地下水的化學(xué)組分及其演變

1、第七章 地下水的化學(xué)組分及其演變1 1 概述概述 地下水化學(xué)特征地下水化學(xué)特征 地下水中的微生物地下水中的微生物 地下水的溫度地下水的溫度 地下水化學(xué)組分形成作用地下水化學(xué)組分形成作用 地下水基本成因類(lèi)型及其化學(xué)特征地下水基本成因類(lèi)型及其化學(xué)特征 地下水化學(xué)式成分分析及其圖示地下水化學(xué)式成分分析及其圖示7 7 地下水的化學(xué)組分及其演變地下水的化學(xué)組分及其演變第一節(jié)第一節(jié). . 概述概述7 7 地下水的化學(xué)組分及其演變地下水的化學(xué)組分及其演變 地下水不是化學(xué)純的H2O，而是一種復(fù)雜的溶液。 天然： 人為：人類(lèi)活動(dòng)對(duì)地下水化學(xué)成分產(chǎn)生影響。 地下水的化學(xué)成分是地下水與環(huán)境、以及人類(lèi)活動(dòng)長(zhǎng)期相互作用

2、的產(chǎn)物。一個(gè)地區(qū)地下水的化學(xué)面貌，反映了該地區(qū)地下水的歷史演變。 水是最為常見(jiàn)的良好溶劑，可溶解、搬運(yùn)巖土中的某些組分。水是地球中元素遷移富集的載體。 利用地下水，各種行業(yè)對(duì)水質(zhì)都有一定的要求進(jìn)行水質(zhì)評(píng)價(jià)。概述7 7 地下水的化學(xué)組分及其演變地下水的化學(xué)組分及其演變7 7 地下水的化學(xué)組分及其演變地下水的化學(xué)組分及其演變第二節(jié)第二節(jié). . 地下水化學(xué)特征地下水化學(xué)特征7 7 地下水的化學(xué)組分及其演變地下水的化學(xué)組分及其演變 地下水中含有各種氣體、離子、膠體、有機(jī)質(zhì)以及微生物。 1地下水中主要?dú)怏w成分 O2 、N2 、CO2 、CH4 、H2S等。 1）O2 、N2 地下水中的O2 、N2主要來(lái)

3、源于大氣。地下水中的O2含量多說(shuō)明地下水處于氧化環(huán)境。在較封閉的環(huán)境中O2耗盡，只留下N2，通常說(shuō)明地下水起源于大氣，并處于還原環(huán)境。地下水化學(xué)特征7 7 地下水的化學(xué)組分及其演變地下水的化學(xué)組分及其演變 2）H2S 、甲烷（CH4） 地下水中出現(xiàn)H2S、CH4 ，其意義恰好與出現(xiàn)O2相反，說(shuō)明處于還原的地球化學(xué)環(huán)境。 3）CO2 CO2主要來(lái)源于土壤?；剂希骸⑹?、天然氣）CO2（溫室氣體）溫室效應(yīng)全球變暖。 地下水中含CO2愈多，其溶解碳酸鹽巖的能力便愈強(qiáng)。7 7 地下水的化學(xué)組分及其演變地下水的化學(xué)組分及其演變 溶解性總固體(total dissolved solids)：溶解性總

4、固體是指溶解在水中的無(wú)機(jī)鹽和有機(jī)物的總稱(chēng)(不包括懸浮物和溶解氣體等非固體組分)，用縮略詞TDS表示 測(cè)定： 一般以105 110C時(shí)將水蒸干所得的干涸殘余物總量來(lái)表示溶解性總固體（TDS） 將分析所得陰陽(yáng)離子含量相加，相加時(shí)HCO3只取重量的一半，因?yàn)樵谡舾蓵r(shí)，有近一半的HCO3分解為CO2、H2O而逸失。 總礦化度：溶于水中的離子、分子與化合物的總和。2地下水中主要離子成分7 7 地下水的化學(xué)組分及其演變地下水的化學(xué)組分及其演變 總硬度水中所含鈣離子和鎂離子的總量。 按照溶解性總固體含量，將地下水分類(lèi)如下： 淡水507 7 地下水的化學(xué)組分及其演變地下水的化學(xué)組分及其演變 7大離子：Cl、S

