水文地球化学的应用
第五章 水文地球化学的应用NEW
2004-03-17
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微量金属污染
控制微量金属污染的主要机理
吸附
•微量金属均以阳离子形式存在，易被岩土中的吸附剂吸附 ，化学吸附，不可逆；
沉淀
•微量金属的硫化物、碳酸盐属难溶盐，在Eh很低时，可形 成硫化物沉淀；而pH>7-8时，易形成碳酸盐沉淀；
注意：脂肪酸与金属的络合，能促进其迁移。固体 废物中的有机物分解时可形成数量可观的脂肪酸
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微量金属污染——Cr
存在形态
两种氧化态
• • • • • •
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Cr3+:CrOH2+、Cr(OH)2+、Cr(OH)4-; Cr6+：CrO42-、HCrO4-、Cr2O72-; pH=5-9， Cr(OH)2+、Cr(OH)4-占优势； 在碱性中等氧化的潜水中六价络阴离子为主； 由于阳离子已被吸附，所以， Cr6+污染常见； 毒性： Cr6+=300 Cr3+
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微量金属污染——Cr
铬污染修复
沉淀——还原条件， Cr6+还原为Cr3+，产生 Cr(OH)3
•还原剂：二价铁、有机质等；
吸附
•一定条件下， Cr6+阴离子可被吸附； •吸附剂：纳米铁、铁的氧化物、氢氧化物
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微量金属污染——Cr
利用零价铁除铬（Ⅵ）
由于铁廉价易得，处理工艺简单，效率较高，且Fe0 的一些反应产物具有磁性，可用磁铁或电磁铁吸走 ，不造成二次污染，是含铬废水处理的值得推广的 新技术 80年代初由Gould最早提出并应用于电镀废水和重金 属离子废水的处理。 在酸性条件下，用铁（主要是二价铁Fe2+）将六价铬 还原为三价铬，然后将溶液的pH值调高至中性或偏 碱性，使三价铬以沉淀形式析出，水质得以修复和 净化。
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。
水文地球化学方法在地下水研究中的应用
水文地球化学方法在地下水研究中的应用水文地球化学方法，特别是同位素和热力学基本原理方法的应用，解决了定量、半定量的水文地球化学的实际问题，使得水文地球化学研究地下水的方法更加严谨、完善。
解决某些地下水问题时，要结合水文地质条件和地质发展历史来研究地下水的化学成分形成。
通过研究地下水的水化学组成可以了解地下水的补给、径流条件，分析地下水化学演变规律和形成机制。
现今的水文地球化学研究方法按照其应用技术可分为地质学法、同位素法以及热力学法。
在研究具体问题时，经常是多种方法联合应用，相互补充、促进，使得研究成果更具说服力。
水化学类型法：地下水中主要离子的形成、含量及其变化受各含水层岩性和水文地球化学环境的影响。
查明地下水水化学类型的时空分布规律，可以判断地下水的来源，揭示不同含水层间的水力联系，有助于认识区域地下水水化学特征，了解地下水水质状况，分析地下水水化学演化规律。
地下水化学类型的分类不同的学者提出了不同的方法，有根据含氧酸根的形式将地下水按含盐度、硬度和碱度划分为三个水组，还有按地下水按矿化度、区域性进行分类，应用最广泛的是舒卡列夫将水中的 6 种主要成分作为分类的基础，提出的天然水化学分析资料的分类方法。
多元统计方法：通过综合考查地下水水化学成分，揭示水化学样品或指标之间复杂的内在联系，并从众多水质指标中归纳出影响水化学特征的主要因素，识别影响地下水水化学特征的主要水文地球化学作用，定量解释地下水的分类和各类地下水水化学特征的形成规律。
离子比例系数分析法：在地下水循环过程中，各离子组分及部分离子比值会呈现出规律性变化，因此地下水中离子组合及相关离子比值特征可用来判断地下水的成因，识别地下水化学成分的来源和不同水体混合过程，是分析地下水演化的有效手段之一。
相对比水化学类型进行的单一分析，离子比例系数分析可以揭示地下水化学成分变化的主要驱动力。
例：可以分析单个阴离子或阳离子之比，对苏锡常地区浅层地下水中rNa /rCl特征及其成因进行了初步探讨，发现rNa/rCl 值与海水入侵形成的沉积环境和沉积历史有关；也可以分析不同离子组合的比值之间的关系计算 ( Na /Cl) /EC、( Ca + Mg) /( SO4+ HCO3) 、( Na－Cl) /( Ca + Mg－HCO3－SO4) 等离子比例系数，表明影响水化学特征的主要控制因素是小流域岩石风化、离子交换和人类活动。
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。
