水文地球化学
水文地球化学的含义
水文地球化学的含义。
水文地球化学是水文地质学的一部分；它是在水文地质学及地球化学基础上发展起来的；它的主要研究对象是地下水化学成分的形成和演化，以及各种组分在其中的迁移规律；它是探索地球壳层中各带地下水地球化学作用的学科。
水文地球化学的研究对象及意义。
对象：水文地球化学的研究对象不仅是地下水本身，而且应该揭示地下水活动过程中种种水文地球化学作用对各种地质现象的影响和关系。
意义：（1）水文地球化学研究可以解决地下水的形成和起源问题。
（2）水文地球化学研究可以查明地下水的分布和形成规律，为阐明水文地质条件、评论地下水资源增添些有效的方法（3）水文地球化学研究可阐明人类活动对地下水的影响，成为自然资源的合理利用、保护、以及防止环境污染（地下水污染）等课题的理论基础。
（4）水文地球研究可为矿床的形成提供水文地质分析方面的依据，为找矿提供有用的信息。
（5）在与地下热能开发有关的地下热水、饮用与医疗矿泉水及地质环境与人体健康等各方面，水文地球化学研究成果也将显示出它的作用，并做出应有的贡献。
水分子的缔合作用：由单分子水结合成多分子水而不引起水的化学性质改变的现象，。
水的特异性质：水具有独特的热力学性质、水具有较大的表面张力、水具有较小的粘滞性和较大的流动性、水具有高的介电效应、水具使盐类离子产生水合作用的能力、水具有良好的溶解性能活度的定义：指实际参加化学反应的物质浓度，或指所研究的溶液体系中化学组分的有效浓度。
活度用于气体和蒸汽时，叫逸度或挥发度质量作用定律：一个化学反应的驱动力与反应物及生成物的浓度有关。
自由能：指一个反应在恒温恒压所做的最大有用功活度系数的计算对于矿化度＞100mg/L的天然水离子强度< 0.1mol/L用Debye-Huckel试饱和指数的概念：是确定水与矿物处于何种状态的参数，以符号“SI”表示。
E o指在标准状态下，金属与含有该金属离子且活度为1mol/L的溶液相接触的电位，称为该金属的标准电极电位：脱硫酸作用：在缺氧、有脱硫酸菌存在的情况下，SO42-被还原成H2S等的过程氯化物水:地下水中的Cl-含量随地下水矿化度的增高而增高。
水文地球化学基础知识要点
水文地球化学基础知识要点1.水的起源：地球上的水主要来自于地球形成过程中的原始水以及后来的陨石和彗星碰撞。
水可以存在于固态、液态和气态，并在地球不同的储存库中循环。
2.水文循环：水循环是指水在地球上不断循环的过程，包括蒸发、降水、融化、冷凝和蒸发等过程。
在循环过程中，水通过地表和大气之间的相互作用，影响了气候和地质过程。
3.地球化学现象：地球化学是研究地球物质的组成、性质、分布和演化过程的学科。
地球化学现象包括水体中溶解的矿物元素、元素的转化和富集、岩石的风化和溶解等。
4.溶解质和溶液：在水中，溶解质是指溶解在水中的物质，可以是离子、分子或大分子物质。
溶液是指溶解质完全溶解在水中形成的混合物。
溶解质的溶解和溶液的浓度会受到温度、溶剂性质和溶质性质的影响。
5.pH和酸碱性：pH是衡量溶液酸碱性的指标，它表示溶液中氢离子的浓度。
pH值介于0到14之间，pH低于7表示酸性，pH值高于7表示碱性，pH等于7表示中性。
6.水体的化学组成：水体的化学组成受到地形、岩石成分、人类活动等多种因素影响。
不同类型的水体中含有不同的溶解质和悬浮物，如河水中的溶解氧、湖水中的盐度和海洋中的盐度等。
7.水质污染：水质污染是指水体中出现的可疑、异常或有害物质的现象。
水质污染可以来自农业、工业、城市污水、生活废水等多种源头。
常见的污染物包括有机物、无机物和微生物等。
8.水文地球化学模型：水文地球化学模型是用来模拟和预测水体中的化学组成和变化的工具。
这些模型可以帮助研究人员理解水体中的物质转化过程，并评估环境变化对水体的影响。
9.水文地球化学的应用：水文地球化学的研究成果可以应用于环境监测、水资源管理、生态保护、地质勘探等领域。
它们对于了解和保护地球的水资源的可持续利用至关重要。
总结起来，水文地球化学是一门综合性学科，涉及了水文过程和地球化学现象之间的相互作用。
通过研究水的起源、循环、质量变化以及与地球化学过程之间的关系，可以帮助我们更好地理解和管理地球上的水资源。
水文地球化学
❖ 盐华：松散岩层中的地下水经毛细管作用上升至地表附近，在干旱气候条件下不断蒸发浓 缩，沉淀出盐类矿物
4、混合作用
❖ 定义：两种或几种性质和化学成分不同的水相混合，形成具有新的性质和化学成分的 水，这一过程称为混合作用，例如： ➢ 海水入侵 ➢ 混合抽水
2H2eH2(气)
几种常见的混合作用
❖ 混合溶蚀现象： ➢ 当两种均含有侵蚀性CO2的水相混合，会导致水的溶蚀能力增强（原本对方解石饱和的两 种地下水在混合后将变得对方解石不饱和）
❖ 三种存在形态： ➢ 游离碳酸H2CO3或游离 CO2(aq) ➢ 重碳酸根离子 ➢ 碳酸根离子
❖ 分子态的两种碳酸在平衡时，CO2形态占最主要地位，故可以把水中的溶解性气体含量作为游 离碳酸总量
碳酸平衡
在稀溶液中，挥发性溶质的分压以巴为单位，等于溶质的 摩尔数（亨利定律），适用于难溶气体
C3 2 O C 2
❖ pH值是决定天然水中许多元素溶解性的重要因素 ➢ Na、Ca、NO3和Cl等少数几种离子可存在于各种pH条件下的天然水中； ➢ 多数金属元素在酸性条件下以阳离子形式存在，而当pH值增高时，即以氢氧化物或偏 碱性的盐类形式从水中沉淀出来(如Fe3+)； ➢ 一些金属元素（如Cu、Zn等）发生沉淀的pH略高一些（Cu为5.3, Zn为7）
❖ 以上为描述碳酸平衡系统的最基本的方程
5、地下水系统中的碳酸平衡
❖ 大气圈中的CO2分压一般为10-3.5巴；包气带的CO2分压在10-2巴左右；而地下水中CO2分压值变化 较大，一般在10-1~10-3巴之间，生物的呼吸作用及其分解都会产生CO2。
❖ 闭系统：系统与大气没有CO2交换，水与碳酸盐矿物之间的溶解反应所消耗的CO2得不到补充， 这类系统称为“闭系统”。其特征是，Ca2+、HCO3-浓度较低，而pH较高；达到溶解平衡后， CO2分压值小于原始值。
水文地球化学PPT总结(东华理工大学)
第一章绪论第二章水溶液的物理化学基础一、水的结构2.水分子的内部结构原子结构理论表明，H2O分子呈V形结构，H-O键的夹角为104°45′，键长为0.96Å（1Å=10-10m）2.水分子的内部结构由于氧的电负性为3.5，氢的电负性为2.1，（中性原子接受电子的能力，称为电负性）这种差异导致了H、O形成共价键。
由于氧的电负性大，所以共价电子偏向氧原子，这样使氧带有部分负电性，氢还有部分正电性，这就造成了极性共价键。
由这种极性共价键所形成的分子称为极性分子。
