水文地球化學總復習

水文地球化學總復習第一章水化學基礎----熱力學基礎水巖相互作用

溶解—沉淀反應、氧化還原作用、界面反應作用這些反應是控制地下水化學成分形成和演變的重要作用?；疃?，全等溶解和非全等溶解，同離子效應和鹽效應、電荷零點pHz、永久電荷、可變電荷、CEC1.地下水中碳酸的主要存在形式和影響因素。2.如何判定地下水碳酸平衡系統(tǒng)是開或是閉系統(tǒng)？閉系統(tǒng)和開系統(tǒng)特征4.水的穩(wěn)定場、Fe的穩(wěn)定場（看圖）5.解釋一些地球化學現(xiàn)象6.一般地下水有那些吸附劑？7.膠體帶正或負電荷？帶電機理是什么？7.陽離子交換要遵守的原則有哪些？2024/1/5資源環(huán)境學院環(huán)境工程系3ΔGr=-RTlnKlgK＝-0.175ΔGr

(kJ/mol)

a=rmDavies方程I＜0.5mol/LDebye-Huckel）方程(I＜0.1)SI<0時，水溶液不飽和

SI>0時，水溶液過飽和

SI=0時，溶解平衡狀態(tài)溶解沉淀反應地下水中常見的常量組分絡合物有10種：CaSO40、MgSO40、NaSO4-

、KSO4-、CaHCO3+

、MgHCO3+

、NaHCO30

、CaCO30

、MgCO30、NaCO3-碳酸平衡一、地下水的碳酸組成“H2CO3”、HCO3-、CO32-二、地下水系統(tǒng)中的碳酸平衡閉系統(tǒng)和開系統(tǒng)特征如何判斷”開系統(tǒng)”和“閉系統(tǒng)”

溶解平衡研究中，通過計算各種絡合物濃度，求得游離離子濃度，校正離子強度，求得更精確的活度系數(shù)，從而得出更確切的礦物與水溶解反應所處的狀態(tài)。地下水系統(tǒng)的氧化還原條件氧化還原體系Eh（決定電位體系）（O2/H2O、NO3-/NH4、SO42-/H2S、Fe3+/Fe2+、MnO2/Mn2+、CO2/CH2O）1）O2>NO3->NO2->Fe3+>SO42>S>CO2>HCO3-；有機物>H2S>S>FeS>NH4+>NO2-

2)地下水滯留時間及微生物變價元素的穩(wěn)定場（Eh-pH圖）水的穩(wěn)定場O2+4H++4e=2H2O2H++2e=H2

Fe的穩(wěn)定場解釋一些地球化學現(xiàn)象氧化還原含有吸附劑往往帶負電，具有一定CEC產(chǎn)生離子交換影響溶質遷移

5同晶代換（永久電荷）和表面解離（可變電荷，pHz)CEC影響因素:測定吸附劑的數(shù)量和種類。沉積物顆粒大?。簆H：Kd=S/C

S=K

Cn

用溶質遷移滯后方程VC=V/RR=1+(ρb

/n)Kd

粘土礦物類，鐵、鋁和錳的氧化物或氫氧化物，

有機物。等溫吸附方程松散沉積物：aA+bBx

=aAx

+bB吸附作用1）受質量作用定律支配2）陽離子吸附親和力第二章地下水化學成分的組成水的結構和性質地下水的化學成分地下水質的綜合指標及圖形表示總硬度、碳酸鹽硬度(暫時硬度)、非碳酸鹽硬度(永久硬度)、離子酸度1.TDS（礦化度）、各類硬度的計算2.水質分析結果的可靠性檢驗3.舒卡列夫分類、蘇林分類4.三線圖示法構成和水資料表示。

水的結構天然水組成復雜的溶液

良好的溶解性能第一組指標體現(xiàn)水的質量總溶解固體、含鹽量、硬度第二組指標水體環(huán)境狀態(tài)

COD、BOD、TOC、Eh

第三組指標表征水酸堿平衡堿度(碳酸鹽堿度)、酸度(離子酸度)硬度(以CaCO3計,mg/L)

總硬度=(Ca2++Mg2+)×50碳酸鹽硬度(暫時硬度)

（HCO3-+CO32-）×50非碳酸鹽硬度(永久硬度)

當暫時硬度>總硬度，無永久硬度；

負硬度=暫時硬度-總硬度庫爾洛夫式水質分析結果的可靠性檢驗1.陰陽離子平衡的檢驗：2.分析結果中一些計算值的檢驗總溶解固體、總硬度、253.根據(jù)碳酸平衡關系的檢驗

pH=8.34蘇林分類：三線圖示法舒卡列夫分類：按水中陰陽離子含量>25meq%的順序排列命名，陰離子在前，陽離子在后。第三章

地下水化學成分的基本成因類型地下水基本成因類型滲入成因地下水化學成分的形成與特征沉積成因地下水化學成分的形成與特征火山成因---熱水循環(huán)系統(tǒng)地下水水化學成分的形成與特征

次生白云巖化作用，鈉長石化作用，內(nèi)生水，初生水，再生水1.在氣候溫和，降水充沛，地下徑流發(fā)育的地區(qū)，地下水化學成分如何演化？2.碳酸鹽巖地區(qū)地下水成分受哪些因素影響？3.水與各種巖石的相遇順序對地下水的影響4.結晶鹽地區(qū)地下水的水文地球化學模擬。5.海相沉積成因水的形成過程。6.淤泥沉積物經(jīng)歷的變質作用有哪些？海相淤泥水有哪些類型？7.解釋海相封存水中CaCl2水的形成。地下水的成因類型：溶濾滲入水、沉積成因水和火山成因水，前二者稱為外生水，后者為內(nèi)生水。

