6-1地下水的化学成分
2 第三章 地下水的无机化学成分
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第三章地下水中的无机化学成分地下水是一种复杂的溶液,地下水中含有70多种元素,地下水中的无机化学成分,按其存在形式和数量可分为四组:(1)大量组分一般含量大于100mg/L,主要是常规的离子形式,Cl-、SO2-4、HCO-3、CO3-、Na+、K+、Ca2+、Mg2+等,另外H+、、NH4+、NO2-、NO3-、H3SiO4-Fe3+、Fe2+等也列入大量组分。
大量组分决定水化学类型。
(2)微量组分一般含量小于10mg/L,常见的是Br、I、F、B 、Mo 、Li 、Cu、Pb 、Zn、P、As、Sr、Ba 、Ni 、Co等数十种。
微量组分不决定水化学类型。
(3)放射性组分U 、Th、Ra、Rn等。
(4)气体组分N2、O2、CO2、CH4、H2S、H2等。
第一节地下水中的大量组分一、氯离子(Cl-)1、迁移性能Cl-具有很强的迁移性能,其原因有三个方面:(1)不形成难溶化合物,Cl-离子与水中大量组分的阳离子(K、Na、Ca、Mg)所形成的化合物溶解很大,例如,30o C时,CaCl2=1020mg/L,NaCl=361.5mg/L,MgCl2=553mg/L。
(2)不被胶体所吸附。
(3)不被生物所吸附。
2、分布规律地下水中的Cl-含量从几mg/L至100mg/L以上均有。
地下水中的Cl-含量随地下水矿化度的增高而增高。
在高矿化度水中,占阴离子首位,形成氯化物水。
3、来源主要有三个方面:(1)有机来源:三废水、化肥、农药、动物及人类的排泄物。
(2)无机来源:盐矿、含盐的沉积物、岩浆岩中含Cl矿物、火山喷出物等。
(3)大气降水:二、硫酸根(SO42-)1、迁移性能迁移性能较强,仅次于Cl -。
SO 42-的迁移性能受下列四个因素控制: (1)水中SO 42-易与Ca 2+、Ba 2+、Sr 2+等离子形成难溶盐。
(2)热带潮湿地区土壤中的Fe(OH)2-、Al(OH)22+胶体可以吸附SO 42-。
地下水的化学组成
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地下水的化学组成
地下水的化学组成是指地下水中各种化学成分的含量和组成构成。
其中主要包括溶解性无机物、有机物和微量元素等。
地下水的化学组成与地下水的来源、渗漏途径、流动速度等有关,同时也受到人类活动的影响。
溶解性无机物是地下水中含量最丰富的成分之一,包括碳酸盐、硫酸盐、钙、镁、钠、钾、氯等离子。
这些离子会影响地下水的PH 值、硬度、电导率等特性,也会对水的滋味和用途造成影响。
有机物通常指有机酸、氨基酸、脂肪酸等化合物,由于地下水中有机物含量较低,因此对水质的影响相对较小。
微量元素是地下水中含量极低的矿物质,但却具有重要的生态、环境和健康价值。
例如,硒、铁、锰等元素在适宜含量下对人体健康有益,但在超标情况下则可能造成水质污染。
总之,地下水的化学组成是一个复杂的综合体,需要全面了解其成分和含量,才能更好地保护地下水资源。
- 1 -。
地下水的物理性质和化学成分ppt课件
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-
地下水化学成分的性质
• 氢离子浓度 地下水的酸性和碱性的程度,取决于水中氢离子的浓
度大小 大多数地下水的pH值在6.5-8.5之间,北方地区多为
pH=7-8的弱碱水
20
-
地下水化学成分的性质
• 硬度 总硬度:地下水中所有Ca2+、Mg2+离子的总含量 暂时硬度:将水加热至沸腾周,由于形成碳酸盐沉淀