3.电负性(E)电负性就是原子在化合成分子时把价电子吸引向自己的能力。
规定氟的电负性为4.0，并以此为标准求出其它元素的电负性。
电负性小于2.0时，多数元素显金属性，大于2时，多数元素显非金属性。
铀的电负性为1.7，显金属性。
U4+的电负性为1.4，U6+为1.9，U4+的金属性较U6+强。
电负性差值大于2的两个元素化合时，多数形成离子键化合物，电负性差值小于2时，多数形成共价键的化合物。
由于电负性影响化合物的键性，而化学键的性质又影响到化合物的许多物理化学性质，如硬度、光泽，溶解度等，所以电负性对元素的迁移和沉淀也有影响。
3.水分子间的联结水分子间是靠氢键联结起来的。
所谓氢键是一种因静电吸引作用而产生的附加键，所以一个水分子中的氢原子，在保持同本分子中氧原子的共价键的同时，又能同相邻水分子中的氧原子产生一种静电吸引力。
这样水分子就有具有了两种类型的键：（1）存在于水分子内部的极性共价键；（2）存在于水分子之间的氢键。
3.水分子间的联结水分子间的氢键联结，使水分子相互缔合形成巨型分子（H2O）n，水分子的这种缔合强度取决于温度，一般温度越低，缔合程度越稳定，4℃时，水的缔合程度最大，此时达到最大密度。
在250～300℃时，n接近1，即水具有H2O形式。
水分子在缔合过程中不会引起化学性质的变化。
这种由单分子水结合成多分子水而不引起水的化学性质改变的现象，称为水分子的缔合作用。
水文地球化学,同位素,温泉,地球化学特征
水文地球化学，同位素，温泉，地球化学特征水文地球化学揭示了关于物质运转、物理结构和化学组成的复杂信息。
它将地球化学中的传统成分，如元素和化合物，与水的复杂性结合在一起，并使用有关水的特性来表征地表和潜在过程的研究。
一、水文地球化学的组成水文地球化学的研究包括：1. 同位素：它可以提供对水的示踪组分的活动、形成、运移和改变的信息。
这些组分的活动过程的时间尺度可通过同位素来识别，因为它们具有不同的衰减率和示踪率，有助于了解水的可达性、来源和频率，以及历史流域范围内水的过渡。
2. 温泉：温泉研究理解了水的生成深度，原位置，成分特征和其他可能的流体矿物特征，这些用于建立温泉的地质结构，从而确定温泉的常见特征。
3. 元素组成：水文地球化学可以改变水的元素组成，揭示有关水不同来源和活动状态的元素组成特征。
比如，氯、钠和钾等在水与岩石作用过程中的改变可确定其水文学特征。
4. 化学组成：水文地球化学也可以表征水中的氧化、还原和酸碱度，这些是地球化学特征的重要参数。
例如，酸碱度和氧化还原反应可以表征和验证水的有机和无机化学特征，而水的痕量元素快速筛选可以为后续研究提供重要的知识基础。
二、水文地球化学的重要性水文地球化学可以帮助改善和开发水资源，促进水资源管理系统的改善。
它也可以计算和模拟水的运行行为，帮助能源利用者和其他参与者建立水管理合同，并使社会经济资源的重新利用成为可能。
此外，水文地球化学有助于减少水系统中的污染行为，为水质保护和治理提供必要的数据，它还可以用于评估水文学特征，如水面的相对可利用蒸发量。
总之，水文地球化学是一种新兴的重要学科，它可以为水资源开发和管理提供重要信息，帮助社会经济发展和水環境保護。
它涵盖了水文学和地球化学等多种研究领域，其结果可以为决策者提供实用的参考信息。
第四章 水的地球化学循环及水文地球化学分带
1 地壳中水的地球化学循环 地壳中水的地球化学循环 1.1 水在地球中的全循环 地壳中水的全循环包括水文循环及地质循环。 地壳中水的全循环包括水文循环及地质循环。 我们已经比较熟悉水文循环。 我们已经比较熟悉水文循环。
1.2 地壳中水的地球化学循环 地壳中水的地球化学循环 水的地球化学循环总是和水循环紧密相联的。 水的地球化学循环总是和水循环紧密相联的。 水的地球化学循环：在沉积 变质作用有次序有 水的地球化学循环：在沉积-变质作用有次序有 方向性的发展过程中，水直接参与岩石、 方向性的发展过程中，水直接参与岩石、有机物 质及气体经历的地球化学作用，并被分解、 质及气体经历的地球化学作用，并被分解、合成 等作用与现象的总和。 等作用与现象的总和。 水是通过分解和合成实现其在地壳中的地球化 学循环的。 学循环的。
Hale Waihona Puke CaCa沉积盆地承压含水层地下水化学成分正垂直分带
沉积盆地承压含水层地下水化学成分反垂直分带（ ） 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） （两个承压含水层地下水补给条件不同）
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（ ） 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） （两个承压含水层由渗透性不同的岩石组成，下部大于上部）
正垂直分带：矿化度随深度增加而增加， 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； 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， 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； 下面，水的矿化度随深度重新增加； 复杂垂直分带： 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
水文地球化学及其应用
水文地球化学及其应用水文地球化学是地球化学的一个分支学科，其研究对象是水与地球物质的相互作用、反应和转化过程。
水文地球化学地位重要，尤其是在环境保护和自然资源管理方面具有很大的应用潜力。
本文将着重探讨水文地球化学的基本理论、应用现状和未来发展趋势。
一、水文地球化学的基本理论1、水文循环水文循环是地球上水分子在不同地方以不同形态的运动。
水分子在不同状态下所体现的物理、化学性质也不同。
水循环包括蒸发、降水和地下水的形成，它是水文地球化学的基础。
2、岩石和土壤岩石和土壤是水文地球化学的重要研究对象。
岩石化学和土壤化学是水文循环的重要环节。
岩石和土壤可以分解成不同的化学组分，并对水的特性产生深远的影响，因此，研究它们的化学特征和变化过程对于水文地球化学研究至关重要。
3、水文地球化学过程水文地球化学过程是指地球上水的循环、沉积、蒸发、降水等过程中与水相互作用、反应和转化的物质。
包括水分子与矿物、溶解气体、有机物和微生物的相互作用。
水文地球化学的过程是广泛且多样的，对其进行分析研究可以形成修正以及完善生态环境政策。
二、水文地球化学的应用现状1、水资源管理水资源是人类生存和发展的基础资源之一，对于保障人类健康和经济发展大有裨益。
