03 地下水的水质

低于Cl− 。
2013-11-23
二、地下水中的主要离子成分
3.重碳酸根离子（HCO３− ）
地下水中的HCO３−含量一般不超过1g/L，通常在低矿化
度水中占据阴离子的首位。 地下水中的重碳酸有几个来源。首先来自含碳酸盐的沉 积岩与变质岩(如大理岩)：
2013-11-23
二、地下水中的主要离子成分
二、地下水中的主要离子成分
5.钾离子（K+）
钾离子的来源以及在地下水中的分布特点，与钠相近，在
低矿化水中含量甚微，而在高矿化水中较多。
来源： 含钾盐类沉积岩的溶解，以及岩浆岩、变质岩中含钾矿物 地壳中钾的含量与钠相近，钾盐的溶解度也相当大。但是， 在地下水中K+的含量要比Na+少得多？？？
2013-11-23
水的酸碱度 强酸性水 弱酸性水 pH值 ＜5.0 5.0～6.4 中性水 6.5～8.0 弱碱性水 强碱性水 8.0～10 ＞10
2013-11-23
四、地下水的主要化学性质
3.地下水的硬度
地下水的硬度是指水中Ca2+、Mg2+的含量。 总硬度：水中所含Ca2+、Mg2+的总量。 暂时硬度：水加热至沸腾，将导致部分碳酸盐沉淀，水
2013-11-23
二、地下水中的主要离子成分
6.钙离子（Ca2+）
钙是低矿化地下水中的主要阳离子，其含量一般不超过数
百毫克／升。在高矿化水中，由于阴离子主要是C1-，而CaCl2
的溶解度相当大，故Ca2+的绝对含量显著增大，但通常仍远低 于Na+。矿化度格外高的水，钙也可成为主要离子。 地下水中的Ca2+来源于碳酸盐类沉积物及含石膏沉积物的 溶解，以及岩浆岩、变质岩中含钙矿物的风化溶解。
物时，就会呈现一定的浊度。 地下水按混浊度分类表 一级 透明的 二级 微混浊的 三级 混浊的 四级 极混浊的
2013-11-23
2-1 地下水的物理性质—气味
地下水通常为无嗅。
当含有某些特殊气体或有机质时，就会使地下水带
有某种气味。 铁腥味 臭鸡蛋味 沼泽色 亚铁含量较高 硫化氢含量较高
腐殖质含量较高
与大气比较隔绝（封闭的地质构造）的环境中，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。
2013-11-23
二、地下水中的主要离子成分
地下水中分布最广、含量较多的离子共七种，即：
C1－、SO42-、HCO3－、Na+、（K+）、Ca2+、Mg2+
地壳中含量较高且较易溶于水的（如O2、Ca、Mg、Na、K)；
存在，常使地下水酸度增加，并有利于还原作用。
微生物：例如，在氧化环境中存在硫细菌、铁细菌等； 在还原环境中存在脱硫酸细菌等；此外，在污染水中，还有各
种致病细菌。
2013-11-23
四、地下水的主要化学性质
地下水的化学成分及其组合关系，决定了地下水具有一定 的化学性质，其中，主要是矿化度、氢离子浓度、硬度、侵蚀
地下水中含CO2 愈多，其溶解碳酸盐岩与对结晶岩 进行风化作用的能力便愈强，它也是地下水对建筑基础 侵蚀破坏作用和某些外力地质作用的重要因素。
2013-11-23
一、地下水中的气体成分
3.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
盐溶解度大，不易沉淀析出，是地下水中最稳定的离子。它
的含量随着矿化度增长而不断增加，Cl− 的含量常可用来说 明地下水的矿化程度。
2013-11-23
二、地下水中的主要离子成分
2.硫酸根离子（SO42− ）
在高矿化水中，硫酸根离子的含量仅次于Cl− ，可达数
g/L，个别达数十g/L ；在低矿化水中，一般含量仅数mg/L到 数百mg/L ；中等矿化的水中，SO42− 常成为含量最多的阴离
2013-11-23
一、地下水中的气体成分
1. 氧（O2）、氮（N2）
地下水中的氧气和氮气主要来源于大气。
地下水中富O2和N2,说明地下水来源于大气。
只有N2，说明处于封闭的还原环境下。 大气中惰性气体（A+Kr+Xe)／N2＝0.0118。比值等于此
数，说明N2 是大气起源的；小于此数，则表明水中含有生
