第一章 地球上水的性质与分布02

表：全球水的储量
这些数据说明了什么？
海洋水
海洋的总水量为13.38亿立方公里，占地球总水量的96.5％，如果平铺在地球 表面，平均水深可达2640米。
大气水
大气中的水汽来自地球表面各种水体水面的蒸发、土壤蒸发及植物散发。大 气水在7千米以内总量仅约占地球总水量的 0.001％。
地下水 地表之下储存于地壳约10千米范围含水层中的重力水，称为地下水。
源量为8288 亿立方米，扣除两者之间的重复计算水量7279 亿立方 米后，全国多年平均水资源总量为28124 亿立方米。
2、水资源时空变化 1）地区分布 地区分布很不均匀，总趋势是由东南沿海向西北内陆递减 按照年降水和年径流的多少，全国大致可划分为水资源条件不同的5 个地带：
5 个地带
多雨-丰水带 湿润-多水带 半湿润-过渡带 半干旱-少水带 干旱-干涸带
100~1 ＜1
主要物质 泥沙、粘土、藻类、细菌等不溶物质。 无机胶体（次生粘土矿物和含水氧化物） 有机胶体（腐殖酸） 盐类、气体和有机化合物。
八种主要离子 • 主要阳离子：K+、Na+、Ca2+、Mg2+ • 主要阴离子：CI-、HCO-、SO42-、CO32-
• 矿化度：天然水中各种元素的离子、分子与化合物的总量。 • 矿化过程：各种溶解质在天然水中的累积和转化。
3、水资源条件和问题 （1）水资源总量不少，但人均、亩均水量较少，合理利用和保护水资源应作 为我国长期坚持的国策。
总量：第五位（次于巴西、加拿大、美国、印尼） 人均水量：第88位
年份 2000年 2001年 2002年 2003年 2007年
人均水资源量(立方米/人) 2193.9 2112.5 2207.2 2131.3 2200
2、水资源的特性
水资源的循环再生性与其有限性
时空分布的 不均匀性
水资源 的特性
利用的广泛性 和不可代替性
利与害的两重性
水体类型 永冻带底冰 极地冰川和雪盖
海洋 高山冰川 深层地下水
湖泊 沼泽 土壤水 河川水 大气水 生物水
循环更替周期 10000年 9700年 2500年 1600年 1400年 17年 5年 1年 16天 8天 几小时
土壤水 土壤水是指储存于地表最上部约2米厚土层内的水。
生物水 地球表面生物体内的贮水量约为1120立方千米。
二、水资源涵义与特性
1、水资源的涵义 广义水资源：世界上一切水体，包括海洋、河流、湖泊、沼泽、冰川、 土壤水、地下水及大气中的水分，都是人类宝贵的财富，即水资源。 狭义水资源：仅指在一定时期内能被人类直接或间接开发利用的那一部 分动态水体，主要指河流、湖泊、地下水和土壤水等淡水，个别地方还包 括微咸水。
（三）天然水的分类 分类的意义： （1）能反映天然水水质的形成条件和演化过程； （2）为水资源评价、利用和保护提供科学依据。
1.按水化学成分分类（库尔洛夫表达式） • 按照水中各种主要离子成分的相对含量等指标，以公式的形式来表 示水的基本化学性质。
小汤山温泉HCO3-Na、Ca型水
F0.005H2SiO30.032M0.38
第一章 地球上水的性质和分布
第一节：地球上水的物理性质 第二节：地球上水的化学性质 第三节：地球上水的分布与水资源
第二节 地球上水的化学性质
天然水的化学成分 天然水的矿化过程 天然水的分类
水体的化学性质
(一)化学成分 按性质通常分为三大类：
类型 悬浮物质 胶体物质 溶解物质
粒径（纳米） ＞100
按照河流补给情况，全国大致可分为三区： ①秦岭以南主要为雨水补给区，河川径流量的季节变化主要受降水季节分配 的影响，夏汛比较突出。
②东北地区、华北部分地区、黄河上游和西北一些河流，为雨水和冰雪融水 补给区，有春夏两次汛期，年径流过程线呈双峰型。
③西北内陆地区的祁连山、天山、阿尔泰山、昆仑山以及青藏高原部分河流， 主要由高山冰雪融水补给，径流量的变化与气温有密切关系，年内分配比较 均匀。
水汽输送 云
云
蒸发
植物蒸腾
降水
降水
小循环 湖
