地球化学第四章 水-岩化学作用和水介质中元素的迁移.ppt

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环境地球化学中科院水体地球化学幻灯片

环境地球化学中科院水体地球化学幻灯片
水体中营养物质含量增加,将导致水生生物, 主要是各种藻类大量繁殖。藻类过度旺盛的生 长繁殖将造成水中的溶解氧急剧变化,使水体 处于严重缺氧,而造成鱼类大量死亡。硝酸盐 超过一定量时也有毒性,亚硝酸盐能在人体内 与仲胺合成亚硝胺,有使人得癌、致畸和影响 遗传等危险。
3.重金属
这里的重金属主要是指汞、镉、铅、铬,以及 类金属砷及其化合物,也包括具有毒性的锌、 铜、钴、镍、锡等。重金属以汞毒性最大,镉 次之,铅、铬、砷也有相当的毒性,被人们称 为“五毒〞。
溶解氧
耗氧量 解氧
有机废物含量 体)
污水排放口


耗氧量
溶解氧
有机废物含量 体)
剩余溶 ( 低污染水
溶解氧 不足
(高污染水
污水排放口 下

水体中有机废物与溶解氧含量的关系
2.植物营养物
植物营养物主要是指氮、磷、钾以及硫及其化合 物,它们是植物生长发育所需要的养料,但过多 的营养物质进入水体,将恶化水体质量,影响鱼 类的生长和危害人体安康。
等大大增加,造成了对水体的污染,
从而影响,甚至危及人类的生存与开
展。
第一节 水体污染物与水体污ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ源
水体是指河流、湖泊、池塘、水库、 沼泽、海洋以及地下水等水的聚集体。 在环境学中,水体不仅包括水本身,还 包括了水中的悬浮物、溶解物质、胶体 物质、底质(泥)和水生生物等。
1984年公布的中华人民共和国水污染防治法 中为“水污染〞下了明确的定义,即水体因某 种物质的介入,而导致其化学、物理、生物或 者放射性等方面特征的改变,从而影响水的有 效利用,危害人体安康或者破坏生态环境,造 成水质恶化的现象称为水污染。
呼吸作用(全日进行、使DO减少)

水-岩化学作用和水介质中元素的迁移

水-岩化学作用和水介质中元素的迁移
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(二)元素的地球化学迁移
1 物质迁移的类型 2 元素地球化学迁移 3 元素迁移的标志 4 元素在水介质中迁移能力的影响因素
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1 物质迁移的类型——按营力、物质的存在形式分类:
(1)化学和物理化学迁移 (2)生物和生物化学迁移 (3)机械迁移
地球化学主要研究元素的化学和物理化学迁移。
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2 元素地球化学迁移
当环境发生物理化学条件变化,使元素原来的 存在形式变得不稳定时,为了与环境达到新的平 衡,元素原来的存在形式自动解体,而结合成一 种新的相对稳定的方式存在。 当元素发生结合状态变化并伴随有元素的空间 位移时,称元素发生了地球化学迁移。
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元素的地球化学迁移过程包括了三个进程:
元素从原来的固定(稳定 的结合)状态转化为活动 (非稳定结合)状态,并 进入迁移介质;
元素发生空间位移
在新的环境、新的条 件下元素形成新的稳 定结合关系,即沉淀 或结晶出新的矿物
元素的地球化学迁移三个要素:①环境物理化学条件 的变化; ②元素结合方式的改变; ③导致元素在空 间上的位移及元素集中、分散的转化。
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(2)通过岩石中元素含量的系统测定和定量计算来判 定(等体积计算法、等阴离子计算、稳定元素法)
等体积计算法:单位体积为标准,通过岩石比重和元素在岩石中的重 量百分比计算各元素在单位体积岩石中的量,对比元素在迁移前后岩石 中的量就可以确定元素是否发生了迁移;
等阴(氧)离子计算法:假定地壳中各种阳离子都是与氧结合的。以 160个氧为单位,分别计算与氧结合的各种阳离子的个数,通过对比同类 阳离子在原岩和变化后岩石中的个数差异,来确定各元素是否发生了迁 移及迁移量的大小。