性等。他们对地下水的化学分类、水质评价都有密切关系。 1.地下水的矿化度
地下水中所含各种离子、分子与化合物的总量称为总矿 化度（总溶解固体），以每升中所含克数（g/L）表示。
地下水类型 淡水 微咸水 咸水 盐水 卤水
矿化度
＜1
1～3
3～10
10～50
＞50
2013-11-23
四、地下水的主要化学性质
2013-11-23
二、地下水中的主要离子成分
7.镁离子（Mg2+）
镁的来源及其在地下水中的分布与钙相近。来源于含镁的
碳酸盐类沉积（白云岩、泥灰岩），此外，还来自岩浆岩、变
质岩中含镁矿物的风化溶解，如：
2013-11-23
二、地下水中的主要离子成分
随着矿化度的不同，地下水中占主要地位的离子成分也
随之发生变化。
低矿化水中常以HCO3-及Ca2+、Mg2+为主；
高矿化水则以Cl-及Na+为主；
中等矿化的地下水中，阴离子常以SO42-为主，主要阳离 子则可以是Na+，也可以是Ca2+。
地下水的矿化度与离子成分间之所以往往具有这种对
应关系，一个主要原因是水中盐类的溶解度不同。
2013-11-23
二、地下水中的主要离子成分
5.钾离子（K+）
地壳中钾的含量与钠相近，钾盐的溶解度也相当大。但是，
在地下水中K+的含量要比Na+少得多？？？
这是因为K+大量地参与形成不溶于水的次生矿物(水云母、 蒙脱石、绢云母)，并易为植物所摄取。 由于K+的性质与Na+相近，含量少，分析比较费事，所以， 一般情况下，将K+归并到Na+中，不另区分。
中由此失去的那部分Ca2+、Mg2+的含量，称为暂时硬度。
永久硬度：水加热至沸腾，仍留在水中的那部分Ca2+、 Mg2+的含量。
2013-11-23
四、地下水的主要化学性质
3.地下水的硬度
硬度的表示方法：
meq/L＝(mg/L)/当量数
德国度（H°）：1H°= 10mgCaO/L； 毫克当量数（meq）：1meq/L = 2.8H°。 地下水按硬度分类表
地下水中的Cl− 主要有以下几种来源：
（1）来自沉积岩中所含岩盐或其它氯化物的溶解；
（2）来自岩浆岩中含氯矿物的风化溶解；
（3）来自海水； （4）来自火山喷发物的溶滤；
（5）人为污染。
2013-11-23
二、地下水中的主要离子成分
1.氯离子（Cl− ）
氯离子不为植物及细菌所摄取，不被土粒表面吸附，氯
地下水类型 总 硬 度
Ca2+ +Mg2+ （meq/L）
极软水 ＜1.5
＜4.2
软水 1.5～3.0
微硬水 3.0～6.0
1.地下水的矿化度 矿化度的两种表示方法： （1）在105～110℃温度下，水样烘干后的干涸残余物 质，单位：g/L，mg/L。
（2）用水样全分析实验结果，计算阴阳离子总和，其
中HCO3-含量计算一半。
2013-11-23
四、地下水的主要化学性质
2.地下水的酸碱度 水中氢离子的浓度，以pH值表示，pH = -lg [ H+ ]。 自然界中地下水的pH一般在6.5-8.0 之间。 地下水按pH值分类表
二、地下水中的主要离子成分
地下水中常见盐类的溶解度
单位：g/L，0℃
2013-11-23
三、地下水中的其它成分
次要离子：H+、Fe2+、Fe3+、Mn2+、NH4+、OH-、NO2-、NO3、CO32-、SiO3-及PO43-等。
微量组分：Br、I、F、B、Sr 等。
胶体：Fe(OH)3、A1(OH)3，及H2SiO3等。 有机质：也经常以胶体方式存在于地下水中。有机质的
第二章 地下水的水质
地下水不是化学纯的H2O，而是一种复杂的溶液。赋存于岩石圈中 的地下水，不断与周围的岩石发生化学反应，并在与大气圈、水圈和 生物圈进行水量交换的同时，交换化学成分。其物理化学成分是地下 水与环境——自然地理、地质背景以及人类活动——长期相互作用的 产物。一个地区地下水的水质，反映了该地区地下水的历史演变。因 此地下水的水质有着很大的时空差异。 无论是利用或是防治地下水的危害，都需要研究地下水的水质。 不同的使用目的有不同的水质要求。 不同的水质对工程建设有不同的危害。
2013-11-23
第二章 地下水的水质
基 本 内 容