5、O42、HCO3、Na、K、Ca2、Mg2。 低TDS水中：HCO3、Ca2+、Mg2+為主（難溶物質(zhì)為主）； 中礦化水中：SO42、Na+、Ca2+為主； 高礦化水中：Cl、Na+為主（易溶物質(zhì)為主）。 造成這種現(xiàn)象的主要原因是水中鹽類(lèi)溶解度的不同：7 7 地下水的化學(xué)組分及其演變地下水的化學(xué)組分及其演變 主要出現(xiàn)在高礦化水中，可達(dá)幾g/L 100g/L以上。 來(lái)源： 來(lái)自沉積巖氯化物的溶解； 來(lái)自巖漿巖中含氯礦物的風(fēng)化溶解； 來(lái)自海水； 來(lái)自火山噴發(fā)物的溶濾； 人為污染：工業(yè)、生活污水及糞便中含有大量Cl，因此居民點(diǎn)附近礦化度不高的地下水中，如Cl含量超過(guò)尋常，則說(shuō)明很可能已受到污染。 ）

6、Cl7 7 地下水的化學(xué)組分及其演變地下水的化學(xué)組分及其演變 特點(diǎn)： Cl不為植物及細(xì)菌所攝取，不被土粒表面所吸附，氯鹽溶解度大，不易沉淀析出，是地下水中最穩(wěn)定的離子； Cl含量隨著礦化度增長(zhǎng)而不斷增加，Cl的含量常可用來(lái)說(shuō)明地下水的化學(xué)演變的歷程。7 7 地下水的化學(xué)組分及其演變地下水的化學(xué)組分及其演變 中等礦化的地下水中，SO42為主要陰離子。 來(lái)源： 含石膏（CaSO42H2O）或其它硫酸鹽的沉積巖的溶解； 硫化物的氧化： 2FeS2+7O2+2H2O2FeSO4+4H+2SO42 （黃鐵礦） 2）SO427 7 地下水的化學(xué)組分及其演變地下水的化學(xué)組分及其演變 注意： 由于煤系地層（C

7、P）常含有很多黃鐵礦（硫鐵礦），因此流經(jīng)這類(lèi)地層的地下水往往以SO42為主； 金屬硫化物礦床附近的地下水中常含有大量的SO42； 煤的燃燒產(chǎn)生大量SO2，與大氣中的水汽結(jié)合形成含硫酸的降雨酸雨，從而使地下水中SO42增加； 在我國(guó)能源消耗中，煤占70%以上，我國(guó)每年向大氣排放的SO2已達(dá)1800104t之多，因此，地下水中SO42的這一來(lái)源不容忽視。7 7 地下水的化學(xué)組分及其演變地下水的化學(xué)組分及其演變 低礦化水的主要陰離子。 來(lái)源： 含碳酸鹽的沉積鹽（石灰?guī)r、白云巖）與變質(zhì)巖（大理鹽）： CaCO3+H2O+CO22HCO3+Ca2+ MgCO3+H2O+CO22HCO3+Mg2+ 巖漿巖

8、與變質(zhì)巖地區(qū)，HCO3主要來(lái)源于鋁硅酸鹽礦物的風(fēng)化溶解。）HCO37 7 地下水的化學(xué)組分及其演變地下水的化學(xué)組分及其演變 高礦化水中的主要陽(yáng)離子。 來(lái)源： 沉積巖中巖鹽及其它鈉鹽的溶解； 海水； 巖漿巖和變質(zhì)巖地區(qū)含鈉礦物的風(fēng)化溶解； 酸性巖漿巖中大量含鈉礦物，在CO2、H2O的參與下，將形成低礦化的以Na+、HCO3為主的地下水。）Na+7 7 地下水的化學(xué)組分及其演變地下水的化學(xué)組分及其演變 高礦化水中含量較多。 來(lái)源與分布特點(diǎn)與Na+相近： 含鉀鹽類(lèi)沉積巖的溶解； 巖漿巖、變質(zhì)巖中含鉀礦物的風(fēng)化溶解。 在地殼中K與Na的含量相近，但在地下水中K+的含量比Na+少得多，這是因?yàn)?K+大量

9、地參與形成不溶于水的次生礦物（水云母、蒙脫石、絹云母）； 易為植物所攝取。 由于K+含量少，分析比較費(fèi)事，所以一般將K+歸并到Na+中，不另區(qū)分。）K+7 7 地下水的化學(xué)組分及其演變地下水的化學(xué)組分及其演變 是低礦化水中的主要陽(yáng)離子。 高礦化水中，因陰離子主要為Cl- , 而CaCl2的溶解度相當(dāng)大，故Ca2+的絕對(duì)含量顯著增大,但仍遠(yuǎn)低于Na+。礦化度格外高的水，鈣也可成為主要離子。 來(lái)源： 碳酸鹽類(lèi)沉積物及含石膏沉積物的溶解； 巖漿巖、變質(zhì)巖中含鈣礦物的風(fēng)化溶解。）Ca2+7 7 地下水的化學(xué)組分及其演變地下水的化學(xué)組分及其演變 來(lái)源及分布與Ca2+相近： 含鎂的碳酸鹽類(lèi)沉積巖（白云鹽、