水文地球化学的理论研究与应用
水文地球化学的理论研究与应用水文地球化学是地球化学和水文学的交叉学科，主要研究水文过程和地球化学过程的相互作用及其对环境的影响。
本文将介绍水文地球化学的意义、发展历程、主要研究内容和应用。
一、水文地球化学的意义水文地球化学的研究对于解决水资源开发、治理和保护问题具有重要意义。
随着全球气候变化和经济发展的加快，水资源短缺和水环境污染已成为威胁社会经济可持续发展的重要问题。
而水文地球化学的研究可以帮助我们深入了解水循环和地球化学循环的机制和规律，预测水文地球化学过程对水资源和环境的影响，从而制定科学的水资源管理和环保政策。
二、水文地球化学的发展历程20世纪60年代初，水文地球化学作为一门新兴的交叉学科开始萌芽。
1970年，奥地利水文学家Bruno Stumm首次提出了“水文地球化学”这一概念，并领导了世界上第一批水文地球化学研究团队。
此后，水文地球化学逐渐成为一个独立的学科，并吸引了越来越多的研究者加入到其中。
随着研究深入，水文地球化学的理论框架逐渐形成。
在水文学方面，研究者关注水文循环过程，包括降水、蒸发、输移、旁路、补给、消耗、汇入淋溶水、渗滤和地下水循环等。
在地球化学方面，研究者关注污染物和营养元素等物质在水体中的迁移和转化过程，包括生物地球化学、岩石地球化学、淋溶、沉积、吸附、氧化还原等。
三、水文地球化学的研究内容1. 水文学和地球化学循环过程的研究通过对水文学和地球化学循环过程进行研究，可以了解水资源的来源、流向和变化规律，分析地表和地下水水质的变化趋势，预测水资源的可持续利用方式。
2. 污染物和营养元素的迁移和转化研究研究污染物和营养元素的迁移和转化规律，可以揭示污染物的来源、迁移途径、转化过程和时空分布规律，为水环境保护和污染治理提供科学依据。
3. 土壤水化学和植被水化学的研究研究土壤水化学和植被水化学，可以了解土壤和植被的水分利用效率和水分循环特征，以及不同生态系统中物质循环的差异。
应用水文地球化学
绪言一、水文地质学与水文地球化学水是人类不可缺少的资源，也是人类赖以生存的生态环境体系的重要组成之一。
没有水，就不能维持生命。
人类起初只能在江河附近活动，自从发明了井，人类就可以在远离地表水源地的地方居住和活动。
中国是历史悠久的文明古国。
据现有资料，我国在新石器时代便已有水井，其中最早的一眼井在浙江省余姚县河姆渡，2米见方，木料支护，至今已有5700年历史1。
科学是在经济发展的需求中产生的。
中国不仅是最早应用地下水的文明古国，而且我们的祖先有很早就知道应用水文地球化学知识来解决生产生活中的问题。
水文地球化学的应用首先是在供水方面，特别是在具一定质量要求的水方面。
现在应用面越来越宽。
中国不仅是最早应用地下水的文明古国，而且我们的祖先很早就知道应用水文地球化学知识来解决土壤改良、水质保护、医疗保健和工农业生产等方面的问题。
①土地改良：据《吕氏春秋》记载，公元前422年，魏国修建漳水十二渠（在今河北河南交界处邯郸，河北磁县和临漳一带），秦国在今陕西泾阳县至富平县一带修建郑国渠。
漳水十二渠和郑国渠都是采用淤灌方法来改良盐碱地。
“决漳水，灌邺旁，终古斥卤，生之稻梁”。
“若有渠灌，则盐卤下湿，填淤加肥，更为粳（JING）稻”。
②水质保护：古代也知道环境水文地球化学的知识。
《管子》（春秋时代）中有改水的说法：“当春三月，…，抒井易水，所以去兹毒也，”。
“冬尽而始春，…，泄井，所以民寿也”。
水质保护的名言有“流水不腐，户枢（SHU）不蝼（LOU），动也。
”浚井也是我国保护水质的一个良好风俗。
③医疗保健：《管子》的《水地篇》中认为“水质决定人之性格和健康”。
《左传》中记有医疗卫生水文地球化学的知识。
“土薄水浅”的地方，易得“湿疾、脚肿”；“土厚水深”的地方，则“居之不疾”。
④温泉利用：很早以来，人们知道温泉可治病。
陕西临潼骊山（华清池）温泉，相传3000年前，周幽王曾在那里住过，秦始王砌石起宇，所以很早以前就开始利用了。
地球化学中的基本理论和应用
地球化学中的基本理论和应用地球化学是研究地球上各种物质构成、变化、分布规律的科学学科，它是地球科学中的重要分支之一。
在地球化学中，有一些基本理论和应用，下面就从这方面进行探讨。
一、地球化学的基本理论1. 元素的存在及分类所有的物质都由原子或分子组成，地球化学认为地球上大约有94种元素，每个元素都有自己的原子序数和原子量，其中，能够构成地球上大部分物质的元素称为地球化学主要元素，主要元素一般按照丰度高低分为四类：岩石形成元素、水形成元素、生命形成元素和大气成分元素。
2. 地球内部元素运动地球内部核心处温度很高，铁、镍等元素在核心处形成了实心核，实心核周围的外核是流动的液态铁合金，地核与原始外壳之间的地幔则是由硅、钙、铝、镁等元素构成的岩石体。
地球内部元素运动的过程中，发生了一些反应，例如地壳内不同元素间的化学反应、矿物的形成等等，这些过程都对地球化学的研究产生了深远的影响。