第四章 地下水的物理性质 和化学成分
1
-
4.1 地下水的物理性质
2
-
地下水的物理性质、化学成分特征是地下水与环境 (自然地理、地质背景及人类活动)长期作用的结果。 地下水的化学性质为认识和了解地下水形成的地质历史 条件和过程提供依据
地下水在岩石的孔隙、裂隙或溶洞中储存和运动时, 溶滤和溶解着岩石的可溶成份,使地下水变成了含有各 种矿物质的天然溶液,而且随着运动环境和运动过程的 变化,地下水的化学成分也不断地更迭着
(6) 镁离(Mg2+)
-
泥石
18
地下水化学成分的性质
• 总含盐量与总溶解固体(TDS) 总含盐量:存在于地下水中的离子、分子和微粒(不
包括气体)之总含量 总溶解固体(TDS):通常在105-110℃温度下将水样蒸
干后所得干涸残余物的总量
TDS ≈总含盐量-1/2HCO3TDS是反映地下水化学成分的主要指标:TDS含量低的 淡S要O水成42-为以分主HC要O3成-为分主;要T成DS分含;量T高DS的含盐量水中和等卤的水盐常质以水C常l-为以主
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-
地下水在运动过程中的各种作用
(2)水中阳离子的浓度 水中某种阳离子浓度越大,则其交替吸附能力就越强,
甚至可以发生吸附能力小的交替岩土颗粒表面吸附能力 大的阳离子
地下水的物理性质及化学成分
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2.硫酸根离子(SO42- )
SO42-分布较广,含量较多,几mg/L至数十mg/L
来源: 2-
SO4 源于石膏及其它含硫酸盐的沉积物的溶解, 其次源于天然硫及含硫矿物(如黄铁矿等)的氧化:
2FeS2+7O2+2H2O→2FeSO4+4H++2SO422S+3O2+2H2O→4H++2SO42-
此外,有机物的分解。 在居民点附近地下水中的SO42- 含量较高,常常与地下水的污染有 关。
第一节
地下水的物理性质
地下水的物理性质包括温度、颜色、透明度、嗅、味、比重、导电性及放射 性等。它在一定程度上反映了地下水的化学成分及其存在的环境条件。
一、地下水的温度 二、地下水的颜色 三、地下水的透明度
四、地下水的嗅Biblioteka 气味)五、地下水的味(味道)
六、地下水的比重
发挥人的感觉器官,相对应:眼睛看一看(二,三),鼻子闻一闻(四),嘴巴 尝一尝(五),触觉体会一下温度(一,六)等。
二、地下水的颜色
• 地下水一般是无色的 水中含有成分
H2S 含低铁Fe2+ 含高铁Fe3+ 硫细菌 锰的化合物 翠绿色 浅绿灰色 黄褐色或锈色 红色 暗红色
呈现色泽
腐植酸 粘土
悬浮物
暗或黑黄色带荧光 无荧光的淡黄色
悬浮物本身的颜色
三、地下水的透明度
• 常见的地下水一般是透明的 • 透明度取决于:固体与胶体悬浮物的含量。 • 按透明度地下水分
• 3)增温带 温度受地球内热的影响。—般地,水温 随深度增加而增高。 • 计算:水温根据地温梯度、年常温带深度及当地年 平均气温,概算:
• • • • • • •
第六章_地下水的化学成分及其形成作用
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• 地下水是宝贵的液体矿产: 含大量盐类(如NaCl、KCl)或富集某 些稀散元素(Br、I、B、Sr等)的地下水是
宝贵的工业原料;
某些具有特殊物理性质与化学成分的 水具有医疗意义;
盐矿、油田、金属矿床所形成特定化学元 素的分散晕圈是找矿的重要标志。 污染物在地下水中散布,也会形成晕圈。 这就需要查明有关物质的迁移、分散规律 ,确定矿床或污染源的位置。
8
矿化度与主要离子之间的关系?