10、泥灰鹽）； 巖漿巖、變質(zhì)巖中含鎂礦物的風(fēng)化溶解。 Mg2+在低礦化水中通常含量較Ca2+少。 地下水中各種離子的測(cè)定方法，參閱水質(zhì)分析的有關(guān)書(shū)籍。）Mg2+7 7 地下水的化學(xué)組分及其演變地下水的化學(xué)組分及其演變 地下水中存在多種同位素，最有意義的是氫、氧、碳的同位素。 高度效應(yīng)：指2H、18O等重同位素豐度隨降水高程增高而降低的規(guī)律。 大陸效應(yīng)：指重同位素豐度有隨遠(yuǎn)離水汽來(lái)源的海洋而降低的趨勢(shì)。 利用地下水中氚及碳-14的含量，可以測(cè)定地下水平均貯留時(shí)間（年齡）。 同位素方法在水文地質(zhì)學(xué)研究中已經(jīng)成為不可缺少的技術(shù)手段。3地下水中的同位素組分7 7 地下水的化學(xué)組分及其演變地下水的化學(xué)組分及

11、其演變 除主要離子（七大離子）外，地下水中還有其他成分： 1）次要離子：H+、Fe2+、Fe3+、Mn2+、NH4+、OH、NO2、NO3、CO32、SiO32、PO43等； 2）微量組分（元素）：Br、I、F、B、Sr等； 3）膠體成分：Fe(OH)3、Al(OH)3、H2SiO3等； 4）有機(jī)體； 5）微生物：如氧化環(huán)境中存在：硫細(xì)菌、鐵細(xì)菌； 還原環(huán)境中存在：脫硫酸細(xì)菌； 在污水中：各種致病細(xì)菌。4. 地下水中的其他成分7 7 地下水的化學(xué)組分及其演變地下水的化學(xué)組分及其演變第三節(jié)第三節(jié). . 地下水中的微生物地下水中的微生物7 7 地下水的化學(xué)組分及其演變地下水的化學(xué)組分及其演變 地下

12、水中的微生物，主要有以下作用：參與地下水化學(xué)形成作用，改變地下水組分；生物修復(fù)地下水污染；改變含水介質(zhì)特性；參與成巖作用；參與成礦作用(陳駿等，2004；李政紅等，2007)。 微生物是氧化還原作用的觸媒。許多地下水化學(xué)形成作用是生物地球化學(xué)過(guò)程，都有微生物的參與。 例如，脫硫酸作用： SO42+2C+2H2OH2S+ 2HCO37 7 地下水的化學(xué)組分及其演變地下水的化學(xué)組分及其演變 污染地下水的生物修復(fù)，是最有潛力的污染修復(fù)方式。 1、作為觸媒使有機(jī)污染物氧化為二氧化碳而降解。2、能夠吸附重金屬離子，通過(guò)觸媒作用還原或氧化金屬和準(zhǔn)金屬而改變其活動(dòng)性。 可溶巖喀斯特化一直被認(rèn)為是化學(xué)作用的結(jié)

13、果，現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)，存在多種微生物的生物化學(xué)作用，影響碳酸鹽的溶解與沉淀。7 7 地下水的化學(xué)組分及其演變地下水的化學(xué)組分及其演變 微生物在成礦中發(fā)揮重要作用。 1、帶負(fù)電荷的微生物細(xì)胞表面能鍵和金屬離子，被鍵合的金屬離子與陰離子反應(yīng)，形成鹽類(lèi)沉淀。2、微生物代謝有機(jī)物形成有利于礦床堆積的物理化學(xué)環(huán)境。 微生物幾乎參與了所有的地質(zhì)過(guò)程，原先認(rèn)為是無(wú)機(jī)的地質(zhì)作用，其實(shí)都是有機(jī)的(陳駿等，2006；汪晶先，2003)，地質(zhì)微生物學(xué)作為一門(mén)交叉學(xué)科正存蓬勃興起，對(duì)于解決水文地質(zhì)學(xué)面對(duì)的理論及實(shí)際問(wèn)題，有著難以估量的意義，水文地質(zhì)工作者需要擴(kuò)展視野，參與地質(zhì)微生物的探索與發(fā)展。7 7 地下水的化學(xué)組分及其演

