地下水的化学成分及其形成作用
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换化学成份； ▪ 3、人类活动影响地下水化学成份。
▪ 总之，地下水的化学成份是地百度文库水与环境以及 人类活动长期相互作用的产物。
第二节 地下水的化学特征
▪ 一、地下水中的主要气体成份
▪ 常见 O2 , N2 , CO2 , CH 4 , H2S 等，尤以前三种为 主。气体成份一方面能说明地下水所处的地球化 学环境；另一方面，有些气体能够增强水溶解盐 类的能力，促进某些化学反应。
▪
（2）含钠矿物的风化溶解；
▪ 5、K⁺
▪ 来源：（1）含钾盐类沉积岩的溶解；
▪
（2）变质岩、岩浆岩盐中含钾矿物的风化溶解。
▪ 6、Ca⁺²
▪ 来源：（1）碳酸盐类沉积物及含石膏沉积物的溶解；
▪
（2）岩浆岩、变质岩中含钙矿物的风化溶解。
▪ 7、Mg⁺²
▪ 来源：（1）碳酸盐类沉积岩的溶解；
▪
（2）岩浆岩、变质岩中含镁矿物的风化溶解。
▪ （3）、水的溶解能力
▪ ①水对盐的溶解能力不是无限量的，当水中某 盐类的含量达到其溶解度时，水对此盐类便失 去溶解能力，总体上说，低矿化的水溶解能力 强，而高矿化的水溶解能力弱；
▪ ②水中CO₂、O₂等气体成分的含量决定着某些 盐类的溶解能力。
▪ （4）、水的流动性
▪ 停滞的地下水，随时间的推移，水中溶解盐类增多， CO₂、O₂等气体耗失，最终将失去溶解能力；地下 水流动迅速时，矿化度低，含CO₂、O₂的大气降水 和地表水等水源便会不断入渗更新含水层中的水， 使地下水可以保持较强的溶解能力。
三、地下水中的其它成份
▪ 1、离子： H⁺ 、Fe⁺² 、Fe⁺³ 、Mn⁺² 、NH₄⁺、 OH⁻、 NO₂⁻ 、NO₃⁻ 、CO₃⁻² 、SiO₃⁻² 、PO₄⁻³
▪ 2、微量元素：Br、I、F、B 、Sr ▪ 3、胶体：Fe(OH)₃、 Al(OH)₃及 H₂SiO₃等 ▪ 4、有机质：有机质的存在，常使地下水的酸
▪ 二、地下水中的主要离子成份
▪ 七种：Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Cl⁻、SO₄²⁻、HCO₃⁻
▪ 特点：
▪ （1）地壳中元素含量较多，且较易溶于水的（Ca、
▪ Mg 、Na、K）；
▪ （2）地壳中含量虽不很大，但极易溶于水的元素（Cl、 以SO₄²⁻形式出现的S）
▪ 注意：这些离子与水中总溶解固体联系密切，相互对应。
度增加。 ▪ 5、微生物：氧化环境中存在硫细菌、铁细菌；
还原环境中存在脱硫细菌等；污水中各种致病 细菌。
四、地下水的总矿化度及化学成份表示式
▪ （一）TDS： ▪ 1、概念：地下水中所含各种离子、分子
与化合物的总量称总矿化度。 ▪ 2、表示：以每公升水中所含克数（mg/l）
表示。 ▪ 3、测量：以105℃—110℃时将水蒸干
▪
（2）化石燃料燃烧产生SO₂（与氮氧化合物）
氧化后并吸收水分后构成富含H₂SO₄及NNO₃的降雨—酸
雨，从而使地下水中的SO₄⁻²增加。
▪
(3) 有机物分解。
▪ 3、HCO₃⁻
▪ 来源：（1）碳酸岩盐的溶解；
▪
（2）岩浆岩与变质岩地区的HCO₃⁻主要来自铝
▪
酸盐矿物的风化溶解。
▪ 4、Na⁺
▪ 来源：（1）沉积岩中岩盐及其它钠盐的溶解；
表面所吸附，不易沉淀析出，氯盐溶解度大， 是地下水中最稳定的离子。
▪ 2、SO₄⁻²
▪ 来源：（1）含石膏或其它硫酸盐的沉积岩的溶解。 其次天然硫，硫化物氧化使本来难溶于水的S以SO₄⁻²形 式大量进入水中。
