5-地下水的化學(xué)成分

1、5 5 地下水的物理性質(zhì)和化學(xué)成分地下水的物理性質(zhì)和化學(xué)成分v5.1 5.1 地下水的物理性質(zhì)地下水的物理性質(zhì)v5.2 5.2 地下水的化學(xué)成分和化學(xué)性質(zhì)地下水的化學(xué)成分和化學(xué)性質(zhì)v5.3 5.3 地下水按化學(xué)成分的分類地下水按化學(xué)成分的分類5 地下水的物理性質(zhì)和化學(xué)成分地下水的物理性質(zhì)和化學(xué)成分v地下水不是純的地下水不是純的H2O，而是，而是天然溶液天然溶液，含有各種組分，含有各種組分具有一定的物理性質(zhì)和化學(xué)組分。具有一定的物理性質(zhì)和化學(xué)組分。v水是良好的溶劑，在空隙中運(yùn)移時(shí)，可溶解巖石中的水是良好的溶劑，在空隙中運(yùn)移時(shí)，可溶解巖石中的成分。在自然界成分。在自然界水循環(huán)過程水循環(huán)過程中，地下

2、水與大氣圈、水中，地下水與大氣圈、水圈與生物圈同時(shí)發(fā)生著水量和圈與生物圈同時(shí)發(fā)生著水量和化學(xué)成分的交換化學(xué)成分的交換。v意義：水質(zhì)評價(jià)，水文地球化學(xué)找礦；地震預(yù)報(bào)等意義：水質(zhì)評價(jià)，水文地球化學(xué)找礦；地震預(yù)報(bào)等v研究地下水的研究地下水的化學(xué)成分與作用化學(xué)成分與作用必須與地下水的必須與地下水的流動條流動條件件結(jié)合結(jié)合 5.1 5.1 地下水的物理性質(zhì)地下水的物理性質(zhì)v溫度溫度v顏色顏色v味（味道）味（味道）v嗅（氣味）嗅（氣味）v透明度透明度v相對密度、導(dǎo)電性及放射性相對密度、導(dǎo)電性及放射性溫度溫度v地溫地溫影響地溫的熱源：太陽輻射和地?zé)嵊绊懙販氐臒嵩矗禾栞椛浜偷責(zé)?具有周期性的晝夜變化和年變化

3、具有周期性的晝夜變化和年變化v地溫可分三個帶：地溫可分三個帶： 變溫帶：變溫帶：位于地殼的最表層，其溫度變化受太陽輻射熱位于地殼的最表層，其溫度變化受太陽輻射熱的控制。其溫度的變化幅度隨深度的增加而遞減。此帶的控制。其溫度的變化幅度隨深度的增加而遞減。此帶由于受太陽輻射的控制，地下水的溫度具有周期性的日由于受太陽輻射的控制，地下水的溫度具有周期性的日變化和季節(jié)變化的特點(diǎn)。變化和季節(jié)變化的特點(diǎn)。 常溫帶：常溫帶：指地溫的年變化幅度指地溫的年變化幅度1的地帶。一般年常溫的地帶。一般年常溫帶的溫度略高于當(dāng)?shù)啬昶骄鶜鉁?，在相?dāng)于海平面的地帶的溫度略高于當(dāng)?shù)啬昶骄鶜鉁兀谙喈?dāng)于海平面的地區(qū)約高區(qū)約高0.

4、8，在海拔，在海拔200500m的地區(qū)約高的地區(qū)約高12。年。年常溫帶實(shí)質(zhì)上是太陽輻射熱與地球內(nèi)熱共同影響的熱平常溫帶實(shí)質(zhì)上是太陽輻射熱與地球內(nèi)熱共同影響的熱平均帶。此帶地下水的溫度表現(xiàn)為周期性年變化的特點(diǎn)。均帶。此帶地下水的溫度表現(xiàn)為周期性年變化的特點(diǎn)。 增溫帶：增溫帶： 在年常溫帶以下，溫度主要受地球內(nèi)在年常溫帶以下，溫度主要受地球內(nèi)熱的影響，隨深度的增加而有規(guī)律的升高。熱的影響，隨深度的增加而有規(guī)律的升高。v地?zé)嵩鰷丶墸簻囟让可叩責(zé)嵩鰷丶墸簻囟让可?所需增加的深度所需增加的深度 33m/vTHH深度處地下水的溫度，深度處地下水的溫度，vTB年常溫帶溫度，年常溫帶溫度， vH地下水循環(huán)

5、深度，地下水循環(huán)深度，mvh年常溫帶深度，年常溫帶深度，mvG地?zé)嵩鰷丶?，地?zé)嵩鰷丶?，m/ GhHTTBHv地下水的溫度對地下水的化學(xué)成分有很大影響。地下水的溫度對地下水的化學(xué)成分有很大影響。 地下水按溫度的分類地下水按溫度的分類水溫水溫/地下水類型地下水類型0過冷水過冷水020冷水冷水2042溫水溫水42100熱水熱水80100高溫?zé)崴邷責(zé)崴?00過熱水過熱水顏色顏色v 水中存在物質(zhì)與水的顏色關(guān)系水中存在物質(zhì)與水的顏色關(guān)系v顏色一般用標(biāo)準(zhǔn)顏色的溶液或有色玻璃片來對比顏色一般用標(biāo)準(zhǔn)顏色的溶液或有色玻璃片來對比水中存在水中存在的物質(zhì)的物質(zhì)硬水硬水低價(jià)鐵低價(jià)鐵高價(jià)鐵高價(jià)鐵硫化氫硫化氫水的顏色水的