地球化学ppt课件

地球化学ppt课件
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水环境地球化学研究
2024/1/25
水体化学组成与性质
研究水体中各种溶解物质、胶体物质和悬浮物质的含量、分布和 变化规律,揭示水体的化学性质。
水体中污染物的迁移转化
分析水体中污染物的来源,研究其在水体中的迁移、转化和归宿, 为水污染防治提供依据。
水环境地球化学过程
探讨水体中化学物质的循环、转化和相互作用过程,以及这些过程 对水环境的影响。
可燃冰资源勘查
利用地球化学方法分析可燃冰赋存层位的岩石、 土壤等介质中的气体组成和同位素特征,揭示可 燃冰的成因和分布规律。
2024/1/25
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环境资源评价中地球化学方法
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环境质量评价
通过分析土壤、水、大气等环境介质中的元素和 化合物含量,评价环境质量状况及其对人类健康 的影响。
污染来源与迁移转化研究
灾害体地球化学特征分析
分析滑坡、泥石流等灾害体的物质组成、化学成分等地球化学特征 。
灾害预测和防治
结合地质环境地球化学评价和灾害体地球化学特征分析,进行滑坡 、泥石流等地质灾害的预测和防治。
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人类活动对环境影响评价中地值 调查
调查评价区域的环境地球化学背景值 ,为环境影响评价提供依据。
研究地球化学异常的成因 机制,包括地震孕育过程 中的物理化学变化、地下 流体运移等。
异常时空演化规律
分析地球化学异常在时间 和空间上的演化规律,为 地震预测预报提供依据。
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火山活动监测和预警中地球化学方法
火山气体监测
通过监测火山释放的气体 成分和含量变化,判断火 山活动的状态和趋势。
2024/1/25
2024/1/25
数据获取和处理
地球化学数据获取困难,处理和分析方法复杂,需要进一步提高 数据质量和处理效率。

环境化学-绪论 PPT课件

环境化学-绪论 PPT课件

环境问题
• 人类生活和生产活动不断影响和改变环境条件,甚至引起环 境污染。
• 工业化过程中的处置失当,特别是对自然资源的不合理开发 利用,造成了全球性的环境污染和生态破坏。 空气、水和土地污染的环境退化现象 臭氧层破坏 气候变化 水资源的短缺和污染 有毒化学品和团体废弃物的危害 生物多样性的损伤
2. 造成环境污染的三因素 物理的
噪声、震动等 化学的
九大类 生物的
大米草、水葫芦、赤藻等
温室效应
酸雨
光化学烟雾
伦敦烟雾事件
臭氧空洞
海洋污染
赤潮
农药污染
3. 认识环境问题的三个阶段
环境问题并非只限于环境污染,人们对现代环境 问题的认识有个发展过程。 第一阶段:在20世纪60年代人们把环境问题只当成一 个污染问题,认为环境污染主要指的是城市和工农业 发展带来的对大气、水质、土壤、固体废弃物和噪声 的污染。对土地沙化、热带森林破坏和野生动物某些 品种的濒危灭绝等并未从战略上予以重视。我国当时 以污染控制为中心进行环境管理,曾对改善城市和人 民生活的环境质量起了重要作用。 存在问题:没有把环境问题与自然生态联系起来,低 估了环境污染的危害性和复杂性,没有把环境污染与 社会因素相联系,未能追根寻源。
每年有600万公顷具有生产力的旱地变成沙漠
有1100多万公顷的森林遭到破坏
在非洲,干旱将3500万人置于危难之中
在印度,博帕尔农药厂化学品泄漏造成两千人死亡
在墨西哥城,液化气罐爆炸使千人遇难
在前苏联,切尔诺贝利核反应堆爆炸使核尘埃遍布欧洲
在瑞士,农用化学品、溶剂和录污染了莱茵河,使数百万 尾鱼被毒死
样是热门课题。
(2)各圈层环境化学

元素的地球化学迁移.ppt

元素的地球化学迁移.ppt

Fe2+ → Fe3+ + e Eh0=0.77 (伏特)
V4+→ V5+ + e Eh0=1.00(伏特)
河南理工大学-机械与动力学院
1100
水-岩化学作用的影响因素
2) 判断反应进行的顺序和强度
Eh 愈大,反应进行愈彻底。 Eh <0.3,反应缓慢而不 完全。同时发生几对反应时,电位表上下距离最大的
水-岩化学作用的影响因素
1溶液中离子活度的乘积
为一常数,这一常数称为活度积;
2)共同离子效应:当在难溶化合物的饱和溶液中加入
与该化合物有相同离子的易溶化合物时,原难溶化
合物的溶解度将会降低;
3)盐效应:随溶液中的电解质浓度增大将导致其它难
溶化合物的溶解度增大;
2)酸性离子在碱性溶液中溶解度增高,有利于迁移, 在酸性条件发生沉淀;碱性元素离子性质相反;
3)在自然地球化学作用中,凡在反应方程式中有H+或 OH-出现作用,受热液介质pH值控制。
4)pH值影响元素共生或分离(Fe、Mn)
5) 影响两性元素的迁移形式;
6) 盐河南类理水工大解学-机反械应与动多力学生院成酸而受pH值的控制。
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水-岩化学作用的影响因素
3.地球化学中的氧化-还原反应
同一化学反应中,某物质失去电子,发生氧化, 称 为还原剂, 同时必然有另一物质获得同量电子发生 还原,称为氧化剂。还原剂必然同氧化剂同时存在, 氧化和还原反应相互联系,同时发生, 这种有电子 得失的反应,叫做氧化还原反应。
氧化-还原反应在元素的迁移和沉淀活动中起着十 分重要的作用。
河南理工大学-机械与动力学院
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水-岩化学作用的影响因素

