地下水的化学成分.ppt

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1、水文地质学第七讲地下水的化学成分及其形成作用OUTLINE地下水化学成分概述地下水的化学特征主要气体成分主要离子成分地下水化学成分表达式地下水的温度2021/7/312概述地下水不是化学纯的H2O，而是复杂的溶液。赋存并运移于岩石空隙中的地下水，不断地与岩土发生化学反应，溶解岩石中的矿物质，与所接触的岩石圈、水圈、生物圈进行化学成分的交换；人类活动也对地下水的化学成分造成影响，特定条件下，人类活动的影响非常显著。大多数情况下，地下水化学成分的改变都伴随着水量的交换而发生。因此，地下水的化学成分是地下水与环境长期相互作用的产物。化学成分是地下水的重要特

2、征之一。2021/7/313概述地下水是良好的溶剂。地下水溶解岩石的组成成分，搬运这些组分，并在某些情况下将其中的某些组分析出。水是地球中元素迁移、分散与聚集的载体。水也是许多地质过程的参与者，如岩溶、沉积、成矿等地质过程中都有地下水的化学作用。2021/7/314概述地下水的利用和防治都需要关注地下水的水质，主要就是地下水的化学成分。如饮用水对水质有严格的要求，需要进行水质评价富含大量盐类或富集稀有元素的水本身就是液体矿床。具有特殊物理性质和化学成分的地下水具有医疗意义。控制污染物在地下水中的扩散，需要查明有关污染物的迁移、分散规律，确定污染源和扩

3、散途径。2021/7/315概述水文地球化学（Hydro-geo-chemistry），是水文地质学的一个分支，是专门研究地下水中化学成分的迁移、聚集与分散的规律，并加以应用的科学。地下水动力学（Hydro-dynamics），是水文地质学的另一个分支，专门研究地下水运动规律和水量的学科。地下水中元素的迁移不能脱离地下水的运动，不能孤立、静止地研究地下水的化学成分及其形成规律。正确的观点是：水文地球化学的研究必须与地下水运动的研究相结合；必须从水与环境长期相互作用的角度，揭示地下水化学演化的内在机制与规律。2021/7/316地下水的化学特征地下水中

4、的气体成分：有O2、N2、CO2、CH4及H2S等。气体成分在水中含量不高，几个~几十个毫克；但有一定的作用：可指示地下水的化学环境，侵蚀CO2可增强地下水的溶解能力。O2和N2：地下水中的氧气和氮气主要来源于大气降水的入渗。水中溶解的氧气越多，则越有利于氧化作用的进行。氧气远比氮气活泼，在封闭环境中，氧将会耗尽只留下氮气，因此氮气的单独存在说明处于还原环境，地下水起源于大气。另外，大气中的惰性气体与氮气的比例恒定，等于0.0118，如果地下水中的比例等于此值，则说明氮气来源于大气。CH4及H2S：地下水中出现CH4及H2S，说明地下水处于还原环境。

5、这两种气体的生成，均在与大气隔绝的环境中，有机质存在，在微生物参与的生物化学反应有关。2021/7/317地下水的化学特征地下水中的气体成分CO2：除了大气中CO2随降水入渗外，地下水中的CO2主要来源于土壤，土壤中有机质的发酵作用和植物的呼吸作用使土壤中不断产生二氧化碳，并溶入经过土壤的地下水中。含碳酸类岩石在高温下的变质作用，而会产生CO2。地下水中CO2的含量增多，其溶解碳酸盐岩的能力和对结晶岩进行风化的能力都会增强。有侵蚀CO2和游离CO2之说。人类活动对大气的影响之一：温室效应人为产生的CO2明显增加。19世纪中叶，大气中CO2浓度为290

6、ppm，1980年，大气中CO2浓度升高到338ppm。1991年人类每年排放到大气中CO2为53*108t。温室效应是指透射阳光的密闭空间由于与外界缺乏热交换而形成的保温效应，就是太阳短波辐射可以透过大气射入地面，而地面增暖后放出的长短辐射却被大气中的二氧化碳等物质所吸收，从而产生大气变暖的效应。大气中的二氧化碳就像一层厚厚的玻璃，使地球变成了一个大暖房。据估计，如果没有大气，地表平均温度就会下降到-23℃，而实际地表平均温度为15℃，这就是说温室效应使地表温度提高38℃。2021/7/318温室效应2021/7/319地下水的化学特征地下水的主要

7、离子成分：分布广且含量高的离子包括氯离子、硫酸根离子、重碳酸根离子、钠离子、钾离子、钙离子和镁离子，共七种离子.构成这些离子的元素有两类：地壳中含量较高，且较易溶于水的元素；地壳中含量不算高，但是极易溶于水的元素。随着地下水总矿化度的变化，占主要地位的离子成分也随之变化：低矿化度水，常以重碳酸根离子、钙离子和镁离子为主；高矿化度水，则以氯离子和钠离子为主；中等矿化度水中，阴离子常以硫酸根离子为主，阳离子以钠离子或钙离子为主。定义：地下水中所含的各种离子、分子与化合物的总量，称为总矿化度（总溶解固体）。2021/7/3110地下水的化学特征盐类的溶解度

8、与地下水矿化度、主要离子含量之间的关系。表6-1(0°C)。盐类溶解度盐类溶解度NaCl350MgSO427