第一章地下水的化学成分..

总的规律：
• 氯盐的溶解度 > 硫酸盐 > 碳酸盐 钙的硫酸盐,特别是钙、镁的碳酸盐,溶解度 最小;随着TDS增大,钙、镁的碳酸盐首先达到 饱和并沉淀析出,继续增大时,钙的硫酸盐也饱 和析出,因此,高矿化水中便以易溶的氯和钠占 优势（由于氯化钙的溶解度更大,故在TDS异 常高的地下水中以氯和钙为主）。
第一章 地下水的化学成分
1.1 水的结构与性质
1.2 地下水的化学成分
1.3 地下水质的综合指标及图形表示
• 水分子中氢原子围绕氧原子的排布是不对 称的，即两个氢原子不是排列在通过氧原 子中心的一条线上，而是以104°45′的夹 角进行排布，水分子中氢、氧原子的这种 排布，使水分子在结构上正、负电荷静电 引力中心不相重合，从而形成水分子的偶 极性质，即位于氧原子的一端为负极，而 位于氢原子的一端为正极。
(4)水具有使盐类离子产生水化作用的能力。 水分子的正极吸引着水中的阴离子，而负极 则吸引着阳离子，这种水中离子与水分子偶 极间的相互吸引作用，使得水中正负离子周 围被水分子所包围的过程成为离子水化作用 (离子的溶剂化作用)。离子的水化作用减弱 了正、负离子之间的相互吸引力，这是多数 盐类能够溶于水的重要原因。
(5)水具有良好的溶解性能。几乎所有的物质 都能被水溶解。水对固体物质的溶解性能主 要是由水的偶极性结构、水能使盐类离子水 化以及水的高介电效应等性质所决定。 (6)水具有高介电效应。在水中盐类离子晶体 发生离解时，一些水分子围绕着每个离子形 成一层抵消外部静电引力(或斥力)的外膜， 它会部分地中和离子的电荷，并阻止正、负 离子间的再行键合，这种水分子的封闭外壳 起绝缘效应(或屏蔽效应)，称为介电效应。
子含量相加，然后减去HCO3-含量的一半，作
为水的TDS。
为什么要减去一半，这是因为在蒸干时
有将近一半的HCO3-分解生成CO2及H2O而逸失，
同时保证与干涸残余物的重量相匹配。
• 按溶解性总固体含量(g/L)，将地下水分类 为：淡水<1，微咸水1～3，咸水3～10，盐 水10～50，卤水>50。
摩尔浓度：常见的摩尔浓度表示方法有两种， 一种是以每升溶液中所含溶质的摩尔数来表 示，另一种是以每千克溶液中所含物质的摩 尔数来表示。
当量浓度：离子的摩尔浓度(mol/L)与其离子 价的乘积。1eq/L=1000meq/L。
按水中所含成分的分布和含量：
分类
主要组分
含量
>5 mg/ L
主要成分
Cl-、SO42-、 HCO3-、 Na+、K+、 Ca2+、Mg2+、SiO2 B、NO3-、CO32-、F-、Sr、Fe Br 、I 、As 、Li、Sn等
(1)水具有独特的热理性质： ①水的生成热很高(-285.8kJ/mol)。生成热指 稳定单质生成1mol化合物时的反应热。由于水 的生成热很高，故其热稳定性很高。 ②水具有很高的沸点及到达沸点以前极长的液 态阶段。(和氧的同族元素氢化物相比)水的这 一异常特性，使得地球上有大量液态水的存在， 地球上的生命物质才得以繁衍生存。 ③水的热传导、热容、溶化热、汽化热以及热 膨胀，几乎比所有其他液态都高。 ④水的体积变化特殊。4℃时密度最大。
高分子物质及溶胶微粒 悬浊液和乳浊液;大多数微生 物
悬浮液（粗分质在水中的含量，常用浓度来表示， 常用浓度单位有质量浓度、摩尔浓度和当量 浓度。
质量浓度：有的以每升水中所含溶质的毫克 数(mg/L)或者微克数(µg/L)来表示，有的则 以每千克溶液中含溶质的毫克数(ppm)或者 微克数(ppb)来表示。
微量组分
0.01～10 mg/ L
痕量组分
一般<0.1 mg/L
• 溶解性总固体(TDS，TDS)：指溶解在水中的 无机盐和有机盐的总称(不包括悬浮物和溶解 气体等非固体组分)。
总TDS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
• TDS异常高的地下水中以氯和钙为主的原因：
氯离子(Cl-) • 氯离子在地下水中广泛分布,但低矿化水中一般含量仅数 mg/L到数十mg/L,高矿化水中可达数g/L乃至100 g/L以上。 • 地下水中Cl-的主要来源: ①沉积岩中所含岩盐或其它氯化物的溶解; ②岩浆岩中含氯矿物方钠石[NaAlSiO4· N aCl]、氯磷灰石 [Ca5(PO4)3Cl]的风化溶解; ③海水：海水补给地下水，或来自海面的风将细沫状的海水带 到陆地，使地下水中Cl-增多; ④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-。 • Cl-不为植物及细菌所摄取，不被土粒表面吸附，氯盐溶解度 大，不易沉淀析出，是地下水中最稳定的离子。 Cl-的含量随 着TDS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。
地下水的化学成分，概括来说是由无机物、
有机物、气体、微生物和同位素等成分组
成。
天然水组成分类
按水中所含成分的颗粒大小及其在水中的分散状态：
分类
真溶液（分子 －离子分散系 ）
胶体（胶体分散 系）
颗粒直径
<10Å
主要物质及形式
各种无机、有机低分子物质的 溶解分子、自由离子；
10Å至1000～
2000Å
(2)水具有较大的表面张力。表面张力是指液 体中处在液面层的分子受到一个朝向液体内 部的合力作用。水的表面张力对研究包气带 的水分运移及水文地球化学现象有重要意义。 (3)水具有较小的黏滞度和较大的流动性。黏 滞性是一种表征液体内部质点间阻力(内摩擦 阻力)程度的性质。水分子不易断开，但可作 一定距离的摆动和拉长，故水易于变形。
一般情况下,随着溶解性总固体的变化,地下水 中占主要地位的离子成分也随之发生变化，即： 低矿化水中以HC03-、Ca2+、Mg2+为主; 高矿化水以Cl-、Na+为主; 中等矿化水中,阴离子常以S042-为主,主 要阳离子为Ca2+、Mg2+。
地下水的溶解性总固体与离子成分间之所以具
有这种对应关系,主要原因是水中盐类的溶解度 不同。
• 地下水中分布最广、含量较多的离子（七
种）：
Cl-、SO42-、HCO3-、Na+、K+、Ca2+、 Mg2+。
• 构成这些离子的元素，或是地壳中含量较高， 且较易溶于水的（如O2、Ca、Mg、Na、 K ）；或是地壳中含量虽不很大，但极易溶 于水的（Cl、以SO42-形式出现的S）。
• Si、Al、Fe等元素，虽然在地壳中含量很大， 但由于难溶于水，地下水中含量通常不大。