第六章 化学成分及其形成作用

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1、第六章地下水的化学成分及用其形成作用一、概述严格的说，自然界没有化学纯的水，地下水是一种含有多种化学成分的复杂溶液。这是因为地下水赋存并运动在环境介质之中，经常不断的与环境进行着各种各样的物理、化学作用，发生着相应的物理、化学变化，并比较积极的参与邻近地球层圈（大气圈、水圈、生物圈）的水循环，进行着水量与化学成分的交换。之外，人类日益频繁、规模巨大的经济工程活动，常常极其强烈的改变着地下水的物理、化学面貌。总之，地下水与环境长期相互作用之结果，使环境中留下了水的“痕迹”，地下水也被打上环境的“烙印”。如地下水流经热源而获得热量温度

2、升高，相应的环境被冷却；地下水获得某些组分或失去某些物质，都是它们之间相互作用的结果。这些作用随着时间、空间的变化而改变，始终维持着一个岩—水—盐之间的动态平衡。所以，研究地下水的化学成分及其形成作用时，不能孤立的静止的从纯化学的角度去研究，而必须从地下水与环境的长期作用的角度去研究，才能揭示出地下水化学成分演变的内在原因和规律。30在开发利用地下水资源或防治地下水害的工作中，都要研究地下水的化学成分。作为供水水源，不同的行业对水质的要求是不同的，饮用水、灌溉水、矿泉水、冷却水都有其相应的水质标准；工程建筑要求地下水不能对建筑材料

3、有侵蚀性。这些都要求研究水质。水资源评价就包括水的质量和数量两个方面的内容。水量评价是解决水够不够用的问题，水质评价是解决水能不能用的问题。除此以外，根据地下水的化学成分及物理性质，可以判断地下水介质环境情况，因为地下水本身就是环境的产物，它承载者环境的许多信息，如水中出现了某种有害组分，标明环境中此类成分的存在，或具有生成这种组分的环境条件。地下水化学成分及物理性质的研究。对水文地质理论和实践问题都有十分重要的意义，它已经形成了水文地质学的一个成熟的分支—水文地球化学。由于地下水中的化学成分及其形成作用，以及化学元素的迁移都是以

4、地下水作为载体，在不断的运动不断的更新中进行的，所以研究水质必须与地下水运动的研究密切结合。地下水量变化的学科—地下水动力学已经成熟。二、地下水的物理性质主要包括：温度、颜色、透明度、嗅、味、密度、导电性、放射性等。根据这些性质，有时就可以判断水的某些成分及其赋存环境。如：含FeO的水呈浅兰色；F++呈浅绿色；H2S臭鸡蛋味；NaCI咸味；所含离子越多，离子价越高则其导电性越强。大多数地下水无色、无嗅、无味、透明、放射性极低。但水温变化较大。寒带浅层水温度有的低于–5°C；火山活动带或地壳深部温度可达150°以上。一般温带、亚热带

5、浅层地下水温度接近当地平均气温。1.地温：地壳浅部的热能。地下水在岩石中，地温便可将水获得温度。地温来源有二：一为太阳辐射能；二是地热能。按地壳中温度分布，可划分为：变温带、常温带和增温带。30①变温带：下限深度为15—30m，主要受太阳辐射热影响，因而随气温呈昼夜变化、季节变化和多年变化。这种变化随深度增加而变小，变温带下限地温年变化小于0.1°C.②常温带：位于变温带之下，下界深度一般为30—40m，厚度小，为太阳热与地热影响的平衡带，相对恒温，只比当年平均气温高1—2°C，所以可将当地年平均气温作为常温带的概略温度。常温带的

6、地温受地表温度变化幅度和岩石的物理性质及水文地质条件的影响。③增温带：位于常温带以下，地温受地球内热影响，且随深度加大有规律增高；温度值取决于当地的低温梯度。地、地温梯度，也称地热增温率，是指从常温带以下，每增加单位深度时地温的增加值（°C/100m）。某地地温梯度大小，由于岩石的性质（导热能力）、构造（导热通道）以及水文地质条件（载热流体情况）的不同而差别很大，大致在0.6—10°C/100m之间，一般为3°C/100m。地温梯度的倒数称为地热增温级，即地温增加1°C，深度的增加值（m/1°C）。地壳的地热增温级平均数为30—3

7、3m/1°C。1.地下水温度的推测显然，地下水温度受它赋存环境的制约，所以处在变温带的浅层地下水温度30受气温的影响而呈季节性甚至昼夜变化规律，二者变化规律一致。因为变温带主要靠吸收太阳热而显示出温度。但地下水的温度变化幅度要比气温小一些，并且热响应迟钝，时间上滞后，由于不同的物质热学性质不同，对太阳热的响应能力不一样，不同的岩性环境的地下水呈现不同的温度。用下式可求得底下某一深度（H）地下水温度（TH）：TH=t=(H–h)rt—年平均气温(°C)h—常温带深度（m）r—地温梯度（一般3°C/100m，也可实测）根据地下水温度，

8、也可用此式粗略推算他的循环深度。在生产上按水的温度高低，将地下水分为：过冷水<0°C、冷水0°—20°C、温水20°—42°C、热水42°—100°C、过热水>100°C。三、地下水的化学成分业已知道，地下水是一种良好的溶剂和载体，其中含有不同的离