3. 元素的地球化学分布地球化学研究的重要目的之一是确定元素在地球各层次中的分布规律，这对于研究地球内部物理和化学过程、地质过程以及矿床成因等方面很有帮助。
二、地球化学在实际场景中的应用1. 环境保护近些年来，自然灾害、生态破坏、人工污染等问题日益严重。
然而，只有全面了解地球元素分布规律，才能采取更有效的环境治理措施。
2. 矿产资源勘探矿产资源勘探是地球化学的另一个重要应用领域，地球化学方法可以通过对矿区的地球化学特征和物质组成获取矿区信息，为矿产资源勘查和利用提供基础资料。
3. 水文地球化学水文地球化学指的是利用地球化学分析方法，研究水文过程中含有的各种元素化合物及其变化规律，为地下水污染治理提供更准确的科学依据。
4. 石油地质学石油地质学是探讨石油的成因、分布、储集及运移规律的专门学科，石油地质学包括石油地球化学、石油地震学、石油岩石学等方面。
这些技术的应用可以大大提高开采效率，促进石油资源的可持续利用。
总之，在现代社会中，掌握地球化学基本理论及其应用技术，无论是在科学研究、还是在工业生产和环境保护等方面，都具有非常重要的意义。
应用水文地球化学地化模式课程简介
应用水文地球化学课程简介一、应用水文地球化学课程简介1、课程目标：水资源、水环境、地质工程专业研究生的必修专业基础课，安排在研究生课程的前端，它是以上专业所有研究方向的研究生学习和工作的基础。
它也是水文地球化学学科与化学基础学科紧密结合的专业基础课程，高级科研教学人员必修掌握的基础知识，该课程的主要目标是为研究生在学习期间打好基础和为课题研究、论文编写和今后工作奠定深厚功力。
2、课程内容：①水岩作用基本概念和理论②水文地球化学作用基本概念和理论③水文地球化学参数和水文地球化学计算④水文地球化学工作方法⑤水文地球化学在国民经济中的意义3、教学方式：讲课、阅读、作业、读书笔记4、考核方式：考试或读书笔记、作业5、预修课程：高等化学、水文地球化学、水文地质学6、常用专业必读书目及参考书目：①Drever.J.I. The geochemistry of Natural Waters (Surface and Groundwater Environments) Thied edition, 1999②W.Stumm, J.J.Morgan,Aquitic Chemistry, 1981③С.Л.Шварцев,Гидрогеохимия，ИздательствоНауко，1982④沈照理，《水文地球化学基础》，地质出版社，1986⑤李雨新，水溶液理论概念，西北工业大学出版社，1993⑥李学礼，《水文地球化学》，原子能出版社，1988⑦史维浚，孙占学，《应用水文地球化学》，原子能出版社，2005⑧史维浚，《铀水文地球化学原理》，原子能出版社，1990⑨Donald Lanmuir Aqueous Environmental Geochemistry, Pretice Hall, 1997二、地球化学模式课程简介1、课程目标：地球化学模式是一门工具课程，安排在二年级第一学期。
地化模式是二十世纪八十年代出现的新型工具，科学发展由低到高、由定性到定量，地化模式是实现由定性到定量的良好工具。
第5章 水文地球化学的应用2
15 水文与水资源教研室 周亚红
影响氮转化的因素
自然环境因素
温度（ ） 温度（T）
• 硝化作用最佳温度范围（30-35℃） 硝化作用最佳温度范围（ ℃ • 反硝化作用最佳温度范围（35-65℃） 反硝化作用最佳温度范围（ ℃
氧化还原电位（ ） 氧化还原电位（Eh）
• 硝化作用发生（Eh > 250-300 mV） 硝化作用发生（ ） • 反硝化作用发生（Eh < 250-300 mV） 反硝化作用发生（ ）
3 水文与水资源教研室 周亚红
地下水污染物
含义
在人类活动影响下进入地下水系统的溶解物或悬浮物 人类活动影响下进入地下水系统的溶解物或悬浮物 上述物质使地下水水质向恶化方向发展 上述物质使地下水水质向恶化方向发展 无论上述物质的浓度是否达到使水质超过使用标准的程度， 无论上述物质的浓度是否达到使水质超过使用标准的程度， 都应视为污染物 分类 化学污染物 生物污染物 放射性污染物
9 水文与水资源教研室 周亚红
地下水氮污染
地下环境中的氮 离子——NH4+、NO3-、NO2离子 溶解气体——N2、N2O 溶解气体 有机化合物——有机氮 有机氮 有机化合物 地下水中氮的来源 天然来源 • 研究证明天然土壤中的有机氮是地下水的 3-N主要 研究证明天然土壤中的有机氮是地下水的NO 主要 天然土壤中的有机氮是地下水的 来源 • 沉积地层中也会含有地质成因的氮 人为来源 • 人为来源主要有化肥、农家肥、城市生活污水及生活 人为来源主要有化肥、农家肥、 垃圾
NO3 -N
13 水文与水资源教研室 周亚红
地下水系统氮循环机理
3、反硝化过程 、