14、變地下水的化學(xué)組分及其演變第四節(jié)第四節(jié). . 地下水的溫度地下水的溫度7 7 地下水的化學(xué)組分及其演變地下水的化學(xué)組分及其演變 地殼表層可分為3個(gè)帶： 1）變溫帶：受太陽(yáng)輻射影響，地溫隨晝夜與季節(jié)變化；15-30m 2）常溫帶：地溫接近常數(shù)，一般比當(dāng)?shù)啬昶骄鶜鉁馗?； 3）增溫帶：受地球內(nèi)部熱流的影響，隨深度加大地溫升高。 地溫梯度（）是指每增加單位深度時(shí)，地溫的增值。 單位：/100m。 地溫梯度的平均值為3/100m，一般1.5 4/100m。7 7 地下水的化學(xué)組分及其演變地下水的化學(xué)組分及其演變 地下水的溫度受地溫控制： 1）變溫帶地下水：水溫有較小的季節(jié)性變化； 2）常溫帶地下水：水

15、溫與當(dāng)?shù)仄骄鶜鉁亟咏?3）增溫帶地下水：隨地溫梯度的增加而增加，甚至成為熱水。7 7 地下水的化學(xué)組分及其演變地下水的化學(xué)組分及其演變兩個(gè)公式： 利用地溫梯度（），概略計(jì)算某一深度的地下水水溫（T）： T=t+(h) 式中：t年平均氣溫；H地下水埋深；h常溫帶深度。 利用地下水溫（T），推算其大致循環(huán)深度（H）： 7 7 地下水的化學(xué)組分及其演變地下水的化學(xué)組分及其演變第五節(jié)第五節(jié). . 地下水化學(xué)成分形成作用地下水化學(xué)成分形成作用7 7 地下水的化學(xué)組分及其演變地下水的化學(xué)組分及其演變 地下水主要來(lái)源于大氣降水，大氣降水的礦化度一般為0.020.05g/L，進(jìn)入含水層后，水與巖土作用，礦化

16、度升高，化學(xué)成分發(fā)生變化。 地下水化學(xué)成分形成作用主要分為6種作用1種影響。1、溶濾作用2、濃縮作用3、脫碳酸作用4、脫硫酸作用5、陽(yáng)離子交替吸附作用6、混合作用7、人類(lèi)活動(dòng)對(duì)地下水化學(xué)成分的影響7 7 地下水的化學(xué)組分及其演變地下水的化學(xué)組分及其演變 溶濾作用在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。1溶濾作用7 7 地下水的化學(xué)組分及其演變地下水的化學(xué)組分及其演變 鹽類(lèi)溶解與溫度有關(guān)1溶濾作用7 7 地下水的化學(xué)組分及其演變地下水的化學(xué)組分及其演變 溶濾作用的結(jié)果：巖土失去一部分可溶物質(zhì)； 地下水則補(bǔ)充了新的組分。PS：狹義的溶濾作用與溶解作用在內(nèi)涵上的區(qū)別 溶濾作用：在不破壞晶

17、體結(jié)晶格架情況下，部分組分進(jìn)入地下水中的作用。如難溶的硅鋁酸鹽中的某些成分。溶解作用：破壞了礦物的結(jié)晶格架，使礦物的全部成分進(jìn)入地下水中。如氯化鈉。 1溶濾作用7 7 地下水的化學(xué)組分及其演變地下水的化學(xué)組分及其演變 影響溶濾作用的因素： 1）巖土中礦物鹽類(lèi)的溶解度： 首先：NaCl迅速轉(zhuǎn)入水中，SiO2很難溶于水中。 2）巖土的空隙： 空隙發(fā)育，溶濾作用強(qiáng)，否則弱。 3）水的溶解性總固體含量： 低礦化水溶解能力強(qiáng)，而高礦化水溶解能力弱。1溶濾作用7 7 地下水的化學(xué)組分及其演變地下水的化學(xué)組分及其演變 4）水中CO2、O2等氣體成分： 水中CO2含量愈高，溶解碳酸鹽及硅酸鹽的能力愈強(qiáng)。 水中

18、O2含量愈高，溶解硫化物的能力愈強(qiáng)。 5）水的流動(dòng)狀況： 停滯的地下水，最終將失去溶解能力； 流動(dòng)的地下水，經(jīng)常保持強(qiáng)的溶解能力。 地下水的徑流與交替強(qiáng)度是決定溶濾作用強(qiáng)度的最活躍、最關(guān)鍵的因素。7 7 地下水的化學(xué)組分及其演變地下水的化學(xué)組分及其演變 溶濾作用具有時(shí)間上的階段性和空間上的差異性。 在時(shí)間上： 一個(gè)地區(qū)經(jīng)受溶濾作用愈強(qiáng)烈，時(shí)間愈長(zhǎng)，地下水的礦化度愈低，愈是以難溶離子為其主要成分。7 7 地下水的化學(xué)組分及其演變地下水的化學(xué)組分及其演變 在空間上： 氣候愈是潮濕多雨，地質(zhì)構(gòu)造的開(kāi)啟性愈好，巖層的導(dǎo)水能力愈強(qiáng)，地形切割愈強(qiáng)烈，地下水的徑流與交替愈迅速，地下水的礦化度愈低，難溶離子的

