地下水化學(xué)成分的組成

1、地下水化學(xué)成分的組成第二章第二章 地下水化學(xué)成分的組成地下水化學(xué)成分的組成 地下水中的大量組分、微量組分及主要?dú)獾叵滤械拇罅拷M分、微量組分及主要?dú)怏w組分的特征，地下水中的同位素成分；體組分的特征，地下水中的同位素成分； 地下水化學(xué)成分的綜合指標(biāo)；地下水化學(xué)成分的綜合指標(biāo)； 地下水水質(zhì)資料的分析及處理。地下水水質(zhì)資料的分析及處理。 地下水化學(xué)成分的組成第一節(jié)第一節(jié) 地下水化學(xué)成分的組成地下水化學(xué)成分的組成 在地下水中在地下水中, 元素多以離子、原子、分子、元素多以離子、原子、分子、絡(luò)合物和化合物等形式存在；有些元素也絡(luò)合物和化合物等形式存在；有些元素也以氣體、同位素的形式存在。以氣體、同位素的

2、形式存在。地下水化學(xué)成分的組成1 天然水組成分類(lèi)天然水組成分類(lèi)按水中所含成分的顆粒大?。喊此兴煞值念w粒大小： 分類(lèi)分類(lèi)顆粒直徑顆粒直徑主要物質(zhì)及形式主要物質(zhì)及形式真溶液（分子真溶液（分子離子分散系離子分散系 ）2000 懸濁液和乳濁液懸濁液和乳濁液;大多數(shù)微生大多數(shù)微生物物 地下水化學(xué)成分的組成按水中所含成分的相對(duì)濃度：按水中所含成分的相對(duì)濃度：分類(lèi)分類(lèi) 含量含量主要成分主要成分宏量元素宏量元素10 mg/ LCl-、SO42-、 HCO3-、 Na+、K+、Ca2+、Mg2+中量元素中量元素10n*10 mg/ LFe3+ 、Fe2+ 、NO3-、CO32-、SiO2微量元素微量元素0

3、.0110.0 mg/L；一般0，表明實(shí)際樣品較標(biāo)準(zhǔn)樣品富含重，表明實(shí)際樣品較標(biāo)準(zhǔn)樣品富含重同位素；若同位素；若0，實(shí)際樣品較標(biāo)準(zhǔn)樣品貧化重同位素；，實(shí)際樣品較標(biāo)準(zhǔn)樣品貧化重同位素；=0則實(shí)際樣品的重同位素含量與標(biāo)準(zhǔn)樣品相同。則實(shí)際樣品的重同位素含量與標(biāo)準(zhǔn)樣品相同。 例如：例如： 18O =+10 ，表示實(shí)際樣品中的，表示實(shí)際樣品中的18O 比標(biāo)準(zhǔn)比標(biāo)準(zhǔn)樣品多樣品多10 。 ()=1000標(biāo)標(biāo)樣RRR地下水化學(xué)成分的組成 氫、氧穩(wěn)定同位素標(biāo)準(zhǔn)：氫、氧穩(wěn)定同位素標(biāo)準(zhǔn)： 氫、氧穩(wěn)定同位素國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)樣品是氫、氧穩(wěn)定同位素國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)樣品是“標(biāo)準(zhǔn)平均海水標(biāo)準(zhǔn)平均海水” （SMOW，standard mean

4、 ocean water），）， 實(shí)際上并不存在供實(shí)驗(yàn)室使用的實(shí)際上并不存在供實(shí)驗(yàn)室使用的SMOW標(biāo)準(zhǔn)，而是使用美標(biāo)準(zhǔn)，而是使用美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)局配置的國(guó)標(biāo)準(zhǔn)局配置的1號(hào)蒸餾水（號(hào)蒸餾水（NBS1），它與），它與SMOW標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)之間的關(guān)系為：準(zhǔn)之間的關(guān)系為： 610)2158(SMOWHD6161810)5 .21993(SMOWOO1050. 1NSBSMOWHDHD116181618008. 1NSBSMOWOOOO地下水化學(xué)成分的組成國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)（國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)（IAEA）推薦的氫氧同位素標(biāo)準(zhǔn)，采用）推薦的氫氧同位素標(biāo)準(zhǔn)，采用海洋蒸餾水，稱(chēng)為海洋蒸餾水，稱(chēng)為”維也納標(biāo)準(zhǔn)平均海水維也納標(biāo)準(zhǔn)平均海水

5、”（VSMOW）。）。610)05. 076.155(VSMOWHD610)45.02 .2005(1618VSMOWOO地下水化學(xué)成分的組成(4) 同位素分餾：同位素分餾： 同位素以不同比例分配于兩種物質(zhì)或物相中的現(xiàn)同位素以不同比例分配于兩種物質(zhì)或物相中的現(xiàn)象稱(chēng)為同位素的分餾。象稱(chēng)為同位素的分餾。 H2O水水 H2O汽汽 同位素分餾的結(jié)果使得重同位素相對(duì)富集于一種同位素分餾的結(jié)果使得重同位素相對(duì)富集于一種物質(zhì)或物相中，而輕同位素則在另一種物質(zhì)或物物質(zhì)或物相中，而輕同位素則在另一種物質(zhì)或物相中富集。相中富集。 地下水化學(xué)成分的組成OO182162HHOO1816液相中富含蒸發(fā)相中富含018汽O