水文地球化学对于水资源管理有着重要的作用。
科学有效的管理水资源是现代社会永续发展的必要条件，水文地球化学则可以提供一系列的分析方法和数据供管理层面参考，使得水资源的合理开发和保护得以实现。
2、水污染治理随着城市化的加剧和经济发展的快速发展，水污染已成为了一个不可避免的问题。
水文地球化学为水污染治理提供了一种全新的思路。
在处理水体中的化学物质时，可以运用水文地球化学的更准确的能力寻找有效的污染治理方法及杀菌程序，有效保障水生态的平衡和协调。
3、环境保护水文地球化学在环境保护领域有广泛应用。
例如，可以用化学和物理方法来检测大气、水、土壤污染程度以及其它人为污染物质的存在。
有越来越多的证据表明，环境的水文地球化学变化是关于地球气候科学和环境科学的。
水文地球化学分类
>25%meq 的离子
HCO3 HCO3＋SO4
HCO3＋SO4＋Cl
HCO3＋Cl
SO4 SO4＋Cl Cl
Ca
1
8
15
22
29
36
43Ca +Mg291623
30
37
44
Mg
3
10
17
24
31
38
45
Na+Ca
4
11
18
25
32
39
46
Na+Ca+Mg
5
12
19
26
33
40
第五章 地下水的水文地球化学分类
水文地球化学分类，是按一定规则对地下水化学成 分（指标）相同或相近的水进行归类，是对实际 现象的一种归纳和概括。
不同类型的水，可能具有不同的成因和不同的水文 地球化学作用。合理地进行水文地球化学分类， 有利于对地下水的研究和利用。
1 按主要离子组分分类
1.1 舒卡列夫分类
1.2 苏林分类
根据水中主要阴、阳离子（Cl-、SO42-、HCO3-、Na+、 Mg2+、Ca2+）彼此化学亲和力的强弱顺序而组成盐类的 原则，划分出四种类型的水。
首先按照rCl-和rNa+ （毫克当量数）的关系进行划分: (1) rCl-﹤rNa+（毫克当量数）时 (2) rCl-﹥rNa+（毫克当量数）时
根据水迁移标型元素进行水文地球化学分类，按水中主要阴 离子将水分为9类：
Ⅰ SiO3（ SiO3 —HCO3）
Ⅱ HCO3 Ⅲ HCO3 —SO4 （ SO4 —HCO3）
第四章 同位素水文地球化学
2．零点能的概念：不同的同位素组成的分子具有一 些不连续的能级，其中最低的能级称之零点能。在 化学式相同的分子中，由轻同位素组成的分子的零 点能较大，而由较重同位素组成的分子的零点能较 小。这意味着含重同位素分子的基本振动频率较低， 要破坏一个含重同位素分子需要更多的能量。 一般来说，同位素的分馏效应与分子的平动能、转 动能和振动能都有关，但与温度有关的同位素分馏 效应却只取决于分子的振动能。
2．同一元素的同位素质量数不同，由它的形成 的不同化合物之间的物理化学性质存在差异。 例如：水由氢、氧同位素可以组成9种同位 素水分子类型，分子量为18的H216O分子在天然 水的含量中占绝对优势，而其它相对较重的同 位素水分子则以不等的痕量形式存在。H2O和 D218O的物理性质和分子量，密度、粘度以及一 些热力学性质，如：蒸汽压、熔点、沸点、生 成热、焓等）都存在明显的差别。
4. δ值：样品中两种稳定同位素的比值相对于某种 标准对应比值的千分差值：
δ(‰)=｛ （Rx—Rs）/ Rs ｝× 1000
例如：硫同位素以迪亚布洛峡谷铁陨石中陨 硫 铁 的 硫 为 标 准 (CDT) ， 这 个 标 准 硫 的 34S/32S=0.0450045。它的同位素组成相当于整个地 球的平均同位素组成。样品的δ34S为“+”时，表示 样品比标准富34S，相反表示贫34S。 定义δ值的目的在于： ① 因为自然界的稳定同位素组成的变化很微，用 δ值可以明显表示变化的差异； ② 便于全世界范围内数据大小的对比。
–
二、稳定同位素分类：
1．轻质量稳定同位素：氢、氧、碳、硫 特点：（1） 同位素组成变化大； （2） 同位素分馏的原因：在于元素 的物理化学和生物作用。 2．重质量数稳定同位素：锶、钕、铅等 特点：（1）同位素组成的变化相对小些； （2）同位素组成变化的原因，主要 是由于它们的放射性母体同位素的衰变所引起 的。
水文地球化学精品课程
水文地球化学精品课程
摘要：
1.水文地球化学精品课程概述
2.课程的主要内容
3.课程的目标与意义
4.课程的适用对象
5.课程的师资力量
6.课程的评价与反馈
正文：
水文地球化学精品课程是一门研究地球水文过程和地球化学过程相互作用的课程，它结合了水文学和地球化学两大领域的知识，旨在培养学生对地球水文地球化学过程的理解和应用能力。
课程的主要内容包括地球水文过程、地球化学过程、水文地球化学过程的研究方法等。
学生通过学习，可以了解地球水文地球化学过程的基本原理，掌握水文地球化学过程的研究方法，提高对地球水文地球化学过程的理解和应用能力。
课程的目标是培养学生对地球水文地球化学过程的理解和应用能力，提高学生的综合素质和科研能力。
课程的意义在于，通过对地球水文地球化学过程的研究，可以更好地理解和解决水资源问题、环境问题等，为我国的水文地球化学研究做出贡献。
课程的适用对象主要是水文地球化学及相关专业的本科生和研究生，同时
也适用于对地球水文地球化学过程感兴趣的广大学者和研究人员。
课程的师资力量雄厚，拥有一支由知名专家和教授组成的教师队伍，他们具有丰富的教学经验和科研经验，能够为学生提供优质的教学服务。
课程的评价与反馈主要通过学生的学习成绩和学生的评价来实现。
学生的学习成绩主要通过课堂表现、作业、实验和考试等形式来评定，学生的评价主要通过课程结束后的问卷调查来收集。
水文地球化学ppt
02
ONE
河流水文地球化学
1河流水文地球化学
河流水文地球化学是研究河流水体的综合性水文地球化学研究。它研究的对象 是河流，研究的内容包括水体的物理性质、化学性质、生物性质等，以及水文 地球化学过程的发生机制。
2河流水文地球化学的研究方法
01
（1）水体物理性质研 究：包括河流的流量、 温度、溶解氧、溶解氮、 溶解磷、pH值、浊度、
河流水文地球化学的研究结果可以应用于水资源保护、水环境改善、河流治理、水质监测等 方面。
1、水资源保护：通过河流水文地球化学的研究，可以明晰河流的水质变化规律，提出河流 水质的安全标准，以保护河流水质。
2、水环境改善：通过河流水文地球化学的研究，可以掌握河流水体的水质特征，提出合理 的水环境改善方案，以改善河流水环境。
一、概述
演讲人 2023-01-16
目录
01
Hale Waihona Puke 概述02河流水文地球化学的应用
03
河流水文地球化学
04
总结
水文地球化学ppt
01
ONE
概述
1什么是水文地球化学?