19、相對(duì)含量也就愈高。7 7 地下水的化學(xué)組分及其演變地下水的化學(xué)組分及其演變 主要發(fā)生在干旱半干旱地區(qū)的平原與盆地的低洼處。 當(dāng)?shù)叵滤宦癫剌^淺時(shí)，蒸發(fā)強(qiáng)烈，蒸發(fā)成為地下水的主要排泄去路。 隨著時(shí)間的增加，地下水溶液逐漸濃縮，M增大。隨著礦化度的上升，溶解度較小的鹽類(lèi)在水中相繼達(dá)到飽和而沉淀析出，易溶鹽類(lèi)（如NaCl）的離子逐漸成為水中主要成分。濃縮作用7 7 地下水的化學(xué)組分及其演變地下水的化學(xué)組分及其演變 產(chǎn)生濃縮作用的條件： 氣候：干旱半干旱； 巖土：顆粒細(xì)小的松散巖土； 地勢(shì)：低平； 地下水位：埋藏淺；1. 排泄區(qū)（從別處帶來(lái)的鹽分在排泄區(qū)集聚）地下水化學(xué)成分形成作用受區(qū)域自然地理與地質(zhì)

20、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）丘陵丘陵傾斜平原區(qū)傾斜平原區(qū)低平原低平原顆粒粗顆粒粗水位埋深大水位埋深大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HCO3Ca過(guò)渡區(qū)過(guò)渡區(qū)礦化度中礦化度中SO4MgCa 顆粒細(xì)顆粒細(xì)水位埋深小水位埋深小濃縮作用濃縮作用水流遲緩水流遲緩礦化度高礦化度高ClNa7 7 地下水的化學(xué)組分及其演變地下水的化學(xué)組分及其演變 CO2的溶解度隨溫度升高或壓力降低而減小，一部分CO2便成為游離CO2從水中逸出，這便是脫碳酸作用。 Ca2+2HCO3CO2+H2O+CaCO3 Mg2+2HCO3CO2+H2O+MgCO3 結(jié)果： 地下水中HCO

21、3、Ca2、Mg2減少； 礦化度降低。脫碳酸作用7 7 地下水的化學(xué)組分及其演變地下水的化學(xué)組分及其演變7 7 地下水的化學(xué)組分及其演變地下水的化學(xué)組分及其演變7 7 地下水的化學(xué)組分及其演變地下水的化學(xué)組分及其演變7 7 地下水的化學(xué)組分及其演變地下水的化學(xué)組分及其演變 在還原環(huán)境中，當(dāng)有有機(jī)質(zhì)存在時(shí)，脫硫酸細(xì)菌使SO42還原為H2S脫硫酸作用。 SO42+2C+2H2OH2S+2HCO3 結(jié)果： 水中SO42減少以至消失； HCO3增加，pH值變大。 如：封閉的地質(zhì)構(gòu)造是產(chǎn)生脫硫酸作用的有利環(huán)境。脫硫酸作用7 7 地下水的化學(xué)組分及其演變地下水的化學(xué)組分及其演變 巖土顆粒表面帶有負(fù)電荷，能

22、夠吸附陽(yáng)離子。一定條件下，顆粒將吸附地下水中某些陽(yáng)離子，而將其原來(lái)吸附的部分陽(yáng)離子轉(zhuǎn)為地下水中的組分，這便是陽(yáng)離子交替吸附作用。（離子在巖土與水之間交替） 不同陽(yáng)離子吸附能力的大?。?H Fe3 Al3+ Ca2 Mg2 K Na 離子價(jià)愈高，離子半徑愈大，則吸附能力也愈大，H例外； 地下水中某種離子的相對(duì)濃度愈大，交替吸附作用也就愈強(qiáng)； 顆粒愈細(xì)，比表面積愈大，交替吸附作用也就愈強(qiáng)；粘土及粘土巖類(lèi)最容易發(fā)生交替吸附作用。陽(yáng)離子交替吸附作用7 7 地下水的化學(xué)組分及其演變地下水的化學(xué)組分及其演變 混合作用成分不同的兩種水匯合在一起，形成化學(xué)成分與原來(lái)兩者都不相同的地下水這便是混合作用。 混合作

