水文地质学基础中国地质大学（武汉）06-地下水的物理性质与化学性质

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1、第六章地下水的物理性质与化学性质6.1概述6.2地下水的物理性质6.3地下水的化学特征6.4地下水化学成分的形成作用6.5地下水化学成分的分析方法6.6地下水化学分析结果的表示方法6.7小结6.1概述储存、运移于岩石空隙中的地下水，不断与其周围的介质相互作用，交换着物质和能量；地下水作为自然界水循环的一部分，在与大气圈、水圈和生物圈进行水量交换的同时，也交换着物质和能量。因而地下水具有非常复杂的物理性质与化学性质。可见，地下水的物理性质和化学性质是地下水形成过程的产物。人类活动对地下水物理性质和化学性质的影响，在时间上

2、虽然非常短，然而，在许多情况下这种影响已经深刻地改变了地下水的面貌！一个地区地下水的化学面貌，反映了该地区地下水的历史演变。在实际生产和科研工作中，对地下水的物理性质和化学性质的研究，有着重要意义：阐明地下水的起源与形成；揭示许多地质过程；水质评价。研究地下水中化学元素的时空分布特征和迁移转化规律的学科是——水文地球化学。6.2地下水的物理性质地下水的物理性质主要指密度、温度、颜色、透明度、嗅、味及放射性等几方面的性质。6.2.1密度地下水的密度决定于其中所溶解盐分的含量。地下淡水的密度通常可认为与化学纯水的密度相同，

3、其数值约等于1.0g/cm3。地下水中溶解的盐分愈多，其密度愈大，有时可高达1.2-1.3g/cm3。6.2.2温度埋藏在不同深度的地下水，其温度变化规律不同。根据受热源影响的不同，地壳表层可分为变温带、常温带及增温带。变温带——受太阳辐射影响的地表极薄的带。近地表的地下水温度受气温的影响较大，具有周期性的昼夜变化和季节变化：温度具有昼夜变化的地下水，其埋藏深度一般在3-5m(1-2m)以内，即日常温带以上；温度具有季节变化的地下水，其埋藏深度一般在地表以下50m以内，即年常温带以上。6.2地下水的物理性质常温带——处

4、于年常温带以下，厚度极小，下限深度一般为15-30m；地温一般比当地年平均气温高1-2℃。增温带——处于常温带以下，地下水的温度随深度的加大而逐渐升高，成为热水甚至蒸汽，其变化规律取决于地温梯度(℃/100m)。地温梯度的平均值约为3℃/100m，通常变化在1.5～4℃/100m之间，但个别新火山活动区可以很高。因此，地下水的温度变化范围非常大。按照温度，通常把地下水分为六类，见下表。地下水按温度分类地下水类型水温(℃)过冷水<0冷水0-20温水20-42热水42-100过热水>100地下水的温度测定利用温度计就地进行

5、，测定泉水的温度，应尽量靠近泉的出口，测井水温度时则应靠近井底。6.2.3颜色地下水的颜色主要由其成分和悬浮于其中的杂质所决定：一般的地下水为无色；含硫化氢气体的水，在氧化后由于有硫磺胶体产生，故常呈翠绿色；硬度大的水为浅蓝色，含氧化亚铁的水呈浅蓝绿色，含氧化铁的水呈褐红色；6.2地下水的物理性质含腐殖质的水多呈暗黄褐色。含有悬浮杂质的水，其颜色决定于悬浮物的颜色，颜色深浅则取决于悬浮物的多少。测定地下水的颜色可在试管中进行：取两个试管，将蒸馏水注入其中一管，地下水注入另一管中。在管下衬以白纸，自上而下观之，即能比较出

6、地下水的颜色。6.2.4透明度地下水的透明度取决于水中的固体矿物质、有机物和胶体悬浮物的含量。按透明度可将地下水分为四级。地下水透明度野外分级6.2地下水的物理性质分级说明透明的无悬浮物，60cm水深可见3mm的粗线微浊的有少量悬浮物，大于30cm水深可见3mm的粗线浑浊的有较多的悬浮物，小于30cm水深可见3mm的粗线极浊的有大量的悬浮物，水深很小也不能看见3mm的粗线6.2.5嗅(气味)地下水的气味取决于它所含有的气体成分与有机物质的气味：地下水一般无气味；硫化氢气体使水具有臭鸡蛋气味，含有氧化亚铁时水具有铁腥味，

7、腐殖质使水具有鱼腥气味、沼泽气味。气味之强弱，地下水所含气体成分以及有机物质的含量。6.2地下水的物理性质在一般温度下，地下水中的气味不宜辨别，而在40℃左右气味最为显著，故在测定地下水的气味时，应将水稍加热，以使气味明显易辩。根据气味的强度，地下水的气味分为六级。地下水气味的等级强度强度程度说明0无没有任何气味Ⅰ极微弱有经验分析者能觉察Ⅱ弱注意辨别时一般人能觉察Ⅲ显著易觉察，不加处理不能饮用Ⅳ强引人注意的气味，不适饮用Ⅴ极强具有强烈扑鼻的气味，不能饮用地下水的味道(口味)取决于它的化学成分：纯水是淡而无味的；含氯化钠

8、的水具有咸味，含硫酸钠的水具有涩味，含硫酸镁或氯化镁的水具有苦味，含氧化亚铁的水具有“墨水味”，含氧化铁的具有铁锈味；地下水中含有CO2时清凉可口，含有重碳酸钙、镁及碳酸的水则美味适口；大量有机质的存在使地下水具有甜味。6.2.6味(味道、口味)地下水各种味道的强弱，取决于其中各种成分的浓度、温度以及人的味觉神经的敏感性、个人口味