通过微生物使NO3-N还原为气态氮（N2、N2O） 还原为气态氮（ 、 通过微生物使 还原为气态氮 ） 的过程 参加的微生物通常是异养细菌为主， 参加的微生物通常是异养细菌为主，故反硝化 过程一般需有机碳作为能源
地球化学在地下水污染治理中的应用
地球化学在地下水污染治理中的应用地下水是地球上重要的自然资源之一，它对于维持生态平衡、保障人类生活和工农业生产具有不可替代的作用。
然而，随着工业化和城市化进程的加速，地下水污染问题日益严重，给人类的健康和环境带来了巨大的威胁。
地球化学作为一门研究地球物质组成、化学性质和化学过程的科学，在地下水污染治理中发挥着重要的作用。
一、地球化学的基本原理与方法地球化学主要研究地球内部和表面的化学元素分布、迁移和转化规律。
在地下水污染治理中，常用的地球化学方法包括化学分析、同位素分析、水文地球化学模拟等。
化学分析是通过对地下水样品进行各种化学成分的测定，了解污染物的种类和浓度。
这有助于确定污染的来源和程度，为后续的治理措施提供依据。
同位素分析则可以追踪污染物的来源和迁移路径。
例如，通过测定水中不同同位素的比例，可以判断地下水的补给来源以及污染物是否来自特定的污染源。
水文地球化学模拟是利用数学模型来模拟地下水系统中化学物质的迁移和转化过程。
通过输入相关的水文地质参数和化学数据，可以预测污染物的扩散趋势，为治理方案的制定提供参考。
二、地下水污染的地球化学特征地下水污染具有独特的地球化学特征。
污染物进入地下水后，会与地下水的原有化学成分发生一系列的物理、化学和生物反应。
例如，一些重金属污染物在地下水中可能会发生沉淀、吸附、络合等反应，从而改变其存在形态和迁移能力。
有机污染物则可能会发生氧化、还原、水解等反应，影响其毒性和降解速率。
此外，地下水的氧化还原条件、酸碱度、离子强度等因素也会对污染物的行为产生重要影响。
了解这些地球化学特征对于制定有效的治理措施至关重要。
三、地球化学在地下水污染治理中的应用（一）污染源头的识别通过对地下水和周边土壤、岩石等介质的地球化学分析，可以确定污染物的来源。
比如，通过分析特定元素的比值或同位素组成，可以判断污染源是来自工业废水排放、农业面源污染还是垃圾填埋场渗滤液等。
（二）污染途径的追踪利用同位素示踪技术和水文地球化学模拟，可以追踪污染物在地下水中的迁移路径。
第十二章：水文地球化学的应用
类矿床的金属硫酸盐易溶于水，所以能形成清晰的水分散 晕； LOGO
某些其它金属、稀有金属及贵金属，如Ni，Mo，Cr， Li，Rb，V，Ag，Au等矿床； 非金属矿床，如B，P等； 放射性矿床，目前主要用来寻找铀矿； 石油及天然气，利用油田水中的某些指示元素和气体， 可以指出地区的含油性或油气的存在；各种盐类。 （一）水文地球化学找矿标志 水文地球化学找矿标志，是指在矿体影响下，地下水中 某些含量增高的矿化组分及化学元素。根据这些增高含量 的矿化组分和化学元素，可以评价矿体的存在。按形成和 分布特征，水文地球化学找矿标志可分为矿体标志和晕标 志；按与一定类型金属矿床的关系，又可分为直接标志和 间接标志两种。 LOGO
LOGO
晕水，甚至背景水中金属元素的分布。 地下水的pH值的变化，受含水岩石的碳酸盐度、水的矿化度和 水交替强度等的影响。围岩的碳酸盐度高、水的总矿化度大以及较 强的水交替条件都不利于酸性水的形成和保存。所以，只有在含大 量黄铁矿的金属矿床和非碳酸盐类岩石及地下水矿化度较小的地区， 酸性水的形成和分布最明显，这时pH值是良好的找矿标志。而那些 含黄铁矿较少、氧化作用较弱和碳酸盐类岩石分布的地区，地下水 pH值相对降低不明显，因而不能作为良好的找矿标志。但是对于分 布在碳酸盐类岩石地区的遭受强烈氧化作用的金属硫化矿床来说， 其地下水的pH值仍然有很明显的降低。但是在矿区外围的弱矿化地 段地下水的pH值变化就不十分明显，pH值相对降低的矿体水只要 稍稍离开矿体，pH值就开始增高。在这种条件下，pH值不能作为 典型的和唯一的找矿标志，但却可以作为解释异常和圈定矿体位置 的重要依据。 在硫化矿床影响下，地下水的pH值究竟能降低多少，往往因地
1、矿体标志 矿体标志一般出现在矿体水及矿坑水中。 矿体水的水文地球化学找矿标志，是指在矿体水中含量增 高的组分。水中金属Sb，Sn，Bi，Ge，Ga，In，Fe， A1的含量是受它们的氢氧化物和呈极低溶度积的Co，Cd， Hg，Pb的碳酸盐控制，所以金属的增高含量也能存在于 pH值近于7的矿体水中，但这种增高含量多存在于直接与 氧化的硫化物接触的地方。矿体水的特点是含量较高的所 有矿化组分与矿体化学元素的成分相一致。 2．晕标志 晕标志通常分布在晕水中。晕水中的矿化组 分的浓度受到稀释而区别于矿体水。 晕标志通常由下列组分组成： 矿体水带出的某些迁移能力强的元素和组分：Mo，Zn， Ni，Ag，S042-等。 LOGO
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。
