地下水中所含的各种离子
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来源：1）沉积岩中岩盐或其他氯化物的溶解；2） 岩浆岩中含氯矿物的风化溶解；3）来自海水或海 风；4）火山喷发物的溶滤；5）人为污染，如工业、 生活污水中含有大量的Cl-。
特点:是地下水中最稳定的离子（不被吸收、吸附、 不析出）
2020/5/13
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地下水的化学特征：主要离子成分
❖ 硫酸根离子（SO42-）：中等矿化度水的主要 阴离子
分散规律，确定污染源和扩散途径。
2020/5/13
4
概述
❖ 水文地球化学（Hydro-geo-chemistry），是水文地质 学的一个分支，是专门研究地下水中化学成分的迁移、 聚集与分散的规律，并加以应用的科学。
❖ 地下水动力学（Hydro-dynamics），是水文地质学的 另一个分支，专门研究地下水运动规律和水量的学科。
水是地球中元素迁移、分散与聚集的载体。 水也是许多地质过程的参与者，如岩溶、沉积、成
矿等地质过程中都有地下水的化学作用。
2020/5/13
3
概述
❖ 地下水的利用和防治都需要关注地下水的水质， 主要就是地下水的化学成分。
如饮用水对水质有严格的要求，需要进行水质评价 富含大量盐类或富集稀有元素的水本身就是液体矿床。 具有特殊物理性质和化学成分的地下水具有医疗意义。 控制污染物在地下水中的扩散，需要查明有关污染物的迁移、
❖ 地下水中元素的迁移不能脱离地下水的运动，不能孤 立、静止地研究地下水的化学成分及其形成规律。正 确的观点是：
水文地球化学的研究必须与地下水运动的研究相结合； 必须从水与环境长期相互作用的角度，揭示地下水化学演化
的内在机制与规律。
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地下水的化学特征
❖ 地下水中的气体成分：有O2、N2、CO2、CH4及H2S 等。气体成分在水中含量不高，几个~几十个毫克； 但有一定的作用：可指示地下水的化学环境，侵蚀 CO2可增强地下水的溶解能力。
OUTLINE
❖ 地下水化学成分概述 ❖ 地下水的化学特征
主要气体成分 主要离子成分 地下水化学成分表达式
❖ 地下水的温度
2020/5/13
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概述
❖ 地下水不是化学纯的H2O，而是复杂的溶液。
赋存并运移于岩石空隙中的地下水，不断地与岩土 发生化学反应，溶解岩石中的矿物质，与所接触的 岩石圈、水圈、生物圈进行化学成分的交换；
人类活动也对地下水的化学成分造成影响，特定条 件下，人类活动的影响非常显著。
大多数情况下，地下水化学成分的改变都伴随着水 量的交换而发生。
❖ 因此，地下水的化学成分是地下水与环境长期 相互作用的产物。化学成分是地下水的重要特 征之一。
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概述
❖ 地下水是良好的溶剂。
地下水溶解岩石的组成成分，搬运这些组分，并在 某些情况下将其中的某些组分析出。
O2和N2：地下水中的氧气和氮气主要来源于大气降水的入渗。 水中溶解的氧气越多，则越有利于氧化作用的进行。氧气远 比氮气活泼，在封闭环境中，氧将会耗尽只留下氮气，因此 氮气的单独存在说明处于还原环境，地下水起源于大气。另 外，大气中的惰性气体与氮气的比例恒定，等于0.0118，如 果地下水中的比例等于此值，则说明氮气来源于大气。
构成这些离子的元素有两类：地壳中含量较高，且较易溶于水的元 素；地壳中含量不算高，但是极易溶于水的元素。
随着地下水总矿化度的变化，占主要地位的离子成分也随之变化： 低矿化度水，常以重碳酸根离子、钙离子和镁离子为主；高矿化度 水，则以氯离子和钠离子为主；中等矿化度水中，阴离子常以硫酸 根离子为主，阳离子以钠离子或钙离子为主。
CH4及H2S：地下水中出现CH4及H2S，说明地下水处于还原 环境。这两种气体的生成，均在与大气隔绝的环境中，有机 质存在，在微生物参与的生物化学反应有关。
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地下水的化学特征
❖ 地下水中的气体成分
CO2：除了大气中CO2随降水入渗外，地下水中的CO2主要 来源于土壤，土壤中有机质的发酵作用和植物的呼吸作用使 土壤中不断产生二氧化碳，并溶入经过土壤的地下水中。
没有大气，地表平均温度就会下降到- 23℃，而实际地表平 均温度为15℃，这就是说温室效应使地表温度提高38℃。
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温室效应
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地下水的化学特征
❖ 地下水的主要离子成分：分布广且含量高的离子包括氯
离子、硫酸根离子、重碳酸根离子、钠离子、钾离子、钙离 子和镁离子，共七种离子.