▪ 2FeS2 + 7O2 + 2H2O = 2FeSO4 + 4H+ +2SO4-
▪ 2S + 3O2 + 2H2O = 4H+ +2SO4-
▪ 二、地下水温度
▪ 地下水温度受其赋存与循环处所的地温 控制：
▪ 已知年均气温（t）、常温带深度（h）、 地温梯度（γ），可概略计算某一深度 的地下水温，即：
▪
T=t+（H－h）·γ
▪ 同样，利用地下水温（T），可以推算出 其大致的循环深度（H），即：
H
T t
h
第四节 地下水化学成分的形成作用
▪ 一、溶滤作用 ▪ 水与岩土相互作用下，岩土中一部分物
质转入地下水中，这就是溶滤作用。溶 滤作用的结果是岩土失去了一部分可溶 物质，地下水则补充了新的成分。 ▪ 1、溶滤作用强度的影响因素 ▪ （1）、组成岩土的矿物盐类的溶解度 ▪ 溶解度越大，溶滤作用越强；
▪ （2）、岩土的空隙特征
▪ 缺乏空隙的岩土体，水难于和矿物盐类充分接 触，溶滤作用微弱；
▪ 2、人为作用大规模地改变了地下水的形 成条件，从而使其化学成分发生变化 （过量开采地下水引起海水入侵、不合 理引水灌溉容易造成次生盐碱化）
第五节 地下水化学成分的基本成因类型
▪ 一、溶滤水 ▪ 富含CO₂、O₂的渗入成因的地下水，溶滤它所径流的
岩土而获得其主要化学成分，这种水称为溶滤水。 ▪ 溶滤水化学成分的组成主要依靠溶滤作用，因此，
▪ 2、溶滤作用的特点
▪ （1）、溶滤作用越强，时间越长，矿化度越低， 水中以难溶离子为主要成分；
▪ （2）、气候潮湿多雨、地质构造开启性好、岩层 导水能力强、地下水径流与水交替迅速的地区，地 下水的矿化度越低。
▪ 二、浓缩作用
▪ 溶滤作用将岩土的成分溶于水中，地下水的流 动又把这些物质带到排泄区。如果一个地区以 蒸发为地下水的主要排泄去路，就会发生浓缩 作用。蒸发作用只排走水分，盐分仍保留在余 下的水中，随时间的推延，地下水溶液逐渐浓 缩，矿化度不断增大，随矿化度升高，溶解度 较小的盐类在水中相继达到饱和而沉淀析出， 易溶盐类的离子逐渐成为水中的主要成分。
六、混合作用
▪ 成分不同的两种水混合在一起，形成化学成分与原来 两者都不同的地下水，这便是混合作用。
▪ 混合作用的结果 ▪ （1）发生化学反应 ▪ 例如，当以SO₄⁻²、Na⁺为主的地下水与含有Ca⁺²、HC
O₃⁻为主的地下水混合时，
Ca(HCO3 )2 Na2 SO4 CaSO4 2NaHCO3
▪ 结果：水中SO₄⁻²减少，HCO₃⁻增加，pH 值增大。
五、阳离子交替吸附作用
▪ 一定条件下，岩土颗粒将吸附地下水中某些阳离子，而将其原来 吸附的部分阳离子转化为地下水中的组分，这便是阳离子交替吸 附作用。
▪ 产生原因：不同的阳离子其吸附于岩土表面的能力不同。 ▪ 吸附能力大小顺序：H⁺＞Fe⁺³＞Al⁺³＞Ca⁺²＞Mg⁺²＞K⁺＞Na⁺ ▪ 以含钙为主的地下水，进入主要吸附有Na+的岩土时，水中Ca⁺²
（一）O₂、N₂
来源于大气，随大气降水及地表水补给地下水， 地下水中O₂、N₂较多，说明地下水以入渗补给为主， 与大气圈关系密切。
溶解的氧含量越多，说明地下水所处的地球化学 环境有利于氧化作用的进行。
N₂单独存在，说明地下水处于封闭的还原环境， （大气起源）。
▪ （二）H₂S、 CH₄ ▪ 说明地下水处于还原环境，有有机质存在，并
▪ 地下水便形成以Na⁺、HCO₃⁻为主的地下水。 ▪ （2）不发生明显的化学反应 ▪ 例如，当高矿化NaCl海水混入低矿化的重碳酸钙、镁
型地下水中，基本上不产生化学反应，混合水的矿化 度与化学类型取决于参与混合的两种水的成分及其混 合比例。
▪ 七、人类活动
▪ 1、人类活动产生的废气物污染地下水；