如何应用测绘技术进行地下水文地球化学调查和地下水资源评价工作
如何应用测绘技术进行地下水文地球化学调查和地下水资源评价工作地下水是地球上重要的水资源之一，对于人类的生产生活起着至关重要的作用。
随着社会经济的发展和人口的增加，对地下水资源的需求也越来越大。
为了有效地进行地下水资源的评价和管理，测绘技术在地下水文地球化学调查中发挥着重要的作用。
地下水文地球化学调查是指通过对地下水的化学成分进行分析和研究，以了解地下水的污染程度、水质状况以及地下水的来源和补给方式等信息。
测绘技术在这一过程中可以用于获取地下水位面的分布情况、水文地球化学参数的测定以及地下水流动路径的模拟等。
首先，测绘技术可以通过地下水位面的测量与分析来研究地下水的分布情况。
地下水位面是指地下水埋藏深度与地表连接的面，也是地下水是否丰富和易于利用的重要指标。
通过使用地下水位面剖面图技术，可以清晰地观察到地下水的变化规律。
测绘技术可以使用全站仪、GPS等设备对地下水位面进行测量，再通过绘制等高线图等方法将测量结果展示出来，从而帮助研究者分析地下水位面的分布情况。
其次，测绘技术可以用于地下水文地球化学参数的测定。
地下水的化学成分是评价地下水质量的重要指标之一，也是判断地下水是否受到污染的重要依据。
通过测绘技术中的水样采集和分析方法，可以对地下水中的常见离子、重金属、有机物等化学成分进行定量分析。
这些数据可以提供给研究者进行进一步的地下水质量评价，并为地下水资源的合理利用和保护提供基础数据。
此外，测绘技术可以用于地下水流动路径的模拟与预测。
地下水流动路径的研究对于评价地下水的补给方式、掌握地下水补给源头以及判断地下水富集区域等具有重要意义。
通过测绘技术中的地电法、地磁法、电测深法等手段，可以获取地下水文地球化学调查中所需的地下水流动路径数据。
进一步，结合数学模型的建立与模拟，可以预测未来地下水流动路径的变化趋势，为地下水资源的科学评价和管理提供参考依据。
综上所述，测绘技术在地下水文地球化学调查和地下水资源评价工作中的应用具有重要意义。
应用化学在地质探测中的应用
应用化学在地质探测中的应用地质探测是指通过对地质现象和地质物理属性的探测，以获取地下地质信息的一种科学技术。
而应用化学作为一门研究物质变化和化学反应的学科，可以在地质探测中发挥重要的作用。
本文将介绍应用化学在地质探测中的应用，并探讨其在地质勘探、水文地质调查和环境监测等方面的重要性。
一、地质勘探中的应用1. 地球化学勘探地球化学勘探是通过分析地表、岩石、土壤和微生物中的化学元素和同位素含量，来推断地下矿产资源和地质构造信息的一种方法。
应用化学在地球化学勘探中发挥着重要作用。
例如，通过对地表土壤和岩石进行采样和化学分析，可以确定地下金属矿床的富集程度和分布规律，为矿产资源勘探提供重要依据。
2. 化学探矿化学探矿是指利用化学方法对岩石、土壤、水和植被进行化学性质和成分分析，以探测地下矿床的存在和规模的一种方法。
应用化学的分析技术，可以对矿石中的特定元素进行测定，从而推断矿床的类型和含量。
例如，通过对矿石样品进行酸溶解和测定矿石中金属元素的含量，可以确定金矿床的分布范围和富集程度，为金矿的勘探提供可靠的依据。
二、水文地质调查中的应用1. 地下水质监测地下水质监测是指通过对地下水中的化学成分和微生物含量的监测，来判断地下水的水质状况和受污染程度的一种方法。
应用化学的分析技术，如常规水质分析和微生物检测方法，可以准确地测定地下水中的各种物质和微生物的含量，从而判断地下水是否受到污染，为地下水资源的保护和管理提供依据。
2. 水文地球化学调查水文地球化学调查是指通过研究水体中的化学性质和流域地质背景，来揭示水体形成和演化的一种方法。
应用化学的分析技术，如同位素分析和地球化学模型，可以解释水体中元素的来源和演化过程，从而揭示水文地球化学循环的规律，为水文地质调查提供理论基础。
三、环境监测中的应用1. 地下水污染监测地下水污染监测是指通过对地下水中有害化学物质的监测，来评估地下水污染程度和追踪污染源的一种方法。
应用化学的监测技术，如气相色谱、液相色谱和质谱分析等方法，可以对水样中的有机污染物和无机污染物进行定量分析，从而评估地下水的污染程度，并找出污染源。
水文地球化学方法在地下水研究中的应用综述
内容摘要
本次演示的研究结果揭示了皖北矿区地下水的变化趋势和潜在问题，提出了 未来研究方向。我们认为，未来的研究应该更加注重地下水水文地球化学特征的 细部分析和模型研究，以更加准确地预测和评估煤炭开采和工业废水排放对地下 水的影响。应该加强该地区水资源的合理利用和管理，采取有效措施保护地下水 资源，防止过度开采和污染。
2、水文地球化学方法的定义、 分类和应用
2、水文地球化学方法的定义、分类和应用
水文地球化学方法是一种通过研究地下水系统中物质的地球化学行为，了解 地下水的形成、流动、转化和污染等方面的信息的方法。根据研究目的和手段的 不同，水文地球化学方法可分为化学分析法、同位素示踪法、数值模拟法等。
