В связи с большим разнообразием природных вод многими исследователями предложены различные системы классификации вод на основе тех или иных признаков. Большинство классификаций основано на химическом составе природных вод и количественных соотношениях между отдельными компонентами растворенных в воде веществ.
Классификация вод по О.А. Алекину по химическому составу воды, согласно которой воды подразделяются на три класса в зависимости от преобладающего аниона:
- гидрокарбонатные, преобладают анионы HCO3- + CO32-;
- сульфатные, преобладают анионы SO42-;
- хлоридные, преобладают анионы Cl-.
В каждом классе выделяют три группы по преобладающему катиону:
- кальциевые;
- магниевые;
- натриевые.
Завершается классификация определением типа воды по соотношению между содержанием ионов:
- первый, r(HCO3-) > (r(Ca2+ + r(Mg2+));
- второй, r(HCO3-) < (r(Ca2+ + r(Mg2+)) < (r(HCO3-) + r(SO42-));
- третий r(Cl-) > r(Na+) или (r(HCO3-) + r(SO42-)) < (r(Ca2+ + r(Mg2+));
- четвертый отсутствуют HCO3-, (кислые воды).
Классификация вод В.А. Сулину. Генетическая классификация вод, которая учитывает химический состав воды и условия ее залегания. Природные воды подразделяются на 4 генетических типа:
I - сульфатнонатриевые;
II - гидрокарбонатнонатриевые;
III - хлормагнивые;
IV - хлоркальциевые;
Принадлежность воды к определенному генетическому типу устанавливают по величине отношения чисел эквивалентов отдельных ионов. Ключевым показателем является отношение:
r(Na+ + К+) / r(С1-),
где r – количество миллиграмм-эквивалентов иона в воде.
Если это отношение больше единицы, воду относят к типу гидрокарбонатнонатриевых или сульфатнонатриевых. Величина этого отношения, меньшая единицы, указывает на принадлежность воды к типу хлормагниевых или хлоркальциевых.
При значении отношения
r(Na+ + К+) / r(С1-) > 1
определяют величину отношения
r(Na+) – r(CI-) / r(SO42-).
При величине меньше единицы воду относят к типу сульфатнонатриевых, если же величина больше единицы, то вода принадлежит к типу гидрокарбонатнонатриевых.
При отношении
r(Na+ + К+) / r(Сl-) < 1
определяют величину отношения
r(Сl-) – r(Na+) / r(Mg2+)
и в зависимости от величины этого отношения, меньше или больше единицы, относят воду соответственно к типу хлормагниевых или хлоркальциевых.
Согласно классификации природных вод по В.А. Сулину, каждый тип вод подразделяется на группы:
- гидрокарбонатные,
- сульфатные,
- хлоридные.
Группы подразделяются на классы и подгруппы.
Отнесение вод к определенной группе и подгруппе проводится на основании определения величины отношения количеств эквивалентов отдельных ионов.
Величина отношения r(SO42)- / r(Сl-) дает критерий для отнесения воды к группе сульфатных или хлоридных;
величина отношения r(Са2+) / r(Mg2+) – к группе кальциевых или магниевых.
Классификация вод по Ч. Пальмеру. Классификация Ч. Пальмера отражает химические свойства воды: щелочность, жесткость, кислотность, которые получают путем комбинирования отдельных ионов. При комбинации придерживаются правила Фрезениуса: комбинирование ионов в порядке их убывающей химической активности, в таком ряду ионы располагают следующим образом:
- анионы: Cl-, SO42-, HCO3-;
- катионы: Na+, Mg2+, Ca2+.
Согласно правилу: ион Сl- соединяется с ионом Na+; при избытке иона Cl-, его остаток соединяется с ионом Mg2+; при избытке иона Na+, остаток его соединяется с ионом SO42-.
По Ч. Пальмеру выделяют шесть характеристик воды:
S1 – первичная соленость: соли щелочных металлов и сильных кислот. В подземных водах представлена в основном хлоридом и сульфатом натрия.
А1 – первичная щелочность: щелочных металлов и слабых кислот (щелочные свойства). Наиболее распространенной является питьевая сода (гидрокарбонат натрия).
S2 – вторичная соленость: соли щелочноземельных металлов и сильных кислот (соответствует постоянной жесткости воды), это хлориды и сульфаты кальция и магния.
А2 – вторичная щелочность: соли щелочноземельных металлов и слабых кислот (соответствует временной жесткости воды), это гидрокарбонаты кальция и магния.
S3 – третичная соленость: соли сильных кислот и трехвалентных металлов (кислотные свойства), это хлориды и сульфаты железа, алюминия, свободные соляная и серная кислоты.
А3 – третичная щелочность: соли слабых кислот и трехвалентных металлов, в пластовых водах встречается редко.
S3 и А3 встречаются в природе почти всегда в незначительных количествах, будучи обусловленными присутствием неглавных ионов.
Согласно правилу комбинирования ионов, в случае вторичной солености исключается первичная щелочность (S2 и А1 не бывают вместе). Если есть S2 воды относятся к жестким, есть А1 – к щелочным.
В классификации используются приведенные характеристики и соотношение между ними, выделяют пять классов (таблица 2).
Таблица 2 – Классификация вод по Ч. Пальмеру
| Класс | Соотношение ионов | Характеристики по Ч. Пальмеру | Вид воды |
| r(Na+) > r(Cl-) + r(SO42-) | A1 > 0; S2 = 0; S3 = 0 | Щелочные (мягкие) воды | |
| r(Na+) = r(Cl-) + r(SO42-) | A1 = 0; S2 = 0; S3 = 0 | Практически не встречаются | |
| r(Na+) < r(Cl-) + r(SO42-) | A1 = 0; S2 > 0; S3 = 0 | Жесткие воды | |
| r(Na+) + r(Ca2+) + r(Mg2+) = r(Cl-) + r(SO42-) | A1 = 0; A2 = 0; S3 = 0 | Практически не встречаются | |
| r(Na+) + r(Ca2+) + r(Mg2+) < r(Cl-) + r(SO42-) | A1 = 0; A2 = 0; S3 > 0 | Кислые воды |
Классификация вод по Л.И. Толстихину. В классификации выделяют класс воды по преобладающему аниону:
- гидрокарбонатный;
- сульфатный;
- хлоридный.
Подкласс по преобладающему катиону:
- кальциевый;
- магниевый;
- натриевый.
Для сопоставления результатов анализа вод используют графические методы, напрмер, графики Роджерса, Сулина, Толстихина. Например, график Роджерса дает наглядное изображение состава воды в процент-эквивалентной форме, содержит три столбика: крайние – по 50 %-экв. анионов и катионов, средний – 100 %-экв. характеристик Ч. Пальмера.