便置换岩土所吸附的一部分Na⁺，，使地下水中Na+增多，Ca⁺² 减少。 ▪ 粘土及粘土岩类最易发生离子交换吸附，而在致密的结晶岩中， 实际上不发生这种作用。（岩土的吸附能力取决于岩土的比表面 积，颗粒越细，比表面积越大，交替吸附作用能力越强）注；比 表面积，单位体积多孔介质内所有颗粒的总表面积
M As Ub
Ca2 2HCO3 CO2 H2O CaCO3
Mg2 2HCO3 CO2 H2O MgCO3
▪ 四、脱硫酸作用 ▪ 当在还原环境中，当有有机质存在时，
若硫细菌能使SO₄⁻²还原为H₂S：
SO42 2C 2H2O 脱硫菌H2S 2HCO3
第六节 地下水化学成分的分析内容
▪ 一、分析内容 ▪ 1、地下水化学分析类别 ▪ 根据工作的目的与要求不同，分析的项目与精度也
不同，在一般水文地质调查中，分为简分析和全分 析，为了配合专门任务，则进行专项分析。 ▪ 简分析用于了解区域地下水化学成分的概貌，主要 分析HCO₃⁻、SO₄⁻²、Cl⁻、Ca⁺²、总硬度、ｐH值。其 目的是为了初步了解水质是否适于饮用。 ▪ 全分析用于全面了解地下水化学成分。全分析并非 分析水中的全部成分，一般定量分析以下各项：HC O₃⁻、SO₄⁻²、Cl⁻、Ca⁺²、NO₃⁻、NO₂⁻、K⁺、Mg⁺²、N a⁺、NH₄⁺、Fe⁺³、Fe⁺²、H₂S、CO₂、耗氧量、pH值 及干涸残余物
▪ 1、产生条件 ▪ （1）处于地下水排泄区 ▪ 因为只有水源源不断地向某一范围供应，
才能从别处带来大量的盐分，使之聚集。
▪ （2）干旱或半干旱气候 ▪ （3）地势低平，岩土颗粒细小，水位埋
深较浅
▪ 三、脱碳酸盐作用 ▪ 当温度高或压力降低时，水中的CO₂溶解
度减小，一部分CO₂从水中逸出，这便是 脱碳酸作用。 ▪ 结果：地下水中HCO₃⁻、Ca⁺²、Mg⁺²减少， 矿化度降低
所得的干涸残余物总量表示。
（二）化学成分表示式：库尔洛夫式
1、根据水分析结果计算各离子参加化合的摩尔浓度，各离子参 加化合的摩尔数量应是离子电价与摩尔浓度之积。
2、计算各离子参加化合的摩尔百分数
该离子摩尔数 某阴（阳）离子摩尔百分数（％）= 阴（阳）离子摩尔总数×100％
3、将阴阳离子分别按摩尔百分数降序排列，摩尔百分数大于10 ％者列入式中，小于10％这也可列入，但须加[ ].
其化学成分受岩性、气候、地形等因素的影响。 ▪ 绝大部分地下水属于溶滤水。 ▪ 二、沉积水 ▪ 指与沉积物大体同时生成的古地下水。 ▪ 河、湖、海相沉积物中的水具有不同的原始成份，
在漫长的地质年代中水质又经历了一系列复杂变化， 通常是一些高矿化的咸水。
▪ 三、内生水
▪ 20世纪初，曾把岩浆看作温泉分异的产物， 后来发现，在大多数情况下，温泉是大气降水 渗入到深部加热后重新升到地表形成的。近年 来，某些学者通过对地热系统的热均衡分析得 出，仅靠水渗入深部获得的热量无法解释某些 高温水的出现，认为应有10%—30%的水来自 地球深部圈层的高热流体的加入，这样，源自 地球深部圈层的内生水又逐渐为人们所重视。 但内生水的研究，至今尚不成熟。
变温带以下是一个厚度极小的常温带，地温一般比当地年平 均气温高出1-2℃，一般可将当地年平均气温当作常温带的 地温。常温带以下受地球内部热源的影响，地温随深度加大 而有规律地生高。 ▪ 地温梯度，指每增加单位深度时地温的增值，地温梯度的大 致范围在1.5—4℃/100m，平均3℃/100m。但个别新火山 活动区可以很高，如西藏羊八井的地温梯度为300℃/100m。
有微生物参与了生物化学反应， ▪ （三）CO₂ ▪ 主要来源于土壤。 ▪ 1、有机残骸发酵作用与植物呼吸作用使土壤
