水文地球化学习题

第一章
第二章水溶液的物理化学基础
1．常规水质分析给出的某个水样的分析结果如下（浓度单位：mg/L）：
Ca2+=； Mg2+=； Na+=； HCO3-=334； SO42-=； Cl-=；pH=。

求：
（1）各离子的体积摩尔浓度（M）、质量摩尔浓度（m）和毫克当量浓度（meq/L）。

（2）该水样的离子强度是多少？
（3）利用扩展的Debye-Huckel方程计算Ca2+和HCO3-的活度系数。

2．假定CO32-的活度为a CO32- =10-5，碳酸钙离解的平衡常数为10-9，第1题中的水样25℃时CaCO3饱和指数是多少？CaCO3在该水样中的饱和状态如何？
3．假定某个水样的离子活度等于浓度，其NO3-，HS-，SO42-和NH4＋都等于10-4M。

反应式如下：
H+ + NO3- + HS- = SO42- + NH4＋
问：25℃和pH为8时，该水样中硝酸盐能否氧化硫化物？
4．A、B两个水样实测值如下（mg/L）：
组分Ca2+Mg2+Cl-SO42-HCO3-NO3-
A水样706518813102044
B水样51098372120
求：Na+ + K+、TDS、盐度、总硬度、暂时硬度、负硬度。

5．请判断下列分析结果（mg/L）的可靠性，并说明原因。

组分Na+K+Ca2+Mg2+Cl-SO42-HCO3-CO32-pH A水样506601871961836
B水样1020701336482144 6．某水样分析结果如下：
离子Na+Ca2+Mg2+SO42-Cl-CO32-HCO3-含量(mg/l)87481562289286720336
试计算Ca2+的活度(25℃)。

7．已知一水样（水温25℃）化学成分如下：
组分Na+K+Ca2+Mg2+Cl-SO42-HCO3-H4SiO4含量（mg/l）11771092417123818348
试问：
（1）离子强度是多少？
（2）根据扩展的Debye-Huckel方程计算，Ca2+和SO42－的活度系数？
（3）石膏的饱和指数与饱和率是多少？
（4）使该水样淡化或浓集多少倍才能使之与石膏处于平衡状态？
8．已知温度为（25℃），压力为105Pa（1atm）时，∑S=10-1mol/l。

试作硫体系的Eh-pH 图（或pE-pH图）。

9．简述水分子的结构。

10．试用水分子结构理论解释水的物理化学性质。

11．温、压条件对水的物理、化学性质的影响及其地球化学意义。

12．分别简述气、固、液体的溶解特点。

第三章地下水的无机化学成分
1．何谓硅质水和硅酸水？略述硅酸在各种天然水中的含量和存在形式。

2．C1-为什么具有很强的迁移性能？它在地下水中的含量变化有什么规律？地下水中C1-的来源？
3．水中碳酸平衡时的存在形式与水的pH值有什么关系？是pH值决定碳酸的存在形式吗？
4．什么是硝化作用和去硝化作用？它们各在什么环境中进行？
5．地下水按pH值可分为几组？它们与哪些成分有关？
6．地下水中的铁在何种介质中以什么形式迁移？
第四章地下水中的有机物质及其地球化学意义
1．略述地下水中有机物质的主要来源及其分布规律。

2．地下水中有机物质在油气形成中起什么作用？
3．略述有机物质对铀迁移和沉淀的影响。

4．略述沉积成岩阶段水中有机质对铀富集成矿的影响。

5．微生物的活动怎样对水体自净产生影响？
第五章水及水中元素的同位素成分
1．何谓同位素、同位素分馏系数和同位素效应？
2．自然条件下有哪些能引起同位素分离的作用？
3．水的同位素组成主要用什么方法来研究？它的单位和标准是什么？
4．略述天然水同位素组成的变化范围。