6、16液OO1618/H2O/1，說(shuō)明，說(shuō)明A物質(zhì)比物質(zhì)比B物質(zhì)富含重同位素；物質(zhì)富含重同位素；AB1，則說(shuō)，則說(shuō)明明B物質(zhì)比物質(zhì)比A物質(zhì)富含重同位素；物質(zhì)富含重同位素；AB=1，說(shuō)明，說(shuō)明A、B物質(zhì)物質(zhì)中的重同位素含量相同。中的重同位素含量相同。 BABARR汽）（水）（汽水OOOOO16/1816/1818地下水化學(xué)成分的組成同位素分餾系數(shù)的通常表示方法：同位素分餾系數(shù)的通常表示方法： 100010001100011000BABABA 1000AA標(biāo)標(biāo)RRR1000BB標(biāo)標(biāo)RRR標(biāo)RR) 11000(AA標(biāo)RR) 11000(BBBABARR水中蒸汽中地下水化學(xué)成分的組成氫氧穩(wěn)定同位素分餾：

7、氫氧穩(wěn)定同位素分餾： 對(duì)于氫氧穩(wěn)定同位素來(lái)說(shuō)，蒸發(fā)和凝結(jié)是引起同對(duì)于氫氧穩(wěn)定同位素來(lái)說(shuō)，蒸發(fā)和凝結(jié)是引起同位素分餾的重要作用。一般來(lái)說(shuō)，位素分餾的重要作用。一般來(lái)說(shuō)，由于蒸發(fā)和凝由于蒸發(fā)和凝結(jié)所造成的同位素分餾，結(jié)果往往是，氣相富集結(jié)所造成的同位素分餾，結(jié)果往往是，氣相富集較輕的同位素，而液相和固相富集較重的同位素。較輕的同位素，而液相和固相富集較重的同位素。地下水化學(xué)成分的組成地下水化學(xué)成分的組成水與巖石同位素交換反應(yīng)造成的分餾：水與巖石同位素交換反應(yīng)造成的分餾： 巖石的巖石的18O值比水大，因此巖石與水發(fā)生同位素值比水大，因此巖石與水發(fā)生同位素交換的結(jié)果往往是，水富含交換的結(jié)果往往是，水富

8、含18O，即水中，即水中18O增大。增大。 這一現(xiàn)象常稱(chēng)為這一現(xiàn)象常稱(chēng)為“氧氧-18漂移漂移”。地下水化學(xué)成分的組成Why D not?巖石中含氫礦物很少,且D值較低.同位素交換反應(yīng)對(duì)水的D值幾乎不產(chǎn)生影響. Water-Rock InteractionOxygen shift Si18O2+H216O Si16O18O+H2 18O CaC18O3+H216O Ca16O18O2+H2 18O 地下水化學(xué)成分的組成4.2 大氣降水的氫氧穩(wěn)定同位素組成大氣降水的氫氧穩(wěn)定同位素組成 大氣降水線(xiàn)：大氣降水線(xiàn)： 1961年年Craig通過(guò)對(duì)全球降水樣品同位素資料通過(guò)對(duì)全球降水樣品同位素資料的分析指出

9、，雨水的的分析指出，雨水的D和和18O值之間存在著線(xiàn)性值之間存在著線(xiàn)性關(guān)系，并得出了如下的相關(guān)關(guān)系式：關(guān)系，并得出了如下的相關(guān)關(guān)系式： 被稱(chēng)為被稱(chēng)為Craig公式公式 . 10O188D地下水化學(xué)成分的組成 在以在以18O為橫坐標(biāo)、以為橫坐標(biāo)、以D為縱坐標(biāo)的圖上，世界為縱坐標(biāo)的圖上，世界各地降水的同位素組成都沿著上式反映的直線(xiàn)分布，各地降水的同位素組成都沿著上式反映的直線(xiàn)分布，被稱(chēng)為全球雨水線(xiàn)（被稱(chēng)為全球雨水線(xiàn)（GMWL）。 地下水化學(xué)成分的組成不同的地區(qū)，降水的不同的地區(qū)，降水的2H與與18O值之間的關(guān)系往往偏離上述值之間的關(guān)系往往偏離上述的全球降水線(xiàn)方程。例如，的全球降水線(xiàn)方程。例如，Yu

10、rtsever（1975）根據(jù)北美大）根據(jù)北美大陸陸8個(gè)臺(tái)站的資料得到雨水線(xiàn)為：個(gè)臺(tái)站的資料得到雨水線(xiàn)為： 鄭淑慧等（鄭淑慧等（1982）根據(jù)我國(guó)）根據(jù)我國(guó)8個(gè)城市的資料得到的我國(guó)的降個(gè)城市的資料得到的我國(guó)的降水線(xiàn)為：水線(xiàn)為： 與上述的全球降水線(xiàn)相對(duì)應(yīng)，我們把各地區(qū)的降水線(xiàn)稱(chēng)為與上述的全球降水線(xiàn)相對(duì)應(yīng)，我們把各地區(qū)的降水線(xiàn)稱(chēng)為地地區(qū)降水線(xiàn)（區(qū)降水線(xiàn)（LMWL）。03. 6O1895. 7D2 . 8O189 . 7D地下水化學(xué)成分的組成影響大氣降水同位素組成變化的主要因素：影響大氣降水同位素組成變化的主要因素： 溫度效應(yīng)溫度效應(yīng) 高度效應(yīng)高度效應(yīng) 緯度效應(yīng)緯度效應(yīng) 大陸效應(yīng)大陸效應(yīng) 雨量效應(yīng)雨