大氣降水植物-土壤水-巖相互作用溶濾作用離子交換作用氧化還原作用重碳酸型水蒸發(fā)濃縮階段礦化度高，成分復雜9溶濾滲入水形成巖石地下水的成分、環(huán)境的熱力學條件水-巖地球化學作用碳酸鹽巖地區(qū)復雜沉積巖地區(qū)結晶巖地區(qū)受巖溶地下水系統(tǒng)開、閉性的影響受水與礦物的相遇順序影響受其他礦物的影響受地下水中其他組分的影響環(huán)境溫度的影響水與礦物的相遇順序影響礦物穩(wěn)定場圖法水文地球化學模擬氯化物型水--硫酸鹽型水—重碳酸型水---含硅酸、Fe3+較高的重碳酸型水海水海相淤泥沉積物陸源的泥砂堆積、海水沉淀產(chǎn)生的化學沉積物和生物堆積脫硫酸作用陽離子交換作用碳酸鹽礦物的沉淀反硝化作用有機物的分解金屬硫化物的沉淀與海水組成非常相似的淤泥水幾乎不含SO42-的氯化物水，陽離子以Na、Mg為主幾乎不含SO42-的氯化物水，陽離子以Na、Ca為主海相淤泥水蒸發(fā)濃縮作用次生白云巖化作用（白云巖)鈉長石化作用（火山成因沉積物）10陽離子交換作用解釋海相封存水中CaCl2水的形成海相沉積成因水巖漿水（初生水）巖漿成因水變質成因水（再生水）指地下水的組分或水溫受到了巖漿活動的影響

—即與巖漿活動有關的地下水深循環(huán)的地下熱水（高溫，異常的水化學特征）熱水（巖漿為熱源）中水的來源火山區(qū)的熱泉水100%初生水受地球內(nèi)熱烘烤的自流盆地型重力水，其中初生水的百分含量不到5%。冰島某海邊熱泉水：57%海水+18%降水+25%初生水巖漿成因熱水的初步認識熱水中的溶解物質巖漿分異出來的物質變質成因的物質溶濾圍巖獲得的物質其他成因水的混合作用加入的物質11火山成因水第四章同位素地球化學同位素基本理論天然水的氫氧穩(wěn)定同位素組成及應用放射性同位素及地下水定年

同位素豐度、同位素分餾、平衡分餾、動力分餾、同位素交換反應1.同位素的表示方法2.同位素分餾的程度用什么參數(shù)表示？3.

可用哪些效應來解釋大氣降水的同位素組成的變化？4.氫氧穩(wěn)定同位素在水文地質研究中的應用5.地下水定年方法。地下水中的同位素：氫：1H(氕，H)、2H(氘，D)、放射性同位素：3H(氚，T)氧：1

16O、17O、18O14C組成表示方法：同位素豐度

同位素比值(R)千分偏差值(δ)同位素分餾同位素以不同比例分配于兩種物質或物相中的現(xiàn)象。平衡分餾和動力分餾同位素交換反應和瑞利分餾天然水的氫氧穩(wěn)定同位素組成及應用大氣降水的同位素組成及解釋：溫度效應、緯度效應、大陸效應、高度效應以及雨量效應。全球大氣降水線（Craig公式）δ2H=8δ18O+10應用1.判斷地下水的補給來源；2.確定地下水補給區(qū)的高程；3.確定混合水的混合比例；4.確定不同水體間的水力聯(lián)系放射性同位素及地下水定年

3H→3He+β-

第五章水的地球化學循環(huán)地下水圈的概念地殼中水的地球化學循環(huán)地下水的水文地球化學分帶地殼中水的地球化學循環(huán)、地下水的水文地球化學分帶、水平分帶、垂直分帶1.地下水圈的水文物理分帶2.地下水的存在形式3.表生帶水的地球化學循環(huán)4.承壓水盆地的水文地質動力分帶類型5.承壓水盆地的水化學成分的分帶類型15地下水：

貯存于地下巖土空隙中的水；地球內(nèi)部各種相態(tài)水的總稱。地下水圈的水文物理分帶：固體水帶、液體水帶、具有聚群態(tài)結構的實流體帶單分子帶、離解分子帶。地下水的存在形式：自由水，結合水（

離解常數(shù)大、pH值低、氫鍵數(shù)量少（溶解性低），礦物結構水。地殼中水的地球化學循環(huán)含義：在沉積-變質過程（作用）有次序、有方向的發(fā)展中，在巖石、有機物、氣體經(jīng)歷的地球化學改造中，導致水的直接參與，產(chǎn)生水的分解和合成等作用與現(xiàn)象的總和。水文循環(huán)：地質循環(huán)：（一）表生帶原生鋁硅酸鹽+水+CO2=粘土+碳酸鹽（二）沉積盆地深部蒙脫石→綠泥石的轉化，促進大量水的離解?？赡苡泻V物發(fā)生重結晶脫水（三）深部變質帶-水的地球化學循環(huán)粘土礦物+碳酸鹽=原生鋁硅酸鹽+再生水+CO2水的地球化學循環(huán)始于表生帶的風化作用，一直到深部變質作用帶，經(jīng)變質作用形成再生水（變質成因水），或深部變質作用帶的局部熔融體冷卻后分異出內(nèi)生水，并返回地表為止。地下水的水文地球化學分帶，指地下水化學成分在空間（平面與剖面）上有規(guī)律的變化。它包括潛水的緯度