5．略述氢氧同位素常用的表示方法及标准。

6．硫同位素成分用什么标准来表示？略述地下水的硫同位素组成。

7．什么过程能引起硫同位素的强烈分馏？在什么情况下能最大限度地分馏硫的同位素？
8．自然界碳同位素成分的分馏过程有哪些？
9．沉积物的碳同位素成分由海岸向海洋方向有什么变化规律？它与什么有关？
10．次生方解石中碳的轻同位素是什么来源的？有几种？
11．略述硫的成因及其在天然水中的分布规律？
12．略述天然14C的产生及其循环。

第六章元素在地下水中的迁移和沉淀
1．元素以哪些形式溶于水中？
2．什么是胶体和胶体溶液？胶体的主要性质是什么？
3．何谓弥散作用？怎样判别元素在地下水中的迁移方式？
4．什么是标型元素？其标型程度取决于什么因素？
5．空气迁移标型元素有什么特征？根据它可区分哪几种氧化－还原环境？
6．什么是水迁移系数和迁移强度差异性系数？
7．什么叫化学键？按其结合性质可分为哪几类？
8．什么是离子电位？按离子电位可将元素划分为几组？
9．什么是溶度积？它对元素的迁移有什么影响？。

10．什么是溶液的离子强度？根据离子强度天然水可分成几个类型？
11．什么叫氧化－还原反应？pH对Eh有何影响？
12．什么是环境的氧化－还原电位？怎样测定它？什么叫控制电位离子（元素）？
13．地下水中Eh的变化范围是什么？为什么？
14．什么是地球化学垒？根据地球化学垒的形成原因可划分出几种地球化学垒的基本类
型？
第七章地下水化学成分的形成及其影响因素
1．什么叫溶滤作用？略述大气降水溶滤岩石形成溶滤水的过程？
2．什么是阳离子吸附交替作用？影响阳离子交替强度的因素是什么？
3．什么是水的混合作用？写出混合作用的数学公式（求矿化度公式及水的混合直线方程）。

4．略述气候因素对形成地下水化学成分的影响？
5．构造运动对形成地下水化学成分有何影响？
6．什么叫岩石的离子—盐类综合体？它包括哪些组分？
7．什么是地下水的扩散作用和渗透作用？它们之间有何不同？
8．略述温度和压力对地下水化学成分形成的影响作用。

9．生物因素怎样影响地下水化学成分的形成？
10．略述开采地下水对地下水化学成分的影响。

11．简述海成封存水化学成分的形成过程。

12．略述承压水盆地地下水化学成分的形成过程。

13．封闭地质构造中含石膏岩层或缺少有机质沉积岩层与正常海相沉积（含有机物质）含水层化学成分的形成有何区别？
第八章地下水的水文地球化学分带
1．略述中国潜水的纬度分带。

2．何谓地下水水文地质动力分带？
3．对承压水盆地深层地下水的地质动力作用现在有哪两种不同的观点？
4．承压水盆地中地下水动力动态有哪几种主导类型？
5．什么叫承压水盆地的水文地球化学水平分带？影响水平分带的因素有哪些？
6．什么叫承压水盆地的水文地球化学垂直分带？垂直分带有几种类型？
7．略述承压水盆地地下水的气体分带规律？
8．略述基岩裂隙水（水文地质地块）的高程分带性？
9．潜水的纬度分带异常有几种？
10．承压水排泄源分为几种？它们各有什么特征？
第九章地下热水的水化学特征
1.简述我国地下热水的主要类型。

2.简述火山和近期岩浆活动型地下热水的分布特征。

3.简述隆起带断裂构造型地下水热水分布特征。

4.简述沉降带盆地型地下热水分布特征。

5.简述隆起带地下热水形成的地质构造条件及其水化学特征。

6．简述沉降带地下热水的地质构造特点及其水化学成分特征。

7．简述近期岩浆活动型地下热水形成的地质构造条件及其水化学特征。

第十章地下水水文地球化学分类
1．略述地下水化学成分分类情况。

2．地下水水文地球化学分类的基本原则是什么？
3．按水中气体成分地下水分为几组？简述各组水的主要特征。

4．按水迁移元素将地下水分为几类？简述各类水的主要特征。

5．地下水形成环境、化学成分和矿化度三者之间有何依存关系？
6．略述潮湿地区微矿化度酸性硅酸水（潜水）及含N2硅质热水的形成过程，单独列出这种水有何地质意义？
7．天然水pH值的变化范围及影响水中pH值变化的因素是什么？
8．简述地下水水文地球化学分类的表示方法。