11、量效應(yīng) 季風(fēng)效應(yīng)季風(fēng)效應(yīng) 地下水化學(xué)成分的組成溫度效應(yīng)溫度效應(yīng)大氣降水的大氣降水的D和和18O值與地面年平均氣溫往往呈線(xiàn)值與地面年平均氣溫往往呈線(xiàn)性關(guān)系，溫度升高，性關(guān)系，溫度升高，值增大，溫度降低，值增大，溫度降低，值減值減小，稱(chēng)這種效應(yīng)為溫度效應(yīng)。小，稱(chēng)這種效應(yīng)為溫度效應(yīng)。大西洋沿岸濱海地區(qū)（大西洋沿岸濱海地區(qū)（ Dansgaard，1964） 在這一地區(qū)，溫度每升高在這一地區(qū)，溫度每升高1，大氣降水的，大氣降水的18O值大值大約增加約增加0.695，D值則增加約值則增加約5.6。 可應(yīng)用于研究可應(yīng)用于研究“古代古代”降水對(duì)地下水的補(bǔ)給降水對(duì)地下水的補(bǔ)給6 .13695. 0O18t100

12、6 . 5H2t地下水化學(xué)成分的組成地下水化學(xué)成分的組成高度效應(yīng)高度效應(yīng)大氣降水的大氣降水的D和和18O值隨著地形高程的增高而減小的現(xiàn)象被值隨著地形高程的增高而減小的現(xiàn)象被稱(chēng)為高度效應(yīng)。一般來(lái)說(shuō)，地形高程與降水的稱(chēng)為高度效應(yīng)。一般來(lái)說(shuō)，地形高程與降水的值之間常值之間常呈線(xiàn)性關(guān)系，以呈線(xiàn)性關(guān)系，以18O為例，這種關(guān)系式可寫(xiě)為：為例，這種關(guān)系式可寫(xiě)為：h為地形高程，為地形高程，k為同位素高度梯度，為同位素高度梯度，b為地區(qū)常數(shù)。對(duì)一個(gè)為地區(qū)常數(shù)。對(duì)一個(gè)確定地區(qū)來(lái)說(shuō)確定地區(qū)來(lái)說(shuō)k、b通常為一定值。通常為一定值。這一地區(qū)這一地區(qū)2H和和18O的高度梯度分別為的高度梯度分別為-0.31/100m和和-2

13、.6/100m。 可用于判斷地下水補(bǔ)給區(qū)位置可用于判斷地下水補(bǔ)給區(qū)位置bkhO1819. 6)m(0031. 0O18h20.30)m(026. 0Dh地下水化學(xué)成分的組成大氣降水的同位素高程效應(yīng)大氣降水的同位素高程效應(yīng)地下水化學(xué)成分的組成4.3 氫氧穩(wěn)定同位素在地下水研究中的應(yīng)用氫氧穩(wěn)定同位素在地下水研究中的應(yīng)用判斷地下水補(bǔ)給來(lái)源；判斷地下水補(bǔ)給來(lái)源；確定地下水補(bǔ)給區(qū)；確定地下水補(bǔ)給區(qū)；分析地下水構(gòu)成；分析地下水構(gòu)成；蒸發(fā)、混合和水蒸發(fā)、混合和水-巖相互作用研究中的應(yīng)用巖相互作用研究中的應(yīng)用硝酸鹽等污染研究硝酸鹽等污染研究地下水化學(xué)成分的組成?地下熱水地下水化學(xué)成分的組成Deuterium

14、and oxygen-18 content of ground water, river water, and rainfall fromthe Little River study area, Florida compared to the global meteoric water line地下水化學(xué)成分的組成The stable isotope ratios ofhydrogen and oxygen, D and 18O, were determined bymass spectrometer, MAT 251 EM, and reported relative toSMOW, wit

15、h precision 2 and 0.2 , respectively.地下水化學(xué)成分的組成第二節(jié)第二節(jié) 地下水化學(xué)成分的綜合指標(biāo)地下水化學(xué)成分的綜合指標(biāo) 1 第一組指標(biāo)第一組指標(biāo) 總?cè)芙夤腆w總?cè)芙夤腆w 含鹽量含鹽量 硬度硬度 鈉吸附比鈉吸附比 體現(xiàn)水的質(zhì)量的指標(biāo)。體現(xiàn)水的質(zhì)量的指標(biāo)。地下水化學(xué)成分的組成 總?cè)芙夤腆w（總?cè)芙夤腆w（total dissolved solids, TDS) 總?cè)芙夤腆w是指水中溶解組分的總量，它包括了總?cè)芙夤腆w是指水中溶解組分的總量，它包括了水中的離子、分子及絡(luò)合物，但不包括懸浮物和水中的離子、分子及絡(luò)合物，但不包括懸浮物和氣體。其單位為氣體。其單位為mg/L或或

16、g/L. 地下水化學(xué)成分的組成直接測(cè)定：直接測(cè)定：105110下把水蒸干，對(duì)所得到的干涸殘余物下把水蒸干，對(duì)所得到的干涸殘余物的總量進(jìn)行稱(chēng)重而得到的總量進(jìn)行稱(chēng)重而得到 ；根據(jù)水質(zhì)分析結(jié)果計(jì)算：根據(jù)水質(zhì)分析結(jié)果計(jì)算：把所有溶解組分（溶解氣體除外）把所有溶解組分（溶解氣體除外）的濃度加起來(lái)再減去的濃度加起來(lái)再減去HCO3- 濃度二分之一。濃度二分之一。 在水樣蒸干的過(guò)程中，約有一半的HCO3-轉(zhuǎn)化成了CO2氣體而散失掉了： 122 60 18 44 （18+44）/122=0.508礦化度與總?cè)芙夤腆w含義相同。礦化度與總?cè)芙夤腆w含義相同。222332COOHCOHCO地下水化學(xué)成分的組成地下水按礦