四、地下水的总矿化度及化学成分表示式
• 总矿化度的概念: 地下水中所含各种离子、分子与化合物的总量称为总矿 化度(总溶解固体),以每升水中所含克数(g/L)表示。 • 总矿化度的表征方式: a.习惯上以105 ℃一110 ℃时将水蒸干所得的干涸残余 物总量来表征; b. 在水质简分析中是用分析所得的阴阳离子含量相加, 然后减去HCO3
7
钾离子(K+): • 钾离子的来源: 含钾盐类沉积岩的溶解; 岩浆岩、变质岩中含钾矿物的风化溶解。 • 低矿化水中含量甚微,高矿化水中较多。 • K+大量地参与形成不溶于水的次生矿物(水云母、蒙脱 石、绢云母),并易为植物所摄取,因此,地下水中K+ 的含量要比Na+少得多。 • K+的性质与Na+相近,含量少,分析比较费事,故一般 情况下,将K+归并到Na+中,不另区分。
硫酸根离子(SO42-): • 不同矿化程度水中(SO42-)的含量: 高矿化水,含量仅次于Cl-,可达数g/L; 低矿化水,一般含量仅数mg/L; 中等矿化水, SO42-常成为含量最多的阴离子。 • 硫酸根离子(SO42-)来源: 含石膏或其它硫酸盐的沉积岩的溶解。 煤系地层含有黄铁矿;金属硫化物矿床附近。 化石燃料燃烧产生的SO2与氮氧化合物,构成富 含硫酸及硝酸的降水(酸雨),使地下水中SO42-增 加。
水文地质学基础 第六章 地下水的化学成分及其形成作用.
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5. K+ ◆ 地下水中K+的含量只有Na+含量的4%~10%。 ◆ 一般将K+归并到Na+中进行分析,不另区分。
如Na+(+ K+ )
6. Ca2+(低矿化水的主要阳离子) ◆ 含量一般不超过数百mg/L ◆来源: ☆碳酸盐类沉积物及含石膏沉积物的溶解; ☆岩浆岩及变质岩中含钙矿物的风化溶解。 7. Mg2+ ◆ 化学性质及来源与Ca2 +相近,但地壳组成中 Mg2+比较少,因此含量通常较Ca2 +少。
化合物的当量=化合物分子量 / 阴(阳)离子价 meg/L=mg/L /离子的当量
☆德国度(H°) :相当于1L水中含10mgCa2+或 7.2mgMg2+的量。
1 meg/L=2.8 H°
4.地下水按硬度分类:
地下水类型 极软水 软 水 弱硬水 硬 水 极硬水
硬度(mg/L,以 CaCO3计)
<75
◆专项分析:
只分析一个或少数几个成分,分析项目根据具体任务确 定。
如:在对地下水质作动态观测时,可只选有代表性的离 子作定期分析;
为判明含水层之间是否有联系时,只需要作个别离子的 分析;
在为寻找饮用水源进行地下水调查时,需进行水中有毒 成分如As(砷)、Pb(铅)、F(氟)等项目的分析。
三、水化学分析资料整理
如:CO2可促进碳酸盐类的溶解。
二、地下水中主要离子成分
◆主要离子共7种: Cl-、SO42-、HCO3-、Na+、K+、Ca2+、Mg2+
◆占主要地位离子随矿化度(含盐量)的变化: ☆低矿化水以HCO3-及Ca2+ ,Mg2+为主; ☆中等矿化水以SO42-及Na+为主,阳离子也可以
是Ca2+ ; ☆高矿化水以Cl-及Na+为主。
六氯乙烷地下水标准
![六氯乙烷地下水标准](https://img.taocdn.com/s3/m/164582903086bceb19e8b8f67c1cfad6195fe997.png)
六氯乙烷地下水标准
六氯乙烷是一种有机化合物,常用于化工、农药等领域。
然而,六氯乙烷是一种有毒物质,会对人体和环境造成危害。
因此,各国政府和国际组织制定了一些标准来限制六氯乙烷的排放和含量。
关于六氯乙烷的地下水标准,不同的国家和地区可能会有不同的规定。
一般来说,六氯乙烷在地下水中的含量应该低于1微克/升。
此外,美国环保局规定饮用水中六氯乙烷的最高允许浓度为0.4毫克/升。
然而,这些标准并不是绝对的,因为不同国家和地区可能会根据当地的环境、气候、水文条件、人口分布等因素制定不同的标准。
