地下水的物理性质及化学成分
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[理学]5地下水的物理化学性质
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5.2地下水的化学成分
• 硫化氢（H2S）、甲烷（CH4）：地下水中 出现H2S 与CH4，其意义恰好与出现O2 相反， 说明处于还原的地球化学环境。这两种气体 的生成，均在与大气比较隔绝的环境中，有 有机物存在，微生物参与的生物化学过程有 关。其中，H2S 是SO42-的还原产物。
5.2地下水的化学成分
5.1 地下水的物理性质
• 味
5.2地下水的化学成分
• 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。 • 4.2.1 地下水中主要气体成分 • 氧（O2）、氮（N2）：地下水中的氧气和氮气 主要来源于大气。它们随同大气降水及地表水 补给地下水，因此，以入渗补给为主、与大气 圈关系密切的地下水中含O2 及N2 较多。
5.2地下水的化学成分
• （3）地下水中的重碳酸根离子HCO3-来源 • ① 碳酸盐岩的溶解： Ca/MgCO3+H2O+CO2→2HCO3-+Ca2+/Mg2+； • ② 岩浆岩、变质岩地区铝硅酸盐矿物风化溶解 （钠、钙长石）： • Na2Al2Si6O16+2CO2+3H2O→2HCO3-+2Na++ H4Al2Si2O9+4SiO2。
5.1 地下水的物理性质
• 颜色
5.1 地下水的物理性质
• 透明度
• 测量透明度的方法，用筒底装有放水嘴的量筒， 量筒高100cm，直径3cm，将3mm粗的黑十字 线放在量筒底部，注满水后，慢慢打开放水嘴， 筒内水面缓缓下降，同时观测黑十字线，直到 能看到黑十字线的清晰图象为止。记录量筒内 水柱高度，按表确定水的透明度。
5.2地下水的化学成分
5.2.2地下水中离子及分子成分 阳离子：H+、Na+、K+、NH4+、Ca2+、Mg2+、 Fe3+、Fe2+ 阴离子：OH-、Cl-、SO42-、NO2-、NO3-、HCO3-、 CO32-、PO13主要的有6种离子： Cl-、 SO42-、 HCO3-、 Na+ （K+）、 Ca2+、Mg2+
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
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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+)
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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
第五章 地下水的化学成分及其形成
第1节 地下水的化学成分
• 特点 • 水迁移能力很强，但次于Cl-； • 含量由数mg/L~数十g/L。 重碳酸根离子（HCO3-） • 来源 • 来自含碳酸盐的沉积岩与变质岩（如大理岩） CaCO3+ H2O+CO2→2HCO3-+Ca2+ MgCO3+ H2O+CO2→2HCO3-+Mg2+ • 岩浆岩与变质岩地区，主要来自铝硅酸盐矿物 的风化溶解
第1节 地下水的化学成分
细菌成分：如氧化环境中存在的硫细菌、铁细菌； 还原环境中存在的脱硫细菌； 污水中的各种致病细菌等 • 分病源菌和非病源菌 • 细菌分析结果的表示： • 细菌总数：每毫升水或每升水中的细菌总数 • 菌度：含有一条大肠杆菌的水的毫升数 • 检定量：1升水中大肠杆菌的总数
第2节 地下水的主要物理化学性质
第1节 地下水的化学成分