地下径流
地表径流
蒸发
蒸发 降水
小循环 海洋
三、世界水资源
（一）衡量水资源量的指标 （二）世界水资源的分布 （三）世界水资源的问题与对策
水资源是指全球水量中可为人类生存、发展所利用的水量，主要是指逐 年可以得到更新的那部分淡水量。
（一）衡量水资源量的指标 • 年降水量；年径流量（年径流量不仅包含降水时产生的地表水，而且还包括
40‰的海水，仍得出这一比例，其他元素含量的比值也具有恒定性。有了这一 特性，便可以通过任何一种元素的含量来推求其他元素的含量，而且这一特性 对计算海水盐度具有重要意义。
2.海水的盐度 （1）概念：单位质量海水中所含溶解物质的质量。 • 绝对盐度（SA）：海水中溶解物质的质量与海水质量的比值。 • 实用盐度（S）： 用K15 来定义。 – K15 ——在温度为15℃、压强为一个标准大气压下的海水样品的电导 率，与质量比为32.4356×10-3的标准氯化钾（KCl）溶液的电导率的 比值。
3、对策： 时间和空间上的合理调配； 积极开展水污染防治； 节约用水。
民谣
河南民谣“河流污染” 50年代淘米洗菜， 60年代洗衣灌溉， 70年代水质变坏， 80年代鱼虾绝代， 90年代身心受害。
广东民谣“水源污染” 50年代淘米洗菜， 60年代水质不坏， 70年代也还可爱， 80年代鱼虾绝代， 90年代不洗马桶盖。
地下水的补给）。所以，世界各国通常采用多年平均径流量来表示水资源量。
（二）世界水资源的分布 占世界人口总量40%的80多个国家为水资源匮乏的国家，其中有近30个国家
为严重缺水国，非洲占有19个，像卡塔尔仅有91m3，科威特为95m3，利比亚为 111m3，马尔他为82m3，成为世界上四大缺水国。
（三）世界水资源的问题与对策 1、问题：总量不足，分布不均匀，用水量增加，水环境污染；水资源浪费。 2、后果： 政治战争 “如果说上个世纪的许多战争是为争夺石油，那么下个世纪将会因水而战”。 生存战争 每天因缺乏安全饮用水而死亡的人数高达6000人。 水量短缺严重，供需矛盾尖锐
（一）大气水的化学组成及其特性 特点： 1.溶解气体含量近于饱和； 2.降水普遍呈酸性；
1、概念：pH值小于5.6的雨水。 2、原因：——燃烧煤、石油、天然气等，向大气中排放二氧化硫和氧化氮等酸 性气体。 3、分布：
4、危害： a 使河湖水酸化，影响鱼类生长繁殖，乃至死亡； b 使土壤酸化，危害森林和农作物生长； c 腐蚀建筑物和文物古迹； d 危及人体健康。
（二）矿化过程 1.溶滤作用 • （1）概念：土壤和岩石中某些成分进入水中的过程。 • （2）类型： – 全等溶解矿物：按矿物成分的比例全部溶于水中。例如氯化物、 硫酸盐、碳酸盐。 – 不全等溶矿物：矿物中只有一部分元素进入水中，而原始矿物保 持其结晶格架，主要是硅酸盐和铝硅酸盐。
2.吸附性阳离子交替作用 (1)概念：天然水中离子从溶液中转移到胶体上，是吸附过程。同时胶 体上原来吸附的离子，转移到溶液中是解吸过程。 (2)胶体对各种阳离子的吸附能力不同，顺序如下： – H+＞Fe3+＞Al3+＞Ba2+＞Ca2+＞Mg2+＞K+＞NH4+＞Na+＞Li+
（2）影响盐度在时间上与空间上的因素
增盐过程
蒸发 结冰 高盐洋流流入 与高盐海水涡动、对流混合 含盐沉积物的溶解
减盐过程
降水 融冰 低盐洋流流入 与低盐海水涡动、对流混合 大陆上的淡水流入
（3）世界大洋盐度分布 从亚热带海区向低纬和高纬递减，形成鞍形——总趋势； 南半球地带性较北半球明显； 大洋西岸盐度梯度大于东岸。
59
2)、多年变化 1、丰枯变化规律 2、极值比 最大值与最小值的倍比值，可以作为反映降水、径流年际变幅的指标。
3)、季节变化 全国降水量以夏季为最多，冬季很少，春季和秋季介于冬、夏之间。春
雨和秋雨各地不同，多气旋过境地方春雨较多，多台风过境的地方秋雨较多。 河川年径流量的季节变化取决于河流的补给条件。
