地下水化学成分的组成.ppt

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1、水文地球化学主讲：高旭波中国地质大学（武汉）环境学院第二章天然水化学成分的组成授课内容水的独特性质大气降水与地表水的化学特征地下水的化学特征天然水化学成分的综合指标地下水化学成分的数据处理水分子的结构与性质在水分子中，氢、氧原子核呈等腰三角形排列，氧核位于两腰相交的顶角上，而两个氢核则位于等腰三角形的两个底角上，两腰夹角为104°45′。在水分子中氢、氧原子的这种排列，使水分子在结构上正负电荷静电引力中心不重合，从而形成水分子的偶极性质。水分子的结构与性质以上图象为计算机模拟所得的水分子结构图。水的独特性质相邻水分子之间由于有氢键联结，使水能以(H2O)n巨型分子存在，但它不会引起水的化学性质

2、的改变，这种现象称为水分子的缔合作用。(H2O)n中的n，一般变化于12—860之间。当温度为4°C时，缔合程度最大，水的密度也最大。由于水分子的结构很特殊，这就导致水具有一系列的独特性质。水与一般液体相比，在物理化学性质方面有一些不符合一般规律的现象。水的独特性质水具有独特的热理性质氢键的存在使水具有很高的沸点和达到沸点以前极长的液态阶段水的生成热很高——2000℃高温下仅分解1%水具有较大的表面张力水与其它液体相比，具有较大的表面张力（汞除外）。它随温度升高而减少水具有使盐类离子产生水化作用的能力水具有高的介电效应水具有良好的溶解性能水具有较小的粘滞度和较大的流动性天然水的组成天然水是组成

3、复杂的溶液存在于地壳中的87种稳定的化学元素中，在天然水中就发现了70种以上天然水的化学成分是指离子、络阴离子、复杂络合物无机分子(O2、CO2、H2、CH4、H4SiO4)有机分子(HCl-C=C-Cl2,Cl2-C=C-Cl2)微生物（细菌、病毒、寄生虫）（存活时间、吸附、酸性土壤）胶体(10-9-10-7m)天然水组成的分类天然水组成可按溶质颗粒大小、化合物类型、相对浓度及相态等分类按溶质颗粒大小真溶液胶体悬浮液按化合物类型无机物有机物无机络合物及有机络合物按相态固相液相气相按相对浓度宏量组分中量组分微量组分大气降水的一般特征大气降水是含杂质较少、矿化度较小的软水，其含盐量一般为20—5

4、0mg/L。干旱地区的雨水杂质较多，潮湿地区雨水中杂质较少。滨海地区降水中的Na+和CI-含量较高，而内地降水中的Na+和CI-含量较低。初降雨水杂质较多，而长期降雨后的雨水杂质较少。大气降水中的气体组分大气降水中一般溶有较多的CO2，因此酸性较强，具有强烈破坏岩石的能力。含CO2气体的降水入渗地下后，可发生一系列化学反应，在改变水自身的溶解组分的同时，也强烈地改变着所流经的岩土体的形状，并形成不同类型的次生矿物。大气降水中还溶有一定量的惰性气体，它们可随水一直下渗到深处，基本上不改变原来状态，因此可用惰性气体作为判别地下水补给来源与运动途径的指标。大气降水中的其他化学特征大气降水的pH值一般

5、为5.5-7.0左右；大气降水的主要盐类成分为HCO3-，CO32-，SO42-，Cl-，Ca2+，Mg2+，Na+，K+；大气降水中二氧化硅含量很小，一般不超过0.5mg/L；海水的化学特征海水的无机组分宏量组分（含量>10mg/L）：按含量由大到小的顺序依次为Cl-，Na+，SO42-，Mg2+，Ca2+，K+，HCO3-，Br-；中量组分（含量在0.1mg/L-10mg/L）：包括Sr，SiO2，B，F，NO3-，Li，Rb等；微量组分（含量<0.1mg/L）：包括I，Ba，Mo，Zn，Ni，As等。海水的有机组分海水中有机物的来源为海生生物所释放的碳水化合物、蛋白质等，其有机碳含量一般

6、处于0.1mg/L-2.7mg/L之间。河水的化学特征河水的无机组分主要离子含量的大小顺序与海水相反：即Ca2+>Na+，HCO3->SO42->Cl-；总含盐量在100-200mg/L之间，一般不超过500mg/L；基本化学组成与河水流经地区的岩土类型直接相关，如石灰岩区的河水中富含Ca2+与HCO3-，流经含石膏地层的河水SO42-含量较高，等等。河水的有机组分河水中的有机组分来源于地面植物腐烂或死亡后的分解物质，总含量一般在10-30mg/L之间。湖泊与水库水的化学特征湖泊水的化学特征湖泊水的补给源为河流或地下水；湖泊水的含盐量受补给量与蒸发量大小关系的影响；氮、磷营养物质含量很高的污水

7、排入湖泊后，可引起藻类大量繁殖，是湖泊中常见的一种污染，成为富营养化。水库水的化学特征水库为人工的淡水湖泊，其水质状态与淡水湖非常相近。地下水的化学特征地下水中的SiSi广泛存在于地壳上的各种岩石与矿物中，包括石英、铝硅酸盐、粘土矿物等；在一般环境条件下，石英的溶解非常缓慢；硅酸盐和铝硅酸盐（如钾长石、钠长石、钙长石、黑云母、白云母、钠蒙脱石、钙蒙脱石、镁橄榄石等）的不全等溶解可产生硅酸；不论是石