23、用： 可能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成化學(xué)類(lèi)型完全不同的地下水； 不發(fā)生明顯的化學(xué)反應(yīng)取決于參與混合的兩種水的化學(xué)成分?；旌献饔? 7 地下水的化學(xué)組分及其演變地下水的化學(xué)組分及其演變污染地下水：工業(yè)三廢：廢氣、廢水、廢渣，以及農(nóng)業(yè)上大量使用的化肥、農(nóng)藥等，使地下水中含有原來(lái)含量很低的有害元素。改變地下水的形成條件，水質(zhì)發(fā)生變化：過(guò)量開(kāi)采地下水引起海水入侵，不合理灌溉引起次生鹽漬化，使淺層水變咸等；引淡補(bǔ)咸使地下水淡化。人類(lèi)活動(dòng)在地下水化學(xué)成分形成中的作用7 7 地下水的化學(xué)組分及其演變地下水的化學(xué)組分及其演變第六節(jié)第六節(jié). . 地下水基本成因類(lèi)型及其化學(xué)特征地下水基本成因類(lèi)型及其化學(xué)特征7 7 地下水的

24、化學(xué)組分及其演變地下水的化學(xué)組分及其演變 不同領(lǐng)域的學(xué)者，目前得出一致的結(jié)論：地球上的水圈是原始地殼生成后，氫與氧從地球內(nèi)部層圈逸出而形成的。 因此，地下水起源于地球深部層圈。 從形成地下水化學(xué)成分的基本成因出發(fā)，將地下水分為三個(gè)主要成因類(lèi)型：溶濾水、沉積水和內(nèi)生水。7 7 地下水的化學(xué)組分及其演變地下水的化學(xué)組分及其演變 富含CO2與O2的滲入成因的地下水，溶濾它所流經(jīng)的巖土而獲得其主要化學(xué)成分，這種水稱(chēng)之為溶濾水。（地下水的化學(xué)成分主要由溶濾作用形成）1） 影響因素：巖性、氣候、地形地貌： 巖性： 石灰?guī)r、白云巖：HCO3Ca、HCO3CaMg型水； 含石膏的沉積巖區(qū)：SO4Ca型水； 酸

25、性巖漿巖區(qū)：HCO3Na型水；煤系地層、金屬硫化物礦床分布區(qū)：SO4型水。1溶濾水7 7 地下水的化學(xué)組分及其演變地下水的化學(xué)組分及其演變 氣候： 潮濕氣候區(qū)：易溶組分溶濾帶走，最終以難溶組分為主，形成低礦化的重碳酸型水； 干旱氣候下平原、盆地排泄區(qū)：由于鹽分不斷帶來(lái)，水分蒸發(fā)，鹽分積累，最終形成高礦化的氯化物水。 地形地貌： 切割強(qiáng)烈的山區(qū)：徑流強(qiáng)，水交替快，形成低礦化的以難溶離子為主的水；地勢(shì)低平的平原、盆地：徑流微弱，水交替緩慢，形成高礦化的，以易溶離子為主的水。7 7 地下水的化學(xué)組分及其演變地下水的化學(xué)組分及其演變2）地下水的水平與垂直分帶：7 7 地下水的化學(xué)組分及其演變地下水的化

26、學(xué)組分及其演變7 7 地下水的化學(xué)組分及其演變地下水的化學(xué)組分及其演變開(kāi)啟性好：低M，HCO3型水；封閉：高M(jìn)，Cl型水。絕大部分地下水屬于溶濾水（不論承壓水、潛水）。3）構(gòu)造7 7 地下水的化學(xué)組分及其演變地下水的化學(xué)組分及其演變 沉積水是指與沉積物大體同時(shí)生成的古地下水。2沉積水 例子：海相淤泥沉積水 海水：化學(xué)成分：平均礦化度M：35g/L。海相淤泥沉積水：a.礦化度很高，最高可達(dá)300g/L（濃縮作用）；b.SO42-減少（脫硫酸作用）；c.Ca2+相對(duì)含量增大，Na+相對(duì)含量減少， （陽(yáng)離子交替吸附）；d.富集Br、I， 變?。籩.出現(xiàn)H2S、CH4等；f.pH值增高。7 7 地下水