17、化度分類(lèi)地下水按礦化度分類(lèi) 中國(guó)淡水 M50.0g/l飲用水標(biāo)準(zhǔn)：1000mg/L地下水化學(xué)成分的組成位置年份SO4ClNaTDS11975237.7608.0378.41.641999529.841585.591041.73.8721975180.1127.6220.80.971999632.0491.2396.12.09地下水化學(xué)成分的組成含鹽量（含鹽量（total dissolved salts, TDS) 含鹽量是指水中各組分的總量，含鹽量是指水中各組分的總量，即單位體積水即單位體積水中總陽(yáng)離子的含量和總陰離子的含量之和。中總陽(yáng)離子的含量和總陰離子的含量之和。其常其常用的單位是用的單位

18、是mg/L或或g/L。該指標(biāo)是計(jì)算值，它與。該指標(biāo)是計(jì)算值，它與總?cè)芙夤腆w的區(qū)別在于無(wú)需減去總?cè)芙夤腆w的區(qū)別在于無(wú)需減去HCO3-濃度的二濃度的二分之一。分之一。地下水化學(xué)成分的組成硬度硬度 水的硬度反映了水中水的硬度反映了水中Ca2+、Mg2+、Sr2+、Ba2+等離子含量等離子含量的總和。的總和。 天然水的硬度往往主要是由天然水的硬度往往主要是由Ca2+、Mg2+引起的。因此，硬引起的。因此，硬度一般以水中鈣和鎂的含量來(lái)量度。度一般以水中鈣和鎂的含量來(lái)量度。 計(jì)算和表示方法：計(jì)算和表示方法： 以以CaCO3的的mg/L數(shù)來(lái)表示：數(shù)來(lái)表示： 水中鈣和鎂離子毫克當(dāng)量濃度的總和乘以水中鈣和鎂離子

19、毫克當(dāng)量濃度的總和乘以50（CaCO3的當(dāng)?shù)漠?dāng)量）：量）： （Ca2+Mg2+）50=？mg/L(以以CaCO3計(jì)計(jì)) 以德國(guó)度表示：以德國(guó)度表示： 1德國(guó)度定義為每升水中含德國(guó)度定義為每升水中含CaO 10mg/L 1德國(guó)度德國(guó)度=10 mg/L（ CaO）= 17.8 mg/L（CaCO3）地下水化學(xué)成分的組成 硬度可分為總硬度、碳酸鹽硬度和非碳酸鹽硬度。硬度可分為總硬度、碳酸鹽硬度和非碳酸鹽硬度。 總硬度：總硬度：硬度的別稱(chēng)。硬度的別稱(chēng)。以以CaCO3的的mg/L數(shù)表示的水中鈣和數(shù)表示的水中鈣和鎂離子的總和。鎂離子的總和。 碳酸鹽硬度：碳酸鹽硬度：指指Ca2+和和Mg2+可與水中的可與水

20、中的CO32-和和HCO3-結(jié)合結(jié)合的硬度，等于的硬度，等于CO32-與與HCO3-的毫克當(dāng)量數(shù)之和乘以的毫克當(dāng)量數(shù)之和乘以50： （HCO3-+CO32-） 50=？mg/L(以以CaCO3計(jì)計(jì)) 碳酸鹽硬度通常被稱(chēng)為碳酸鹽硬度通常被稱(chēng)為暫時(shí)硬度暫時(shí)硬度。 非非碳酸鹽硬度：碳酸鹽硬度：總硬度與碳酸鹽硬度的差值。指的是總硬度與碳酸鹽硬度的差值。指的是與水與水中中Cl-、SO42-、NO3-等結(jié)合的等結(jié)合的Ca2+和和Mg2+的總量。的總量。 非碳酸鹽硬度也被稱(chēng)為非碳酸鹽硬度也被稱(chēng)為永久硬度。永久硬度。 負(fù)硬度：當(dāng)暫硬負(fù)硬度：當(dāng)暫硬總硬，無(wú)永久硬度總硬，無(wú)永久硬度 負(fù)硬度負(fù)硬度=暫時(shí)硬度暫時(shí)硬度

21、-總硬度總硬度地下水化學(xué)成分的組成硬度(總硬度)暫時(shí)硬度永久硬度暫時(shí)硬度負(fù)硬度地下水化學(xué)成分的組成 一水樣分析結(jié)果如下（一水樣分析結(jié)果如下（mg/Lmg/L）：）：NaNa+ +K K+ +=171, =171, CaCa2+2+=119, Mg=119, Mg2+2+=16, Cl=16, Cl- -=15=15， SOSO4 42-2-=42, HCO=42, HCO3 3- -=817=817。請(qǐng)計(jì)算。請(qǐng)計(jì)算TDSTDS及各種硬度。及各種硬度。 提示提示 ：（：（NaNa+ +K K+ +） 25, Ca25, Ca2+2+ 40, Mg 40, Mg2+2+ 24.3, 24.3, C