• O2与N2共存---来源于大气并处于氧化环境 • N2单独存在---来源于大气并处于还原环境 • 大气中惰性气体（Ar, Kr, Xe）与N2的比值： （Ar, Kr, Xe）/ N2 = 0.0118 ， 则N2是大气起源 （Ar, Kr, Xe）/ N2 ＜ 0.0118，则N2是生物或变 质起源
第1节 地下水的化学成分
微量组分：Br、I、F、B、Sr等 胶体成分：未离解的化合物，颗粒直径10-7~10-5 主要的有：Fe（OH)3、Al（OH)3 及 HsiO3等 还有：CaCO3、MgCO3 各种硫化物：PbS，CuS，CdS等 有机质胶体 粘土质胶体 胶体的形成： 物理风化使矿物机械破碎磨细形成； 急剧化学反应使溶液过饱和并形成许多结晶中心， 但未来得及结晶而形成。
第3节 地下水化学成分的形成作用
地下水的主要物理性质
地下水的主要物理性质一、密度：质量密度的大小，决定于水中所溶解的盐类含量，水中溶解的盐分越多，其密度就愈大，有时可达1.2—1.3。
地下淡水的密度通常与化学纯水的密度相同。
二、颜色：决定于它的化学成分及悬浮于其中的杂质，含亚铁和硫化氢的水通常呈翠绿色；含氧化亚铁的水呈浅蓝绿色；含氧化铁的水呈褐红色；含腐植物的水呈桔黄色，褐色；硬度大的水呈浅蓝色；含悬浮物的水，颜色取决于悬浮物的颜色，其深浅决定于悬浮物量的多少。
三、味：决定于水中的化学成分，含NaCl的水，具有咸味；含NaSO4的水具苦味，含FeO的水具墨水味，含Fe2(SO4)3的水具锈味，有机质存在使水具甜味，含有重碳酸钙、镁及硫酸时则味美适口，一般水温在于20—300C时水的味道最明显。
四、决定于水中所含气体成分与有机物质。
含H2S时具有臭鸡蛋味，含FeO时具铁腥味，含腐植物时具鱼腥气味，一般400C时气味最明显。
五、透明度：决定于水中固定物质，有机质和胶体悬浮物的含量。
1、透明的：60cm水深可见3mm的粗线。
2、半透明的：微浑浊的，水深30cm可见3mm的粗线。
3、微透明的：浑浊的，小于30cm可见3mm的粗线。
4、不透明的：极浑浊的，水深很小，也不能清楚看见3mm的粗线。
六、温度：1、非常冷水：＜00C2、极冷水：0—40C3、冷水：4—20 0C4、温水：20—370C5、热水：37—420C6、42—1000C7、沸腾的水：＞1000C七、地下水的化学成分：矿化度：存在于地下水中的离子，分子及化合物的总量，称为水的总矿化度。
地下水按总矿化度分类名称淡水微咸水咸水盐水卤水总矿化度＜1 1—3 3—10 10—50 ＞50 g／l地下水按酸碱度分类名称强酸性水弱酸性水中性水弱碱性水强碱性水PH值勤＜5。
0 5.0—6.4 6.5—8.0 8.1—10 ＞10。
地下水的物理性质及化学成分
不同地区的地温梯度变化于：
0.6～10℃/100m之间。
地下水的温度对地下水的化学成分有很
大影响。水温增高，化学反应速度和溶解度
也增高。
过冷水
＜0℃
如：水温增高10℃时，冷 水
0～20℃
水分子的扩散速度约
低温热水
20～ 40℃
增加20％，化学反应 热 水 中温热水
40～ 60℃
速度增加2～3倍。
中高温热水
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、相对密度、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（气味） 五、地下水的味（味道） 六、地下水的比重
一、地下水的温度 水温变化范围可达100℃以上。在寒带和多年
无 有少量 有较多， 半透明状
有大量，似乳状
60cm水深 ＞30cm水深
＜30cm水深 水深很小 也看不见
四、地下水的嗅（气味）
地下水的气味取决于水中所含的气体成分和有
机物质。一般地下水是无嗅的。
“气味”的强弱 与温度有关，
含气体 或有机质
鉴别气味时，
一般将水加热 至40℃时，
H2S 含低铁Fe2+
的风化溶滤。此外：废水、污水的渗入，动物排泄物 和动物尸体腐烂是Cl- 的有机来源之一。