水文地球化学是研究地球上的水资源，包括河流、湖泊、海 洋、地下水和其他水体的水文和地球化学组成的学科。它研 究的对象是地球上的水体，研究的内容包括水体的物理性质、 化学性质、生物性质等，以及水文地球化学过程的发生机制。
3、河流治理：通过河流水文地球化学的研究，可以为河流的治理提供理论依据，提出合理 的河流治理方案，最大限度地提高河流的水质水量，并保护河流的生态系统。
4、水质监测：通过河流水文地球化学的研究，可以掌握河流水体的水质变化规律，为河流 水质的监测提供依据，以更有效地监测河流水质。
水文地球化学试题及答案
水文地球化学试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 水文地球化学研究的主要对象是什么？A. 地下水的物理性质B. 地下水的化学性质C. 地下水的生物特性D. 地下水的地质结构答案：B2. 下列哪项不是水文地球化学研究的内容？A. 地下水的补给与径流B. 地下水的化学成分分析C. 地下水的污染状况D. 地下水的生物多样性答案：D3. 地下水中的溶解氧主要来源于哪里？A. 地下水与大气的接触B. 地下水与土壤的接触C. 地下水与岩石的接触D. 地下水与生物的接触答案：A4. 地下水中的离子交换作用主要影响哪些离子？A. 钠离子和氯离子B. 钙离子和镁离子C. 钾离子和硫酸根离子D. 所有离子答案：B5. 地下水中溶解的气体成分通常不包括以下哪种？A. 氮气B. 氧气C. 二氧化碳D. 氦气答案：D二、填空题（每题3分，共15分）1. 地下水中的溶解固体含量通常用______单位来表示。
答案：mg/L2. 地下水中的硬度主要取决于______离子的含量。
答案：钙和镁3. 地下水中的pH值通常在______范围内。
答案：6-84. 地下水中的______含量过高可能导致土壤酸化。
答案：硫酸盐5. 地下水中的______含量过高可能对人体健康产生影响。
答案：重金属三、简答题（每题10分，共30分）1. 简述地下水中溶解氧的作用。
答案：地下水中的溶解氧对地下水生态系统至关重要，它为微生物提供了生存和代谢所需的氧气，同时也是地下水自净能力的重要指标。
2. 解释地下水中离子交换作用的原理。
答案：地下水中的离子交换作用是指地下水中的离子与土壤颗粒表面吸附的离子发生交换的过程。
这个过程可以改变地下水的化学成分，影响水质。
3. 地下水中溶解固体含量过高会对环境和人类健康产生哪些影响？答案：地下水中溶解固体含量过高可能导致水质恶化，影响植物生长和动物生存。
对人类而言，高溶解固体含量的地下水可能对肾脏和消化系统造成负担，长期饮用可能对健康产生不利影响。
水文地球化学-形成地下水化学成分的地球化学作用
❖ 式 0．中0Δ0G803，14为k反J／应m的o标l；淮T为自绝由对能温变度化；，Kk为J／平m衡o常l；数R。为气体常数，等于
❖ 在标准状态下，T ＝ 293.15K (T＝25℃ + 273.15)， 将R和T值代入上式， 并转换为以10为底的对数，则
❖ lgK＝ -0.175ΔG0 (ΔG0，以kJ/mol计) ❖ 只准状要态从下文的献Δ中G能0，查就到可反算应得中K所值有。组分的ΔGf值，即可算得标
若器壁不是刚性的，除了体系内部的压力必须处处均匀 外，还必须使体系的压力与外界(环境)的压力保持 相等
水文地球化学基础
中国地质大学（武汉）环境学院 罗朝晖
焓
焓或热含是一个状态函数，它是一种化学反应向环境提供的热 量总值，以符号H表示，ΔH指一种反应的焓变化。
在标准状态下，最稳定的单质生成1摩尔纯物质时的焓变化， 称为标准生成焓， 以ΔHf表示。
地分下子水之是间一）种相真互实作溶用液，，它a 包不=括是rm相理互想碰溶撞液及；静水电中引各力种作离用子（，或作
式中用的的m结为果实是测，浓化度学（反m应o相l/对L）减；缓r，为一活部度分系离数子，在其反单应位中是不实起测 浓 中度，作计就的a和必用算倒m须，了数的对。就（单水因会L位/产中此m相生组，o同一分如l），定的果，均程实仍a为为度然测m活的用浓o度偏水度l/，差中加L。无。各以r量为组校为纲了分正无。保的，量但证实校纲是计测正的，算浓后系在的度的数实精进浓。际确行度应程化称用度学为，
热力学理论运用于化学时，称为化学热力学。化学热力学的主要内容是用热力学第一定律计算化 学过程中的热效应，同第二定律并结合第三定律解决反应能否发生和有关化学平衡及相平衡的计 算和描述，这些对分析预测地下水环境中的化学反应十分有用。
水文地球化学基础沈照理
水文地球化学基础沈照理标题：水文地球化学基础 - 探寻沈照理的研究与理论引言：在水文地球化学领域，沈照理是一位备受瞩目的学者，他的研究和理论为我们深入了解地球上的水循环与化学过程提供了重要的指导。
本文将针对沈照理在水文地球化学基础方面的贡献展开讨论，并结合他的研究成果，探讨水文地球化学的深度与广度。
一、水文地球化学的基本概念水文地球化学是研究地下水的成因、分布、运移规律以及地球化学过程对水质的影响的学科。
它关注水循环的各个环节，包括降水、入渗、地下水形成、地下水运移、水库沉积物等。
沈照理是我国在这一领域做出重要贡献的学者之一。
二、沈照理的研究成果沈照理教授主要的研究方向包括地下水的碳酸酐化作用、地下水与岩石之间的相互作用以及地下水中的微生物过程。