22、lCl- - 35.5 35.5， SOSO4 42-2- 96, HCO 96, HCO3 3- - 61 61。 地下水化學(xué)成分的組成在簡(jiǎn)分析中，常給出的是（在簡(jiǎn)分析中，常給出的是（NaNa+ +K K+ +）總量（）總量（meq/L)meq/L)，該值一般是計(jì)算值：該值一般是計(jì)算值：（NaNa+ +K K+ +）濃度單位之間的換算：）濃度單位之間的換算：系數(shù)系數(shù) 2525：一般的地下水中，：一般的地下水中， K K+ + 約（約（NaNa+ +K K+ +）的）的1/101/10。)(meq/L)Mg(Ca)(meq/L)K(Na22an)(meq/L)K(Na25)(mg/L)K(Na

23、地下水化學(xué)成分的組成 水按硬度的分類(lèi)水按硬度的分類(lèi)硬度范圍硬度范圍分類(lèi)分類(lèi)CaCO3的的mg/L數(shù)數(shù)德國(guó)度德國(guó)度7545025.2極硬水極硬水地下水化學(xué)成分的組成鈉吸附比鈉吸附比 評(píng)價(jià)灌溉水質(zhì)的有用指標(biāo)評(píng)價(jià)灌溉水質(zhì)的有用指標(biāo).2/1222/ )/(SARMgCaNa地下水化學(xué)成分的組成2 第二組指標(biāo)第二組指標(biāo) 人類(lèi)排放的生活污水和大部分工業(yè)廢水中都含有大量有機(jī)人類(lèi)排放的生活污水和大部分工業(yè)廢水中都含有大量有機(jī)物質(zhì)，其中主要是物質(zhì)，其中主要是耗氧有機(jī)物耗氧有機(jī)物如碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂如碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪等。肪等。 耗氧有機(jī)物種類(lèi)繁多，組成復(fù)雜，因而難以分別對(duì)其進(jìn)行耗氧有機(jī)物種類(lèi)繁多，組成

24、復(fù)雜，因而難以分別對(duì)其進(jìn)行定量、定性分析。因此，一般不對(duì)它們進(jìn)行單項(xiàng)定量測(cè)定，定量、定性分析。因此，一般不對(duì)它們進(jìn)行單項(xiàng)定量測(cè)定，而是利用其共性，如它們比較易于氧化，故可用某種指標(biāo)而是利用其共性，如它們比較易于氧化，故可用某種指標(biāo)間接地反映其總量或分類(lèi)含量。氧化方式有化學(xué)氧化、生間接地反映其總量或分類(lèi)含量。氧化方式有化學(xué)氧化、生物氧化和燃燒氧化等，物氧化和燃燒氧化等，都是以有機(jī)物在氧化過(guò)程中所消耗都是以有機(jī)物在氧化過(guò)程中所消耗的氧或氧化劑的數(shù)量來(lái)代表有機(jī)物的數(shù)量。的氧或氧化劑的數(shù)量來(lái)代表有機(jī)物的數(shù)量。 地下水化學(xué)成分的組成 化學(xué)需氧量化學(xué)需氧量 生化需氧量生化需氧量 總有機(jī)碳總有機(jī)碳 氧化還原

25、電位氧化還原電位 表征水體環(huán)境狀態(tài)的指標(biāo)。表征水體環(huán)境狀態(tài)的指標(biāo)。地下水化學(xué)成分的組成化學(xué)需氧量（化學(xué)需氧量（Chemical Oxygen Demand，COD） 是指采用化學(xué)氧化劑氧化水中有機(jī)物和還原態(tài)無(wú)機(jī)物所需消是指采用化學(xué)氧化劑氧化水中有機(jī)物和還原態(tài)無(wú)機(jī)物所需消耗的氧的量，單位為耗的氧的量，單位為mg/L。 高錳酸鉀（高錳酸鉀（KMnO4）、重鉻酸鉀（）、重鉻酸鉀（KCr2O7）和碘酸鉀）和碘酸鉀（KIO3）是測(cè)定水中）是測(cè)定水中COD的三種常用的氧化劑。的三種常用的氧化劑。 重鉻酸鉀是這三種氧化劑中測(cè)定效果最好的一種（氧化率重鉻酸鉀是這三種氧化劑中測(cè)定效果最好的一種（氧化率約為約為9

26、0) ，它可以把大多數(shù)種類(lèi)的有機(jī)物完全氧化為二氧化，它可以把大多數(shù)種類(lèi)的有機(jī)物完全氧化為二氧化碳和水。碳和水。 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中過(guò)量使用的重鉻酸鉀也比其它氧化劑相對(duì)容易實(shí)驗(yàn)過(guò)程中過(guò)量使用的重鉻酸鉀也比其它氧化劑相對(duì)容易測(cè)定一些測(cè)定一些 。地下水化學(xué)成分的組成 CODCr常用于測(cè)定工業(yè)廢水和生活污水，廢水排放標(biāo)準(zhǔn)是依據(jù)的CODCr結(jié)果。CODMn用于測(cè)定地表水，地表水質(zhì)量評(píng)價(jià)是依據(jù)的CODMn結(jié)果。 地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中也是依據(jù)的CODMn結(jié)果。 地下水化學(xué)成分的組成地下水化學(xué)成分的組成生化需氧量生化需氧量（Biochemical Oxygen Demand，BOD） 是指水體中的微生物在降解水中有機(jī)物的