2、水文地球化学方法的定义、分类和应用
内容摘要
随着环境科学、水文学和地质学等领域的发展，水文地球化学模型的研究变 得越来越重要。本次演示将围绕水文地球化学模型的研究进展展开，介绍其背景、 研究现状、研究方法、研究成果以及未来研究方向。
一、引言
一、引言
水文地球化学模型是研究水文循环过程中元素迁移、转化和归趋的数学模型。 它能够模拟和预测自然和人类活动影响下水质变化及污染物扩散，为水资源管理 和环境保护提供科学依据。近年来，随着全球水资源的日益紧张和环境污染问题 的加剧，水文地球化学模型的研究和应用越来越受到。
化学分析法是一种通过对地下水中的化学成分进行分析，了解地下水的形成 和流动过程的方法。同位素示踪法则是利用同位素标记地下水中的某些组分，追 踪其在地下的迁移和转化过程。数值模拟法则是以地下水的运动和转化过程为研 究对象，建立数学模型进行计算和分析。
2、水文地球化学方法的定义、分类和应用
在实际应用中，这些方法可单独使用，也可联合使用，以获得更全面、准确 的信息。例如，在某地区地下水污染研究中，可以采用化学分析法检测地下水中 的有害物质，利用同位素示踪法追踪污染源，再通过数值模拟法预测污染的扩散 趋势。
水文地球化学软件的应用
AquaChem 的图形工具
AquaChem 的图形工具包括：
AquaChem 中的三线图
AquaChem 的图形工具
饼图
Schoeller 指印图
AquaChem 的图形工具
Stiff 折线图 放射图源自 2.掌握AQC的图形操作
3.能够熟练运用AQC对水文地球化学数 据进行作图及统计分析
水文地球化学软件的应用
二、实验内容
•
1.AQC的功能简介
•
•
2. AquaChem 的图形工具
3.AQC的应用
水文地球化学软件AQC
AquaChem 是一个专门用于水溶液地球化学数
据的图形和数值分析的软件包。它具有完全可 以由用户自己定制的地球化学数据和参数数据 库系统，并提供水文地球化学领域得到广泛应 用的多种数据分析和作图工具。 AquaChem 的数据分析功能包括单位转换、电 荷平衡、样品混合以及样品相关性分析和地球 化学参数计算等，辅之以广泛应用的水化学数 据图形工具，可以更清楚地表示水的化学特征 和质量。
aquachem的数据分析功能包括单位转换电荷平衡样品混合以及样品相关性分析和地球化学参数计算等辅之以广泛应用的水化学数据图形工具可以更清楚地表示水的化学特征和质量
水化学与水质监测
实践4：水文地球化学软件的应用 13地质工程
水文地球化学软件的应用
一、实验目的
• • •
1.了解AQC的应用领域及其功能
水文地球化学
水文地球化学研究现状、基本模型与进展摘要：1938 年, “水文地球化学”术语提出, 至今水文地球化学作为一门独立的学科得到长足的发展, 其服务领域不断扩大。
当今水文地球化学研究的理论已经广泛地应用在油田水、海洋水、地热水、地下水质与地方病以及地下水微生物等诸多领域的研究。
其研究方法也日臻完善。
随着化学热力学和化学动力学方法及同位素方法的深入研究, 以及人类开发资源和保护生态的需要, 水文地球化学必将在多学科的交叉和渗透中拓展研究领域, 并在基础理论及定量化研究方面取得新的进展。
早期的水文地球化学工作主要围绕查明区域水文地质条件而展开, 在地下水的勘探开发利用方面取得了可喜的成果( 沈照理, 1985) 。
水文地球化学在利用地下水化学成分资料, 特别是在查明地下水的补给、迳流与排泄条件及阐明地下水成因与资源的性质上卓有成效。
20 世纪60 年代后, 水文地球化学向更深更广的领域延伸, 更多地是注重地下水在地壳层中所起的地球化学作用( 任福弘, 1993) 。
1981 年, Stumm W 等出版了5水化学) ) ) 天然水化学平衡导论6 专著, 较系统地提供了定量处理天然水环境中各种化学过程的方法。
1992 年, C P 克拉依诺夫等著5水文地球化学6分为理论水文地球化学及应用水文地球化学两部分, 全面论述了地下水地球化学成分的形成、迁移及化学热力学引入水文地球化学研究的理论问题, 以及水文地球化学在饮用水、矿水、地下热水、工业原料水、找矿、地震预报、防止地下水污染、水文地球化学预测及模拟中的应用等, 概括了20 世纪80 年代末期水文地球化学的研究水平。
特别是近二十年来计算机科学的飞速发展使得水文地球化学研究中的一些非线性问题得到解答( 谭凯旋, 1998) , 逐渐构架起更为严密的科学体系。
1 应用水文地球化学学科的研究现状1. 1 油田水研究水文地球化学的研究在对油气资源的勘查和预测以及提高勘探成效和采收率等方面作出了重要的贡献。
陆地水文地球化学模型的构建与应用
陆地水文地球化学模型的构建与应用地球化学是研究地球内部和地球表层物质组成、结构、演化和运动的一门科学。
而水文地球化学则是研究水文系统中水和溶质在地球化学过程中的相互作用和变化规律的一门学科。