含量：低矿化水中，仅数毫克至数十毫克/升；高 矿化水中，数克/升至数十克/升。
来源：1）沉积岩中含石膏或其他硫酸盐的溶解；2） 硫化物的氧化。
含碳酸类岩石在高温下的变质作用，而会产生CO2。
地下水中CO2的含量增多，其溶解碳酸盐岩的能力和对结晶 岩进行风化的能力都会增强。有侵蚀CO2和游离CO2之说。
• 人类活动温对室大效应气是的指影透射响阳之光一的密：闭温空室间由效于应与外界缺乏热交换而
– 人为产形生成的的C保O温2明效显应增，加就是。太19阳世短纪波中辐叶射，可大以气透过中大CO气2射浓入度地为面， 2年9人0p类p而所一m每地吸层，年面收厚1排9增 ， 厚8放0暖从的年到后而玻，大放产璃大气出生，的大使气中长气地中CO短变球C2O暖变辐为2的成射浓5效了却3度*应一被1升0。个大8高t大大气。到气暖中3中房的3的。二8p二据氧p氧估化m。化计碳碳，等19就如物91像果质
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定义：地下水中所含的各种离子、分子与化合物的 总量，称为总矿化度（总溶解固体）。
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地下水的化学特征
v 盐类的溶解度与地下水矿化度、主要离子含量之间的关 系。表6-1(0°C)。
Βιβλιοθήκη Baidu
盐类 NaCl
溶解度 350
盐类 MgSO4
溶解度 270
KCl
290
CaSO4
1.9
MgCl
558.1 (18°C) Na2CO3
193.9 (18°C)
CaCl
731.9 (18°C) MgCO3
0.1
Na2SO4
50
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氯盐溶解度最大，硫酸盐次之，碳酸盐最小。
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地下水的化学特征：主要离子成分
❖ 氯离子（Cl-）：高矿化度水的主要阴离子
含量：低矿化水中，仅数毫克至数十毫克/升；高 矿化水中，数克/升至100克/升以上。
特点:是地下水中最稳定的离子（不被吸收、吸附、 不析出）
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地下水的化学特征：主要离子成分
❖ 硫酸根离子（SO42-）：中等矿化度水的主要 阴离子
分散规律，确定污染源和扩散途径。
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概述
❖ 水文地球化学（Hydro-geo-chemistry），是水文地质 学的一个分支，是专门研究地下水中化学成分的迁移、 聚集与分散的规律，并加以应用的科学。
❖ 地下水动力学（Hydro-dynamics），是水文地质学的 另一个分支，专门研究地下水运动规律和水量的学科。
水是地球中元素迁移、分散与聚集的载体。 水也是许多地质过程的参与者，如岩溶、沉积、成
矿等地质过程中都有地下水的化学作用。
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概述
❖ 地下水的利用和防治都需要关注地下水的水质， 主要就是地下水的化学成分。
如饮用水对水质有严格的要求，需要进行水质评价 富含大量盐类或富集稀有元素的水本身就是液体矿床。 具有特殊物理性质和化学成分的地下水具有医疗意义。 控制污染物在地下水中的扩散，需要查明有关污染物的迁移、
❖ 地下水中元素的迁移不能脱离地下水的运动，不能孤 立、静止地研究地下水的化学成分及其形成规律。正 确的观点是：
水文地球化学的研究必须与地下水运动的研究相结合； 必须从水与环境长期相互作用的角度，揭示地下水化学演化
的内在机制与规律。
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地下水的化学特征
❖ 地下水中的气体成分：有O2、N2、CO2、CH4及H2S 等。气体成分在水中含量不高，几个~几十个毫克； 但有一定的作用：可指示地下水的化学环境，侵蚀 CO2可增强地下水的溶解能力。
OUTLINE
❖ 地下水化学成分概述 ❖ 地下水的化学特征
主要气体成分 主要离子成分 地下水化学成分表达式
❖ 地下水的温度
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概述
❖ 地下水不是化学纯的H2O，而是复杂的溶液。
赋存并运移于岩石空隙中的地下水，不断地与岩土 发生化学反应，溶解岩石中的矿物质，与所接触的 岩石圈、水圈、生物圈进行化学成分的交换；