中不断产生CO₂溶入径流土壤的地下水中； ▪ 2、含碳酸盐类的岩石，在深部高温下，也可
变质生成CO₂：
CaCO3 400℃ CaO CO2
▪ 地下水中CO₂愈多，其溶解碳酸盐的能力越强。
4、库尔洛夫式表示格式如下：
阴离子(摩尔数大于百分之十者列入) 微量元素(g/l)气体成分(g/l)矿化度(g/l)= 阳离子(摩尔数大于百分之十者列入) T(℃)pH
第三节 地下水的温度
▪ 一、基础知识 ▪ 1、地壳表层有两个热能来源：一个是太阳的辐射；另一个是
来自地球内部的热流。 ▪ 2、根据受热影响，地壳表层可分为变温带、常温带及增温带。 ▪ 变温带是受太阳辐射影响的地表层带，下限深度15—30m；
水文地质学基础
第六章 地下水的化学成分及其形成作用
▪ 第一节 概述
▪ 研究地下水化学成分的意义： ▪ 不同目的利用地下水，对水质有一定要求。 ▪ 解决水文地质理论有很大作用。 ▪ 对阐明成矿机理有很大意义。 ▪ 以下几种作用可影响地下水化学成分：
▪ 1、地下水与周围岩石发生化学反应； ▪ 2、与大气圈、水圈、生物圈进行水量交换时，交
▪
低矿化水中： Ca²⁺、Mg²⁺、 HCO₃⁻为主。
▪
中等矿化水种：Na⁺、Ca²⁺、SO₄²⁻为主。
▪
高等矿化水种：Na⁺、Cl⁻为主。
▪ 原因：氯盐溶解度最大，硫酸盐次之，碳酸盐溶解度较小。
1、Cl⁻ 来源：（1）岩盐或其它氯化物的溶解及海 相沉积物种埋藏的海水； （2）含氯矿物的风化； （3）海水； （4）火山喷物的溶滤； （5）人为污染。 特点：不为植物及细菌所摄取，不被土粒
▪ 总之，地下水的化学成份是地百度文库水与环境以及 人类活动长期相互作用的产物。
第二节 地下水的化学特征
▪ 一、地下水中的主要气体成份
▪ 常见 O2 , N2 , CO2 , CH 4 , H2S 等，尤以前三种为 主。气体成份一方面能说明地下水所处的地球化 学环境；另一方面，有些气体能够增强水溶解盐 类的能力，促进某些化学反应。
▪
（2）含钠矿物的风化溶解；
▪ 5、K⁺
▪ 来源：（1）含钾盐类沉积岩的溶解；
▪
（2）变质岩、岩浆岩盐中含钾矿物的风化溶解。
▪ 6、Ca⁺²
▪ 来源：（1）碳酸盐类沉积物及含石膏沉积物的溶解；
▪
（2）岩浆岩、变质岩中含钙矿物的风化溶解。
▪ 7、Mg⁺²
▪ 来源：（1）碳酸盐类沉积岩的溶解；
▪
（2）岩浆岩、变质岩中含镁矿物的风化溶解。
▪ （3）、水的溶解能力
▪ ①水对盐的溶解能力不是无限量的，当水中某 盐类的含量达到其溶解度时，水对此盐类便失 去溶解能力，总体上说，低矿化的水溶解能力 强，而高矿化的水溶解能力弱；
▪ ②水中CO₂、O₂等气体成分的含量决定着某些 盐类的溶解能力。
▪ （4）、水的流动性
▪ 停滞的地下水，随时间的推移，水中溶解盐类增多， CO₂、O₂等气体耗失，最终将失去溶解能力；地下 水流动迅速时，矿化度低，含CO₂、O₂的大气降水 和地表水等水源便会不断入渗更新含水层中的水， 使地下水可以保持较强的溶解能力。
三、地下水中的其它成份
▪ 1、离子： H⁺ 、Fe⁺² 、Fe⁺³ 、Mn⁺² 、NH₄⁺、 OH⁻、 NO₂⁻ 、NO₃⁻ 、CO₃⁻² 、SiO₃⁻² 、PO₄⁻³
▪ 2、微量元素：Br、I、F、B 、Sr ▪ 3、胶体：Fe(OH)₃、 Al(OH)₃及 H₂SiO₃等 ▪ 4、有机质：有机质的存在，常使地下水的酸
▪ 二、地下水中的主要离子成份
▪ 七种：Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Cl⁻、SO₄²⁻、HCO₃⁻
▪ 特点：
▪ （1）地壳中元素含量较多，且较易溶于水的（Ca、