27、的化學(xué)組分及其演變地下水的化學(xué)組分及其演變 內(nèi)生水指來(lái)自地球深部層圈的水。 內(nèi)生水的研究至今還很不成熟。3內(nèi)生水7 7 地下水的化學(xué)組分及其演變地下水的化學(xué)組分及其演變第七節(jié)第七節(jié). . 地下水化學(xué)成分分析及其圖示地下水化學(xué)成分分析及其圖示7 7 地下水的化學(xué)組分及其演變地下水的化學(xué)組分及其演變 地下水化學(xué)成分的分析是研究地下水化學(xué)成分及其形成作用的基礎(chǔ)。工作目的與要求不同，分析項(xiàng)目與精度也不同。 分析內(nèi)容 在水文地質(zhì)中分為：簡(jiǎn)分析、全分析、專(zhuān)門(mén)分析。 1）簡(jiǎn)分析 目的：了解區(qū)域地下水化學(xué)成分的概貌。 特點(diǎn)；分析項(xiàng)目少，精度要求低，簡(jiǎn)便快速，成本不高，技術(shù)上容易掌握。7 7 地下水的化學(xué)組分及

28、其演變地下水的化學(xué)組分及其演變 簡(jiǎn)分析分析項(xiàng)目： 物理性質(zhì)：溫度、顏色、透明度、嗅味、味道等； 定量分析：HCO3、SO42、Cl、Ca2、Mg2，總硬度、p值； 通過(guò)計(jì)算求得：其它主要離子：K+Na、總礦化度； 定性分析：NO3、NO2、NH4+、Fe2+、Fe3+、H2S、耗氧量等。 方法： 可在野外利用專(zhuān)門(mén)水質(zhì)分析箱進(jìn)行；取水樣送實(shí)驗(yàn)室分析。7 7 地下水的化學(xué)組分及其演變地下水的化學(xué)組分及其演變 2）全分析 目的：全面地了解地下水的化學(xué)成分。通常在簡(jiǎn)分析的基礎(chǔ)上選擇有代表性的水樣進(jìn)行全分析。 特點(diǎn)：分析項(xiàng)目較多，要求精度高。 定量分析：HCO3、SO42、Cl、CO32、NO2、NO3

29、、Ca2、Mg2、K、Na、NH4+、Fe2+、Fe3+、H2S、CO2、耗氧量、pH值、干涸殘余物TDS。 同時(shí)分析地表水。因?yàn)椋? 7 地下水的化學(xué)組分及其演變地下水的化學(xué)組分及其演變 大氣降水：為地下水主要補(bǔ)給來(lái)源，分析可以闡明地下水化學(xué)成分的形成。7 7 地下水的化學(xué)組分及其演變地下水的化學(xué)組分及其演變 地下水水化學(xué)成分表示庫(kù)爾洛夫式： 將陰陽(yáng)離子分別標(biāo)示在橫線(xiàn)上。按毫克當(dāng)量百分?jǐn)?shù)自大到小順序排列。小于10%的離子不予表示：2. 地下水化學(xué)成分的庫(kù)爾洛夫表示式離子的毫克當(dāng)量離子的毫克當(dāng)量=離子的毫摩爾離子的毫摩爾*離子價(jià)離子價(jià)離子的毫摩爾離子的毫摩爾=離子的毫克數(shù)離子的毫克數(shù)/離子量（

30、原子量）離子量（原子量）毫克當(dāng)量百分?jǐn)?shù)毫克當(dāng)量百分?jǐn)?shù)=某離子的毫克當(dāng)量某離子的毫克當(dāng)量/陰（陽(yáng)）離子的毫克當(dāng)量總數(shù)陰（陽(yáng)）離子的毫克當(dāng)量總數(shù)7 7 地下水的化學(xué)組分及其演變地下水的化學(xué)組分及其演變528 .276 .7143 .148 .842 . 32031. 0021. 02307. 02tCaNaSOClMCOSHSiOH橫線(xiàn)前：表示特殊成分、氣體成分及礦化度（以橫線(xiàn)前：表示特殊成分、氣體成分及礦化度（以M表表示），單位都是示），單位都是g/L；橫線(xiàn)上下方：將陰橫線(xiàn)上下方：將陰/陽(yáng)離子毫克當(dāng)量百分?jǐn)?shù)陽(yáng)離子毫克當(dāng)量百分?jǐn)?shù)10%的離的離子按自大到小順序分別標(biāo)示；子按自大到小順序分別標(biāo)示；橫線(xiàn)

31、后：橫線(xiàn)后： 水溫水溫t（oC) 。 7 7 地下水的化學(xué)組分及其演變地下水的化學(xué)組分及其演變 1）舒卡列夫分類(lèi) 前蘇聯(lián)學(xué)者舒卡列夫，根據(jù)地下水中六種主要離子（K合并于Na中）及礦化度劃分。 根據(jù)離子含量對(duì)含量大于25%毫克當(dāng)量的陰離子、陽(yáng)離子進(jìn)行組合，共分成49型水，每型以一個(gè)阿拉伯?dāng)?shù)字為代表（P67，表7.3）。3. 地下水化學(xué)分類(lèi)與圖示方法（按地下水化學(xué)成分分類(lèi)）7 7 地下水的化學(xué)組分及其演變地下水的化學(xué)組分及其演變3. 地下水化學(xué)分類(lèi)與圖示方法（按地下水化學(xué)成分分類(lèi)）7 7 地下水的化學(xué)組分及其演變地下水的化學(xué)組分及其演變 按礦化度又分為組： A組：M40g/L。 由表P67，7.3