一般在居民点、工业区及其附近，地下水中Cl-含
放射性取决于其中放射性物质的含量，地下 水不同程度上或多或少地都具有放射性，但其 含量一般极微，循环于放射性矿床的地下水
其放射性相应增强。
第二节 地下水的化学成分
一、地下水的化学成分（有60多种） （一）地下水中的主要离子成分 （二）地下水中的主要气体成分 （三）地下水中的胶体成分 （四）地下水中的有机质及细菌成分
0.6～10℃/100m之间。
地下水的温度对地下水的化学成分有很
大影响。水温增高，化学反应速度和溶解度
也增高。
过冷水
＜0℃
如：水温增高10℃时，冷 水
0～20℃
水分子的扩散速度约
低温热水
20～ 40℃
增加20％，化学反应 热 水 中温热水
40～ 60℃
速度增加2～3倍。
中高温热水
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、相对密度、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（气味） 五、地下水的味（味道） 六、地下水的比重
一、地下水的温度 水温变化范围可达100℃以上。在寒带和多年
无 有少量 有较多， 半透明状
有大量，似乳状
60cm水深 ＞30cm水深
＜30cm水深 水深很小 也看不见
四、地下水的嗅（气味）
地下水的气味取决于水中所含的气体成分和有
机物质。一般地下水是无嗅的。
“气味”的强弱 与温度有关，
含气体 或有机质
鉴别气味时，
一般将水加热 至40℃时，
H2S 含低铁Fe2+
的风化溶滤。此外：废水、污水的渗入，动物排泄物 和动物尸体腐烂是Cl- 的有机来源之一。
一般在居民点、工业区及其附近，地下水中Cl-含
放射性取决于其中放射性物质的含量，地下 水不同程度上或多或少地都具有放射性，但其 含量一般极微，循环于放射性矿床的地下水
其放射性相应增强。
第二节 地下水的化学成分
一、地下水的化学成分（有60多种） （一）地下水中的主要离子成分 （二）地下水中的主要气体成分 （三）地下水中的胶体成分 （四）地下水中的有机质及细菌成分
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。
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。
工程地质学-地下水
Ca OH2 +2H+ Ca 2+ +2H2O 碳酸性侵蚀： 由于CaCO3在侵蚀性CO2作用下溶解使砼遭受破坏
CaCO3 H2O CO2 CaHCO3 2 Ca 2 2HCO3
Ca OH 2 +CO2 CaCO3 +2H 2O
②结晶性侵蚀：
②分解类腐蚀
③结晶分解复合类腐蚀
当 地 下 水 中 NH4- ， NO3- ， Cl- 和 由 于 地 下 水 中 含 有 超 量 Mg2+ 离子的含量超过一定数量时， CO2 时混凝土中的 CaCO3 被 与混凝土中的 Ca(OH) 发生反应， 2 溶解而受腐蚀，即为分解 Ca(OH) 与镁盐作用的生成物中， 2 类腐蚀。地下水的酸度过 除 Mg(OH) 不易溶解外， CaCl 则 2 2 大，即pH值小于某一数值， 易溶于水并随之流失 。硬石膏 那 么 混 凝 土 中 的 Ca(OH)2 CaSO 一方面与混凝土中的水化 4 也要分解，特别是当反应 铝酸钙反应生成水泥杆菌；另一 生成物为易溶于水的氯化 方面，硬石膏遇水生成二水石膏。 物时，对混凝土的分解腐 二水石膏在结晶时体积膨胀，破 蚀很强烈。 坏混凝土的结构。
主要是硫酸盐侵蚀，是含有硫酸盐的水与砼发生反应，在砼的孔洞中形成石 膏和硫酸铝盐晶体；由于结晶膨胀作用使砼的强度降低以致破坏。
生成硫酸铝盐的反应式为： 3CaO.Al2O3.6H2O+3CaSO4 25H2O 3CaO.Al2O3.3CaSO4.31H2O 石膏是形成硫酸铝盐的中间产物。 ③结晶分解复合性侵蚀