27、過(guò)程中所消耗的是指水體中的微生物在降解水中有機(jī)物的過(guò)程中所消耗的氧的量，以氧的量，以mg/L表示表示。 在人工控制的條件下，使水樣中的有機(jī)物在微生物作用下在人工控制的條件下，使水樣中的有機(jī)物在微生物作用下進(jìn)行生物氧化，在一定時(shí)進(jìn)行生物氧化，在一定時(shí) 間內(nèi)所消耗的溶解氧的數(shù)量，間內(nèi)所消耗的溶解氧的數(shù)量，可以間接地反映出有機(jī)物的含量?？梢蚤g接地反映出有機(jī)物的含量。 BOD的測(cè)定實(shí)質(zhì)上是一個(gè)氧化過(guò)程（生物降解），在該的測(cè)定實(shí)質(zhì)上是一個(gè)氧化過(guò)程（生物降解），在該過(guò)程中，微生物只起到了一種中間介質(zhì)的作用。過(guò)程中，微生物只起到了一種中間介質(zhì)的作用。 通常采用通常采用20下培養(yǎng)下培養(yǎng)5天的測(cè)定結(jié)果來(lái)表示天的

28、測(cè)定結(jié)果來(lái)表示BOD值，并將值，并將其記為其記為BOD5。 地下水化學(xué)成分的組成化學(xué)需氧量化學(xué)需氧量 （COD）生化需氧量（生化需氧量（BOD）化學(xué)氧化劑氧化水中有機(jī)物和化學(xué)氧化劑氧化水中有機(jī)物和還原態(tài)無(wú)機(jī)物所需消耗的氧的還原態(tài)無(wú)機(jī)物所需消耗的氧的量（硫化物，亞硝酸鹽，氨，量（硫化物，亞硝酸鹽，氨，低價(jià)鐵鹽等低價(jià)鐵鹽等 ）水體中的微生物在降解水水體中的微生物在降解水中有機(jī)物的過(guò)程中所消耗中有機(jī)物的過(guò)程中所消耗的氧的量的氧的量在在COD的測(cè)定過(guò)程中，無(wú)論的測(cè)定過(guò)程中，無(wú)論有機(jī)物能否被生物所降解，它有機(jī)物能否被生物所降解，它都被氧化劑氧化成了二氧化碳都被氧化劑氧化成了二氧化碳和水和水 不是降解全部

29、有機(jī)物；一不是降解全部有機(jī)物；一定程度反映了有機(jī)物在一定程度反映了有機(jī)物在一定定 條件下進(jìn)行生物氧化的條件下進(jìn)行生物氧化的難易程度和時(shí)間進(jìn)程難易程度和時(shí)間進(jìn)程 測(cè)定時(shí)間：一般測(cè)定時(shí)間：一般3小時(shí)小時(shí)一般一般5天天CODBOD; 在很多情況下都用在很多情況下都用COD來(lái)代替來(lái)代替BOD；在同時(shí)積累了很多COD和BOD資料，并且建立了它們之間相關(guān)關(guān)系的情況下，可用BOD值對(duì)COD資料進(jìn)行解釋。 地下水化學(xué)成分的組成總有機(jī)碳（總有機(jī)碳（Total Organic Carbon，TOC） 總有機(jī)碳是水中各種形式有機(jī)碳的總量，以總有機(jī)碳是水中各種形式有機(jī)碳的總量，以mg/L表示。表示。 測(cè)測(cè) 定方法是在

30、特殊的燃燒器中，以鉑為催化劑，在定方法是在特殊的燃燒器中，以鉑為催化劑，在900溫度下，使水樣氣化燃燒，燃后測(cè)溫度下，使水樣氣化燃燒，燃后測(cè) 定氣體中定氣體中CO2含量，從含量，從而確定水樣中碳元素總量。在此總量中減去無(wú)機(jī)碳元素含而確定水樣中碳元素總量。在此總量中減去無(wú)機(jī)碳元素含量，即可得總有機(jī)碳量。量，即可得總有機(jī)碳量。 TOC雖可以總有機(jī)碳元素量來(lái)反映有機(jī)物總量，雖可以總有機(jī)碳元素量來(lái)反映有機(jī)物總量，但因排除了其他元素，但因排除了其他元素， 仍不能直接反映有機(jī)物的仍不能直接反映有機(jī)物的真正濃度。真正濃度。 地下水化學(xué)成分的組成 COD、BOD和和TOC是表征水體環(huán)境有機(jī)污染的是表征水體環(huán)境

31、有機(jī)污染的水質(zhì)指標(biāo)；在河流污染控制的研究中，水質(zhì)指標(biāo)；在河流污染控制的研究中，BOD的測(cè)試的測(cè)試非常重要。非常重要。 地下水化學(xué)成分的組成氧化還原電位氧化還原電位 氧化還原電位是表征水體氧化還原狀態(tài)的一個(gè)綜氧化還原電位是表征水體氧化還原狀態(tài)的一個(gè)綜合性指標(biāo)，其單位為合性指標(biāo)，其單位為V或或mV。天然水體中的氣體、。天然水體中的氣體、無(wú)機(jī)物、有機(jī)物和微生物共同組成了一個(gè)復(fù)雜的無(wú)機(jī)物、有機(jī)物和微生物共同組成了一個(gè)復(fù)雜的氧化還原動(dòng)平衡體系，氧化還原電位即是這種作氧化還原動(dòng)平衡體系，氧化還原電位即是這種作用的綜合表現(xiàn)和結(jié)果。用的綜合表現(xiàn)和結(jié)果。 Eh值為正，說(shuō)明水系統(tǒng)處于比較氧化狀態(tài)；值為正，說(shuō)明水系

