水文地质学-第5章地下水的化学成分及其形成作用.ppt

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1、水文地质学第五章地下水的化学成分及其形成作用chd-qw1第五章　地下水化学成份及形成第五章　地下水的化学成分（chemistrycomposition）及其形成作用本章是水文地质学课程的重点之一，要求学生通过本章的学习：1.掌握地下水中主要化学成分及其与矿化度的关系；2.掌握地下水的化学成分有哪些形成作用；3.掌握不同水化学分类，重点是舒卡列夫分类。§5.1　概　述一、地下水是一种良好的溶剂，是十分复杂的溶液solution水是良好的溶剂，这是水最突出的特性。地下水运移于岩石空隙中，由于水的这种特征，必然要和岩石发生相互作用，使岩石溶解，就此而言，水是一种良好的溶剂。盐分进入地下水

2、中，因而自然界的水是非单纯的纯净水，而成为一种溶液。由于在地下径流的过程中，环境不断地发生变化，物理化学条件不断改变，所以这种溶液也在不断的发生变化，最终使地下水的化学成分变得非常复杂。在地下水中，就其组分而言，有：有机物、无机物、气体、微生物和元素的同位素组分。就元素在水中的存在形式又有：单一离子、分子、复阴离子、化合物和络合物。就水溶液的类型，可以分为：真溶液、胶体溶液和悬浮液。所以说：地下水是一种复杂的溶液。§5.1概述二、研究地下水化学成分的意义1.帮助阐明地下水的起源、形成和分布；2.完善成矿理论；3.找矿标志；4.宝贵的液体矿产和矿水；5.工农业及饮用水等都有水质要求。三

3、、水化学成分形成作用研究方法的指导思想以前学者们的研究偏重于分类，如阿廖金分类，舒卡列夫分类，及各种离子含量的比例。现在的研究趋势主要是从水岩体系来研究。水与岩石是相互作用的体系，我们把这归结为水文地球化学体系，在溶液与介质的化学场中，以热力学方法来研究溶液的平衡。1.地下水化学成分的形成是地质历史时期的产物，所以要从地质历史的角度去研究；2.水中的化学组分的存在是与地下水的起源紧密联系在一起的，不同起源，组分不同；3.组分在地下水中达到饱和的状态，要注意地下水的运动过程，运动使地下水不断更新，达到平衡而未达到饱和；4.要注意后期的变化－－吸附、混合，使其再一次发生变化。目前研究水化

4、学成分时应注意的问题：§5.2　地下水的物理、化学性质(physicalcharacteristic)地下水的物理性质包括：水温temperature、颜色color、透明度transparence、味道taste、气味odor、比重、放射性、导电性electricconductivity等。5.2.1地下水的温度地壳表层有两个热能来源：一个是太阳的辐射，另一是来自地球内部的热流。根据受热源影响的情况，地壳表层可分为变温带、常温带及增温带。地下水的温度受其赋存与循环处所的地温控制。处于变温带中的浅埋地下水显示微小的水温季节变化。常温带的地下水水温与当地年平均气温很接近。增温带的地下水

5、随其赋存与循环深度的加大而提高，成为热水甚至蒸汽。5.2.2地下水的其它物理性质一般地下水都是无色、无味、无气味、透明、低盐量的液体。当地下水中含有某些化学成分时，其物理性质就发生了变化。如：含H2S　→绿色　→　臭鸡蛋味Fe2+→淡红褐色　→　铁腥味Fe3+→淡蓝绿色　→　淡墨水味腐植质　→　暗黄色　→　鱼腥味H2CO3→甜味有机质　→　甜味（不适于饮用）NaCl　→咸味Na2SO4→涩味MgCl2或MgSO4→苦味H2S+碳酸气　→　酸味5.2.2地下水的其它物理性质1.比重2.颜色3.透明度4.放射性§5.3地下水的化学成分§5.3.1主要气体成分地下水中气体含量尽管很少，但

6、对其研究：①可以帮助弄清地下水赋存的环境；②对其它组分的存在影响很大。地下水中的气体成分：空气来源N2O2CO2Ne(氖)Ar（氩）生物来源CH4CO2N2H2S　H2O2化学来源CO2H2S　H2CH4CO　N2HCl　HF　SO2Cl2放射性和核反应来源的气体He(氦)Rn（氡）1.氧和氮①来源：主要来自大气，随大气降水和地表水的入渗一起进入地下；也有生物来源；对氮还有化学来源。②影响氧含量的因素：(1)淡水含量高。氧在水中的溶液度较大，在15℃、101324.62Pa（一个大气压）下，每升蒸馏水可溶解氧10.06mg（7.04cm3/l）。（2）矿化度大的水、氧含量少。对于矿化

7、度大的水，其它离子成分含量很高，氧作为一种氧化剂，易于氧化其它成分而消耗，海水的溶液氧仅为淡水的80％。（3）地下水埋藏越浅，越容易获得大气中的氧，氧含量较大，否则则相反。（4）温度越高，溶解氧越少。厌氧细菌anaerobicbacteria一个大气压下，温度与氧含量的关系：温度℃　　　　　氧含量mg/l　　　cm3/l0　　　　　14.56　　　10.1910　　　　　11.25　　　7.8715　　　　　10.06　　　7.0420　　　　　9.09