第5章 地下水
内容提要
5.1概述
5.2地下水的类型及其主要特征
5.3地下水的性质
六.地下水的物理性质
一、地下水主要的气体成分
氧（O2）、氮（N2）、二氧化碳（CO2）
硫化氢（H2S）、甲烷（CH4），
常见气体成分与地下水所处环境和地下水来源有关
二、地下水中主要离子成分
地下水中含量多的有七种离子
阴离子： HCO3- ， SO42- ， Cl-
阳离子： Ca2+,
Mg2+,
K+, Na+
地下水中常见的气体成分
常温带以下的地下水温度同地温一样随深度而增 加，可用下面公式来计算：
2.地下水的透明度
测定方法： 量筒（高100cm，直径3cm）＋黑十字线（粗3mm）
透明度分级： 透明的—无悬浮物，>60cm水深见图像 半透明的—少量悬浮物，30~60cm水深见图像 微透明的—有较多悬浮物，<30cm水深见图像 不透明的—大量悬浮物，似乳状，水深很小也看 不清图像
硬度表示方法 德国度（H0)：一升水含10mgCaO或7.2mgMgO； 毫克当量数（meq/L）：每升水中含有Ca2+、Mg2+毫克当量的 总数； 摩尔数（mol/L）：每升水中含有Ca2+、Mg2+摩尔的总数。
第三节 地下水化学成分的形成
地下水中化学成分是很复杂的，各种成分的形成 与地下水的起源及其以后的活动过程有关。 一、地下水原始化学成分的特点 地下水有着 多种不同的起源，不同起源的地下水，其原始 成分各有特点。
如氧、钙、钾、钠、镁等元素在地壳中分布甚广， 它们在地下水中也最常见，并且含量也较多。 而有些元素如硅、铁等在地壳中分布虽广，但由于 其溶解度低在地下水中含量并不多。 相反，另一些元素如氯等．在地壳中含量虽然较少， 但因其化合物的溶解度大，在地下水中却大量存在。 在地下水中这些元素一般以离子、化合物、分子及 游离气体状态存在，但以离子状态为主。
地下水的化学成分及其形成作用概述地下水是天然溶液
第六章地下水的化学成分及其形成作用第一节概述地下水是天然溶液。
地下水在参与自然界水循环过程中，与大气圈、水圈与生物圈同时发生着水量交换、化学成分的交换（—水质状况）。
水是良好的溶剂，地下水在空隙中运移时，可以溶解岩石中的组分，使地下水的化学成分丰富多彩。
地下水的物理性质：温度、颜色、嗅、味、密度、导电性与放射性地下水的化学性质：气体成分、离子成分、胶体物质、有机质等地下水的放射性、微生物成分等。
第二节地下水的化学特征一、地下水中常见的气体成分主要有氧（）、氮（）、二氧化碳（）、硫化氢（）、甲烷（），常见的气体成分与地下水所处环境，地下水的来源有关。
（1）氧（）、氮（）来源：在大气成分中、含量很高，随降水一起入渗进入地下含水层中。
反过来，如果地下水中富含与——也说明地下水是大气起源。
由于活跃，在地下水运动中易发生氧化作用而消耗，因此，大气起源的地下水中，也可能独立存在。
此外，氮还有生物起源与变质起源。
指示意义：含量高指示氧化环境；封闭环境下，氧被耗尽只剩下，则为大气起源封闭环境。
（2）硫化氢（）、甲烷（）来源：这两种气体，都是在封闭环境下生成的。
如是在有机物与微生物参与的生物化学过程中形成，还原环境下地下水中的→，在成煤过程中，在还原作用下产生，使煤田水富含。
同理，甲烷（）是成油和油气藏形成过程的结果，油田水富含甲烷（）。
指示意义：富含和的地下水，指示封闭的还原环境。
（3）二氧化碳（）大气降水中的含量较低，地下水中主要来源：①主要源于土壤层（入渗过程溶于水中）：有机质残骸发酵产生、植物呼吸作用产生②碳酸盐岩地层的脱碳酸作用③深部高温下，变质作用生成④人类活动，在使用化石燃料（煤、石油、天然气）时，大气中的增加作用：地下水中增加，水对碳酸盐岩的溶解、结晶岩风化溶解的能力愈强！（4）地下水中气体成分特征小结：①气体成分——指示地下水所处的地球化学环境氧化环境还原环境②气体成分增加水对盐类的溶解能力→促进水—岩的化学反应（即相互作用）二、地下水中的主要离子成分（1）概述：地下水中组分很多，而分布广、含量多的主要有七种离子阴离子：，，阳离子：，，，离子成分含量与什么有关？①各种元素的丰度（克拉克值）—即某元素在地壳化学成分中的重量百分比②该元素组成的化合物在水中的溶解度在自然界，丰度较高的元素，如Si、Al、Fe，在水中含量很低；而某些丰度较低的，如Cl、S、C，在水中含量却很高。