6、顏色淺藍(lán)淺藍(lán)灰藍(lán)灰藍(lán)（淺綠灰色）（淺綠灰色）黃褐黃褐暗綠暗綠水中存在水中存在的物質(zhì)的物質(zhì)硫細(xì)菌硫細(xì)菌錳的化合物錳的化合物腐植酸鹽腐植酸鹽水的顏色水的顏色紅色紅色暗紅暗紅暗黃或灰黑暗黃或灰黑味（味道）味（味道）v取決于水中溶解的鹽類和有機(jī)質(zhì)取決于水中溶解的鹽類和有機(jī)質(zhì) 水中物質(zhì)與味的關(guān)系水中物質(zhì)與味的關(guān)系水中物質(zhì)水中物質(zhì)二氧化碳二氧化碳重碳酸鈣重碳酸鈣氯化鈉氯化鈉硫酸鈉硫酸鈉味味清涼清涼味美味美咸咸澀澀水中物質(zhì)水中物質(zhì)氯化鎂氯化鎂（硫酸鎂）（硫酸鎂）氧化亞鐵氧化亞鐵氧化鐵氧化鐵有機(jī)質(zhì)有機(jī)質(zhì)（腐殖質(zhì)）（腐殖質(zhì)）味味苦苦墨水味墨水味鐵銹味鐵銹味甜味甜味嗅（氣味）嗅（氣味）v取決于水中所含的氣體成分和

7、有機(jī)質(zhì)的含量取決于水中所含的氣體成分和有機(jī)質(zhì)的含量 氣味強(qiáng)度等級分類氣味強(qiáng)度等級分類v 0 無無 沒有任何氣味沒有任何氣味v I 極微弱極微弱 有經(jīng)驗(yàn)分析者能察覺有經(jīng)驗(yàn)分析者能察覺v II 弱弱 注意辨別時(shí)，一般人能察覺注意辨別時(shí)，一般人能察覺v III 顯著顯著 易察覺，不處理不能飲用易察覺，不處理不能飲用v IV 強(qiáng)強(qiáng) 氣味引人注意，不能飲用氣味引人注意，不能飲用v V 極強(qiáng)極強(qiáng) 氣味強(qiáng)烈撲鼻，不能飲用氣味強(qiáng)烈撲鼻，不能飲用透明度透明度v地下水通常透明、無色，當(dāng)水中含有某種離子、膠地下水通常透明、無色，當(dāng)水中含有某種離子、膠體、有機(jī)質(zhì)或懸浮物質(zhì)時(shí)，透明度將降低。體、有機(jī)質(zhì)或懸浮物質(zhì)時(shí)，透明

8、度將降低。v 地下水透明度的野外鑒定特征地下水透明度的野外鑒定特征分級分級野外鑒定特征野外鑒定特征透明透明無懸浮物及膠體，無懸浮物及膠體，60cm水深可見水深可見3mm粗黑線粗黑線微混濁微混濁 有少量懸浮物，大于有少量懸浮物，大于30cm水深可見水深可見3mm粗黑粗黑線線混濁混濁有較多懸浮物，半透明狀，小于有較多懸浮物，半透明狀，小于30m水深可水深可見見3mm粗黑線粗黑線極混濁極混濁 有大量懸浮物或膠體，似乳狀，水很淺也不有大量懸浮物或膠體，似乳狀，水很淺也不能見能見3mm粗黑線粗黑線地下水的相對密度、導(dǎo)電性及放射性地下水的相對密度、導(dǎo)電性及放射性 v相對密度：相對密度：取決于水中所含鹽分的

9、多少。當(dāng)?shù)叵滤Q于水中所含鹽分的多少。當(dāng)?shù)叵滤腥芙獾柠}分較少時(shí)，比重近于中溶解的鹽分較少時(shí)，比重近于1。當(dāng)水中溶解了。當(dāng)水中溶解了較多的鹽分時(shí)，比重可達(dá)較多的鹽分時(shí)，比重可達(dá)1.21.3。v導(dǎo)電性導(dǎo)電性：地下水的導(dǎo)電性取決于其中所含電解質(zhì)的：地下水的導(dǎo)電性取決于其中所含電解質(zhì)的數(shù)量與性質(zhì)（即各種離子的含量與離子價(jià)），離子數(shù)量與性質(zhì)（即各種離子的含量與離子價(jià)），離子含量越多，離子價(jià)越高，則水的導(dǎo)電性就越強(qiáng)。含量越多，離子價(jià)越高，則水的導(dǎo)電性就越強(qiáng)。v放射性：放射性：取決于其中放射性物質(zhì)的含量，地下水不取決于其中放射性物質(zhì)的含量，地下水不同程度上或多或少地都具有放射性，但其含量一般同程度上或多