人类活动也对地下水的化学成分造成影响，特定条 件下，人类活动的影响非常显著。
大多数情况下，地下水化学成分的改变都伴随着水 量的交换而发生。
❖ 因此，地下水的化学成分是地下水与环境长期 相互作用的产物。化学成分是地下水的重要特 征之一。
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概述
❖ 地下水是良好的溶剂。
地下水溶解岩石的组成成分，搬运这些组分，并在 某些情况下将其中的某些组分析出。
O2和N2：地下水中的氧气和氮气主要来源于大气降水的入渗。 水中溶解的氧气越多，则越有利于氧化作用的进行。氧气远 比氮气活泼，在封闭环境中，氧将会耗尽只留下氮气，因此 氮气的单独存在说明处于还原环境，地下水起源于大气。另 外，大气中的惰性气体与氮气的比例恒定，等于0.0118，如 果地下水中的比例等于此值，则说明氮气来源于大气。
构成这些离子的元素有两类：地壳中含量较高，且较易溶于水的元 素；地壳中含量不算高，但是极易溶于水的元素。
随着地下水总矿化度的变化，占主要地位的离子成分也随之变化： 低矿化度水，常以重碳酸根离子、钙离子和镁离子为主；高矿化度 水，则以氯离子和钠离子为主；中等矿化度水中，阴离子常以硫酸 根离子为主，阳离子以钠离子或钙离子为主。
CH4及H2S：地下水中出现CH4及H2S，说明地下水处于还原 环境。这两种气体的生成，均在与大气隔绝的环境中，有机 质存在，在微生物参与的生物化学反应有关。
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地下水的化学特征
❖ 地下水中的气体成分
CO2：除了大气中CO2随降水入渗外，地下水中的CO2主要 来源于土壤，土壤中有机质的发酵作用和植物的呼吸作用使 土壤中不断产生二氧化碳，并溶入经过土壤的地下水中。
没有大气，地表平均温度就会下降到- 23℃，而实际地表平 均温度为15℃，这就是说温室效应使地表温度提高38℃。
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温室效应
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地下水的化学特征
❖ 地下水的主要离子成分：分布广且含量高的离子包括氯
离子、硫酸根离子、重碳酸根离子、钠离子、钾离子、钙离 子和镁离子，共七种离子.
含量：低矿化水中，仅数毫克至数十毫克/升；高 矿化水中，数克/升至数十克/升。
来源：1）沉积岩中含石膏或其他硫酸盐的溶解；2） 硫化物的氧化。
含碳酸类岩石在高温下的变质作用，而会产生CO2。
地下水中CO2的含量增多，其溶解碳酸盐岩的能力和对结晶 岩进行风化的能力都会增强。有侵蚀CO2和游离CO2之说。
• 人类活动温对室大效应气是的指影透射响阳之光一的密：闭温空室间由效于应与外界缺乏热交换而
– 人为产形生成的的C保O温2明效显应增，加就是。太19阳世短纪波中辐叶射，可大以气透过中大CO气2射浓入度地为面， 2年9人0p类p而所一m每地吸层，年面收厚1排9增 ， 厚8放0暖从的年到后而玻，大放产璃大气出生，的大使气中长气地中CO短变球C2O暖变辐为2的成射浓5效了却3度*应一被1升0。个大8高t大大气。到气暖中3中房的3的。二8p二据氧p氧估化m。化计碳碳，等19就如物91像果质
2020/5/13
定义：地下水中所含的各种离子、分子与化合物的 总量，称为总矿化度（总溶解固体）。
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地下水的化学特征
v 盐类的溶解度与地下水矿化度、主要离子含量之间的关 系。表6-1(0°C)。
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盐类 NaCl
溶解度 350
盐类 MgSO4
溶解度 270
KCl
290
CaSO4
1.9
MgCl
558.1 (18°C) Na2CO3
193.9 (18°C)
CaCl
731.9 (18°C) MgCO3
0.1
Na2SO4
50
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氯盐溶解度最大，硫酸盐次之，碳酸盐最小。
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地下水的化学特征：主要离子成分
❖ 氯离子（Cl-）：高矿化度水的主要阴离子
含量：低矿化水中，仅数毫克至数十毫克/升；高 矿化水中，数克/升至100克/升以上。