此外,随着科学技术的不断进步和人们对环境健康认识的不断提高,这些标准也可能会不断更新和改进。
地下水的物理性质和化学成分
![地下水的物理性质和化学成分](https://img.taocdn.com/s3/m/bd19bc4d915f804d2a16c144.png)
1.1地下水的物理性质
(4)嗅味。纯水无嗅、无味 ,但当水中含有某些气体或有机质 时就会有某种气味。例如,水中含 H2S时有臭鸡蛋味,含腐殖质时有 霉味,等等。
(5)口味。地下水的味道主 要取决于水中的化学成分。
(6)比重。地下水的比重取 决于所含各种成分的含量。纯水比 重为1,但当水中溶解的各种成分 较多时可达1.2~1.3。
(1)主要离子成分。地下水中的阳离子 主 要 有 H+ 、 Na+ 、 K+ 、 NH4+ 、 Ca2+ 、 Mg2+ 、 Fe3+ 和 Fe2+ 等 , 阴 离 子 主 要 有 OH- 、 Cl- 、 SO42-、NO2-、NO3-、HCO3-、CO32-、SiO32和PO43-等。一般情况下,在地下水化学成分 中占主要地位的是Na+、 K+ 、 Ca2+ 、 Mg2+ 、 Cl- 、 SO42-和HCO3-离子。它们是人们评价地 下水化学成分的主要项目。
1.2地下水的化学成分
(2)主要分子成分。地下水中的主要 分 子 成 分 有 Fe ( OH ) 3 、 Al ( OH ) 3 和 H2SiO3等。
(3)主要气体成分。地下水中常见的 气体有N2、O2、CO2、H2S。一般情况下, 地下水的气体含量每升只有几毫克到几十毫 克。
工程地质
工程地质
1.1地下水的物理性质
地下水的物理性质包括温 度、颜色、透明度、嗅味、口 味、比重、导电性及放射性等。
(3)透明度。纯水是透明 的,但当水中含有矿物质、机械 混合物、有机质及胶体物质时, 水的透明度就会改变,所含各种 成分越多,透明度越差。
地下水按化学成分新分类法
![地下水按化学成分新分类法](https://img.taocdn.com/s3/m/1e7c503bf08583d049649b6648d7c1c708a10b24.png)
地下水按化学成分新分类法
地下水是地表水的一部分,它们是通过地表的下渗而形成的。
由于地下水的特殊性,它们的化学成分可以划分为矿物质地下水、有机地下水和综合地下水。
首先,矿物质地下水是指含有大量的矿物质的地下水,其主要成分是硫酸盐、碳酸盐、氯化物和硝酸盐。
由于这类地下水经常被污染,因此它们容易受到污染物的影响,如硫化氢、硫醇等,所以不能作为饮用水。
其次,有机地下水是指含有大量有机物的地下水,它们的主要成分是有机物,如芳香族化合物、烃类化合物等。
这类地下水的水质比较稳定,但是由于它们含有大量有机物,容易受到污染,所以不能作为饮用水。
最后,综合地下水是指地下水中化学成分比较复杂,混合了矿物质和有机物的地下水。
这类地下水的水质比较稳定,同时又能抵御一定程度的污染,所以它们可以作为饮用水。
总之,地下水的化学成分可以根据其中的矿物质、有机物和综合物来新划分。
矿物质地下水不能作为饮用水,有机地下水也不能作为饮用水,而综合地下水可以作为饮用水。
水文地质学第六章
![水文地质学第六章](https://img.taocdn.com/s3/m/dbc19241be1e650e52ea99c0.png)
第六章地下水的化学成分及其形成作用学习目的和要求:掌握地下水的主要化学成分、化学成分的来源及特点,理解和掌握地下水化学成分的形成作用,熟悉和掌握地下水化学成分的分析内容与分类图示。
了解地下水的温度、地下水化学成分的基本成因类型。
6.1 概述地下水不是化学纯的H2O,而是一种复杂的溶液。
地下水的化学成分是地下水与环境、以及人类活动长期相互作用的产物。
6.2 地下水的化学特征1.地下水中主要气体成分(1)O2、N2,地下水中的O2含量多说明地下水处于氧化环境;(2)H2S 、甲烷(CH4),地下水中出现H2S、CH4,说明处于还原的地球化学环境;(3)CO2,主要来源于土壤,地下水中含CO2愈多,其溶解碳酸盐岩的能力便愈强。