▪ Mg 、Na、K）；
▪ （2）地壳中含量虽不很大，但极易溶于水的元素（Cl、 以SO₄²⁻形式出现的S）
▪ 注意：这些离子与水中总溶解固体联系密切，相互对应。
度增加。 ▪ 5、微生物：氧化环境中存在硫细菌、铁细菌；
还原环境中存在脱硫细菌等；污水中各种致病 细菌。
四、地下水的总矿化度及化学成份表示式
▪ （一）TDS： ▪ 1、概念：地下水中所含各种离子、分子
与化合物的总量称总矿化度。 ▪ 2、表示：以每公升水中所含克数（mg/l）
表示。 ▪ 3、测量：以105℃—110℃时将水蒸干
▪
（2）化石燃料燃烧产生SO₂（与氮氧化合物）
氧化后并吸收水分后构成富含H₂SO₄及NNO₃的降雨—酸
雨，从而使地下水中的SO₄⁻²增加。
▪
(3) 有机物分解。
▪ 3、HCO₃⁻
▪ 来源：（1）碳酸岩盐的溶解；
▪
（2）岩浆岩与变质岩地区的HCO₃⁻主要来自铝
▪
酸盐矿物的风化溶解。
▪ 4、Na⁺
▪ 来源：（1）沉积岩中岩盐及其它钠盐的溶解；
表面所吸附，不易沉淀析出，氯盐溶解度大， 是地下水中最稳定的离子。
▪ 2、SO₄⁻²
▪ 来源：（1）含石膏或其它硫酸盐的沉积岩的溶解。 其次天然硫，硫化物氧化使本来难溶于水的S以SO₄⁻²形 式大量进入水中。
▪ 2FeS2 + 7O2 + 2H2O = 2FeSO4 + 4H+ +2SO4-
▪ 2S + 3O2 + 2H2O = 4H+ +2SO4-
▪ 二、地下水温度
▪ 地下水温度受其赋存与循环处所的地温 控制：
▪ 已知年均气温（t）、常温带深度（h）、 地温梯度（γ），可概略计算某一深度 的地下水温，即：
▪
T=t+（H－h）·γ
▪ 同样，利用地下水温（T），可以推算出 其大致的循环深度（H），即：
H
T t
h
第四节 地下水化学成分的形成作用
▪ 一、溶滤作用 ▪ 水与岩土相互作用下，岩土中一部分物
质转入地下水中，这就是溶滤作用。溶 滤作用的结果是岩土失去了一部分可溶 物质，地下水则补充了新的成分。 ▪ 1、溶滤作用强度的影响因素 ▪ （1）、组成岩土的矿物盐类的溶解度 ▪ 溶解度越大，溶滤作用越强；
▪ （2）、岩土的空隙特征
▪ 缺乏空隙的岩土体，水难于和矿物盐类充分接 触，溶滤作用微弱；
▪ 2、人为作用大规模地改变了地下水的形 成条件，从而使其化学成分发生变化 （过量开采地下水引起海水入侵、不合 理引水灌溉容易造成次生盐碱化）
第五节 地下水化学成分的基本成因类型
▪ 一、溶滤水 ▪ 富含CO₂、O₂的渗入成因的地下水，溶滤它所径流的
岩土而获得其主要化学成分，这种水称为溶滤水。 ▪ 溶滤水化学成分的组成主要依靠溶滤作用，因此，
▪ 2、溶滤作用的特点
▪ （1）、溶滤作用越强，时间越长，矿化度越低， 水中以难溶离子为主要成分；
▪ （2）、气候潮湿多雨、地质构造开启性好、岩层 导水能力强、地下水径流与水交替迅速的地区，地 下水的矿化度越低。
▪ 二、浓缩作用
▪ 溶滤作用将岩土的成分溶于水中，地下水的流 动又把这些物质带到排泄区。如果一个地区以 蒸发为地下水的主要排泄去路，就会发生浓缩 作用。蒸发作用只排走水分，盐分仍保留在余 下的水中，随时间的推延，地下水溶液逐渐浓 缩，矿化度不断增大，随矿化度升高，溶解度 较小的盐类在水中相继达到饱和而沉淀析出， 易溶盐类的离子逐渐成为水中的主要成分。
六、混合作用
▪ 成分不同的两种水混合在一起，形成化学成分与原来 两者都不同的地下水，这便是混合作用。
▪ 混合作用的结果 ▪ （1）发生化学反应 ▪ 例如，当以SO₄⁻²、Na⁺为主的地下水与含有Ca⁺²、HC
O₃⁻为主的地下水混合时，