地下水的物理性质与化学成分PPT课件
3、横线后以字母t为代号, 表示水温, 单位为℃ 。 4、式中各成分含量一律标于该成分符号的右下角,
原子数则移至右上角。
舒卡列夫的水化学类型分类
1、根据水中各阴、阳离子含量, 将大于25%毫 克当量百分数的离子参加分类命名。阴离子在前, 阳离子在后, 含量大的在前, 含量小的在后, 中间 用短横线相连来对地下水化学类型进行命名。
大骨节病与克山病 病因：缺钙、硫、硒等元素；饮用水中含过量的 腐殖酸。
慢性氟中毒
3.4.2 地下水污染及其与人类生存的关系
脱硫酸作用的结果 SO42-减少以至消失; HCO3-增加; pH值变大。
不同位置发生的水化学作用不同
浓缩 混合
脱碳酸
氧化作用 还原作用
溶滤作用
交替吸附 脱硫酸
3.4 地下水化学特征与为类生存的关系
在天然状态下，水中存在的有害物质或缺乏某些 人体所必需的物质问题，称之为第一类环境地质 问题或原生的环境地质问题。
（7）镁离子 主要来源于地下水对白云岩及泥灰岩的溶解。
镁盐的溶解度虽然比钙盐大，但镁离子容易被植 物吸收，所以在地下水中的含量一般比钙离子少。
3.2.2 地下水化学成分的性质
1. 总含盐量与总溶解固体（TDS）
定义：存在于地下水中的离子、分子和微粒（不
包括气体）之总含量称为地下水的总食盐量，通
常以 g/L 表示。
SO42-
Cl-
HCO3SO42-
Cl-
HCO3-
SO42Cl-
阳离子交替和吸附作用 一定条件下，颗粒将吸附地下水中的某些阳离子，
而将原来吸附的部分阳离子转为地下水中的组分，即 为阳离子交替和吸附作用。 影响因素：
岩土颗粒的比表面积； 阳离子吸附于颗粒表面的能力； 地下水中某些离子的相对浓度。
原子数则移至右上角。
舒卡列夫的水化学类型分类
1、根据水中各阴、阳离子含量, 将大于25%毫 克当量百分数的离子参加分类命名。阴离子在前, 阳离子在后, 含量大的在前, 含量小的在后, 中间 用短横线相连来对地下水化学类型进行命名。
大骨节病与克山病 病因：缺钙、硫、硒等元素；饮用水中含过量的 腐殖酸。
慢性氟中毒
3.4.2 地下水污染及其与人类生存的关系
脱硫酸作用的结果 SO42-减少以至消失; HCO3-增加; pH值变大。
不同位置发生的水化学作用不同
浓缩 混合
脱碳酸
氧化作用 还原作用
溶滤作用
交替吸附 脱硫酸
3.4 地下水化学特征与为类生存的关系
在天然状态下，水中存在的有害物质或缺乏某些 人体所必需的物质问题，称之为第一类环境地质 问题或原生的环境地质问题。
（7）镁离子 主要来源于地下水对白云岩及泥灰岩的溶解。
镁盐的溶解度虽然比钙盐大，但镁离子容易被植 物吸收，所以在地下水中的含量一般比钙离子少。
3.2.2 地下水化学成分的性质
1. 总含盐量与总溶解固体（TDS）
定义：存在于地下水中的离子、分子和微粒（不
包括气体）之总含量称为地下水的总食盐量，通
常以 g/L 表示。
SO42-
Cl-
HCO3SO42-
Cl-
HCO3-
SO42Cl-
阳离子交替和吸附作用 一定条件下，颗粒将吸附地下水中的某些阳离子，
而将原来吸附的部分阳离子转为地下水中的组分，即 为阳离子交替和吸附作用。 影响因素：
岩土颗粒的比表面积； 阳离子吸附于颗粒表面的能力； 地下水中某些离子的相对浓度。
水文第五节
(2) 潜水
潜水面
地下水的运动方向
