水文地质学基础第六章地下水的化学成分及其形成作用课件.ppt

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1、第六章地下水的化学成分及其形成作用6.1研究地下水化学成分的意义1.水是复杂的水溶液；2.确定地下水的起源与形成。3.各种目的利用地下水对水质有要求；4.是宝贵的液体矿产，需要查明有关组分的富集规律。5.作为找矿的标志。6.作为地下水污染程度的标志。6.2地下水的化学特征◆元素在地下水中的含量，取决于其在地壳中的含量及其溶解度。◆元素在地下水中一般以离子、分子或气体状态存在，以离子状态为主。一、地下水中主要气体成分◆主要气体成分：O2、N2、CO2、CH4、H2S等，以前三种为主。◆气体成分的意义：1.反映了地下水所处的地球化学环境的特征.☆O2起源于大气并指示氧化

2、环境。影响地下水中元素的迁移和化学成分的形成。☆N2的单独存在，可说明地下水起源于大气并处于还原环境.大气中（Ar＋Kr＋Xe）/N2＝0.0118。据此可用以判断地下水中N2的起源.☆H2S、CH4说明处于缺O2的还原环境。一般出现在封闭地质构造的地下水中。若浅部地下水中出现，则是受到了污染。2.增加水溶解盐类的能力，促进某些化学反应.如：CO2可促进碳酸盐类的溶解。二、地下水中主要离子成分◆主要离子共7种：Cl－、SO42－、HCO3－、Na＋、K＋、Ca2＋、Mg2＋◆占主要地位离子随矿化度（含盐量）的变化：☆低矿化水以HCO3－及Ca2＋，Mg2＋为主；☆中

3、等矿化水以SO42－及Na＋为主，阳离子也可以是Ca2＋；☆高矿化水以Cl－及Na＋为主。1.Cl－（高矿化水的主要阴离子)◆广泛分布于地下水中.含量变化大，由数mg/l～数百g/l。常可用来说明地下水的矿化程度。◆来源：☆沉积岩、岩浆岩的溶解；☆海水；☆来自火山喷发物的溶滤；☆人为污染。注意：居民点附近矿化度不高的地下水中如发现Cl－含量超过一般情况，则说明已受到污染。2.SO42－（中等矿化水主要的阴离子）◆SO42－在水中的含量受Ca2＋的限制，在还原环境中可被还原成H2S。远不如Cl－含量高。◆来源：☆含石膏或其它硫酸盐沉积物的溶解；☆天然硫或硫化矿物的氧化

4、☆化石燃料的燃烧。◆煤系地层常含有很多黄铁矿，因此流经这类地层的地下水往往以SO42－为主；金属硫化物矿床附近的地下水中常以SO42－为主。3.HCO3－（低矿化水的主要阴离子）◆分布广泛，但含量一般不超过数百mg/l.除了酸性水外，所有淡水中HCO3－均可出现。◆来源：碳酸盐岩石的溶解：岩浆岩与变质岩地区，铝硅酸盐矿物的风化溶解。4.Na＋（高矿化水的主要阳离子）◆低矿化水中，Na＋含量仅数mg/l～数十mg/l；高矿化水中，Na＋含量最高可达数十g/l。◆来源：沉积岩、岩浆岩和变质岩的溶解；海水；5.K＋◆地下水中K＋的含量只有Na＋含量的4％～10％。◆一般将

5、K＋归并到Na＋中进行分析，不另区分。如Na＋（+K＋）6.Ca2＋（低矿化水的主要阳离子）◆含量一般不超过数百mg/L◆来源：☆碳酸盐类沉积物及含石膏沉积物的溶解；☆岩浆岩及变质岩中含钙矿物的风化溶解。7.Mg2＋◆化学性质及来源与Ca2＋相近，但地壳组成中Mg2＋比较少，因此含量通常较Ca2＋少。三、地下水中的其它成分◆次要离子：H＋、Fe2＋、Fe3＋、Mn2＋、NH4＋、OH－、NO3－、NO2－、CO32－等；◆微量元素：Br、I、F、B、Sr等；◆胶体：如Fe(OH)3，Al(OH)3和H2SiO2等。◆有机质◆微生物四、地下水主要化学性质（一）酸碱性1

6、.表示方法：PH＝－lg[H+]PH＝7,水呈中性;PH<7,水呈酸性;PH>7,水呈碱性2.地下水按PH值分类：PH值<55～777～9>9酸碱度强酸性弱酸性中性弱碱性强碱性（二）总矿化度（总含盐量、总溶解固体TDS）1.总矿化度：地下水中所含各种离子、分子及化合物的总量。以g/L表示。2.表示方法：☆105—110℃时，将水烘干后所得的干涸残余物的总量☆按化学分析所得的全部离子、分子及化合物量相加。（其中HCO3－含量应取一半）3.地下水按总矿化度分类：矿化度（g/L）<11～33～1010～50>50地下水类别淡水微咸水咸水盐水卤水（三）硬度1.硬度：水中Ca

7、2＋、Mg2＋含量。2.分类：☆总硬度：水中所含Ca2＋、Mg2＋的总量。☆暂时硬度：将水加热至沸腾后,由于形成碳酸盐沉淀而从水中析出的那一部分Ca2＋、Mg2＋的含量。☆永久硬度：水煮沸后仍留在水中的Ca2＋、Mg2＋含量。☆碳酸盐硬度:水中与HCO3－含量相当的Ca2＋、Mg2＋含量.当[Ca2++Mg2+]≤[HCO3-]时,暂时硬度=总硬度.当[Ca2++Mg2+]>[HCO3-]时,暂时硬度=碳酸盐硬度.3.表示方法：☆毫克数（mg/L，以CaCO3计）☆毫克当量数（meg/L）：一升水中含Ca2＋、Mg2＋的毫克当量总数。离子的当量＝离子量（原子量）