4章-地球化学11-12-13谢PPT课件

4章-地球化学11-12-13谢PPT课件
假定我们直接观察到的各种地质体是曾经在某种
热力学平衡条件下形成的,并且自形成以来一直
保持着当时的平衡状态,而未被后来的作用所改 造,那么依靠实验测得的矿物和岩石的热力学性 质,运用热力学理论,可以合理地推测各种地质 体形成的过程及其物理化学条件。
20世纪以来,地球化学热力学取得了重要进展 :获得大量矿物和离子的热力学数据;发展了 编制矿物(体系)平衡相图的方法;建立矿物 固溶体热力学;对硅酸盐熔体、超临界流体的 研究有了很大进展。
想要制造出热效率为百分之百的热机也是绝对不可 能的。如汽车发动机总是要往外散热的。
热量不会自动从低温物体向高温物体转移,要实现 这种转移,需外界对它做功,如空调、冰箱。
人往高处走,水往低处流都是自然而然的吗?
2)热力学第二定律的定量表达
①第一种表达 以卡诺热机的热效率来表达:η=W/Q1=(Q1Q2)/Q1 =(T1-T2)/T1(可逆过程) (5.3)
2.热力学第二定律
自然界里的自发过程常常具有一定的方向性。 例如热量只能从高温向低温物体传递;溶解的 盐类从高浓度向低浓度溶液扩散;水流从高压 向低压流动;岩块从高位势向低位势移动等等 。上述例子向相反方向进行的话,并不违背第 一定律。但实践表明,这种情况是决不会出现 的(除非有外来或者说环境的干预)。说明制 约自然界中自发过程进行的方向,除了第一定 律外,还存在其他的制约因素。热力学第二定 律正是阐明自发过程进行的方向学动力学
热力学是研究热现象的一门科学。它从具有公理 性质的四个基本定律出发,演绎物质体系的宏观 性质与热、功形式的能量之间的关系。
热力学原理应用于研究化学反应(包括相变)形 成了化学热力学分支,它要解决的主要问题是根 据化学反应和相变过程中伴随的能量变化,预测 化学反应和相变的方向和进程。化学热力学与地 球化学相结合形成了地球化学热力学。

水的地球化学循环PPT课件

水的地球化学循环PPT课件
复杂垂直分带:水的矿化度随深度增加不只一次的增加或 减少
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Ca
Ca
沉积盆地承压含水层地下水化学成分正垂直分带
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沉积盆地承压含水层地下水化学成分反垂直分带(1) (两个承压含水层地下水补给条件不同)
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灰岩
粉砂岩
沉积盆地承压含水层地下水化学成分反垂直分带(2) (两个承压含水层由渗透性不同的岩石组成,下部大于上部)
在下地壳、上地幔较高的温 压条件下,变质岩重熔,吸水, 形成熔融态岩浆;沉积物水合 (水化)可形成熔融态岩浆, 水的存在十分有利于岩浆的形 成。
这些熔融的岩浆上侵到沉积盆地, 岩石脱水、重结晶、放出水。
同时,在这些岩浆上侵、就位过 程中,也会混入或吸收一些沉积成 因水和变质成因水。
1.2 地壳中水的地球化学循环
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沉积盆地承压含水层地下水化学成分水平分带(3)
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垂直分带:承压水盆地埋藏着几个含水层时,沿垂 向上水化学成分分带规律。
正垂直分带:矿化度随深度增加而增加,水化学成分也按 着水平分带中的更替次序而变化;
反垂直分带:上部高矿化度水下面埋藏着低矿化度水,在 它们下面,水的矿化度随深度重新增加;
水文循环:渗入成因地下水
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地质循环:岩浆作用、变质作用、沉积成因地下水
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沉积岩
初生水及地幔物质
第3页/共23页
• 首先,沉积物被埋藏后,在转 变为沉积岩的过程中,经受上 覆沉积物的挤压(压实作用), 失去水,一部分水返回沉积盆 地;
在地壳较深处,构造、岩浆 活动强烈区,沉积岩发生重结 晶,并放出水。生成变质岩的 同时形成了变质成因水。