他的研究成果丰富多样，既包括理论方面的创新，也包括实践方面的应用。
1. 碳酸酐化作用的研究沈照理教授的关键贡献之一是在碳酸酐化作用研究方面。
他通过实地观测和实验室模拟，揭示了地下水对岩石的碳酸酐化作用。
碳酸酐化对岩石的溶解作用会产生溶液中的溶解性离子，并对地下水的成分和性质产生显著影响。
沈照理的研究结果为我们理解地下水的形成和运移提供了重要依据。
2. 地下水与岩石的相互作用另一个重要方向是沈照理教授对地下水与岩石相互作用的研究。
他关注于地下水中各种离子的溶解和沉积过程，以及这些过程对地下水质和矿物形成的影响。
他的研究结果在预测地下水质量和岩石溶解程度方面具有重要的应用价值。
3. 地下水微生物过程的研究沈照理教授还致力于研究地下水中的微生物过程，并提出了一套兼具实证与模型的方法，用于了解微生物对地下水环境的影响。
他的研究成果不仅为地下水的生态安全提供了科学依据，还为地下水资源保护和利用提供了技术支持。
三、水文地球化学的深度和广度1. 深度上的探索在水文地球化学的深度上，我们可以从不同尺度和时间尺度上观察研究对象。
可以研究地下水底下的地下河流、矿物形成的微观机制等。
讲义化学
水文地球化学基础Introduction to Hydrogeochemistry绪论1 水文地球化学的含义2 研究对象3 水文地球化学的形成与发展4 研究意义及重要性1 水文地球化学的含义•水文地球化学是水文地质学的一部分；•它是在水文地质学与地球化学的基础上发展起来的，并已成为一门独立的学科；•它是以地下水化学成分的形成以及各种化学元素在其中的迁移规律为主要研究对象的一门学科；•它是探索地球壳层各带中地下水的地球化学作用的一门新兴学科。
1.1 水文地球化学是水文地质学的一部分水文地质学研究地下水在周围环境（岩石圈、大气圈、水圈、生物圈以及人类活动）影响下，数量和质量在时间和空间上的变化规律，并在此基础上研究如何依据这些规律有效地利用地下水和调节控制地下水以兴利避害。
水文地质学研究的内容为地下水在数量和质量上的时空变化规律。
地下水化学成分及其变化规律是地下水形成和分布规律不可分割的部分(西部典型内陆盆地地下水循环模式)水文地球化学研究为阐明水文地质条件、评价地下水资源提供重要依据(平顶山地区地下水研究结果)水文地球化学研究离不开对水文地质条件的分析人们早已认识到，地下水化学成分是水—岩相互作用的产物，如希腊名言：水流经的岩石怎样，水也就怎样。
可是这一规律有时还无法解释地下水化学成分的特殊性。
比如，岩性相同的岩石（如灰岩），其中的化学成分可以大相径庭。
例如：同是嘉陵组（T1J）的白云岩：位于水交替较强部位的岩溶水为HCO3-Ca-Mg水（淡水），而位于深部交替滞缓的岩溶水为CaCl2型卤水要合理解释这种现象，就不能不分析这一地区的水文地质条件，尤其是这一地区的地质发展历史和古水文地质条件。
1.2 水文地球化学是在水文地质学与地球化学的基础上发展起来的，并已成为一门独立的学科水文地球化学涉及的对象是运动着的地下水及与之相关的大气水、地表水，因此，水文地球化学研究就离不开水文地质学，就必须结合地下水动力学的观点去考察地下水化学组成及其变化（实际上，―水文地球化学‖内容也是从―水文地质学‖分离出来的）；地球化学是研究地球中元素的迁移、富集规律的一门学科，是研究地球的化学组成、化学作用及化学演化的科学。
地球科学知识：地球的化学组成和水文地球化学
地球科学知识：地球的化学组成和水文地球化学地球是一个多彩多姿、充满生机的行星。
它的化学组成和水文地球化学是理解地球及其生命系统的重要基础。
了解这些知识，对于科学家预测气候变化、探索更好的能源来源、保护水资源等方面都具有重要意义。
地球的化学组成地球是由多种元素构成的。
其中，最丰富的元素是氧、硅、铝、铁、钙和钠等。
由于地球的化学组成直接影响了其性质和行为，因此我们必须了解地球的化学构成是如何深刻影响了我们所生存的环境。
其中，大气层占地球总重量的0.018%，仅由氧、氮、氩和少量的二氧化碳和氢组成。
但是，大气层对地球的生命系统极为重要。
它通过吸收和反射来自太阳的热量来维持生物活动。
此外，大气层对太阳辐射的吸收和反射也决定了地球的气温、气候和天气。
而地球的地壳和地球的物理性质密切相关。
地球的地壳主要由硅酸盐矿物和岩石组成。
石英、长石、斜长石和云母等矿物占地壳主要成分的88%。
这些物质对地球的性质和行为发挥着重要的作用。
例如，它们可以影响地球的化学反应、大气层中气体的释放、或控制土地的植被覆盖。
水文地球化学水是地球上生命的基石。
水文地球化学是涉及地球各个部分之间相互作用的学科。
它包括了地球表面水环境的化学组成和反应，以及如何影响地球生态系统的研究。
地球上的水既循环又变化。
从大气层、水面、植被和土地到地下水系，所有部分都扮演着水循环的一部分。
水的生物化学反应和生物安排也非常重要。
它们可以影响地球的生物多样性、空气质量和化学反应。
地球水文地球化学的重要性在于环境污染和水资源分配的管理。
地球表面上日益增长的人口使对水的需求不断增加，而人类活动在从河流到地下水系和湖泊中释放很多污染物。
这些问题使得水的保护变得愈发重要。
结论地球的化学构成和水文地球化学的相互作用，是地球之中绕不过的拓展领域和逐步完善我们对地球的理解的根本部分。