（五）地下水的化学特征 1.土壤和岩石圈各种元素及化合物都可能存在于地下水中； 2.矿化度变化范围大； 3.化学成分随时间的变化极为缓慢，常需以地质年代衡量； 4.地下水与大气接触有很大的局限性，仅限于距地表最近的含水层。
第三节 地球上水的分布与水资源
一、地球上水的分布 二、水资源的含义及特点 三、世界水资源 四、我国的水资源
注：预计到2030年降至1800
国际水紧缺指标
轻度缺水：1700-3000 中度缺水：1000-3000 重度缺水：500-1000 极度缺水：<500
（2）水资源的地区分布很不均匀，与人口、耕地的分布不相适应，进行水 量的地区调配是水资源开发利用的重要课题。
3.氧化作用 包括使围岩的矿物氧化和使水中有机物氧化。
4.还原作用 在还原环境里，天然水若与含有机物的围岩（油泥、石油等）接触， 或受到过量的有机物污染，碳氢化合物可以使水中的硫酸盐还原。
5.蒸发浓缩作用 在干旱地区，内陆湖和地下水正在经历盐化作用。
6.混合作用 概念：两种或几种矿化度不同，成分各异的天然水相遇，混合以后 的矿化度和化学组成都要发生变化。
(二)海水的化学组成及特点 1.化学组成：80多种化学元素
– 大量元素：氯、钠、镁、硫、钙、钾、溴、碳、锶、硼、硅、氟等 12种，含量占99.8-99.9％ ；
– 微量元素：含量<1mg/l
– 海水组成的恒定性：12种元素的浓度比几乎不变 • 例如：测得浓度为35‰的海水中CI-和Mg+的浓度比是14.73︰1，再测浓度为
5、防治： 减少人为硫氧化物和氮氧化物的排放，研制煤炭中硫资源的综合开发与利用，
发展洁净煤技术、清洁燃烧技术等。
降水中的物质来源： 1.海面上汽包崩解和浪花卷起的泡沫飞溅弥散在空中，水滴蒸发成极细的干 盐粒； 2.风从地面吹起的扬尘； 3.火山爆发喷入大气的易溶物质及尘埃； 4.人类活动向大气排放的废气和烟尘。
（4）盐度的变化 • 日变化：幅度很小 • 年变化：不超过2×10-3
（三）河水化学成分的特点 特点： 矿化度普遍低； 水中各种离子的含量差异很大； 化学组成的空间分布有差异性； 化学组成的时间变化明显。
（四）湖水化学成分的特点 1.湖水的矿化度有差异 • 按照矿化度，常分为：淡水湖、微咸水湖、咸水湖、盐湖。 2.湖中生物作用强烈 • 各地的淡水湖泊都有不同程度的富营养化的趋势。 3.湖水交替缓慢，深水湖有分层性。
HCO365SO421 （K+Nபைடு நூலகம்）60Ca27
气体成分和特殊成分
矿化度
阴阳离子的摩尔百分数
T49℃
水温
2.按矿化度分类
类型 矿化度
低矿化 （淡水）
＜1
天然水矿化度分类表（g/l）
弱矿化
中矿化
强矿化
（微咸水） （咸水） （盐水）
1-24
24-35
35-50
高矿化 （卤水）
＞ 50
3.按主要离子成分比例分类 Ⅰ型：［[HCO3-］＞［Ca2++Mg2+］。低矿化水。 Ⅱ型：［HCO3-］＜［Ca2++Mg2+］＜[HCO3-+SO42-）。河水、湖水、地下水。 Ⅲ型：［HCO3-+SO42-］＜［Ca2++Mg2+］或[Cl-]＞[Na+]。高矿化度的地下水、 湖水和海水。 Ⅳ型：［HCO3-］=0。沼泽水、硫化矿床水和煤田矿坑水。
据卫生学家估计，目前世界上有1/4人口患病是由水污染引起的。发展中国家 每年有2500万人死于饮用不洁净的水，占所有发展中国家死亡人数的1/3。
四、我国水资源
（一）水资源总量 （二）水资源时空变化 （三）水资源条件和问题
1、水资源总量 水资源总量：是当地降水形成的地表水和地下水的总和。 全国多年平均地表水资源量为27115 亿立方米，多年平均地下水资
地 表 水 分 类 （ 阿 列 金 分 类 ）
4.C.A.舒卡列夫的分类方法 • 既考虑主要离子成分的摩尔百分数，又考虑水的矿化度。
地下水化学分类
四、水体的化学性质 （一）大气水的化学组成及其特性 （二）海水的化学组成及特点 （三）河水化学成分的特点 （四）湖水化学成分的特点 （五）地下水的化学特征