10、或少地都具有放射性，但其含量一般極微，循環(huán)于放射性礦床的地下水其放射性相應(yīng)增極微，循環(huán)于放射性礦床的地下水其放射性相應(yīng)增強(qiáng)。強(qiáng)。5.2 地下水的化學(xué)成分和化學(xué)性質(zhì)地下水的化學(xué)成分和化學(xué)性質(zhì)v地下水的化學(xué)成分是很復(fù)雜的。不同成因的地下水的化學(xué)成分是很復(fù)雜的。不同成因的地下水，它的原始成分不相同，另外同一種地下水，它的原始成分不相同，另外同一種成因的地下水，也由于后期循環(huán)過程中與周成因的地下水，也由于后期循環(huán)過程中與周圍介質(zhì)相互作用，導(dǎo)致它的化學(xué)成分發(fā)生很圍介質(zhì)相互作用，導(dǎo)致它的化學(xué)成分發(fā)生很多變化。多變化。v化學(xué)成分：氣體、離子、微量元素、其他化學(xué)成分：氣體、離子、微量元素、其他（膠體、有機(jī)質(zhì)、

11、細(xì)菌）（膠體、有機(jī)質(zhì)、細(xì)菌）5.2.11、氧、氮、氧、氮v起源起源：大氣圈隨降水入滲進(jìn)入含水層中，如富含：大氣圈隨降水入滲進(jìn)入含水層中，如富含O2與與N2 說明地下水是大氣起源的，說明地下水是大氣起源的，氮氮還有生物起源還有生物起源與變質(zhì)起源與變質(zhì)起源v環(huán)境環(huán)境：在封閉環(huán)境下，氧被耗盡只剩下：在封閉環(huán)境下，氧被耗盡只剩下N2，指示水是，指示水是大氣起源且處于封閉環(huán)境大氣起源且處于封閉環(huán)境2、硫化氫（硫化氫（H2S）、甲烷（）、甲烷（CH4） 這兩種氣體都是在較封閉環(huán)境中，在有機(jī)質(zhì)與微生物這兩種氣體都是在較封閉環(huán)境中，在有機(jī)質(zhì)與微生物參與的參與的生物化學(xué)過程生物化學(xué)過程中形成。還原環(huán)境下：中形成

12、。還原環(huán)境下：vSO2-4 H2S，成煤過程，煤田水，成煤過程，煤田水 成油過程，油田水成油過程，油田水5.2.1 氣體成分氣體成分3、二氧化碳（二氧化碳（CO2） 大氣降水中的大氣降水中的CO2含量較低，地下水中含量較低，地下水中CO2主要源于主要源于v土壤層（入滲過程溶于水中）：有機(jī)質(zhì)殘骸發(fā)酵產(chǎn)生、植物呼吸土壤層（入滲過程溶于水中）：有機(jī)質(zhì)殘骸發(fā)酵產(chǎn)生、植物呼吸作用產(chǎn)生作用產(chǎn)生v碳酸鹽巖地層：在深部高溫下，也可變質(zhì)生成碳酸鹽巖地層：在深部高溫下，也可變質(zhì)生成CO2 ；與酸性礦水；與酸性礦水反應(yīng)生成反應(yīng)生成CO2v人類活動：在化石燃料（煤、石油、天然氣），導(dǎo)致大氣中的人類活動：在化石燃料（煤

13、、石油、天然氣），導(dǎo)致大氣中的CO2增加，（增長增加，（增長20%） 地下水中地下水中CO2增加，水對碳酸鹽巖的溶解、結(jié)晶巖風(fēng)化溶增加，水對碳酸鹽巖的溶解、結(jié)晶巖風(fēng)化溶解能力愈強(qiáng)！解能力愈強(qiáng)！地下水中氣體成分的地下水中氣體成分的意義意義：v 氣體成分氣體成分指示地下水所處的地球化學(xué)環(huán)境指示地下水所處的地球化學(xué)環(huán)境 氧化環(huán)境氧化環(huán)境 還原環(huán)境還原環(huán)境 氣體成分氣體成分可以增加水對鹽類的溶解能力可以增加水對鹽類的溶解能力 促進(jìn)水促進(jìn)水巖的化學(xué)反應(yīng)，相互作用巖的化學(xué)反應(yīng)，相互作用5.2.15.2.2v地下水中地下水中主要離子主要離子有：有：陰離子：陰離子： Cl- 、 SO2-4、HCO-3陽離子：

14、陽離子： Na+ 、K+、 Ca2+、Mg2+陰離子陰離子分布分布來源來源很廣很廣變化大變化大巖鹽或其它含氯沉積巖溶解；巖巖鹽或其它含氯沉積巖溶解；巖漿巖中含氯礦物，如氯磷灰石、漿巖中含氯礦物，如氯磷灰石、方納石等的風(fēng)化溶慮；海水入滲方納石等的風(fēng)化溶慮；海水入滲或風(fēng)將海水細(xì)沫帶到陸地后溶解或風(fēng)將海水細(xì)沫帶到陸地后溶解深入；深部水或火山噴發(fā)物；人深入；深部水或火山噴發(fā)物；人工污染、工業(yè)和生活污水的滲入工污染、工業(yè)和生活污水的滲入污染；動植物的排泄物和動物尸污染；動植物的排泄物和動物尸體腐爛。體腐爛。含鹽量高含鹽量高咸水咸水較廣較廣變化大變化大含石膏或其它硫酸鹽巖石的溶解含石膏或其它硫酸鹽巖石的溶