2.地下水中主要离子成分7大离子:Cl-、SO42-、HCO3-、Na+、K+、Ca2+、Mg2+。
3.主要离子成分的来源及其特点(1)Cl-,主要出现在高矿化水中。
来源:① 来自沉积岩氯化物的溶解;② 来自岩浆岩中含氯矿物的风化溶解;③ 来自海水;④ 来自火山喷发物的溶滤;⑤人为污染。
特点:① Cl-不为植物及细菌所摄取,不被土粒表面所吸附,氯盐溶解度大,不易沉淀析出,是地下水中最稳定的离子;② Cl-含量随着矿化度增长而不断增加,Cl-的含量常可用来说明地下水的矿化程度。
(2)SO42-,中等矿化的地下水中,SO42-为主要阴离子。
来源:① 含石膏(CaSO4·2H2O)或其它硫酸盐的沉积岩的溶解;② 硫化物的氧化。
注意:① 由于煤系地层(C-P)常含有很多黄铁矿(硫铁矿),因此流经这类地层的地下水往往以SO42-为主;② 金属硫化物矿床附近的地下水中常含有大量的SO42-;③ 煤的燃烧产生大量SO2,与大气中的水汽结合形成含硫酸的降雨→酸雨,从而使地下水中SO42-增加;④在我国能源消耗中,煤占70%以上,我国每年向大气排放的SO2已达1800×104t之多,因此,地下水中SO42-的这一来源不容忽视。
6第六章 地下水的化学成分及其形成作用
![6第六章 地下水的化学成分及其形成作用](https://img.taocdn.com/s3/m/e122a3244b35eefdc8d333f1.png)
第六章 地下水的化学成分及其形成作用6.1 概 述地下水不是化学纯的H 2O ,而是一种复杂的溶液。
天然:人为:人类活动对地下水化学成分产生影响。
地下水的化学成分是地下水与环境、以及人类活动长期相互作用的产物。
一个地区地下水的化学面貌,反映了该地区地下水的历史演变。
水是最为常见的良好溶剂,可溶解、搬运岩土中的某些组分。
水是地球中元素迁移富集的载体。
利用地下水,各种行业对水质都有一定的要求→进行水质评价。
6.2 地下水的化学特征1.地下水中主要气体成分O 2 、N 2 、CO 2 、CH 4 、H 2S 等。
1)O 2 、N 2地下水中的O 2 、N 2主要来源于大气。
地下水中的O 2含量多→说明地下水处于氧化环境。
在较封闭的环境中O 2耗尽,只留下N 2,通常说明地下水起源于大气,并处于还原环境。
2)H 2S 、甲烷(CH 4)地下水中出现H 2S 、CH 4 ,其意义恰好与出现O 2相反,说明→处于还原的地球化学环境。
3)CO 2CO 2主要来源于土壤。
化石燃料(煤、石油、天然气)→CO 2(温室气体)→温室效应→全球变暖。
地下水中含CO 2愈多,其溶解碳酸盐岩的能力便愈强。
2.地下水中主要离子成分7大离子:Cl -、SO 42-、HCO 3-、Na +、K +、Ca 2+、Mg 2+。
低矿化水中(M<1 ~ 2g/L ):HCO 3-、Ca 2+、Mg 2+为主(难溶物质为主);发生化学反应岩石圈水圈交换化学成分中矿化水中(M=2 ~ 5g/L ):SO 42-、Na +、Ca 2+为主; 高矿化水中(M>5g/L ):Cl -、Na +为主(易溶物质为主)。
造成这种现象的主要原因是水中盐类溶解度的不同: 1)Cl -主要出现在高矿化水中,可达几g/L ~ 100g/L 以上。
来源:① 来自沉积岩氯化物的溶解;② 来自岩浆岩中含氯矿物的风化溶解; ③ 来自海水;④ 来自火山喷发物的溶滤;⑤ 人为污染:工业、生活污水及粪便中含有大量Cl -,因此居民点附近矿化度不高的地下水中,如Cl -含量超过寻常,则说明很可能已受到污染。
地下水的化学成分及其形成作用名词解释永久硬度指
![地下水的化学成分及其形成作用名词解释永久硬度指](https://img.taocdn.com/s3/m/50828d1fde80d4d8d15a4fea.png)