Ca(HCO3 )2 Na2 SO4 CaSO4 2NaHCO3
▪ 结果：水中SO₄⁻²减少，HCO₃⁻增加，pH 值增大。
五、阳离子交替吸附作用
▪ 一定条件下，岩土颗粒将吸附地下水中某些阳离子，而将其原来 吸附的部分阳离子转化为地下水中的组分，这便是阳离子交替吸 附作用。
▪ 产生原因：不同的阳离子其吸附于岩土表面的能力不同。 ▪ 吸附能力大小顺序：H⁺＞Fe⁺³＞Al⁺³＞Ca⁺²＞Mg⁺²＞K⁺＞Na⁺ ▪ 以含钙为主的地下水，进入主要吸附有Na+的岩土时，水中Ca⁺²
（一）O₂、N₂
来源于大气，随大气降水及地表水补给地下水， 地下水中O₂、N₂较多，说明地下水以入渗补给为主， 与大气圈关系密切。
溶解的氧含量越多，说明地下水所处的地球化学 环境有利于氧化作用的进行。
N₂单独存在，说明地下水处于封闭的还原环境， （大气起源）。
▪ （二）H₂S、 CH₄ ▪ 说明地下水处于还原环境，有有机质存在，并
▪ 地下水便形成以Na⁺、HCO₃⁻为主的地下水。 ▪ （2）不发生明显的化学反应 ▪ 例如，当高矿化NaCl海水混入低矿化的重碳酸钙、镁
型地下水中，基本上不产生化学反应，混合水的矿化 度与化学类型取决于参与混合的两种水的成分及其混 合比例。
▪ 七、人类活动
▪ 1、人类活动产生的废气物污染地下水；
便置换岩土所吸附的一部分Na⁺，，使地下水中Na+增多，Ca⁺² 减少。 ▪ 粘土及粘土岩类最易发生离子交换吸附，而在致密的结晶岩中， 实际上不发生这种作用。（岩土的吸附能力取决于岩土的比表面 积，颗粒越细，比表面积越大，交替吸附作用能力越强）注；比 表面积，单位体积多孔介质内所有颗粒的总表面积
M As Ub
Ca2 2HCO3 CO2 H2O CaCO3
Mg2 2HCO3 CO2 H2O MgCO3
▪ 四、脱硫酸作用 ▪ 当在还原环境中，当有有机质存在时，
若硫细菌能使SO₄⁻²还原为H₂S：
SO42 2C 2H2O 脱硫菌H2S 2HCO3
第六节 地下水化学成分的分析内容
▪ 一、分析内容 ▪ 1、地下水化学分析类别 ▪ 根据工作的目的与要求不同，分析的项目与精度也
不同，在一般水文地质调查中，分为简分析和全分 析，为了配合专门任务，则进行专项分析。 ▪ 简分析用于了解区域地下水化学成分的概貌，主要 分析HCO₃⁻、SO₄⁻²、Cl⁻、Ca⁺²、总硬度、ｐH值。其 目的是为了初步了解水质是否适于饮用。 ▪ 全分析用于全面了解地下水化学成分。全分析并非 分析水中的全部成分，一般定量分析以下各项：HC O₃⁻、SO₄⁻²、Cl⁻、Ca⁺²、NO₃⁻、NO₂⁻、K⁺、Mg⁺²、N a⁺、NH₄⁺、Fe⁺³、Fe⁺²、H₂S、CO₂、耗氧量、pH值 及干涸残余物
▪ 1、产生条件 ▪ （1）处于地下水排泄区 ▪ 因为只有水源源不断地向某一范围供应，
才能从别处带来大量的盐分，使之聚集。
▪ （2）干旱或半干旱气候 ▪ （3）地势低平，岩土颗粒细小，水位埋
深较浅
▪ 三、脱碳酸盐作用 ▪ 当温度高或压力降低时，水中的CO₂溶解
度减小，一部分CO₂从水中逸出，这便是 脱碳酸作用。 ▪ 结果：地下水中HCO₃⁻、Ca⁺²、Mg⁺²减少， 矿化度降低
所得的干涸残余物总量表示。
（二）化学成分表示式：库尔洛夫式
1、根据水分析结果计算各离子参加化合的摩尔浓度，各离子参 加化合的摩尔数量应是离子电价与摩尔浓度之积。
2、计算各离子参加化合的摩尔百分数
该离子摩尔数 某阴（阳）离子摩尔百分数（％）= 阴（阳）离子摩尔总数×100％
3、将阴阳离子分别按摩尔百分数降序排列，摩尔百分数大于10 ％者列入式中，小于10％这也可列入，但须加[ ].
