特殊類型地下水化學(xué)市公開課獲獎?wù)n件

1、第六章特殊類型地下水化學(xué) 第1頁第1頁6.1 地下水化學(xué)與地方病6.2 熱水、鹵水6.3 礦泉水目 錄第2頁第2頁1、地方病地帶性2、成因單一地方病 (甲狀腺腫、氟病與齲齒、地砷病)3、成因復(fù)雜地方病 (克山、大骨節(jié)、癌)6.1 地下水化學(xué)與地方病第3頁第3頁地方病：因當(dāng)?shù)厮蛲寥乐心撤N（些）元素或化合物過多、不足或百分比失常，通過食物和飲水作用引起一些地域發(fā)生疾病。第4頁第4頁原生環(huán)境水文地質(zhì)學(xué) 主要研究因天然地下水中化學(xué)物質(zhì)異常（不足或過剩）而造成各種生物地球化學(xué)地方病，以及研究改造環(huán)境、改良水質(zhì)、防治病害綜合性辦法。注意: （1）原生環(huán)境與次生環(huán)境；（2）必須堅(jiān)持生態(tài)學(xué)觀點(diǎn)；（3）地下水

2、與其環(huán)境是原生環(huán)境水文地質(zhì)學(xué)兩個(gè)主要研究對象, 不能隔開。第5頁第5頁1、地方病地帶性 地方病分布往往含有明顯地帶性。 迄今為止, 已發(fā)覺兩大病區(qū)：(1) 歐洲北緯50700，亞洲和北美如北緯40600。此帶以元素缺乏為其主要特性，屬于酸性弱酸性還原水文地球化學(xué)環(huán)境，該環(huán)境腐殖質(zhì)豐富，水分充沛，透氣性不良， 蒸發(fā)微弱。(2) 赤道北400赤道南300。該帶以元素過剩為其主要特性。本區(qū)主要特點(diǎn)是氣候干燥，蒸發(fā)強(qiáng)烈，水分不足，為氧化環(huán)境，腐殖質(zhì)貧乏。第6頁第6頁2、成因單一地方病(氟病與齲齒、甲狀腺腫、地砷病等)（1）氟病與齲齒 氟病與齲齒是因?yàn)榄h(huán)境中氟過?；虿蛔阋l(fā)兩類性質(zhì)不同地方病, 與飲水和

3、飲食關(guān)系甚為密切.A 過剩-斑釉齒和氟骨癥 不足-佝僂病、骨質(zhì)松脆病和齲齒B 起源：天然起源第7頁第7頁第8頁第8頁第9頁第9頁第10頁第10頁（2）甲狀腺腫 地方性甲狀腺腫是一個(gè)世界范圍地方性疾病，是由于肌體長期缺碘所造成甲狀腺代償性增生肥大。世界總?cè)丝?%。 A 正常攝入量(成年人)為100300 g； B 飲用水中缺乏碘地域； C 防治對策食鹽加碘。第11頁第11頁第12頁第12頁第13頁第13頁（3）地方性砷中毒 地方性砷中毒是一個(gè)世界范圍地方性疾病，是由于長期飲用含砷量不小于10 g/L飲用水，造成皮膚角質(zhì)化、皮膚色素異常、癌癥高發(fā)等癥狀。世界總?cè)丝? %。 A 飲用水中砷含量不小于

4、50 g/L 地域； B 普通發(fā)生于封閉沉積盆地、三角洲沉積盆地等； C 防治對策除砷；尋找新水源。第14頁第14頁第15頁第15頁第16頁第16頁第17頁第17頁攝于.08.01攝于 .09.30第18頁第18頁第19頁第19頁3、成因復(fù)雜地方病 (克山、大骨節(jié)、癌)（1）大骨節(jié)病 是一個(gè)關(guān)節(jié)痛或關(guān)節(jié)腫大引起，造成成人四肢畸形生長疾病。 A 分布區(qū)：華北、東北、西北、西南及臺灣 B 病因：病區(qū)飲水中腐殖質(zhì)含量普遍較高(達(dá)0.42 mg/L)、鐮刀菌、低硒（復(fù)雜） C 防治辦法補(bǔ)硒、改水、換糧等第20頁第20頁第21頁第21頁（2）克山病 此病是一個(gè)病因不明慢性心肌病，常表現(xiàn)為心肌肥大。 A