15、解天然硫及含硫物（黃鐵礦）氧化天然硫及含硫物（黃鐵礦）氧化大量煤炭燃燒產(chǎn)生，大量煤炭燃燒產(chǎn)生， ，酸雨入滲，酸雨入滲有機(jī)物分解、污染有機(jī)物分解、污染廣泛廣泛含量不含量不高高碳酸鹽類（石灰?guī)r、白云巖）溶碳酸鹽類（石灰?guī)r、白云巖）溶解解含鹽量低含鹽量低淡水淡水Cl24SO3HCO陽離子陽離子分布分布來源來源很廣很廣變化大變化大沉積巖中巖鹽、含鈉鹽溶解沉積巖中巖鹽、含鈉鹽溶解巖漿巖、變質(zhì)巖中含納礦物的巖漿巖、變質(zhì)巖中含納礦物的溶解和氧化、風(fēng)化水解溶解和氧化、風(fēng)化水解主要與主要與ClCl- -伴存，伴存，有時(shí)有有時(shí)有SO42-和和HCO3-，高礦化水高礦化水分布廣分布廣含量低含量低同上同上易被植物吸收

16、、粘土吸易被植物吸收、粘土吸附、生成不溶于水的次附、生成不溶于水的次生礦物生礦物Ca+很廣很廣含量低含量低碳酸鹽類（石灰?guī)r、白云巖）碳酸鹽類（石灰?guī)r、白云巖）及石膏的溶解，及石膏的溶解，及巖漿巖與變及巖漿巖與變質(zhì)巖中的含鈣礦物的風(fēng)化質(zhì)巖中的含鈣礦物的風(fēng)化 與與SO42-和和HCO3-伴存伴存低礦化水低礦化水很廣很廣含量低含量低白云巖、泥灰?guī)r的溶解白云巖、泥灰?guī)r的溶解巖漿巖、變質(zhì)巖中含鎂礦物風(fēng)巖漿巖、變質(zhì)巖中含鎂礦物風(fēng)化化地殼中含量少地殼中含量少易為植物吸收易為植物吸收參與許多硅酸的生成參與許多硅酸的生成NaK2Mg5.2.3 地下水中的主要微量元素地下水中的主要微量元素v微量元素對人體健康有明

17、顯的影響微量元素對人體健康有明顯的影響v溴、碘、氟、硼溴、碘、氟、硼5.2.4 地下水中的其他成分地下水中的其他成分膠體膠體來源來源FeFe（OHOH）3鐵礦鐵礦硫化礦物的風(fēng)化水解硫化礦物的風(fēng)化水解難溶水難溶水AlAl（OHOH）3鋁硅酸鹽礦物的風(fēng)化鋁硅酸鹽礦物的風(fēng)化不穩(wěn)定不穩(wěn)定易形成次生礦物沉淀易形成次生礦物沉淀SiOSiO2鋁硅酸鹽礦物的風(fēng)化鋁硅酸鹽礦物的風(fēng)化極難溶于水（堿性熱水極難溶于水（堿性熱水中溶解度大）中溶解度大）有機(jī)質(zhì)：有機(jī)質(zhì)：生物遺體的分解、土壤、天然氣的溶解等生物遺體的分解、土壤、天然氣的溶解等細(xì)菌：細(xì)菌：病原菌：污染病原菌：污染 非病原菌：脫硫細(xì)菌、硫磺細(xì)菌等，通過生非病原

18、菌：脫硫細(xì)菌、硫磺細(xì)菌等，通過生物物 化學(xué)作用影響地下水的化學(xué)成分化學(xué)作用影響地下水的化學(xué)成分膠體膠體5.2.4 地下水的主要化學(xué)性質(zhì)地下水的主要化學(xué)性質(zhì)v酸堿性：酸堿性：取決于水中取決于水中H+的濃度，的濃度，PH表示表示當(dāng)當(dāng)PH8時(shí)，時(shí)， HCO3-隨隨PH增大減少，增大減少， CO32-含量增高。含量增高。v硬度：硬度：由于含有由于含有Mg2+、Ca2+而具有的性質(zhì)而具有的性質(zhì) 總硬度：總硬度：水中所含水中所含Ca2+ 、 Mg2+總量總量暫時(shí)硬度：暫時(shí)硬度：將水加熱至沸騰，水中部分將水加熱至沸騰，水中部分Ca2+ 、 Mg2+ 將與將與HCO3-作用生成沉淀，使水中作用生成沉淀，使水中