其化学成分受岩性、气候、地形等因素的影响。 ▪ 绝大部分地下水属于溶滤水。 ▪ 二、沉积水 ▪ 指与沉积物大体同时生成的古地下水。 ▪ 河、湖、海相沉积物中的水具有不同的原始成份，
在漫长的地质年代中水质又经历了一系列复杂变化， 通常是一些高矿化的咸水。
▪ 三、内生水
▪ 20世纪初，曾把岩浆看作温泉分异的产物， 后来发现，在大多数情况下，温泉是大气降水 渗入到深部加热后重新升到地表形成的。近年 来，某些学者通过对地热系统的热均衡分析得 出，仅靠水渗入深部获得的热量无法解释某些 高温水的出现，认为应有10%—30%的水来自 地球深部圈层的高热流体的加入，这样，源自 地球深部圈层的内生水又逐渐为人们所重视。 但内生水的研究，至今尚不成熟。
变温带以下是一个厚度极小的常温带，地温一般比当地年平 均气温高出1-2℃，一般可将当地年平均气温当作常温带的 地温。常温带以下受地球内部热源的影响，地温随深度加大 而有规律地生高。 ▪ 地温梯度，指每增加单位深度时地温的增值，地温梯度的大 致范围在1.5—4℃/100m，平均3℃/100m。但个别新火山 活动区可以很高，如西藏羊八井的地温梯度为300℃/100m。
有微生物参与了生物化学反应， ▪ （三）CO₂ ▪ 主要来源于土壤。 ▪ 1、有机残骸发酵作用与植物呼吸作用使土壤
中不断产生CO₂溶入径流土壤的地下水中； ▪ 2、含碳酸盐类的岩石，在深部高温下，也可
变质生成CO₂：
CaCO3 400℃ CaO CO2
▪ 地下水中CO₂愈多，其溶解碳酸盐的能力越强。
4、库尔洛夫式表示格式如下：
阴离子(摩尔数大于百分之十者列入) 微量元素(g/l)气体成分(g/l)矿化度(g/l)= 阳离子(摩尔数大于百分之十者列入) T(℃)pH
第三节 地下水的温度
▪ 一、基础知识 ▪ 1、地壳表层有两个热能来源：一个是太阳的辐射；另一个是
来自地球内部的热流。 ▪ 2、根据受热影响，地壳表层可分为变温带、常温带及增温带。 ▪ 变温带是受太阳辐射影响的地表层带，下限深度15—30m；
水文地质学基础
第六章 地下水的化学成分及其形成作用
▪ 第一节 概述
▪ 研究地下水化学成分的意义： ▪ 不同目的利用地下水，对水质有一定要求。 ▪ 解决水文地质理论有很大作用。 ▪ 对阐明成矿机理有很大意义。 ▪ 以下几种作用可影响地下水化学成分：
▪ 1、地下水与周围岩石发生化学反应； ▪ 2、与大气圈、水圈、生物圈进行水量交换时，交
▪
低矿化水中： Ca²⁺、Mg²⁺、 HCO₃⁻为主。
▪
中等矿化水种：Na⁺、Ca²⁺、SO₄²⁻为主。
▪
高等矿化水种：Na⁺、Cl⁻为主。
▪ 原因：氯盐溶解度最大，硫酸盐次之，碳酸盐溶解度较小。
1、Cl⁻ 来源：（1）岩盐或其它氯化物的溶解及海 相沉积物种埋藏的海水； （2）含氯矿物的风化； （3）海水； （4）火山喷物的溶滤； （5）人为污染。 特点：不为植物及细菌所摄取，不被土粒