第十一章地球化学模式简介
1．写出海水中方解石的质量作用方程。

2．假定水的活度为1，pH值为多少时[CO2] = [HCO3-]? “[]” 表示活度。

.
3．某一地区存在两层含水层，水化学分析组分如下（单位mmol/L ）
含水层Tem
p
（C
)
pH Ca Mg Na K Si
碱度
(meq/L)
Cl SO4NO3-
非承压含水
层水
16.
承压含水层
水
16.
问题：
（1）如果各组分占单个元素总浓度的10%以上被认为是重要的，那么承压含水层中Cl，Ca，Mg，Na， Si和S元素的哪些组分存在形式是重要的？
含水层溶液方解石白云石石膏玉髓石英
CO2分压
饱和指数SI
非承压含水层水
承压含水层水
4．计算与模拟方解石在蒸馏水中的溶解量。

第十二章水文地球化学的研究方法
l．略述水文地球化学野外调查方法及水文地球化学研究的一般程序。

2．水文地球化学室内资料整理阶段一般要绘制哪些基本图件？
3．怎样利用氢、氧稳定同位素确定含水层的补给区或补给高度？
4．怎样利用硫同位素研究火山地区热水中硫酸根离子的成因问题？
5．13C能解决水文地质中的哪些问题？
6．利用氚（3H）能解决水文地质中的哪些问题？
7．利用热力学方法能解决水文地球化学中的哪些基本问题？并论述其基本原理。

8．略述古水文地球化学分析的主要内容。

9. 和对法国埃维恩地区的泉水进了研究，该区大气降水的氧同位素的组成为：δp ＝‰；泉水样品的同位素组成为：δs＝‰；泉水采样高程h＝385m；该区氧同位素高度梯度K＝‰/100m。

根据上述同位素数据，试鉴别对埃维恩泉水补给区以下三种设想的真伪：
设想Ⅰ：玉木冰期的沉积在整个倾斜平原上是连续的，从山麓一直延伸到高原的高处，在标高800米左右的这个带上，细粒冰碛层厚度不超过10米(玉木冰期沉积上部较细，透水性较差，中部较粗，构成含水层，底部又较细)，因此，推断含水层的补给区就在这里。

设想Ⅱ：埃维恩含水层由大气降水补给，补给在整个高原表面上和倾斜平原上起作用，倾斜平面下部细粒冰碛层厚达80米。

设想Ⅲ：由前阿尔卑斯灰岩岩溶水补给，标高大于1000米。

10. 江西崇仁马鞍坪地区不同高程浅层地下水δD、δ18O组成，见下表：
样号δ18O‰δD‰高程H(米) M01 350
M03 110
M06 220
M07 280
M08 250
我们已知，马鞍坪温泉的δD＝‰，δ18O＝‰。

请根据表中数据分析：
（1）该区大气降水的δD与δ18O的关系；
（2）该区大气降水的δD与δ18O值与高程的关系；
（3）判断温泉水的可能补给高程。

第十三章水文地球化学的应用
1．什么叫水文地球化学找矿标志？水文地球化学找矿标志有几种？
2．水文地球化学常用的间接找矿标志有几种？略述它们在找矿中的作用。

3．略述水文地球化学找矿中某些组分的比例系数的应用情况？
4．略述在成矿水文地球化学研究中地下水与成矿物质的迁移问题？
5．在地热勘探中常用的地球化学地热温标有哪几种，略述它们的应用条件及基本原理？ 6．何谓饮料矿泉水？略述其标准及命名原则？
7．略述我国医疗矿泉分类法（1981年修定方案）。

8．地下水污染能引起地下水化学成分的哪些变化？
9．从哪些方面评价灌溉用水的水质问题？。