19、Ca2+ 、 Mg2+減少，減少的這減少，減少的這部分部分Ca2+ 、 Mg2+含量稱為暫時(shí)硬度含量稱為暫時(shí)硬度永久硬度：水沸騰以后仍留在水中的永久硬度：水沸騰以后仍留在水中的Ca2+ 、 Mg2+ （=總硬度總硬度暫時(shí)硬度）暫時(shí)硬度）碳酸鹽硬度：水中與重碳酸根離子相對應(yīng)的碳酸鹽硬度：水中與重碳酸根離子相對應(yīng)的Ca2+ 、 Mg2+ 、離子的含量。一般大于暫時(shí)硬度離子的含量。一般大于暫時(shí)硬度硬度表示方法：硬度表示方法：v每升水中鈣、鎂離子的毫克當(dāng)量數(shù)。每升水中鈣、鎂離子的毫克當(dāng)量數(shù)。v德國度：每一度即相當(dāng)于每升水中含有德國度：每一度即相當(dāng)于每升水中含有10mgCaO 。v礦化度：礦化度：地下水

20、中離子、分子和各種化合物的總量。表示含地下水中離子、分子和各種化合物的總量。表示含鹽量的大小（鹽量的大?。╣/L）地下水的礦化度與化學(xué)成分有關(guān)，低礦化水常以地下水的礦化度與化學(xué)成分有關(guān)，低礦化水常以HCO3-和和Ca2+為主要成分；高礦化水常以為主要成分；高礦化水常以Cl- 、 Na+為主要成分為主要成分分類：低礦化水、弱礦化水、中等礦化水、高礦化水、分類：低礦化水、弱礦化水、中等礦化水、高礦化水、鹵水鹵水5.2.5 地下水化學(xué)成分的形成作用地下水化學(xué)成分的形成作用v溶濾作用溶濾作用水巖相互作用時(shí)發(fā)生水巖相互作用時(shí)發(fā)生v濃縮作用濃縮作用蒸發(fā)排泄時(shí)發(fā)生蒸發(fā)排泄時(shí)發(fā)生v脫碳酸作用脫碳酸作用在溫度與

21、壓力發(fā)生變化時(shí)發(fā)生在溫度與壓力發(fā)生變化時(shí)發(fā)生v脫硫酸作用脫硫酸作用在還原環(huán)境下發(fā)生：在還原環(huán)境下發(fā)生：SO42- H2Sv陽離子交替吸附作用陽離子交替吸附作用巖土表面吸附的陽離巖土表面吸附的陽離子與水中陽離子發(fā)生交換子與水中陽離子發(fā)生交換v混合作用混合作用 2種不同類型地下水混合時(shí)發(fā)生種不同類型地下水混合時(shí)發(fā)生v人類活動的作用人類活動的作用影響越來越大影響越來越大溶濾作用溶濾作用1.1.定義定義： 在在水與巖土相互作用下，巖土中一部分物質(zhì)水與巖土相互作用下，巖土中一部分物質(zhì)轉(zhuǎn)入地下水中的過程。其結(jié)果是：巖土失去轉(zhuǎn)入地下水中的過程。其結(jié)果是：巖土失去部分可溶物質(zhì)，地下水中獲得相應(yīng)的化學(xué)成部分可溶

22、物質(zhì)，地下水中獲得相應(yīng)的化學(xué)成分。分。CaCO3 + H2O + CO2 2HCO-3 + Ca2+ ( (固固) () (水水) () (氣氣) )2.2.影響因素影響因素-（水巖作用）（水巖作用）溶濾作用溶濾作用影響因素影響因素v 巖土巖土- - 化學(xué)組分（可溶性）（如：石灰?guī)r化學(xué)組分（可溶性）（如：石灰?guī)r HCOHCO3 3-Ca-Ca水、花崗巖水、花崗巖HCOHCO3 3-Na-Na水水) )空隙特征空隙特征v 水水-水的溶解能力（礦化度，水的溶解能力（礦化度，O O2 2、COCO2 2氣體組分）氣體組分）水的流動性（關(guān)鍵）水的流動性（關(guān)鍵）a.a.水中已溶組分的多少水中已溶組分的多

23、少水中鹽份含量增高，溶解能力降水中鹽份含量增高，溶解能力降低低b.b.水中某些氣體組分水中某些氣體組分- O- O2 2增加硫化物的增加硫化物的，COCO2 2增加增加碳酸鹽類碳酸鹽類. 通常剛滲入到地下的水，礦化度很低，隨著水在地下含水巖層的運(yùn)移，通常剛滲入到地下的水，礦化度很低，隨著水在地下含水巖層的運(yùn)移，不斷有新的鹽份溶解到水中，水中礦化度增大，水的溶解能力下降，不斷有新的鹽份溶解到水中，水中礦化度增大，水的溶解能力下降，最終水的溶解能力最終水的溶解能力0 0，溶濾作用將會停止？是否會？，溶濾作用將會停止？是否會？地下水是如何保持它的溶解能力的？地下水是如何保持它的溶解能力的？地下水的流

