地下水的物理性质和化学成分资料

强
福岛第一核电站运营商东京电力公司发言人松茂直
之3月31日说，东电3月30日11时10分从1号反应堆地下 15米处采集地下水样本。
检测结果显示，每千克样本碘131放射性活度为430 贝克勒尔，超过政府规定安全水平1万倍。
3.2
地下水的化学成分
各种气体、离子、胶体物质、有机质以及微生物等 3.2.1 地下水中主要气体成分 主要的气体组分：O2、N2、CO2、H2S、CH4、H2、
离子浓度越高，温度越高，导电性越强
根据地下水的导电性，可以区分含水层和隔水层、 矿水和淡水，也可以根据导电性圈定富水地带，寻找 断裂破碎带 （8）放射性
取决于其中放射性物质的含量
地下水按放射性元素的含量（g/L）分为强放射性 水，中等放射性水和弱放射性水
以镭为例
弱 10-10g/L
中等 ＞10-9g/L
温度每升高1℃所需增加的深度（m）称为【地热增温 级】（m/℃） 一般地区为：33m/℃ 近代火山活动地区为：1m/℃；如西藏羊八井达到0.3m/℃ 前寒武纪地区为：100m/℃
（2）颜色
由于含有某种离子较多，或者富集悬浮物质 和胶体物质 取决于水中溶解的盐类和有机质 二氧化碳——清凉可口 重碳酸钙——味美可口 氯化钠——咸味 硫酸钠——涩味
CH3COOH 8NO3 6H2O 10CO2 4N2 8OH 能量

5S 6KNO3 2H2O 3N2 K2 SO4 4KHSO4
2)氮（N2） ②分布特征 A）由于N2的化学性质不及氧活泼，它的分布随深度的减 少，不及O2明显 B）大气中的惰性气体（Ar/氩、Kr/氪、Xe/氙xiān）与N2 的比例恒定，即：（Ar+Kr+Xe）/N2=0.0118。 比值等于此数，说明N2是大气起价化合物而从中沉 淀； 反之，地下水中含O2少，形成低价态化合物而易于在 水中迁移
B）对金属材料具有侵蚀作用。
如自来水管的锈蚀。
2)氮（N2） ①来源
A）主要来自大气，N2占大气的78%。
B）在封闭缺氧的地质构造，由于去硝化作用将NO3-和 NO2-转为N2。
第3章 地下水的物理 性质和化学成分
3.1
地下水的地下水的物理性质
地下水的物理性质通常是指温度、颜色、味、嗅、透 明度、比重、导电性、放射性等。
（1）温度
地壳表层有两个热能来源：一个是太阳的辐射，另
一是来自地球内部的热流。 地壳表层可分为变温带、常温带及增温带。
①变温带
受太阳辐射影响的地表极薄的带。由于太阳辐射能的 周期变化，呈现地温的昼夜变化和季节变化。 地温的昼夜变化只影响地表以下1～2m深。 变温带的下限深度一般为15～30m。此深度地温年变 化小于0.1℃。
碳氢化合物及少量的惰性气体。
来源：空气（O2、N2、CO2）、生物化学（H2S、 CH4、N2、CO2），化学及核反应（He、Rn） 气体成分存在的意义：①气体成分能够说明地下水所 处的地球化学环境；②地下水中的有些气体会增加水溶解 盐类的能力，促进某些化学反应。
1）氧（O2）
①氧的溶解度 溶解于水中的氧称为“溶解氧”，其溶解量随水的矿 化度升高、埋藏深度增加、温度升高、大气压力 降低 而 降低。 ②含量分布特征 A）地下水中溶解的含量，一般在0～15mg/L B）地下水中的O2随深度增加而减少（由于氧化作用 耗氧所致） C）缺氧环境各地深度不一，主要取决于地下水与大 气的隔离度
②常温带 地温一般比当地年平均气温高出1-2℃。在粗略计算 时，可将当地的多年平均气温作为常温带地温。
②常温带
②常温带
③增温带
常温带以下，地温受地球内热影响，通常随深度加大 而有规律地升高。
增温带中的地温变化可用【地温梯度】表示。地温梯 度是每增加单位深度时地温的增值，一般以℃/100m为单 位。
（3）味
氯化镁或硫酸镁——苦味 氯化亚铁——墨水味 氯化铁——铁锈味 有机质或腐殖质——甜味，但不宜饮用
（4）嗅（气味） 取决于所含的气体成分与有机物质
硫化氢——臭鸡蛋 腐殖质——霉味 亚铁离子——铁腥味
（5）透明度 （6）比重
含有泥沙、腐殖质等的原因 因温度、矿化度不同，比重不同
（7）导电性
因为含有各种离子成分
5 6 7 8
9 10 11
99.14 91.97 53.39 10.04
1.11 0.11 0.11
H 2 S H HS
HS H S 2
由于H2S的二级电离常数极 小，所以S2-在水中极少见
水中H2S衍生物的比例与pH值的关系
A）在酸性介质中（pH＜6.5），呈H2S溶解气体的形式存在 B）在碱性介质中（pH＞7.5），呈HS-形式存在；
C）中性介质（pH＝6.5－7.5），H2S、HS-各占一部分。
②分布特征 A）一般地下水中含量很少，多在1mg/L以下。 B）在油田地下水及现代火山活动区地下水中，H2S含 量较高，可达几十g/L~几百mg/L。H2S的存在说明地下 水处于还原环境。 ③来源 A）有机物来源：含硫蛋白质的分解，经常出现在生物 残骸腐烂的地方。 B）无机来源：缺氧条件下，脱硫酸作用使硫酸盐还原 分解而产生H2S；火山喷发气体的析出。
1）氧（O2）
③氧的来源 A）主要来源于大气，O2占大气21%，所以地下水中O2 浓度主要取决于地下水与大气的隔离程度； B）水生植物光合作用释放氧，光合作用把CO2转变为O2
6CO2 6H2O光合作用 C6 H12O6 6O2
C）放射性作用使水或水中有机物质分解而释出氧。
④氧的水文地球化学作用 A）O2决定地下水的氧化还原状态，从而影响水中元素
明水中含有生物起源或变质起源的N。
3)硫化氢（H2S） ①地下水中H2S的存在形式
天然水中，H2S能以溶解气 体及硫氢酸的离解形式存在：
pH值
H2S在水溶液中含量（% ） 游离H2S HS0.86 8.73 46.61 89.96
98.83 99.53 96.49
S2— — — —
0.04 0.36 3.50
SO4 2C 2H2O H2 S 2HCO3