32、統(tǒng)處于比較氧化狀態(tài)； Eh值為負(fù)，說(shuō)明水系統(tǒng)處于比較還原狀態(tài)。值為負(fù)，說(shuō)明水系統(tǒng)處于比較還原狀態(tài)。地下水化學(xué)成分的組成3 第三組指標(biāo)第三組指標(biāo) 堿度堿度 酸度酸度表征水系統(tǒng)酸堿平衡特征的指標(biāo)。表征水系統(tǒng)酸堿平衡特征的指標(biāo)。地下水化學(xué)成分的組成堿度（堿度（Alkalinity） 表征水中和酸的能力的指標(biāo)；表征水中和酸的能力的指標(biāo)； 堿度是指水中所含能與強(qiáng)酸發(fā)生中和作用的全部物質(zhì)。堿度是指水中所含能與強(qiáng)酸發(fā)生中和作用的全部物質(zhì)。 堿度主要取決于水中堿度主要取決于水中HCO3、CO32的含量。的含量。 堿度一般使用當(dāng)量濃度為堿度一般使用當(dāng)量濃度為50（meq/L）的硫酸）的硫酸H2SO4通過(guò)通過(guò)滴定

33、法來(lái)測(cè)定；滴定法來(lái)測(cè)定； 由碳酸鹽和重碳酸鹽所引起的堿度通常被稱(chēng)為由碳酸鹽和重碳酸鹽所引起的堿度通常被稱(chēng)為碳酸鹽堿度碳酸鹽堿度，碳酸鹽堿度可根據(jù)水質(zhì)分析結(jié)果來(lái)進(jìn)行計(jì)算，其方法是用碳酸鹽堿度可根據(jù)水質(zhì)分析結(jié)果來(lái)進(jìn)行計(jì)算，其方法是用50乘以乘以CO32-和和HCO3-的毫克當(dāng)量濃度之和。的毫克當(dāng)量濃度之和。地下水化學(xué)成分的組成酸度（酸度（Acidity） 酸度是酸度是表征水中和堿的能力的指標(biāo)表征水中和堿的能力的指標(biāo)。 組成水中酸度的物質(zhì)可歸納為三類(lèi)：組成水中酸度的物質(zhì)可歸納為三類(lèi)： （1）強(qiáng)酸，如）強(qiáng)酸，如HCl、HNO3、H2SO4等；等； （2）弱酸，如）弱酸，如CO2、H2CO3、HCO3-

34、及各種有機(jī)酸等；及各種有機(jī)酸等； （3）強(qiáng)酸弱堿鹽，如）強(qiáng)酸弱堿鹽，如FeCl3、Al（SO4）3等。等。水中這些物質(zhì)對(duì)強(qiáng)堿的總中和能力稱(chēng)為總酸度。水中這些物質(zhì)對(duì)強(qiáng)堿的總中和能力稱(chēng)為總酸度。 氫離子濃度是水中呈自由離子狀態(tài)的氫離子濃度是水中呈自由離子狀態(tài)的H+數(shù)量，而總酸度數(shù)量，而總酸度則表示了中和過(guò)程中可與強(qiáng)堿反應(yīng)的全部則表示了中和過(guò)程中可與強(qiáng)堿反應(yīng)的全部H+數(shù)量數(shù)量,包括了包括了已電離的和將要電離的兩部分。已電離的和將要電離的兩部分。 地下水化學(xué)成分的組成試述一般情況下，地下水中總硬度與總堿度的關(guān)系。試述一般情況下，地下水中總硬度與總堿度的關(guān)系。地下水化學(xué)成分的組成第三節(jié)第三節(jié) 地下水水質(zhì)

35、資料的分析及處理地下水水質(zhì)資料的分析及處理 地下水科學(xué)是一門(mén)數(shù)據(jù)地下水科學(xué)是一門(mén)數(shù)據(jù)“密集型密集型”科學(xué)；水文地科學(xué)；水文地球化學(xué)研究往往需要大量的數(shù)據(jù)來(lái)正確地解釋水球化學(xué)研究往往需要大量的數(shù)據(jù)來(lái)正確地解釋水文地球化學(xué)問(wèn)題。數(shù)據(jù)分析和處理在水文地球化文地球化學(xué)問(wèn)題。數(shù)據(jù)分析和處理在水文地球化學(xué)研究中十分重要。學(xué)研究中十分重要。 水質(zhì)分析結(jié)果的可靠性檢驗(yàn)水質(zhì)分析結(jié)果的可靠性檢驗(yàn) 比例系數(shù)分析法的應(yīng)用比例系數(shù)分析法的應(yīng)用 地下水化學(xué)成分的圖示法地下水化學(xué)成分的圖示法地下水化學(xué)成分的組成1 水質(zhì)分析結(jié)果的可靠性檢驗(yàn)水質(zhì)分析結(jié)果的可靠性檢驗(yàn) 為了使用水質(zhì)分析資料對(duì)水文地球化學(xué)問(wèn)題進(jìn)行正為了使用水質(zhì)分析