它们不仅影响了环境保护，还有不同专业领域的科学研究，体现了地球科学着眼大局的态度和发展。
因此，我们必须始终保持关注，致力于改善环境，探索地球的未知。
关于水文地球化学
关于水文地球化学水文地球化学是地球化学的一个重要分支，主要研究地下水、地表水以及与水体有关的各种化学过程和现象。
它涉及到水圈、岩石圈和生物圈之间的相互作用，以及各种物理、化学和生物过程对水体化学成分的影响。
一、水文地球化学的概念水文地球化学是研究地球上水的分布、运动、循环及与其它物质相互作用的科学。
它以地球上水的化学性质为基础，研究水中溶解物质的含量、种类、分布规律及其与周围环境的关系，并探索这些化学过程如何影响地球上的自然环境和人类活动。
二、水文地球化学的研究内容1.水文地球化学循环：研究水中各种元素和化合物的来源、迁移和转化过程，以及这些过程对水圈的影响。
2.地下水化学：研究地下水的形成、储存和运动，以及地下水中的化学过程和反应。
3.地表水化学：研究河流、湖泊、水库等地表水体的化学性质和水质变化，以及这些变化对人类活动的影响。
生物地球化学循环：研究水中生物过程对地球化学循环的影响，以及水中生物过程与环境因素的关系。
4.水质评价与保护：研究水质的评价方法和标准，以及如何保护水资源免受污染和环境破坏。
三、水文地球化学的研究方法1.野外调查：通过野外调查可以获取水体的分布、水量和水质等信息，为后续研究提供基础数据。
2.实验室分析：通过实验室分析可以获取水样中的各种化学成分和微生物等信息，进一步了解水体的化学性质和水质状况。
3.数值模拟：通过数值模拟可以模拟水文地球化学过程和反应，进一步了解水体的运动和变化规律。
4.同位素分析：通过同位素分析可以了解水中物质的来源和年龄，进一步了解水体的形成和演变过程。
四、水文地球化学的意义1.资源保护：水文地球化学研究有助于了解水资源的分布、储量和质量状况，为保护水资源提供科学依据。
2.环境监测：水文地球化学研究可以监测水体是否受到污染，以及污染物的来源和扩散方向，为环境监测和治理提供支持。
3.生态保护：水文地球化学研究可以了解水中生物过程对生态平衡的影响，为生态保护提供科学依据。
水文地球化学期末重点资料
一、 水文地球化学定义及其基本含义水文地球化学是研究地下水中化学组分的形成、分布、迁移和富集规律及其在生产实际中应用的一门学科。
基本含义可概况为：(1水文地球化学是水文地质学的一部分；(2它是在水文地质学及地球化学基础上发展起来的；(3)它的主要研究对象是地下水化学成分的形成和演化以及各组分在其中的迁移规律； (4它是探索地球壳层各带地下水地球化学作用的新兴学科。
二、 热力学重点1. 质量作用定律(也叫化学平衡定律)一个化学反应的驱动力与反应物及生成物的浓度有关。
即在一定的温度和压力下，当反应达到平衡状态时，生成物活度以其系数为指数的乘积与反应物活度以其系数为指数的乘积之比值是一个常数，称为平衡常数(K)，这个规律称之为质量作用定律，有的书上也称之为化学平衡定律。
对于特定的反应来说，在给定的温度和压力下，K 值是一个常数，如果温压改变，K 值也改变。
2. 能量降低原理能量降低原理：若0r G ∆<，表示生成物的自由能小于反应物的自由能，反应进行时能作出有用功，故反应能自发进行。
反应自发进行的方向就是体系自由能减小的方向。
r G ∆ 负值越大，表明反应进行的推动力越大，反应完成的程度也越高；若0r G ∆>，表示生成物的自由能大于反应物的自由能，体系不能作出有用功，故反应不能自发进行；若=0r G ∆，说明体系已失去了做功的能力，反应处于平衡状态。
1) 体系三类热力学体系：(1)隔离体系或孤立体系，它与环境无物质和能量的交换；(2)封闭体系，它与环境无物质交换但有能量交换；(3)开放体系，它与环境有能量和物质的交换。
状态及状态参数状态：热力学状态分为平衡状态和非平衡状态当体系没有外界影响时，各状态参数若能保持长久不变，此体系称为“热力学平衡状态”。
实际上，这种平衡包括机械平衡、热平衡和化学平衡。
状态参数：温度、压力和组成(浓度)这三种状态参数来表述2) 焓3) 自由能3. 自由能、焓与平衡常数的关系式(平衡常数的计算)两个式子4. 活度及活度系数三、 计算 容度积、平衡常数定义平衡常数：即在一定的温度和压力下，当反应达到平衡状态时，生成物活度以其系数为指数的乘积与反应物活度以其系数为指数的乘积之比值是一个常数，称为平衡常数(K)计算：对任何一个可逆反应：[][][][]c d a b aA bB cC dDC D K A B +⇔+=式中，K 为平衡常数，或称热力学平衡常数；方括弧代表活度或称(热力学)有效浓度；a 、b 、c 、d 分别为A 、B 、C 、D 的摩尔数。
水文地球化学试题
水文地球化学试题一、选择题1. 地球上水资源的主要形式是（）。
A. 河流B. 湖泊C. 海洋D. 地下水2. 下列哪种水质指标反映了水体中溶解氧的含量（）。
A. pH值B. 浊度C. 氨氮D. DO3. 长期测定不同水域的水硬度可作为判断水质的重要指标之一，其主要成分是（）。
A. 钠盐B. 钙盐C. 铁盐D. 铝盐4. 下列哪种化学元素是构成地表水中主要溶解物的成分（）。
A. 磷B. 氧C. 氮D. 硅5. 下列对地下水含盐量的表述，正确的是（）。