32、，從左上角右下角，礦化度由小大。7 7 地下水的化學(xué)組分及其演變地下水的化學(xué)組分及其演變 如：1A型水，即礦化度1.5g/L的HCO3Ca型水，為石灰?guī)r地區(qū)典型的溶濾水。 習(xí)慣上我們說(shuō)：1A型水（M49g/L），為高礦化的ClNa型水。 實(shí)際工作中用數(shù)字表示水型不方便，而是將陰離子放在前，陽(yáng)離子放在后（離子含量25%毫克當(dāng)量的參加命名，且書(shū)寫(xiě)時(shí)省略離子符號(hào)），中間用橫線(xiàn)連接，陰、陽(yáng)離子中有兩個(gè)以上毫克當(dāng)量百分?jǐn)?shù)25時(shí)，則含量大的在前，小的在后，中間用橫線(xiàn)連接。如：HCO3SO4CaMg型水。7 7 地下水的化學(xué)組分及其演變地下水的化學(xué)組分及其演變 一般書(shū)寫(xiě)時(shí)規(guī)則：1、陰離子放在前，陽(yáng)離子放在后

33、（離子含量25%毫克當(dāng)量的參加命名，且書(shū)寫(xiě)時(shí)省略離子符號(hào)）。 2、中間用橫線(xiàn)連接。 3、陰、陽(yáng)離子中有兩個(gè)以上毫克當(dāng)量百分?jǐn)?shù)25時(shí)，則含量大的在前，小的在后，中間用橫線(xiàn)連接。如：HCO3SO4CaMg型水。 如：HCO3SO4Ca型水；HCO3CaMg型水等。7 7 地下水的化學(xué)組分及其演變地下水的化學(xué)組分及其演變 特點(diǎn)：簡(jiǎn)明易懂，在我國(guó)廣泛應(yīng)用。 缺點(diǎn)： 以離子含量25毫克當(dāng)量作為劃分水型的依據(jù)，有人為性； 反映水質(zhì)變化不夠細(xì)致（25%不考慮）。7 7 地下水的化學(xué)組分及其演變地下水的化學(xué)組分及其演變 2）Piper三線(xiàn)圖解 Piper三線(xiàn)圖解由兩個(gè)三角形和一個(gè)菱形組成（P62，圖），左下角

34、三角形的三條邊分別代表陽(yáng)離子K+Na+、Ca2、Mg2的毫克當(dāng)量%；右下角三角形三條邊分別表示陰離子HCO3、SO42、Cl的毫克當(dāng)量%；菱形表示陰、陽(yáng)離子組合的相對(duì)含量（毫克當(dāng)量%）。7 7 地下水的化學(xué)組分及其演變地下水的化學(xué)組分及其演變7 7 地下水的化學(xué)組分及其演變地下水的化學(xué)組分及其演變 三角形刻度增加的方向：陽(yáng)離子按順時(shí)針?lè)较蛟黾樱–a2、Mg2、 K+Na+）；陰離子按逆時(shí)針?lè)较蛟黾樱–l 、SO42、HCO3） 礦化度的大小用圓圈大小表示：圓圈大，M大；圓圈小，M小。 一般情況下，在實(shí)際工作中僅使用菱形表示地下水化學(xué)成分中陰、陽(yáng)離子組合的相對(duì)含量。其中一對(duì)平行邊為陽(yáng)離子的組合；另一對(duì)平行邊為陰離子的組合?？潭仍黾拥姆较颍合蛏希–a2Mg2，SO42Cl）或向下（K+Na，HCO3CO32）。 優(yōu)點(diǎn)： 不受人的影響； 可以分析地下水化學(xué)成分的演變規(guī)律。7 7 地下水的化學(xué)組分及其演變地下水的化學(xué)組分及其演變7 7 地下水的化學(xué)組分及其演變地下水的化學(xué)組分及其演變1. 總?cè)芙夤腆w？2. 地溫梯度?3. 溶濾作用？4. 濃縮作用？5.脫碳酸作用？6.脫硫酸作用？7.陽(yáng)離子交替吸附作用？8.混合作用？思考題溶濾水？沉積水？?jī)?nèi)生水？總硬度？7 7 地下水的化學(xué)組分及其演變地下水的化學(xué)組分及其演變18.地下水中含有各種 、