24、動（交替）性地下水的流動（交替）性： 地下水的徑流速度和交替強(qiáng)度地下水的徑流速度和交替強(qiáng)度v停滯與流動很緩慢的地下水，溶解能力最終會降為零，停滯與流動很緩慢的地下水，溶解能力最終會降為零，溶濾作用停止。溶濾作用停止。v水如果流動速度快，水交替（更新）迅速，水如果流動速度快，水交替（更新）迅速，CO2，O2不不斷被補(bǔ)充，低斷被補(bǔ)充，低礦化度礦化度水不斷更新溶解能力已降低的水水不斷更新溶解能力已降低的水v思考：思考： 如果某地區(qū)地下水流動很快，水交替（循環(huán)）迅速，溶濾作用如果某地區(qū)地下水流動很快，水交替（循環(huán)）迅速，溶濾作用很強(qiáng)烈，長期作用下去，地下水水化學(xué)特征如何？很強(qiáng)烈，長期作用下去，地下水水

25、化學(xué)特征如何？v 該地區(qū)地下水中的水質(zhì)該地區(qū)地下水中的水質(zhì)-礦化度礦化度是高（是高（TDS）？還是低？）？還是低？ 水中以哪種水中以哪種陰、陽離子陰、陽離子為主？為主？v長期、強(qiáng)烈溶濾作用的結(jié)果，地下水以低礦化度的難溶離長期、強(qiáng)烈溶濾作用的結(jié)果，地下水以低礦化度的難溶離子為主，子為主，HCOHCO3 3CaCa水水 或或 HCOHCO3 3Ca MgCa Mg這是由這是由溶濾作用的階段性決定溶濾作用的階段性決定！在由多種鹽類組成的巖石中：！在由多種鹽類組成的巖石中： 早期早期，ClCl鹽最易溶于水中鹽最易溶于水中隨水帶走，巖土貧隨水帶走，巖土貧ClCl鹽；鹽；繼續(xù)作用繼續(xù)作用，較易，較易溶溶S

26、OSO4 42-2-鹽類被溶入中鹽類被溶入中隨水帶走，貧隨水帶走，貧SOSO4 42-2-鹽類，鹽類，長期長期持續(xù)持續(xù)（巖土中）只（巖土中）只剩較難溶的碳酸鹽類。剩較難溶的碳酸鹽類。v因此，分析溶濾作用及其地下水的成分特征：因此，分析溶濾作用及其地下水的成分特征： 要從地質(zhì)歷史發(fā)展的眼光（角度）來理解要從地質(zhì)歷史發(fā)展的眼光（角度）來理解它是地質(zhì)歷史長它是地質(zhì)歷史長期作用的結(jié)果期作用的結(jié)果 地下水是不斷運(yùn)動的地下水是不斷運(yùn)動的溶解的組分會被帶去（巖土組分變化）溶解的組分會被帶去（巖土組分變化） 前期溶濾作用前期溶濾作用溶濾什么組分，水中獲得相應(yīng)組分溶濾什么組分，水中獲得相應(yīng)組分 后期溶濾作用后期

27、溶濾作用長期強(qiáng)烈溶濾作用的結(jié)果是難溶成分的低礦長期強(qiáng)烈溶濾作用的結(jié)果是難溶成分的低礦化水化水要用地質(zhì)歷史的觀點(diǎn)去考察，去分析與研究問題！要用地質(zhì)歷史的觀點(diǎn)去考察，去分析與研究問題！溶濾作用溶濾作用結(jié)果結(jié)果二、二、 濃縮作用濃縮作用v 定義：定義：地下水在地下水在蒸發(fā)排泄蒸發(fā)排泄條件下，水分不斷失去，鹽分相對濃條件下，水分不斷失去，鹽分相對濃集，而引起的一系列地下水化學(xué)成分變化的過程。集，而引起的一系列地下水化學(xué)成分變化的過程。v 濃縮作用（過程）濃縮作用（過程）理想的蒸發(fā)濃縮模式理想的蒸發(fā)濃縮模式n水份失去過程水份失去過程鹽分相對濃集，化學(xué)成分的變化鹽分相對濃集，化學(xué)成分的變化 （實(shí)際上與上述

28、理想模式是不同的）（實(shí)際上與上述理想模式是不同的）n地下水在蒸發(fā)過程中，水分失去還有補(bǔ)充；鹽分積累也有補(bǔ)充。地下水在蒸發(fā)過程中，水分失去還有補(bǔ)充；鹽分積累也有補(bǔ)充。因此，實(shí)際的蒸發(fā)作用可以產(chǎn)生含鹽量很高的地下水因此，實(shí)際的蒸發(fā)作用可以產(chǎn)生含鹽量很高的地下水(鹵水鹵水)或鹽漬或鹽漬化的土地化的土地v 濃縮作用的結(jié)果：濃縮作用的結(jié)果：往往形成高礦化度、以易溶離子為主的地下往往形成高礦化度、以易溶離子為主的地下水（水（Cl-Na+為主）為主）v 影響因素影響因素與蒸發(fā)排泄的影響因素相同與蒸發(fā)排泄的影響因素相同(氣候氣候-地下水位地下水位-土層巖土層巖性性)理想模式圖濃縮作用（過程）理想模式濃縮作用（