陆地水文地球化学模型的构建与应用，则是将地球化学和水文学相结合，通过建立数学模型来模拟、预测陆地水文地球化学过程的演变和影响。
一、模型构建陆地水文地球化学模型的构建从数据搜集和整理开始。
通过野外观测、实验室实验等手段，获取相关的水文地球化学数据。
这些数据包括水质数据、土壤、沉积物和岩石样品的化学成分、水体流量与流速数据等。
同时，还需要考虑环境因素如气温、降水等对水文地球化学过程的影响。
在数据的基础上，需要建立一套合理的数学模型来描述水文地球化学过程。
这个模型应包括水文过程的数学描述和地球化学反应方程。
一种常用的方法是采用物质平衡方程来描述物质的输送和转化。
地下水流、水体流动和物质扩散的方程可以用来描述水流的输送过程，而溶质反应动力学方程可以用来描述物质的转化过程。
通过将这些方程与水质数据、环境因素等联系起来，可以构建一个完整的水文地球化学模型。
二、模型应用陆地水文地球化学模型的应用非常广泛，可以用于研究水质变化、污染治理、资源评价等方面。
下面以几个具体的案例来展示模型的应用。
1. 水质预测利用水文地球化学模型，可以预测水体中溶质的浓度和水质的变化趋势，进而为水资源的开发和利用提供科学依据。
例如，在城市水源地保护规划中，可以通过模拟不同排放量和排放位置条件下水体的水质变化，来确定合理的废水排放标准和水质保护措施。
2. 污染治理水体污染是一个全球性的问题，通过模拟污染物在地下水中的传输过程，能够帮助我们了解污染源的位置、污染物的浓度分布和传输速率，进而制定有效的污染治理策略。
例如，在地下水污染治理中，可以通过模拟不同的流体动力和地质条件下，不同地点和程度的地下水污染情况，来制定合理的污染物采集和治理计划。
3. 资源评价模型还可以用于评估水资源的可持续利用性和土地利用对水资源的影响。
地球化学在海洋科学研究中的应用
地球化学在海洋科学研究中的应用地球化学是研究地球上各个元素的分布、演化和循环等过程的学科，在海洋科学研究中发挥着重要的作用。
通过地球化学的方法和技术，我们可以深入了解海洋中的物质组成、地球系统的演化以及人类活动对海洋环境的影响。
本文将就地球化学在海洋科学研究中的应用进行分析和探讨。
一、海洋元素循环过程研究地球化学的一个核心研究领域是元素的循环过程，而海洋中的元素循环对地球生物地球化学过程具有重要影响。
通过对海洋元素循环过程的研究，可以了解元素在海洋中的来源、分布和迁移路径，促进对海洋生物地球化学过程的深入理解。
例如，地球化学家通过研究海洋中氧和碳的分布与演化，揭示了全球碳循环和气候变化之间的关系。
海洋中的大气二氧化碳通过物理和生物作用与海水中的溶解气交换，通过此过程，可以对过去几十年的海洋生态系统变化进行重构，进而推测其未来发展趋势。
此外，地球化学还研究了海洋中的微量元素循环，如铁、锰、镍等。
这些元素对于海洋生物的生长和生态系统的结构与功能扮演着关键的角色。
通过深入了解这些元素的来源、运输和转化过程，可以预测和评估海洋生态系统对外界环境因素的响应和调控，为海洋保护和生态修复提供科学依据。
二、海洋沉积物的研究地球化学方法在海洋沉积物研究中也得到广泛应用。
海洋沉积物是地球上最大的可获得的地质存档，记录了海洋环境的演变过程和地球系统的历史。
通过对沉积物中的物质成分和结构的地球化学特征进行分析，可以重建过去的温度、海洋化学、海洋生物和沉积物来源等信息，为地质灾害预测、石油勘探和气候变化研究提供重要依据。
通过对沉积物中放射性同位素、有机质和矿物成分的测定，地球化学家可以确定沉积速率、澄清相变化和古环境演化等信息。
这些信息对于研究古海洋环境变化、掌握古地壳运动和海平面变化具有重要意义。
三、海洋污染物的监测和评估海洋污染是一个全球性的问题，严重威胁着海洋生态系统的健康和人类的健康。
地球化学方法在海洋污染物的监测和评估中发挥了重要作用。
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实际工作中，污染的判断一般应用背景值或者对照值。
背景值（或本底值） 地下水各种组分的天然含量范围。不是单值，是区间值
（环境背景值演化） 对照值 某历史时期地下水中有关组分的含量范围；或者地表环境污
染相对较轻地区地下水有关组分的含量范围。
有机氮的矿化过程
有机氮转化为无机形式的NH4-N的过程。
铵化细菌将有机物分解（将有机物中有机铵的成分分 解出来），因此，有机氮的矿化过程也叫铵化过程。
有机污染物 最常见、检出率高的是氯代烃类 (TCE，PCE, TCA, DCE, DCA), 其次是单环芳烃(BETX等）。它们的特点是 浓度低，ppb级或ppt级，大多是有毒的“三致”物；局 部污染的多，大面积的污染少。
ppm, Parts per million 百万分之几， 10-6 ，相当于mg/L ppb，Parts per billion 十亿分之几， 10-9 ，相当于ug/L ppt, Parts per trillion 万亿分之几, 10-12 ，相当于ng/L
