6-1地下水的化学成分

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2 第三章 地下水的无机化学成分

2 第三章 地下水的无机化学成分

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

地下水的化学组成

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。

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地下水的物理性质和化学成分ppt课件

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
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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
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4.1 地下水的物理性质
2
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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
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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

地下水的物理性质及化学成分

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

第六章_地下水的化学成分及其形成作用

• 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。
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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
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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.

水文地质学基础 第六章 地下水的化学成分及其形成作用.
◆来源: 沉积岩、岩浆岩和变质岩的溶解;海水;
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

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
(2)颜色。纯水是无色 的,而地下水的颜色取决于水 中的化学成分及悬浮物。
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

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

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

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

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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2018/9/23
15
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?
2018/9/23
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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。
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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
2018/9/23
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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。
2018/9/23
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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。
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