5、分布范圍：與大骨節(jié)病相近，略有差別；B 病因復(fù)雜；C 防治補(bǔ)硒、改進(jìn)營養(yǎng)結(jié)構(gòu)。第22頁第22頁第23頁第23頁（3）癌 與水土環(huán)境相關(guān)癌主要為消化系統(tǒng)癌病變，如胃癌、肝癌、食道癌等。 A 這三種癌變高發(fā)區(qū)突出特點(diǎn)是：飲水水質(zhì)不良，有機(jī)污染嚴(yán)重。水質(zhì)特點(diǎn)為：渾濁、異味、異嗅、微生物多。B 水污染標(biāo)志：NO3-、NO2-、NH4+以及腐殖酸。第24頁第24頁6.2 地下熱水、鹵水一、地下熱水1、化學(xué)成份形成與特性 熱水分類（按溫度）： 我國當(dāng)前把水溫低于25地下水稱地下冷水，高于25地下水稱地下熱水： 25-40 溫水 40-60 溫?zé)崴?60-90 熱水 90-150 中溫地?zé)豳Y源 150 高溫

6、地?zé)豳Y源 第25頁第25頁（1）化學(xué)組分特性A、非反應(yīng)性組分：Cl、Br、B、Cs等易溶組分，這些組分普通不受水和礦物之間平衡所控制，一旦從巖石礦物轉(zhuǎn)入地下水中就不易再次進(jìn)入礦物結(jié)構(gòu)。B、反應(yīng)性組分：Na、K、Li、Rb等受水和巖石間互換平衡控制組分；SiO2、Ca、Mg、SO4、HCO3、F等受石英、方解石、綠泥石、硬石膏及螢石等礦物溶解平衡控制組分?？勺鳛闊崴疁囟然瘜W(xué)溫標(biāo)。常見有SiO2和Na/K溫標(biāo)。第26頁第26頁（2）地下熱水主要化學(xué)類型A、Cl-Na型水（常見）：pH弱堿性、主要離子是Cl和Na，Cl/SO4比值高。這種水TDS改變范圍很大。B、SO4-Cl型水（罕見）：pH低（硫

7、化物在地下氧化為硫酸鹽所致）。C、 SO4型水：常見于噴氣孔地域，蒸汽中H2S與空氣接觸時(shí)（或細(xì)菌活動），氧化成H2SO4。D、HCO3-Ca型水：普通為低溫泉鈣華， 40 第27頁第27頁2、基本類型和形成作用按氣體成份，可分為下列六種類型：碳酸-硫化氫水 （H2S和CO2，HCl，HF， 700 OC）氫-碳酸水（H2， 350 OC）碳酸水（ CO2， 20100 OC）碳酸-氮水（ CO2，N2，CH4，20100 OC）甲烷及甲烷-氮水 （CH4，50200 OC ）氮熱泉（N2 99，堿性） 形成作用：熱變質(zhì)作用；生物化學(xué)作用；火山成因；大氣成因第28頁第28頁在粵東花崗巖( r

8、)巖分布區(qū)，r 沿深大斷裂多期侵入，和碳酸巖接觸，在接觸帶附近，變質(zhì)作用強(qiáng)烈（ ）。巖漿侵入和圍巖變質(zhì)是這些碳酸泉形成主要原因。熱變質(zhì)作用：CO2、生物化學(xué)作用：H2S、CH4、CO2、H2火山成因：H2S、CO2、SO2、HF大氣成因： O2、N2、CO2第29頁第29頁3 關(guān)于熱水成因一些初步結(jié)識 熱水中水起源：由上世紀(jì)初Lingren100%初生水（巖漿水）50年代蘇聯(lián)學(xué)者100%自流盆地型重力水被烘烤滲入水 + 沉積水 + 5%初生水（D.E. White）。這三種觀點(diǎn)都仍有些人支持。但第三種觀點(diǎn)逐步占上風(fēng)：依據(jù)水中3He/4He和 比值和熱均衡計(jì)算。熱水中溶解物質(zhì)起源：多起源 熱水成

9、份特殊性，主要取決于：巖性條件（巖石圈是水中溶解物質(zhì)及氣體主要起源）。水-巖互相作用時(shí)間長短第30頁第30頁二、地下鹵水1、概況（1）主要在沉積巖中，火成巖中鹵水較少，沒有發(fā)覺變質(zhì)巖中鹵水；（2）我國主要有兩類鹵水：黃鹵和黑鹵（3）TDS可達(dá)400 g/L；最高溫度在100 ，水化學(xué)類型大多為Cl-Na-Ca型和Cl-Na型（4）含有很高工業(yè)價(jià)值：Li，Br，B2O3，Na，K等達(dá)到礦產(chǎn)資源工業(yè)品味原則。第31頁第31頁2、鹵水化學(xué)成份（1）Cl-：是鹵水中主要陰離子，其含量占陰離子99%（當(dāng)量百分比），普通達(dá)到90-260 g/L，主要來自濃縮作用和巖鹽溶解；（2）SO42-：普通含量較低，