水-岩化学作用和水介质中元素的迁移

水-岩化学作用和水介质中元素的迁移

三、水-岩化学作用的影响因素
影响因素有两个方面,一方面是与元素本身性质有关;另一方面与 环境因素有关,体系组成和物理化学条件。
1、体系组成对水-岩化学作用的影响 2、体系物理化学环境对水-岩化学作用的影响
三、水-岩化学作用的影响因素
1、体系组成对水-岩化学作用的影响
包括两个方面:一是化合物本身,二是其它化合物的影响,如盐 效应和共同离子效应。
二、水-岩化学作用
3、地球中天然水的类型
3.2 地壳中水流体相的形成
除同生水、海水和地表水外,岩石圈中的水与地壳的“去流体〞作用 有关。
〔1〕沉积物的“去流体〞作用,沉积物在压实成岩作用中释放流体 是地壳中流体的一种来源。
〔2〕变质作用放出流体 〔3〕岩浆作用产生热液,岩浆中最多大约5~6%的水和CO2等挥发 分,这些挥发份随岩浆上升释放出来形成流体。
2、水-岩化学作用的根本类型
2.2 脱水和水解反响
白云母
pH值对水解 过程的影响
二、水-岩化学作用
2、水-岩化学作用的根本类型
2.2 脱水和水解反响
温度和压力升高,可以使粘土矿物脱水:
二、水-岩化学作用
2、水-岩化学作用的根本类型
2.3 水合反响
水合作用的实质是是分子整体进入矿物晶格,从而使矿物的体积增大:
二、水-岩化学作用
2、水-岩化学作用的根本类型
2.1 氧化复原反响
实质就是电子转移,如铁橄榄石氧化〔蚀变〕,硫铁矿氧化等:
二、水-岩化学作用
2、水-岩化学作用的根本类型
2.2 脱水和水解反响
水解作用的实质是H+或OH-进入矿物晶格,分别取代其中的阳离子 或阴离子,从而形成新的矿物:
钾长石
高岭石

10Chapt3第四讲水-岩反应-水-岩化学作用的影响因素ppt课件

10Chapt3第四讲水-岩反应-水-岩化学作用的影响因素ppt课件
溶度积规那么可用于: 1.确定各盐类溶液中元素的最大浓度;
2.判别化合物迁移才干的大小 〔S2 - PO43 - CO32 -
SO42 - Cl -〕;
〔二〕同离子效应
在难溶化合物的饱和溶液中参与含有同离子的 易溶化合物时,难溶化合物的饱和溶液的多相平衡 将发生挪动,原难溶化合物的溶解度将降低。此景 象称为同离子效应。
由SrSO4的溶度积和SrCO3的溶度积可知, 只需溶液中SO42-和CO32-的活度比 为175时,才将不再发生SrCO3和SrSO4的溶 解。经计算,上述溶液到平衡时,其中Sr2+、 SO42-和CO32-的活度将分别为 1.41×10-5、1.989×10-2和1.×10-4。
溶度积规那么的运用
CaF2溶解, Ca3(PO4)2沉淀。
又如:SrSO4 、SrCO3的溶度积分别为: 2.8×10-7和1.6×10-9。设溶液中SO4 2-活度为1×10-2mol,其中已沉淀了SrSO4, 此时溶液中Sr2+的活度应为2.8×10-5 mol。
假设在此溶液中参与CO32-,使 CO32- 的活度也为1×10-2 mol,就会发 生SrCO3的沉淀,同时SrSO4将变得不稳定而 发生溶解,直至溶液中SO42-、
这阐明:当溶液中有一样离子的易溶化合物
〔三〕盐效应
在难溶化合物溶液中,参与不含同离子的易溶化合物 时 , 那 么 难 溶 化 合 物 的 溶 解 度 会 增 大 。 例 如 , AgCl 在 KNO3溶液中要比在纯水中的溶解度大。这种景象称之 为盐效应。
盐效应景象的本质是与水的离子强度以及溶液中离子 的活度特征亲密相关的,下面先来了解天然水的离子强 度和溶液中离子的活度系数。
实例:煌斑岩中大量低价离子Fe2+、Mn2+、Mg2+ ,它是 一个良好的复原障。
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