29、過程）理想模式1.0L水水350mg/L蒸發(fā)蒸發(fā)（1）0.5L700mg/L蒸發(fā)蒸發(fā)（2）0.25L1400mg/L蒸發(fā)蒸發(fā)（3）0.125L2800mg/L0.5L水水1.0 L水水0.25L 水水5.3.1 地下水化學(xué)成分的形成作用地下水化學(xué)成分的形成作用三、脫碳酸作用三、脫碳酸作用（鐘乳石、石筍、泉華）（鐘乳石、石筍、泉華）Ca2+(Mg2+) + 2HCO3- CO2+ H2O + CaCO3結(jié)果：結(jié)果：Ca2+Mg2+HCO3-礦化度礦化度pH（略有變化（略有變化）四、脫硫酸作用四、脫硫酸作用( (還原環(huán)境中脫硫酸細(xì)菌使還原環(huán)境中脫硫酸細(xì)菌使SO42-還原為還原為H2S）SO42-

30、+ 2C + 2H2O H2S+ 2HCO-3結(jié)果：結(jié)果：SO42-；HCO3-，pH；尋找油田的輔助標(biāo)志。；尋找油田的輔助標(biāo)志。五、陽離子吸附交替作用五、陽離子吸附交替作用某種陽離子某種陽離子，某另一種陽離子增高，某另一種陽離子增高六、混合作用六、混合作用結(jié)果不一定！結(jié)果不一定！七、人為活動的作用（影響）七、人為活動的作用（影響）陽離子吸附交替作用陽離子吸附交替作用v定義：定義：當(dāng)?shù)叵滤谕寥篮蛶r石空隙中循環(huán)運(yùn)動時(shí)，水中的離子與當(dāng)?shù)叵滤谕寥篮蛶r石空隙中循環(huán)運(yùn)動時(shí)，水中的離子與巖土表面吸附的陽離子之間就經(jīng)常發(fā)生互相置換，從而引起地下巖土表面吸附的陽離子之間就經(jīng)常發(fā)生互相置換，從而引起地下水成

31、分及礦化度的變化，這種作用稱為陽離子交替吸附作用。水成分及礦化度的變化，這種作用稱為陽離子交替吸附作用。v離子被吸附能力的強(qiáng)弱：離子被吸附能力的強(qiáng)弱：一般離子價(jià)越高，電荷越多，就越容易被吸一般離子價(jià)越高，電荷越多，就越容易被吸附。離子被吸附能力強(qiáng)弱：附。離子被吸附能力強(qiáng)弱： H+Fe3+Al3+Ca2+Mg2+K+Na+ （H+是個例外）是個例外）v地下水中離子濃度有關(guān)，某種離子的相對濃度增大，則該種離地下水中離子濃度有關(guān)，某種離子的相對濃度增大，則該種離子的交替吸附能也隨之增大子的交替吸附能也隨之增大v巖土對離子吸附能力的強(qiáng)弱：巖土對離子吸附能力的強(qiáng)弱：與它顆粒的比表面積相對應(yīng)，顆粒越與它顆

32、粒的比表面積相對應(yīng)，顆粒越小，比表面積越大，吸附能力就越強(qiáng)，交替吸附作用的規(guī)模也就越大小，比表面積越大，吸附能力就越強(qiáng)，交替吸附作用的規(guī)模也就越大 因此，粘土及粘土巖類最容易發(fā)生交替吸附作用，而在致密的結(jié)晶巖中，因此，粘土及粘土巖類最容易發(fā)生交替吸附作用，而在致密的結(jié)晶巖中，實(shí)際上不發(fā)生這種作用。實(shí)際上不發(fā)生這種作用。5.2.6 地下水化學(xué)成分的成因類型地下水化學(xué)成分的成因類型v溶濾水（滲入水）溶濾水（滲入水）富含富含CO2與與O2的滲入成因的地下水，溶慮它所流經(jīng)的巖的滲入成因的地下水，溶慮它所流經(jīng)的巖土而獲得其主要化學(xué)成分，稱為溶慮水。土而獲得其主要化學(xué)成分，稱為溶慮水。大氣水、地表水或凝結(jié)

33、水滲入地下形成。大氣水、地表水或凝結(jié)水滲入地下形成。v沉積水沉積水與沉積物大體同時(shí)生成的古地下水。與沉積物大體同時(shí)生成的古地下水。沉積巖形成過程中形成或進(jìn)入巖石中的水。沉積巖形成過程中形成或進(jìn)入巖石中的水。v內(nèi)生水內(nèi)生水包括初生水：含在熔融巖漿中的水；包括初生水：含在熔融巖漿中的水； 再生水：地殼深部高溫高壓條件下巖石所含結(jié)合水再生水：地殼深部高溫高壓條件下巖石所含結(jié)合水和礦物水轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)或氣態(tài)水和礦物水轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)或氣態(tài)水丘陵丘陵傾斜平原區(qū)傾斜平原區(qū)低平原低平原濃縮作用濃縮作用水流遲緩水流遲緩礦化度高、礦化度高、Cl-Na過渡區(qū)過渡區(qū)礦化度中、礦化度中、SO4-MgCa 地下水化學(xué)特征具有分帶