10、 320 g/L 該分類是以海水濃縮，不同鹽類沉積階段濃度改變?yōu)橐罁?jù)：石膏沉淀(150 g/L); 石鹽沉淀(320 g/L)（2）按巖石類型分類：沉積巖（碳酸鹽巖型鹵水、碎屑巖型鹵水）；巖漿巖（巖漿巖型鹵水）；變質(zhì)巖（變質(zhì)巖鹵水）。第35頁第35頁4、鹵水成因（1）滲透溶濾說：由大氣降水和地表水滲透并溶濾了巖石中可溶鹽類，并在經(jīng)過沉積層向下重力擴(kuò)散引發(fā)鹽化和變質(zhì)作用；（2）沉積成因說：在地史時(shí)期各個(gè)不同階段和沉積物一起沉積，以后被不透水隔水層所覆蓋并經(jīng)受長久變質(zhì)作用而形成地下水（普通指被封存古海水）；（3）重力分異說：TDS向深處增高時(shí)因?yàn)槊芏炔煌碗x子分異結(jié)果；（4）蒸發(fā)說：地溫隨深度而增

11、高，深部地下水因氣化后延空隙上升，而濃縮。第36頁第36頁6.3 礦泉水一、礦泉水定義： 在一些特殊地質(zhì)和地球化學(xué)環(huán)境中滲入時(shí)，地下水富集一些有用化學(xué)組分、氣體組分或微量元素等，含有特殊用途，稱為礦泉水。二、礦泉水分類：按照用途分：工業(yè)礦水（鹵水） 醫(yī)療礦水（含有治療疾病特殊功效） 飲用礦水（飲用天然礦泉水）第37頁第37頁三、飲用天然礦泉水1、飲用天然礦泉水所具備條件（1）飲用天然礦泉水中所含化學(xué)組分、氣體成份或微量元素都必須是在自然環(huán)境中天然形成，不得人為添加任何礦物質(zhì)使其達(dá)到飲用天然礦泉水水質(zhì)要求；（2）飲用天然礦泉水中所含化學(xué)組分、氣體成份或微量元素都必須有一個(gè)或一個(gè)以上達(dá)到適當(dāng)含量；

12、（3）飲用天然礦泉水是一個(gè)不經(jīng)煮沸和其它消毒處理即可為人們直接飲用天然飲料。第38頁第38頁2、飲用天然礦泉水定義 在天然環(huán)境下，通過深循環(huán)形成，其化學(xué)組分、氣體組分或微量元素等含量必須有一個(gè)或一個(gè)以上達(dá)到要求界線值，且不超出限量指標(biāo)、衛(wèi)生學(xué)指標(biāo)，又完全符合飲用水水質(zhì)要求地下水。界線指標(biāo) (mg/L)限量指標(biāo)(mg/L)鋰0.20 5.0鍶 0.20 (含量在 0.20-0.40 mg/l 范圍時(shí) , 水溫必須在 25C以上) 5.0鋅 0.20 5.0 溴化物 1.0 -碘化物 0.20 0.50偏硅酸 25.0 (含量在 25.0-30.0 mg/l 范圍時(shí) , 水溫必須在 25C以上)

13、-硒 0.010 0.05游離二氧化碳 250 -溶解性總固體 1000 -表1 飲用天然礦泉水一些指標(biāo)界線值和限量值第39頁第39頁界線值 (mg/L)限量值(mg/L)銅 - 1.0 鋇 - 0.70鎘 - 0.010 鉻 (Cr6+)- 0.050 鉛 - 0.010 汞 - 0.0010 銀 - 0.050 硼(BO計(jì)) - 30.0 砷- 0.050 氟化物(以 F- 計(jì)) - 2.00耗氧量(以O(shè)2計(jì)) - 3.0 硝酸鹽(以 NO3計(jì)) - 45.0 226 鐳放射性（BQ/L）- 1.10 （續(xù)表1）第40頁第40頁3、天然飲用礦泉水類型 依據(jù)達(dá)標(biāo)元素或化學(xué)組分分類： 含鋰礦泉水； 含鋅礦泉水； 含鍶礦泉水； 含偏硅酸礦泉水； 含鍶、鋅和偏硅酸礦泉水； 含碳酸、偏硅酸和鍶礦泉水；等第41頁第41頁4、含鍶礦泉水形成（1）溶濾作用是含鍶礦泉水形成主要作用；（2）富含鍶地質(zhì)條件（碳酸鹽巖、閃長巖、花崗巖地域）；（3）含水層徑流條件好：空隙空間大、連通性好、循環(huán)交替好；（4）地下水中含有游離CO2，使含鍶礦物（如菱鍶礦）溶解。 第42頁第42頁作 業(yè)1、試用碳酸平衡解釋兩種方解石飽和水混合溶蝕現(xiàn)象；2、一個(gè)地下水化學(xué)成份下列（mg/L）:Cl: 2506; SO4: 1264; HCO3: Br: 1.7; 649; K: 10.5