第六章地下水的化学成分及其形成作用一、名词解释1.永久硬度:指水中钙离子和镁离子与氯离子、硫酸根离子和硝酸根离子结合的硬度。
2.暂时硬度:指水中钙离子和镁离子与碳酸根离子和重碳酸根离子结合的硬度。
3.总硬度:水中所含钙离子和镁离子的总量。
4.混合作用:成分不同的两种水汇合在一起,形成化学成分与原来两者都不相同的地下水,这便是混合作用。
5.地温梯度:指每增加单位深度时地温的增值。
6.溶滤作用:在水与岩土相互作用下,岩土中一部分物质转入地下水中,这就是溶滤作用。
7.浓缩作用:由于蒸发作用只排走水分,盐分仍保留在余下的地下水中,随着时间延续,地下水溶液逐渐浓缩,矿化度不断增大的作用。
8.脱碳酸作用:地下水中CO2的溶解度随温度升高或压力降低而减小,一部分CO2便成为游离CO2从水中逸出,这便是脱碳酸作用。
9.脱硫酸作用:在还原环境中,当有有机质存在时,脱硫酸细菌能使硫酸根离子还原为硫化氢的作用。
10.阳离子交换吸附作用:一定条件下,颗粒将吸附地下水中某些阳离子,而将其原来吸附的部分阳离子转为地下水中的组分,这便是阳离子交替吸附作用。
二、填空1.地下水中含有各种气体、离子、胶体物质、有机质以及微生物等。
2.地下水中常见的气体成分有氧气、氮气、二氧化碳、甲烷及硫化氢等。
3.地下水中分布最广、含量较高的阴离子有氯离子、硫酸根离子及重碳酸根离子等。
4.地下水中分布最广、含量较高的阳离子有钠离子、钾离子、钙离子及镁离子等。
5.一般情况下,低矿化水中常以重碳酸离子、钙离子及镁离子为主;高矿化水则以氯离子及钠离子为主。
6.一般情况下,中等矿化的地下水中,阴离子常以硫酸根离子为主,主要阳离子则可以是钠离子,也可以是钙离子。
7.地下水化学成分的形成作用有溶滤作用、浓缩作用、脱碳酸作用、脱硫酸作用、阳离子交替吸附作用和混合作用。
8.据地下水化学成分的成因类型,可将地下水分为溶滤水、沉积水和内生水。
9.在低矿化水中,阴离子以重碳酸盐为主,阳离子以钙离子、镁离子为主。
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地下水的化学特征:主要离子成分
• 钾离子(K+):
–含量:低矿化度水中含量甚微,在高矿化度水中含 量较多。
–来源:1)含钾盐沉积物的溶解;2)岩浆岩与变质 岩地区,则来自含钾矿物的风化溶解。与钠离子来 源很相似。 –地壳中钾元素的含量与钠相似,且钾盐溶解度又相 当大,但是地下水中, K+含量比Na+含量少得多。 Why?
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地下水的温度
• 地壳表层有两个热源:太阳和地球内部的热流。 • 根据温度变化特征,地壳可分为变温带、常温带和增温带。 • 变温带处于地壳表层,很薄,不超过30m,受太阳辐射影响,具 有昼夜变化和季节变化。但变化幅度小于气温。 • 变温带下是一个厚度很小的常温带,地温一般比当地年平均气温 高1-2C。
CaSO4
Na2CO3 MgCO3
1.9
193.9 (18°C) 0.1
氯盐溶解度最大,硫酸盐次之,碳酸盐最小。
11
地下水的化学特征:主要离子成分
• 氯离子(Cl-):高矿化度水的主要阴离子
–含量:低矿化水中,仅数毫克至数十毫克/升;高 矿化水中,数克/升至100克/升以上。 –来源:1)沉积岩中岩盐或其他氯化物的溶解;2) 岩浆岩中含氯矿物的风化溶解;3)来自海水或海 风;4)火山喷发物的溶滤;5)人为污染,如工业、 生活污水中含有大量的Cl-。 –特点:是地下水中最稳定的离子(不被吸收、吸附、 不析出)
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库尔洛夫表达式
• 将阴阳离子分别标示在横线上下,按毫克当量百分数 自大到小的顺序排列,小于10%的离子不予显示。 • 横线前依次是气体成分、特殊成分及矿化度M,均以 g/L为单位。 • 横线后则是字母 t ,表示地下水的温度。见下例。
