地下水化学成分的组成

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1、第二章地下水化学成分的组成地下水中的大量组分、微量组分及主要气体组分的特征，地下水中的同位素成分；地下水化学成分的综合指标；地下水水质资料的分析及处理。第一节地下水化学成分的组成在地下水中,元素多以离子、原子、分子、络合物和化合物等形式存在；有些元素也以气体、同位素的形式存在。1天然水组成分类按水中所含成分的颗粒大小：分类颗粒直径主要物质及形式真溶液（分子－离子分散系）<10Å各种无机、有机低分子物质的溶解分子、自由离子；胶体（胶体分散系）10Å至1000～2000Å高分子物质及溶胶微粒悬浮液（粗分散系）>2000Å悬浊液和乳浊液;大多数微生物按水中所含成分的相对浓度：分类含量主要成分宏量元

2、素>10mg/LCl-、SO42-、HCO3-、Na+、K+、Ca2+、Mg2+中量元素10～n*10mg/LFe3+、Fe2+、NO3-、CO32-、SiO2微量元素0.01～10.0mg/L；一般<1mg/LBr、I、As、Sr2元素的水文地球化学特性元素来源特性氯离子盐岩的沉积层、钾盐矿床、风化岩浆岩；火山喷溢；降水；废水氯化钠、镁、钙盐的溶解度都很大，它不形成难溶的矿物；不被胶体所吸附；也不能被生物积累。具有很强的迁移能力。在高矿化度水和盐水中占主导地位。宏量元素元素来源特性硫酸根离子各种沉积岩中的石膏、硬石膏及其它硫酸盐的沉积物；硫化物，火山喷发，降水，废水迁移性能仅次于氯离子；含

3、量由于Ca2＋的存在而受到限制；在缺氧的条件下，可以被还原成硫化氢；能被生物捕获；在中等矿化度水中占主导地位。元素来源特性重碳酸根和碳酸根离子各种碳酸盐岩和多种沉积岩中碳酸盐胶结物；CO2溶于水主要受碳酸平衡的控制；碳酸钙、碳酸镁的溶解度很低，含量受到的Ca2＋限制。可以在酸性水以外的任何天然水中遇到；在低矿化度水中占主导地位。元素来源特性钠离子铝硅酸盐矿物的风化；盐岩沉积层，分散在岩石土壤中的盐岩钠的所有盐类都具有较高的溶解度，因此钠的迁移性是很强的，仅次于氯；交换吸附反应使之从溶液中析出，所以在水的矿化度增长过程中，Na＋的增长有时会落后于Cl－。高矿化度时钠成为主要阳离子宏量元素（续）

4、元素来源特性钾离子铝硅酸盐矿物的风化；钾盐矿床一般只有钠含量的4～10％，动植物有机质可以从水中吸收钾元素来源特性钙离子石灰岩、白云岩，石膏的溶解和含钙硅酸岩的风化，阳离子交换硫酸钙和碳酸钙的溶解度低，天然水中Ca2＋的含量一般很低；只有在深层氯化钙卤水中，Ca2＋的含量才可以达到n*10g/L。低矿化度的水中，钙离子经常占优势。元素来源特性镁离子主要是白云岩、泥灰岩和其他岩石的溶解。镁盐溶解度比钙盐大，但镁盐在地壳中分布不广，易被植物吸收，所以很少见到镁占主要成分的水。铁的水文地球化学特性受pH和Eh的影响很大。在酸性介质中不同的Eh值时，以Fe3+或Fe2+形式存在；在碱性介质中以Fe(

5、OH)2或Fe(OH)3形式存在。pH从6增加到8，铁在水中的溶解度减少106倍。因此，当含铁的酸性水进入弱碱性介质中，会发生Fe(OH)3沉淀。导致水中铁浓度减少。中量元素硅酸（可溶性SiO2)SiO2可以构成多种硅酸，常用通式：xSiO2·yH2O.具有一定稳定性并能独立存在的硅酸有：偏硅酸H2SiO3（x=1，y=1），正硅酸H4SiO4（x=1，y=2）H4SiO4在水中可以解离形成H3SiO4-和H2SiO42-。水质分析结果中，将硅酸浓度以SiO2计（称为“可溶性SiO2”），实际上是可溶性硅的总量；在水文地球化学研究中，也以偏硅酸H2SiO3表示可溶性硅的含量。分析的SiO2含

6、量乘以1.3即为可溶性硅酸（H2SiO3）的含量。元素来源特性溴自然界极少遇到含溴的矿物，岩石中分散状态的溴和海洋中的溴是地下水中溴的主要来源溴和氯一样，随着水的矿化度增加而不断增加，但是在成盐过程中，进入石盐沉积阶段，溴离子和氯离子即分开，氯离子进入固相而溴离子的大部分仍留在水中，这说明溴化物的溶解度比氯化物更高。锶火成岩,沉积岩,粘土在水中迁移时,锶是钙的“伴侣”。在深层氯化物卤水中可见到其高含量。在海水浓缩产生盐类沉淀时，天青石(SrSO4)的沉淀在方解石之后，石膏和硬石膏之前。微量元素地下水中，气体以自由状态和溶解状态存在；地下水中常见的溶解气体有：O2、N2、CO2、H2S、CH4

7、、H2以及Ar、Kr、He、Ne、Xe、Rn等。按气体来源可分为：1）空气来源：O2、N2、CO2、Ne、Ar2）生物化学来源：CH4、CO2、N2、H2S、H23）化学作用来源：CO2、H2S、H2、CH4、CO、N2、HCl、HF、SO2、Cl2、NH34）放射性衰变来源：Rn3地下水中的气体成分氧气地下水中氧的来源主要是大气，因此近地表的地下水中，其含量较大，越往深处含量越少。地下水中的溶解氧在很大程度