污染标准
应用水质标准作为污染标准，在实用上不可取。
判别地下水是否受污染的主要目的，是为了防止。而污染在 许多情况下是一个渐变的过程，如果待污染组分超过水质 标准才定为污染，就失去了预防的意义。
地下水水质朝着恶化方向发展
地下水污染的含义：
凡是在人类活动影响下，地下水水质朝着恶化方向发展的 现象，统称为“地下水污染”。不管此种现象是否使水质 恶化达到影响使用的程度，只要这种现象一发生，就应视 为污染。天然水文地质环境中出现不宜使用的水质现象， 不应视为污染，而应称为天然异常。
农家肥（动物废物）； 城市生活污水和生活拉圾
明尼苏达州Sand Plain 含水层中地下水样的 δ15N直方图
氮的存在形式
地下水中的溶解氮除NO-3外，还有NO-2 ， NH+ 和溶于水 中的气态氮以及有机氮；
一般来说， NO-3是常量组分，其它是为量组分； 不同形式的氮，可以循环转化。
3.2 地下水中氮循环转化机理
第六章 水文地球化学的应用
解释地下水化学成分的形成与演化； 识别地下水的成因和循环交替条件； 了解水文地质条件； 成矿作用的古水文地质条件分析； 水文地球化学找矿； 热矿水的开发和利用； 地下水与地质灾害和地震； 地下水环境和人体健康 地下水污染； ······
地下水污染 地下水环境质量评价
第一节 地下水污染
河北平原某地地下水水质变化表
位置 年份
1975 1
1999
1975 2
1999
SO4 237.7
离子含量: mg/L; TDS: g/L
Cl
Na TDS
608.0 378.4 1.64
529.84 1585.59 1041.7 3.87
180.1 127.6 220.8 0.97
632.0 491.2 396.1 2.09
地下水环境。过量开采引起海水入侵，采矿活动造成酸性 水和重金属污染
按分布形式：点污染源、线污染源、面（分散）污染源
五类主要污染源
地下储存罐 化粪池 农业活动 城市垃圾填埋 污水坑
2.3 污染特点
隐蔽性
污染物浓度低，往往无色无味，难以觉察和发现；
难以逆转性（难恢复性；一旦污染，难以恢复和治理）
由于含水层水交替缓慢，因此，污染的地下水往往难 以自身净化恢复；
据: 水环所科研报告
2 污染物、污染来源、污染特点及污染途径
2.1 地下水中的污染物
凡是人类活动导致进入地下水并使水质恶化的溶解物或悬 浮物，无论其浓度是否达到使水质明显恶化的程度，均称 为地下水污染物。
化学污染物 生物污染物 放射性污染物
化学污染度、SO42-、TDS等。 它们的特点是大面积的污染多，局部的污染少。金属污染 物比较少见。
地下水深埋地下，难于治理。
2.4 污染途径
农田、垃圾填埋场、矿山等
间歇入渗型
（通过大气降水 或灌溉水的淋滤， 固体废物及包气 带中的污染组分 周期性地进入含 水层）。
连续入渗型
（污染物随水的 不断渗入而进入 含水层）。
污水坑、漏水排污管、受污染的地表水体
越流型
（污染物通过越流 从一个含水层进入 另一个含水层）。
人类活动造成水体质量恶化
天然环境下，地下水中某些组分 含量较高，不适宜人类饮用
1 地下水污染的含义
关于地下水污染，目前还没有统一的的定义。 不一致或矛盾之处主要集中在：
污染的属性：污染是人类活动的结果，还是包括天然的水文地 质作用？
污染的标准：以何种标准确定地下水是否受污染？ 明确的标准：地下水某些组分超过水质标准的现象； 抽象的标准：“限制或阻碍了水的应用”，“适用性遭到破 坏”
地下水通过弱隔水层、天窗及井管的越流
径流型
（污染物通过各种途径 以地下径流的形式进入 含水层）。
废水处理井、岩溶管道、海水入侵
3 地下水氮污染及其转化机理
3.1 地下水中氮的来源及其存在形式
氮的来源
天然来源：天然土壤中的硝酸盐；
人为来源：化学肥料（尿素、碳酸铵[(NH4)2CO3]、硝酸铵 (NH4NO3)、硫酸铵[(NH4)2SO4] 、铵水等）；
到底如何定义地下水污染，或者说地下水污染的含义是 什么呢？
污染属性 成因（科学性）：天然环境和漫长地质历史过程中，地下水中 某些组分在某些地方可能富集或者贫化，不适用于人类饮用或 其它用途（卤水，咸水，高氟水，高砷水等）；人类活动的结 果，也可能产生类似的现象。成因不同，不能混在一起。 水质保护（实用性）：天然环境和漫长地质历史过程中某些地 方某些组分含量高，是已经发生了的过程，是不能防止的；人 类活动造成的组分含量增加，可以通过适当的措施，控制和防 止。 地下水污染是由“人类活动引起的或影响的”
放射性污染物
如226Ra、238U、232Th等，这类污染物只在局部地方发现。铀 矿开采和精炼，原子能工业、放射性同位素的使用等。
生物污染物
细菌和病毒, 地下水中已发现了20多种。多出现在农村
复合污染物，共存污染物
2.2 污染来源
污染来源众多，分类不同
按成因：人为污染源，天然污染源 天然污染源：天然存在的，由于人类活动影响进入