潜水是埋藏在地表下第一个稳定隔水层工具有自由表面 的重力水。这个自由表面就是潜水面。从地表到潜水面的距 离称为潜水埋藏深度。潜水面到下伏隔水层之间的岩层称为 含水层，而隔水层就是含水层的底板。潜水面以上通常没有 隔水层，大气降水、凝结水或地表水可以通过包气带补给潜 水。所以大多数情况下，潜水补给区和分布区是一致的。 潜水面的位置随补给来源变化而发生季节性升降。潜水面 的形状可以是倾斜的、水平的或低凹的曲面。当大面积不透 水底板向下凹陷，而潜水面坡度平缓，潜水几乎静止不动时， 就形成潜水湖；当不透水底板倾斜或起伏不平时，潜水面有 一定坡度，潜水处于流动状态，此时就形成潜水流。
泉 含水层
承压水
充满两个隔水层之间的水称承压水。承压水水头高于隔水顶 板，在地形条件适宜时，其天然露头或经人工凿井喷出地表称自 流水。隔水顶板妨碍含水层直接从地表得到补给，故自流水的补 给区和分布区常不一致。
在适当地质构造条件下，孔隙水、裂隙水和岩溶水都可以形 成自流水。在盆地、洼地或向斜中，出露于地表的含水层，海拔 较高部分成为地下水的补给区，海拔较低部分成为排泄区。在补 给区和排泄区之间的承压区打井或钻孔，穿过隔水顶板之后，水 就涌到井中。单斜构造也可以构成自流含水层。当单斜含水层的 一侧出露地表成为补给区，另一侧被断层切割，而断层构成水的 通道时，则成为单斜含水层的自流排泄区，此时承压区介于补给 区与排泄区之间，情况与自流盆地相似。当含水层一端出露于地 表，另一端在某一深度上尖灭或被断层切割而不导水时，一旦补 给量超过含水层容水量，水就从含水层出露带的较低部分外溢， 其余部分则成为承压区。
（2） 重力水
重力水指存在于岩石颗粒之间，结合水层之外， 不受颗粒静电引力的影响，可在重力作用下运动的 水。一般所指的地下水如井水、泉水、基坑水等都 是重力水，它具有液态水的一般特征，可传递静水 压力；重力水能产生浮托力、孔隙水压力；流动的 重力水在运动过程中会产生动水压力；重力水具有 溶解能力，对岩石产生化学潜蚀，导致岩石的成分 及结构的破坏。
第三章 地下水
一、地下水及含水层
强结合水 结合水 弱结合水 毛细水 液态水 重力水 土中水 非结合水 气态水 固态水
1、毛细水 定义：存在于细小孔隙中（直径0.002～0.5mm）， 受毛细作用控制的水。毛细水上升高度与土粒大 小相关，细小的土粒，水位上升越高。P120表5-1 为土层毛细水通常上升高度。毛细水对工程建筑 意义： （1）产生毛细力。 （2）导致土内产生封闭气体。 （3）助长地基土的冻涨现象；地下室受潮；危害 房屋基础及公路路面；土的沼泽化、盐渍化。
2、重力水 、 定义：存在于较粗大孔隙中，在重力作用 下自由流动的水。 产生浮托力；孔隙水压力；潜蚀。 含水层：能够给出并透过相当数量的重力 水的岩层或土层。如碎石土、碎屑岩。 隔水层：不能够给出并透过相当数量的重 力水的岩层或土层，或给出并透过水的数 量微不足道的岩土层。粘土层、页岩
二、岩土的水理性质
上层滞水 包 气 带 水 饱 和 带 水
潜水面 潜水
承压水
二、潜水 定义： 定义：埋藏在地表以下第一个连续稳定的隔水层 以上，具有自由水面的重力水。 以上，具有自由水面的重力水。 1、潜水特征 、 （1）潜水面以上无稳定的隔水层存在，大气降水 ）潜水面以上无稳定的隔水层存在， 和地表水直接补给。水位受气象要素影响较大。 和地表水直接补给。水位受气象要素影响较大。 （2）潜水自水位较高处向水位较低处渗流。在山 ）潜水自水位较高处向水位较低处渗流。 脊地带潜水位的最高处可形成潜水分水岭。 脊地带潜水位的最高处可形成潜水分水岭。
2、地下水中主要气体成分
主要气体成分有：O2、N2、CO2及H2S。一般情 况下，地下水中气体含量在几毫克/升到几十毫克/ 升，可反映地球的化学环境。 地下水中CO2含量越多，则溶解碳酸盐的能力越 强，如地下水中含有CO2气体，水体会对钢筋混 凝土产生侵蚀。 3、地下水中的胶体成分与有机质 以碳、氢、氧为主的有机质，常以胶体方式存在 于水中。难以离子状态溶于水中的化合物，常以 胶体型式存在于水中，如Fe(OH)2。