3 2 3 H 2 SiO0 H S CO .07 0.021 0.031M 3.2 4 Cl 84.8 SO14 .3 t 52 Na 71.6 Ca 27.8
水文地质学
第七讲
地下水的化学成分及其形成作用
OUTLINE
• 地下水化学成分概述 • 地下水的化学特征
– 主要气体成分 – 主要离子成分 – 地下水化学成分表达式
• 地下水的温度
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2
概 述
• 地下水不是化学纯的H2O,而是复杂的溶液。
–赋存并运移于岩石空隙中的地下水,不断地与岩土 发生化学反应,溶解岩石中的矿物质,与所接触的 岩石圈、水圈、生物圈进行化学成分的交换; –人类活动也对地下水的化学成分造成影响,特定条 件下,人类活动的影响非常显著。 –大多数情况下,地下水化学成分的改变都伴随着水 量的交换而发生。
2018/9/23 10
地下水的化学特征
• 盐类的溶解度与地下水矿化度、主要离子含量之间的关 系。表6-1(0°C)。
盐类 NaCl 溶解度 350 盐类 MgSO4 溶解度 270
KCl
MgCl CaCl Na2SO4
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290
558.1 (18°C) 731.9 (18°C) 50
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4
概 述
• 地下水的利用和防治都需要关注地下水的水质, 主要就是地下水的化学成分。
– 如饮用水对水质有严格的要求,需要进行水质评价 – 富含大量盐类或富集稀有元素的水本身就是液体矿床。 – 具有特殊物理性质和化学成分的地下水具有医疗意义。 – 控制污染物在地下水中的扩散,需要查明有关污染物的迁移、 分散规律,确定污染源和扩散途径。
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地下水的化学特征:主要离子成分
• 钠离子(Na+):高矿化度水的主要阳离子
–含量:低矿化度水中含量少,但在高矿化度水中可 达到数十克/升。
–来源:1)沉积岩中岩盐和其他钠盐的溶解;2)岩 浆岩与变质岩地区,则来自含钠矿物的风化溶解。 –酸性岩浆岩中含有大量的含钠矿物,在CO2和H2O的 参与下,可以形成以Na+和HCO3-为主的地下水。
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地下水的化学特征:其他成分
• 除了上述的主要气体成分和主要离子成分外,地下水 中还含有以下次要成分:
– 次要离子,如NH4+、Fe2+、Fe3+、 NO2-、NO3-等。
– 微量元素的组分,如Br、I、F等
– 未溶解的化合物胶体 – 有机质
– 各种微生物,如氧化环境中的硫细菌、铁细菌,以及还原环 境中的脱硫酸菌等
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地下水的化学特征:主要离子成分
• 硫酸根离子(SO42-):中等矿化度水的主要 阴离子
– 含量:低矿化水中,仅数毫克至数十毫克/升;高 矿化水中,数克/升至数十克/升。 – 来源:1)沉积岩中含石膏或其他硫酸盐的溶解;2) 硫化物的氧化。 – 特点:受硫酸钙溶解度的控制,不够稳定,最高含 量也比氯离子低得多。
• 常温带下,地壳温度受地球内部热流影响,地温随深度增加而有 规律地升高,这便是增温带。地温梯度的概念。 • 地下水的温度受所处的地温控制。
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复习思考题
• 如何认识地下水是复杂的溶液? • 地下水含有哪些主要气体成分?
• 地下水的主要离子成分有哪些?来源是什么?
