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1、地下水科学与工程教研室水文地质学基础FundamentalsofHydrogeology第六章地下水的化学成分及其演变目录6.1地下水的物理性质6.2地下水的化学特征6.3地下水化学成分的形成作用6.4地下水化学成分的基本成因类型6.5地下水化学成分的分析内容与分类图示6/30/202126.1地下水的物理性质地下水的物理性质：是地下水的(1)比重(2)温度(3)透明度(4)颜色(5)味觉(6)嗅味(7)导电性(8)放射性等物理特性的总和。颜色判别方法：野外：水样与蒸馏水对比实验室：水样与标准比色液对比纯净的水：无
2、色无味透明6/30/202136.1地下水的物理性质（固体矿物质、有机物、胶体、悬浮物）悬浮固体(悬浮物)是指水中悬浮的泥砂、硅土、有机物和微生物等难溶于水的胶体或固体微粒。6.1地下水的物理性质6.1.4地下水的温度地壳表层的热源：太阳的辐射+地球内部的热流。地壳表层分带：（1）变温带是受太阳辐射影响的地表极薄的地带，地表下1-2m，下限15-30m。（2）常温带是其地温基本等于当地平均年气温的地带，高出1-2oC。（3）增温带是地温受地球内热影响的地带，地温梯度为noC/100m，一般为3oC/100m，介于1
3、.5-4.0oC/100m之间。西藏羊八井地温梯度为300oC/100m（地热异常）。6.1地下水的物理性质6.1.4地下水的温度地下水的温度受其赋存与循环所处的地温控制。（1）变温带的浅埋地下水显示微小的水温季节变化。（2）常温带中的地下水水温与当地年平均气温很接近。（3）增温带中的地下水，其水温随其赋存与循环深度的加大而升高，可成为热水乃至蒸汽。6.1地下水的物理性质地下水按水温分类6.1地下水的物理性质已知年平均气温（t）、年常温带深度（h）、地温梯度（r）时，可估算某一深度（H）的地下水水温（T）：T=t+
4、(H-h)r。利用地下水水温，可以估算其循环深度H：水温的变化是影响水的化学成分、水化学作用的重要因素。导电性——电导率(比电导)是指电阻率的倒数，是度量水中离子含量的指标之一。一、地下水化学成分的特点地下水是一种成分复杂的天然溶液。化学成分：（无机+有机）气体、离子、胶体、有机质、微生物等6.2地下水的化学特征二、地下水化学成分研究的意义理论意义：揭示地下水的形成和起源及分布规律查明不同含水层间的水力联系实际应用：水质评价（饮用水、工业用水、农田灌溉）标记矿产资源，阐明成矿机制，完善与丰富找矿理论地震预报……6.
5、2地下水的化学特征6.2地下水的化学特征水是良好的溶剂，它溶解沿途的组分，搬运这些组分，并在某些情况下从水中析出。水是地球元素迁移、分散与富集的载体。许多地质过程都涉及地下水的化学作用。不同用水，对水质有一定要求，需要进行水质评价。工业原料：地下水中含有大量盐类（NaCl、KCl）及富集Br,I,B,Sr等。液体矿产：特殊物理性质与化学成分---医疗保健作用。找矿标志：特定化学元素的分布晕圈。污染防治：物质运移、分散规律，位置。6.2地下水的化学特征三、研究学科水化学是研究天然水化学成分的形成、分布和演变的学科。水
6、文地球化学是研究地下水化学成分的形成和变化规律以及地下水地球化学作用的学科。地下水水质是地下水的物理、化学和生物物质之总称。水文地球化学环境是指控制地下水中化学成分的形成、存在形式以及演变的环境条件。常量元素(宏量元素)是地下水中经常出现、分布最广、含量较多并能决定地下水化学基本类型和特点的元素。微量元素是地下水中出现较少、分布局限、含量较低的化学元素。它们不决定地下水的化学类型，但却赋予地下水一些特殊性质和功能。四、研究方法ⅰ地下水化学成分及其形成作用的研究必须结合地下水的流动条件。ⅱ.要从与周围环境长期作用的观
7、点出发6.2地下水的化学特征二、地下水的化学成分组成地壳的87种元素，地下水中已发现70余种。存在形式：气体：O2、N2、H2S、CH4、CO2、Rn等离子：H+,Na+,K+,Mg2+,Ca2+,Fe2+,OH-,Cl-,SO42-,NO2-,HCO3-,CO32-,SiO32-,PO42-胶体成分：SiO2Fe(OH)3Al(OH)3有机质：可增加地下水的酸度，有利于还原。微生物：①氧化环境：硫细菌、铁细菌等；②还原环境：脱硫酸细菌等；③污染水：致病细菌。6.2地下水的化学特征6.2地下水的化学特征6.2.1地
8、下水中的气体成分主要气体成分：O2、N2、CO2、CH4、H2S等。一般含量为n-n×10mg/l。研究意义:(1)说明地下水所处的水文地球化学环境；氧化环境—oxidation还原环境—deoxidationO2、N2是氧化环境（开放、与大气相通）的标志；H2S、CH4是还原环境（封闭、与大气隔绝）的标志；(2)有些气体增加水溶解盐类的能力，促进水岩化学反