2013-11-23
1.地下水的物理性质 2.化学成分和主要化学性质 3.化学成分的形成作用 4.水质分析及其表示方法
2-1 地下水的物理性质
地下水的物理性质是指地下水的温度、颜色、透明度、
气味、味道等。
一、温度 地下水的温度变化主要受气温和地温的影响，尤其是 地温。 地温的变化规律 温 度 升 高 变温带 常温带 增温带
2013百度文库11-23
一、地下水中的气体成分
地下水中常见的气体成分有O2、N2、CO2、CH4 及H2S 等，尤以前三种为主。通常情况下、地下水中气体含量 不高，每公升水中只有几毫克到几十毫克。但是，地下
水中的气体成分却很有意义。一方面，气体成分能够说
明地下水所处的地球化学环境；另一方面，地下水中的 有些气体会提高水溶解盐类的能力，促进某些化学应。
3.重碳酸根离子（HCO３− ）
岩浆岩与变质岩地区， HCO３− 主要来自铝硅酸盐矿物 的风化溶解，如：
2013-11-23
二、地下水中的主要离子成分
4.钠离子（Na+）
钠离子在低矿化水中的含量一般很低，仅数毫克／升到数 十毫克／升，但在高矿化水中则是主要的阳离子，其含量最高 可达数十克／升。 Na+来自沉积岩中岩盐及其它钠盐的溶解，还可来自海水。
2013-11-23
受气温影响 不受气温影响
受地热影响
地热增温级： 温度每增加一度所需要的深度
2-1 地下水的物理性质
由于气温和地温差异，各地区、不同深度地下水的
水温差异很大。
地下水按水温分类表 过冷水 ＜0 冷水 0～20 温水 热水 过热水 ＞100
20～42 42～100
2013-11-23
2-1 地下水的物理性质—颜色
地下水通常为无色。
当含有某些特殊化学成分、胶体、悬浮物时，呈现
不同的颜色。 褐红色 浅蓝绿色 翠绿色 氧化铁含量较高 亚铁含量较高 硫化氢含量较高 腐殖质含量较高
淡黄色
2013-11-23
2-1 地下水的物理性质—透明度
纯净的地下水通常是无色透明的。
当地下水含有较多固体颗粒、胶体成分或其他悬浮
在岩浆岩和变质岩地区，则来自含钠矿物的风化溶解。酸性岩
浆岩中有大量含钠矿物，如钠长石。因此，在CO2 和H2O的参 与下，将形成低矿化的以Na+及H CO3− 为主的地下水。由于
Na2CO3 的溶解度比较大，故当阳离子以Na+为主时，水中H
CO3− 的含量可超过与Ca2+伴生时的上限。
2013-11-23
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、A1、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。
2013-11-23
二、地下水中的主要离子成分
1.氯离子（Cl− ）
氯离子在地下水中广泛分布，但在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。
物起源或变质起源的N2。
2013-11-23
一、地下水中的气体成分
2. 二氧化碳（CO2）
作为地下水补给源的降水和地表水虽然也含有CO2，但 其含量通常较低。地下水中的CO2 主要来源于土壤。有机 质残骸的发酵作用与植物的呼吸作用使土壤中源源不断产 生CO2，并溶入流经土壤的地下水中。含碳酸盐类的岩石， 在深部高温下，也可以变质生成CO2：
2013-11-23
2-1 地下水的物理性质
味 道
导电性
放射性
2013-11-23
2-2 地下水的化学成分
地下水不是纯水，是天然成分比较复杂的溶液，地
下水中含有各种气体、离子、胶体物质、有机质及微生
物等。 地下水中的气体成分 地下水中的主要离子成分
地下水中的其他成分
地下水的主要化学性质
子。
地下水中SO42−来源： 含石膏(CaSO4·2H2O)或其它硫酸盐的沉积岩的溶解； 硫化物的氧化；
化石燃料的燃烧氧化。
2013-11-23
二、地下水中的主要离子成分
2.硫酸根离子（SO42− ）
由于CaSO4的溶解度较小，限制了SO42− 在水中的含量， 所以，地下水中的SO42− 远不如Cl− 来得稳定，最高含量也远