A. 一般来说，井水中氯化物和硫酸盐成分的总量较低B. 地下水中的高含盐量通常由于自然地下形成的盐水源C. 地下水中的卤酸盐成分通常在30%以上D. 地下水的含盐量与气候条件无关二、判断题判断下列各题中的说法是否正确，正确的请在括号内打“√”，错误的请打“×”。
1. （√）河川水和湖水适用于直接饮用水源。
2. （×）地下水中pH值越高，水质越酸性。
3. （√）地下水自然含盐量较高的地区称为咸水区。
4. （√）湖泊水体主要由雨水和地下水补给。
5. （√）地表水的主要污染物包括有机物、重金属、营养盐等。
三、简答题1. 请简述地下水的来源和形成过程。
地下水的来源主要包括降水补给和地表水补给。
降水补给是指雨水不被蒸发和被植被蒸蔽数量，透过土壤向下渗入形成地下水。
地表水补给是指河湖水或附近地下水通过地下岩石裂隙或土壤空隙渗入地下层形成地下水。
地下水形成过程包括下渗、渗漏、透水、聚集等过程。
2. 简述地下水中硬度的成分和影响因素。
地下水中的硬度主要成分是钙盐和镁盐。
硬度的影响因素包括地质条件、降水量、岩石类型等。
地下水流经岩石时，会与岩石中的溶解性矿物发生反应，溶解出含钙和镁的盐类，导致硬度增加。
此外，地下水中的硬度还受降水量的影响，降水多的地区地下水硬度较低。
3. 请简述地表水中的主要污染物及其来源。
地表水中的主要污染物包括有机物、重金属、营养盐等。
(完整版)水文地球化学基础知识
《水文地球化学基础知识》——（绝对一个字一个字打出来的，正版资料！）名词解释目录第一章水化学基础第一节溶解平衡 (3)第二节碳酸平衡 (4)第三节地下水中络合物的计算 (4)第四节氧化还原反应 (5)第二章地下水的化学成分的组成第一节天然水的组成 (6)第二节天然水的化学特性 (6)第三节元素的水文地球化学特性 (7)第四节天然化学成分的综合指标（三种） (7)第五节地下水化学成分的数据处理 (7)第三章地下水化学成分的形成与特征第一节地下水基本成因类型的概念 (7)第二节渗入成因地下水化学成分的形成与特征 (8)第三节沉积成因地下水化学成分的形成与特征 (8)第四章水的地球化学循环第一节地下水圈的概念 (8)第二节地壳中水的地球化学循环 (9)第三节成矿过程中水的地球化学循环 (9)第五章水文地球化学的应用第六章补充部分 (10)第一章<水化学基础>第一节溶解平衡质量作用定律：一个化学反应的驱动力与反应物及生成物的浓度有关化学平衡与自由能体系：把所研究对象一个物体或一组相互作用的物体称为体系或系统，而体系（或系统）周围的其他物质称为环境。
状态及状态参数：热力学状态分为平衡状态和非平衡状态。
热力学平衡体系特性是由系列参数来表示当体系没有外界影响时，各状态参数若能保持长久不变，此体系称为热力学平衡状态。
焓：它是一种化学反应向环境提供的热量总值。
以符号“H”表示。
在标准状态下，最稳定的单质生成1摩尔纯物质时的焓变化，称为“标准生成焓”。
△H r=△H(生成物)-△H（反应物）△H r为正值，属吸热反应，△H r为负值，属放热反应自由能：在热力学中，自由能的含义是指一个反应在恒温恒压下所能做的最大有用功，以符号“G”表示。
在标准状态下，最稳定的单质生成1摩尔纯物质时的自由能变化，称为“标准生成自由能”，以“△Gf”表示△Gr=△G(生成物)- △G（反应物）△Gr为正值，反应在恒温恒压条件下不能自发进行，△Gr 为负值，反应在恒温恒压条件下可以自发反应；△G=0，反应处于平衡状态。
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是实测浓度的倒数（L/mol），α为活度，无量纲。
但是在实际应用中，α和m的单位相同，均为mol/L。 r为无量纲的系数。
三、非理想性的校正
活度系数r随水中溶解固体（即矿化度）增加而减小，
一般都小于1。
当水中总溶解固体（Total Dissolved Solids，简称
TDS）很低时，r趋近于1 ，活度趋近于实测浓度。
第二节 溶解/沉淀作用
一、地下水系统固体物质的组成
• •
1.岩浆岩及其矿物成分 岩浆岩是由岩浆固化作用而形成。 常见的矿物20~30种，其中最主要的是长石、石英
云母、辉石、角闪石、橄榄石、霞石、白榴石、磁
铁矿、磷灰石等10种，这10种矿物占岩浆岩矿物总
量的99%.
一、地下水系统固体物质的组成
2.沉积岩及其矿物成分 和已经形成的沉积岩）风化剥落的产物经搬运、沉
• 沉积岩是在地表条件下，由母岩（岩浆岩、变质岩 积和成岩作用而形成的岩石。
• 目前在沉积岩矿物中发现的矿物约有160余种，比较 重要的有20余种，如石英、长石、云母、粘土矿物、 碳酸盐矿物、卤化物及含水氧化铁、锰、铝等。
一、地下水系统固体物质的组成
Gr (553.54) (454.8) (2 527.9) (2161.7) 97.56(kJ / mol) 将其带入lgK =-0.175Gr ,求得白云石的平衡常数： K =10-17.073
二、化学反应与平衡常数计算
当要求25℃以外某物质的K值，就必须有该温度
• 焓可作为化学反应热效应的指标，化学反应的热效应是指
反应前后生成物和反应物标准生成焓的差值，热力学上称 其为“反应的标准焓变化”，以ΔHr表示。
ΔHr的计算方法：
H r = H（生成物） - H（反应物） f f (15 .)