34、性地下水化學(xué)特征具有分帶性溶濾作用溶濾作用水交替迅速水交替迅速礦化度低、礦化度低、HCO3-Ca由于地下水化學(xué)成分形成作用受區(qū)域自然地理與地質(zhì)條件的影響，由于地下水化學(xué)成分形成作用受區(qū)域自然地理與地質(zhì)條件的影響，地下水的化學(xué)特征往往具有一定的分帶性（空間上的）。地下水的化學(xué)特征往往具有一定的分帶性（空間上的）。5.2.7 地下水化學(xué)成分的分析內(nèi)容與表示方法地下水化學(xué)成分的分析內(nèi)容與表示方法一、地下水化學(xué)成分的分析內(nèi)容一、地下水化學(xué)成分的分析內(nèi)容是水質(zhì)評價(jià)基礎(chǔ)是水質(zhì)評價(jià)基礎(chǔ)v分為分為簡分析簡分析和和全分析全分析，某些專門性工作進(jìn)行，某些專門性工作進(jìn)行專項(xiàng)分析專項(xiàng)分析。簡分析簡分析：除物理性質(zhì)（色

35、、嗅、味、溫度、透明度、懸浮物等）：除物理性質(zhì)（色、嗅、味、溫度、透明度、懸浮物等）v主要定量分析：主要定量分析： Cl-、 SO42-、 HCO-3、Ca2+、 Mg2+、 Na+、 K+、總硬度、總硬度、pH, 及及 礦化度礦化度v有時(shí)含專項(xiàng)分析：有時(shí)含專項(xiàng)分析： NO-3，NO-2 ，NH4 + ，F(xiàn)e2+ 、Fe3+，H2S，耗氧量等耗氧量等5.2.7 地下水化學(xué)成分的分析內(nèi)容與表示方法地下水化學(xué)成分的分析內(nèi)容與表示方法一、地下水化學(xué)成分的分析內(nèi)容一、地下水化學(xué)成分的分析內(nèi)容全分析全分析項(xiàng)目較多，要求精度高，通常在簡分析的基礎(chǔ)上選擇代項(xiàng)目較多，要求精度高，通常在簡分析的基礎(chǔ)上選擇代表性

36、水樣進(jìn)行全分析表性水樣進(jìn)行全分析v一般定量分析一般定量分析：HCO-3,SO42-,Cl-，CO32-， NO-2 ， NO-3， Ca2+, Mg2+, Na+， K+, NH4+，F(xiàn)e2+， Fe3+，H2S， CO2，耗氧，耗氧量，量，pH,總硬度，及干涸殘余物；某些總硬度，及干涸殘余物；某些微量元素微量元素、有毒有毒組分；組分；研究水的侵蝕性時(shí)需分析水的研究水的侵蝕性時(shí)需分析水的侵蝕性侵蝕性CO2。5.2.7 地下水化學(xué)成分的分析內(nèi)容與表示方法地下水化學(xué)成分的分析內(nèi)容與表示方法二、地下水化學(xué)成分的表示方法二、地下水化學(xué)成分的表示方法v離子表示法離子表示法離子毫克數(shù)：離子毫克數(shù)：每升水中

37、所含離子的毫克數(shù)（每升水中所含離子的毫克數(shù)（mg/L）離子毫克當(dāng)量數(shù)離子毫克當(dāng)量數(shù)每升水中含某種離子的毫克當(dāng)量數(shù)可由下式計(jì)算每升水中含某種離子的毫克當(dāng)量數(shù)可由下式計(jì)算：v陰離子當(dāng)量總數(shù)陰離子當(dāng)量總數(shù)=陽離子當(dāng)量總數(shù)陽離子當(dāng)量總數(shù)（允許誤差（允許誤差2%-5%）離子量（原子量）離子的當(dāng)量=離子價(jià)1L該離子的毫克數(shù)水中某離子的毫克當(dāng)量數(shù)該離子的當(dāng)量5.2.7 地下水化學(xué)成分的分析內(nèi)容與表示方法地下水化學(xué)成分的分析內(nèi)容與表示方法離子毫克當(dāng)量百分?jǐn)?shù)離子毫克當(dāng)量百分?jǐn)?shù)摩爾表示法（不常用）摩爾表示法（不常用）摩爾是表示物質(zhì)質(zhì)量單位，數(shù)值上等于該原子的原子量，摩爾是表示物質(zhì)質(zhì)量單位，數(shù)值上等于該原子的原子量，如如H+為為1，Ca2+為為40。摩爾濃度：以每升水溶液中含某種離子的摩爾數(shù)表示摩爾濃度：以每升水溶液中含某種離子的摩爾數(shù)表示%100%該離子毫克當(dāng)量數(shù)陰 陽 離子毫克當(dāng)量百分?jǐn)?shù)陰 陽 離子毫克當(dāng)量總數(shù)v庫爾洛夫表示法庫爾洛夫表示法分式前：分式前：特殊成分、氣體成分、礦化度特殊成分、氣體成分、礦化度 M ，單位，單位 (g/L)分式上下分式上下：陰、陽離子（毫克當(dāng)