• 总矿化度; • 地下水化学成分的库尔诺夫表达式。
– 水文地球化学的研究必须与地下水运动的研究相结合;
– 必须从水与环境长期相互作用的角度,揭示地下水化学演化 的内在机制与规律。
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地下水的化学特征
• 地下水中的气体成分:有O2、N2、CO2、CH4及H2S 等。气体成分在水中含量不高,几个~几十个毫克; 但有一定的作用:可指示地下水的化学环境,侵蚀 CO2可增强地下水的溶解能力。
• 人类活动对大气的影响之一:温室效应 温室效应是指透射阳光的密闭空间由于与外界缺乏热交换而
形成的保温效应,就是太阳短波辐射可以透过大气射入地面, – 人为产生的 CO2明显增加。19世纪中叶,大气中CO2浓度为 而地面增暖后放出的长短辐射却被大气中的二氧化碳等物质 290ppm ,1980年,大气中CO2浓度升高到338ppm。1991 所吸收,从而产生大气变暖的效应。大气中的二氧化碳就像 年人类每年排放到大气中CO2为53*108t。 一层厚厚的玻璃,使地球变成了一个大暖房。据估计,如果 没有大气,地表平均温度就会下降到- 23℃,而实际地表平 均温度为15℃,这就是说温室效应使地表温度提高38℃。
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地下水的化学特征
• 地下水中的气体成分
– CO2:除了大气中CO2随降水入渗外,地下水中的CO2主要 来源于土壤,土壤中有机质的发酵作用和植物的呼吸作用使 土壤中不断产生二氧化碳,并溶入经过土壤的地下水中。 – 含碳酸类岩石在高温下的变质作用,而会产生CO2。 – 地下水中CO2的含量增多,其溶解碳酸盐岩的能力和对结晶 岩进行风化的能力都会增强。有侵蚀CO2和游离CO2之说。
酸雨:化石燃料的燃烧,给大气提
供了大量的SO2和其他氮氧化合物, 氧化并吸收水分后构成富含硫酸和 硝酸的降水,即“酸雨”。 这也成为地下水中硫酸根离子的 来源之一。
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地下水的化学特征:主要离子成分
• 重碳酸根离子(HCO3-):低矿化度水的主要 阴离子
–含量:一般不超过几百毫克/升。 –来源:1)沉积岩和变质岩中碳酸盐的溶解;2)岩 浆岩地区,则来自铝硅酸盐的风化溶解。 –需要说明的,CaCO3和MgCO3在水中溶解度很低,当 水中有CO2时,才有一定数量碳酸盐溶于水,水中 的HCO3-的含量与CO2含量存在一个平衡关系。
– O2和N2:地下水中的氧气和氮气主要来源于大气降水的入渗。 水中溶解的氧气越多,则越有利于氧化作用的进行。氧气远 比氮气活泼,在封闭环境中,氧将会耗尽只留下氮气,因此 氮气的单独存在说明处于还原环境,地下水起源于大气。另 外,大气中的惰性气体与氮气的比例恒定,等于0.0118,如 果地下水中的比例等于此值,则说明氮气来源于大气。 – CH4及H2S:地下水中出现CH4及H2S,说明地下水处于还原 环境。这两种气体的生成,均在与大气隔绝的环境中,有机 质存在,在微生物参与的生物化学反应有关。
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概述
• 水文地球化学(Hydro-geo-chemistry),是水文地 质学的一个分支,是专门研究地下水中化学成分的迁 移、聚集与分散的规律,并加以应用的科学。 • 地下水动力学(Hydro-dynamics),是水文地质学的 另一个分支,专门研究地下水运动规律和水量的学科。 • 地下水中元素的迁移不能脱离地下水的运动,不能孤 立、静止地研究地下水的化学成分及其形成规律。正 确的观点是:
因为K+大量地参与形成不溶于水的次生矿物(水云 母、蒙脱石等),并易于被植物吸收。
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地下水的化学特征:主要离子成分
• 钙离子(Ca2+):是低矿化度地下水的主要阳离子
– 含量:一般不超过几百毫克/升。 但在高矿化度水中,由于 主要阴离子是Cl- ,而且CaCl2的溶解度比较大,因此Ca2+的 绝对含量会增加,但远小于Na+的含量。 – 来源:1)碳酸盐沉积物和含石膏沉积物的溶解;2)岩浆岩 与变质岩地区,则来自含钙矿物的风化溶解。同样,与钠离 子来源很相似。
• 因此,地下水的化学成分是地下水与环境长期 相互作用的产物。化学成分是地下水的重要特 征之一。
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概述
• 地下水是良好的溶剂。
– 地下水溶解岩石的组成成分,搬运这些组分,并在 某些情况下将其中的某些组分析出。
– 水是地球中元素迁移、分散与聚集的载体。
– 水也是许多地质过程的参与者,如岩溶、沉积、成 矿等地质过程中都有地下水的化学作用。