36、資料對(duì)水文地球化學(xué)問(wèn)題進(jìn)行正確解釋?zhuān)紫葢?yīng)對(duì)水質(zhì)分析結(jié)果的可靠性進(jìn)行檢驗(yàn)，確解釋?zhuān)紫葢?yīng)對(duì)水質(zhì)分析結(jié)果的可靠性進(jìn)行檢驗(yàn)，只有正確的分析結(jié)果才能得出可靠的結(jié)論。只有正確的分析結(jié)果才能得出可靠的結(jié)論。 主要的檢驗(yàn)方法：主要的檢驗(yàn)方法： 陰陽(yáng)離子平衡的檢驗(yàn)陰陽(yáng)離子平衡的檢驗(yàn) 分析結(jié)果中一些計(jì)算值的檢驗(yàn)分析結(jié)果中一些計(jì)算值的檢驗(yàn) 根據(jù)碳酸平衡關(guān)系的檢驗(yàn)根據(jù)碳酸平衡關(guān)系的檢驗(yàn) 地下水化學(xué)成分的組成1.1 陰陽(yáng)離子平衡的檢驗(yàn)陰陽(yáng)離子平衡的檢驗(yàn)水中陰陽(yáng)離子的平衡誤差可用下式來(lái)計(jì)算：水中陰陽(yáng)離子的平衡誤差可用下式來(lái)計(jì)算：式中式中: E為相對(duì)誤差，為相對(duì)誤差，nc、na分別為陽(yáng)離子和陰離子的分別為陽(yáng)離子和陰離子

37、的毫克當(dāng)毫克當(dāng)量濃度（量濃度（meq/L）。如。如Na+、K+為實(shí)測(cè)值，為實(shí)測(cè)值，E應(yīng)小于應(yīng)小于5; 如如Na+K+為計(jì)算值，為計(jì)算值，E應(yīng)等于零或接近于零。應(yīng)等于零或接近于零。 電中性條件：電中性條件： Zmc= Zma100nnnn(%)acacE100(%)acacZmZmZmZmE地下水化學(xué)成分的組成1.2 分析結(jié)果中一些計(jì)算值的檢驗(yàn)分析結(jié)果中一些計(jì)算值的檢驗(yàn)總?cè)芙夤腆w：總?cè)芙夤腆w：如果總?cè)芙夤腆w是計(jì)算值，應(yīng)檢驗(yàn)其如果總?cè)芙夤腆w是計(jì)算值，應(yīng)檢驗(yàn)其數(shù)值是否減去了數(shù)值是否減去了1/2的的HCO3-含量含量Na+K+：在簡(jiǎn)分析中，在簡(jiǎn)分析中，Na+K+是計(jì)算值，其計(jì)算是計(jì)算值，其計(jì)算方法是：

38、方法是：)(meq/L)Mg(Ca)(meq/L)K(Na22an)(meq/L)K(Na25)(mg/L)K(Na地下水化學(xué)成分的組成硬度：硬度：總硬度也是計(jì)算值，可按下述方法檢驗(yàn)：總硬度也是計(jì)算值，可按下述方法檢驗(yàn)：TDS：如果水質(zhì)分析結(jié)果中有實(shí)測(cè)的如果水質(zhì)分析結(jié)果中有實(shí)測(cè)的TDS值，應(yīng)求值，應(yīng)求得得TDS的計(jì)算值，以檢驗(yàn)的計(jì)算值，以檢驗(yàn)TDS實(shí)測(cè)值的可靠性。實(shí)測(cè)值的可靠性。50)MgCa()mg/LCaCO(223數(shù)的總硬度地下水化學(xué)成分的組成1.3 根據(jù)碳酸平衡關(guān)系的檢驗(yàn)根據(jù)碳酸平衡關(guān)系的檢驗(yàn)方法方法1： 當(dāng)當(dāng)pH8.34時(shí)，水質(zhì)分析結(jié)果中不應(yīng)出現(xiàn)時(shí)，水質(zhì)分析結(jié)果中不應(yīng)出現(xiàn)H2CO3。

39、如果分析結(jié)果不符合上述的情況，則說(shuō)明。如果分析結(jié)果不符合上述的情況，則說(shuō)明pH或或CO32-和和H2CO3的測(cè)定有問(wèn)題。的測(cè)定有問(wèn)題。地下水化學(xué)成分的組成方法方法2： 用計(jì)算的方法，也可以檢查用計(jì)算的方法，也可以檢查pH和和HCO3- 、CO32-測(cè)試結(jié)果測(cè)試結(jié)果的可靠性：的可靠性：可以推出：可以推出： 如果分析結(jié)果中，有如果分析結(jié)果中，有CO32-檢出，則可以通過(guò)計(jì)算求出檢出，則可以通過(guò)計(jì)算求出pH，判斷其與實(shí)測(cè)判斷其與實(shí)測(cè)pH是否相差過(guò)大。是否相差過(guò)大。233COHHCO3232HCOCOHK2323lglgKHCOCOpH地下水化學(xué)成分的組成1.4 其它檢驗(yàn)方法其它檢驗(yàn)方法 在一般的地下水中，在一般的地下水中，Na+的含量總是大于的含量總是大于K+的含量，如果的含量，如果出現(xiàn)反常情況，則分析結(jié)果就值得懷疑。出現(xiàn)反常情況，則分析結(jié)果就值得懷疑。 地下水中的地下水中的Na+或或Na+ K+一般不會(huì)等于零，如果出現(xiàn)這種一般不會(huì)等于零，如果出現(xiàn)這種情況，可認(rèn)為分析結(jié)果有錯(cuò)誤。情況，可認(rèn)為分析結(jié)果有錯(cuò)誤。 電導(dǎo)與總?cè)芙夤腆w（電導(dǎo)與總?cè)芙夤腆w（TDS）有較好的相關(guān)性：）有較好的相關(guān)性： TDS（mg/L）=K電導(dǎo)（電導(dǎo)（mS） K為系數(shù)（為系數(shù)（0.550.75） 電導(dǎo)（電導(dǎo)（mS）=100 （陰離子或