleniająco-redukcyjnych na podstawie wskaźnika rH

rH= 130/29,6 + 2*7,51= 19,41

Dla rH = 19,41 i Eh należącego do przedziału +90 do +325 warunki redox są przejściowe.

8. Ocena wody pod względem przydatności do spożycia przez ludzi (w oparciu o dostępny skład fizykochemiczny).

Przekroczone dopuszczalne wartości dla:

- Cl : 266,54 mg/L gdzie NDS : 200 mg/L

- Mn: 0,413 mg/L gdzie NDS: 0,050 mg/L

Ponadto twardość ogólna wynosi Tw_o= 594,09 mgCaCO₃/L, gdzie powinna zawierać się w przedziale: 60-500 mgCaCO₃/L, natomiast zawartość Mg wynosi 14,13 mg/l. więc jest jego za mało, ponieważ powinien się mieścić w przedziale 30- 125 mg/L.

Woda musi spełniać wymagania bakteriologiczne, chemiczne, fizykochemiczne i organoleptyczne, aby była zdatna do spożycia przez ludzi. Po ocenie podstawowych wymagań chemicznych i dodatkowych wymagań fizykochemicznych można stwierdzić, że analizowana woda nie jest zdatna do spożycia przez ludzi, ponieważ zostały przekroczone dopuszczalne wartości m. in. dla chloru i manganu.

9. Ocena stanu chemicznego wody podziemnej ujmowanej w studni (w oparciu o dostępny skład fizykochemiczny).

Na podstawie otrzymanych danych i sklasyfikowaniu poszczególnych zawartości elementów fizykochemicznych do odpowiadającym im klas jakości wód podziemnych, dokonano oceny stanu chemicznego analizowanej wody.

Element fizykochem.	Jednostka	Otrzymany wynik	Tło hydrogeochemiczne	Klasa
								I	II	III	IV	V
Odczyn	pH	7,51	6,5-8,5	6,5-9,5
PEW	μS/cm	1559	200-700		2500
NO3^H	mg/L	0,6	0-5	10
Ba	mg/L	0,134	0,01-0,3	0,3
B ^H	mg/L	0,204	0,01-0,5	0,5
Cl	mg/L	266,54	2-60				500
Zn	mg/L	0,254	0,005-0,05		0,5
Mg	mg/L	14,13	0,5-30	30
Mn	mg/L	0,413	0,01-0,4		0,4
K	mg/L	5,18	0,5-10	10
SO4	mg/L	143,8	5-60		250
Na	mg/L	141,3	1-60		200
Ca	mg/L	214,7	2-200				300
HCO3	mg/L	489,16	60-360			500
Fe	mg/L	0,117	0,02-5	0,2

Tab. Porównanie wartości badanych elementów fizykochem. z wartościami granicznymi zawartymi w rozporządzeniu z dn. 23 lipca 2008 r.

W badanej wodzie z porównanych 15 elementów fizykochemicznych 6 zostało przyporządkowanych do klasy I, 5 do klasy II. 1 do klasy III i 2 do klasy IV. Dwa elementy oznaczone dodatkowo literą H ( dla których nie dopuszcza się przekroczenia wartości przy określaniu klasy jakości wód podziemnych) zaliczane są do klasy I. Po dokonaniu porównania i uśrednieniu zawartości elementów można stwierdzić, że analizowana woda kwalifikuje się do II klasy jakości wód podziemnych- wody dobrej jakości. Wartości niektórych elementów fizykochemicznych mogą być podwyższone w wyniku naturalnych procesów zachodzących w wodach podziemnych. Stan chemicznych badanej wody oceniany jest jako dobry.

10. Ocena klasy ekspozycji betonu z uwagi na agresję chemiczną wody gruntowej.

Otrzymane zawartości składników: SO₄^2-: 143,8 mg/L, pH: 7,51, Mg²⁺: 14,13 mg/L nie klasyfikują się w przedziałach zawartych w powyższej tabeli. Oznacza to, że beton nie jest narażony na agresję chemiczną analizowanej wody, ponieważ poszczególne elementy nie mają zawyżonych zawartości tak, aby woda mogła w jakimkolwiek stopniu oddziaływać na beton. Środowisko jest chemicznie nie agresywne.

11. Charakterystyka opisowa analizowanej wody.

Badana próbka została pobrana ze studni kopanej usytuowanej na terenie Błoń krakowskich do dwóch pojemników wykonanych z tworzywa sztucznego. Pompowano wodę przez 10 minut w celu ustabilizowania się składu chemicznego oraz całkowicie wypełniono pojemniki, aby uniknąć reakcji wody z powietrzem atmosferycznym, Następnie dokonano szczegółowej analizy próbki wody w laboratorium hydrogeochemicznym. Odmierzono do dwóch naczyń 40 ml próbki i metodą miareczkową oznaczono zawartość Cl^- ( przy podaniu odczynnika AgNO₃) oraz HCO₃^- ( określenie zasadowości przy podaniu odczynnika HCl). Po dokładniejszej analizie próbki ( metodą atomową spektrometrii emisyjnej) uzyskano wartości stężeń poszczególnych składników.

Analizowana woda charakteryzuje się odczynem słabo zasadowym (pH=7,51) oraz przejściowymi warunkami redox ( dla Eh= 130 mV rH=19,41). Po obliczeniu mineralizacji ( M=1290,94 mg/L) oraz twardości ogólnej ( Tw_o=594,10 mgCaCO₃/L) dokonano klasyfikacji badanej wody do wód słonawych i bardzo twardych. Według klasyfikacji Altowskiego- Szwieca jest to woda o typie Ca - Na - HCO₃ - Cl . Należy do klasy II jakości wód podziemnych, określającej wody o dobrym stanie chemicznym. Środowisko wody jest nieagresywne chemicznie w stosunku do betonu. Ze względu na przekroczone zawartości Cl­^-, Mn²⁺ oraz podwyższoną twardość ogólną, badana woda jest niezdatna do spożycia przez ludzi.

---