ΔHr为正值，属于吸热反应； ΔHr为负值，属放热反应。
CaCO3的溶解反应：
Gr =-RTlnK lgK =-0.175Gr （Gr以kJ/mol计）
(1.8)
由此，只要从文献中能查到反应中所有组分的ΔGf值，即
可算出标准状态下的ΔGr ，就可算得K。
二、化学反应与平衡常数计算
白云石的溶解反应：
CaMg(CO3 ) 2 G f -2161.7 Ca 2+ Mg 2+ 2CO32 -553.54 -454.8 2 -527.9 (kJ/mol)
CaCO3 Ca 2+ +CO32 H f -1207.4 -542.83 -677.1 （kJ/mol，查附录1） H r (542.83) (677.1) (1207.4) 12.53kJ / mol
放热
1、热力学状态函数与平衡判定 2.状态及状态参数 自由能
当TDS小于50mg/L，大多数离子的r值为0.95或更大 些；当TDS为500mg/L左右，二价离子的r值可低至 0.70；如果TDS浓度很高，某些二价离子的r值可能 低于0.40。
三、非理想性的校正
不带电的分子（如水分子）和不带电的离子对的活
度系数为1。
严格来说，水中单个离子的活度系数的测量是不可 能做到的，但可以应用热力学模型算出单个离子的 活度系数。
第二节 溶解/沉淀作用
地下水系统的固体物质首先包括了组成地壳的主要 固态物质－岩石，它们构成了地球的岩石圈，此外 还包含对地下水化学成分的形成有重要影响的有机 物。 岩石通常由一种或多种矿物组成，这些矿物又是由 元素所形成的
自然界的岩石按其成因不同可分为岩浆岩、变质岩 和沉积岩三类，各类岩石分别具有特有的矿物组成 特征。
热力学理论运用于化学时，称为化学热力学。化学热力 学对分析预测地下水环境中的化学反应十分有用。
一、热力学状态函数与平衡判定
1.体系和环境（System and surroundings）
在热力学中，被研究的对象称为热力学体系，简称体
系。 体系以外、与体系有关联的其他物体称为环境或外界。 一杯水、一个地质露头、一个含水层单元都可作为一个 体系。
2.状态及状态参数
•
热力学状态分为平衡状态和非平衡状态。热力学体系是
由一系列参数来表示的。 当体系没有受外界影响时，各状态参数若能保持长久不 变，此体系成为“热力学平衡状态”。实际上这种平衡 包括机械平衡、热平衡和化学平衡。
•
•
标准状态指温度为298K（25℃）、压力为一个大气压
的状态。
平衡状态
3.变质岩及其矿物成分
温、高压及化学活动性流体的影响发生变质形成的
• 变质岩是岩浆岩、沉积岩或变质岩在地壳中受到高
岩石。
• 主要出现在变质岩中的矿物:石英、长石、云母、蛇
纹石、滑石、石墨、红柱石、硅灰石等
沉积岩 岩浆岩
变质岩
一、地下水系统固体物质的组成
4.地下水系统中的反应矿物
是指在含水层中合理的滞留时间范围内能够发生较大 量的溶解或从地下水中沉淀出来的矿物。
•
•
•
地下水的主要成分？
岩石中含量最高的Si、Al、Fe是否是地下水中的 主要溶解组分。
二、溶解沉淀作用及其对地下水化学成分的影响
1.全等溶解和非全等溶解
（1）全等溶解（congruent dissolution）
矿物与水接触产生溶解反应时，其反应产物都是
溶解组分，这种溶解反应称为全等溶解。
方解石（CaCO3）、硬石膏（CaSO4）等矿物的
钠长石（NaAlSi3O8）、正长石（KAlSi3O8）等
矿物的溶解都是非全等溶解。钠长石和正长石的溶
解过程除了向水溶液释放Na+和K+等溶解组分外，
还形成了次生固体矿物高岭石。
二、溶解沉淀作用及其对地下水化学成分的影响
2NaAlSi3O8 (s)+2H 2CO3 +9H 2O 2Na 2+ 2HCO3 4Si(OH)4 Al2Si 2 O5 (OH)4 (s) 2KAlSi3O8 (s)+11H 2O 2K + 2OH 4Si(OH)4 Al2Si 2O5 (OH)4 (s)
溶解都是全等溶解,其溶解反应的产物Ca2+、CO32-和
SO42-均为可溶于水的组分。
二、溶解沉淀作用及其对地下水化学成分的影响
（2）非全等溶解（incongruent dissolution)
矿物与水接触产生溶解反应时，其反应产物除溶
解组分外，还有新生成的一种 或多种矿物或非
晶质固体部分，这种溶解反应称为非全等溶解。
温度的常数；a是与离子水化半径有关的常数。
当I<0.1时，该方程具有很好的精确性。
三、非理想性的校正
离子强度I的计算公式：
1 I Zi 2 mi 2 (1.12)
式中I为离子强度（mol/L）；Zi为i离子的电荷数； mi为i离子的浓度（mol/L）。
对于淡地下水来说，其I值一般都小于0.1mol/L，所 以应用迪拜-休克尔方程计算活度系数就可以了。
三、非理想性的校正
为了保证计算的精确程度，必须对水中组分的实测
浓度加以校正，校正后的浓度称为校正浓度，也就
是活度。
质量作用定律中，浓度是以活度表示的。活度是真 实浓度（实测浓度）的函数，一般情况下，活度小 于实测浓度。
三、非理想性的校正
活度与实测浓度的函数表示为：
rm
式中m为实测浓度（mol/L）；r为活度系数，其单位
第二章 地下水化学成 分的形成作用
地下水在运移过程中，与介质发生多种多样的物理化学反应， 其中包括溶解/沉淀、碳酸平衡、吸附/解吸及氧化还原等。依 据地质、水文地质条件不同，这些作用往往控制着一个地区地 下水的化学成分。
2015-6-23
第一节
化学热力学基础
热力学理论包含三个基本定律
热力学第一定律（即能量守恒和转化定律） 能量有各种不同的形式，如辐射能、热能、电能、机械能和 化学能，能量能够从一种形式转化为另一种形式，但总能量 保持不变 热力学第二定律 能量只沿有利的势能梯度传递，该定律阐述过程的可能性、 方向和限度（热量不可能自发地、不花任何代价地从低温物 体传向高温物体） 热力学第三定律 “在热力学温度零度（即T=0开）时，一切完美晶体的熵值 等于零。” 绝对零度不可达到，但可以无限趋近
一、热力学状态函数与平衡判定
与ΔHf一样，元素和单质的值按热力学的规定为零。 在标准状态下，某一反应自由能变化称为“反应的标
准自由能变化”，以“ΔGr”表示。
ΔGr的计算方法：
Gr = G（生成物） - G（反应物） f f
(16 .)
ΔGr为正值，反应在恒温恒压条件下不能自发进 行，但 逆反应可自发进行； ΔGr为负值，反应在恒温恒压下可以自发进行。 ΔGr为零，反应处于平衡状态。
二、化学反应与平衡常数计算
按热力学原理，可推导出自由能变化和平衡常数的 关系式：
Gr RT ln K
式中ΔGr为反应的标准自由能变化，kJ/mol； R为气体常数，等于0.008314kJ/mol；
T为绝对温度，K；
K为平衡常数。
二、化学反应与平衡常数计算
在标准状态下，T=298.15K（T=℃+273.15）。将R和T代入， 并将对数转化为以10为底，则：
下的ΔGf值，但是，尽管标准状态下的ΔGf值很丰
富，而其它温度的ΔGf值很少。
温度和压力的变化对ΔGf影响明显，而对ΔHf影响
很小； 在地壳浅部几百米深度内，流体压力变化对平衡 常数K影响很小，可忽略不计。
二、化学反应与平衡常数计算