水文地球化学题库孙占学217寝室成员整理剖析.docx

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水文地球化学题库孙占学217寝室成员整理剖析

第一章 地下水的无机化学成分

一、 名词解释

 1、侵蚀性CO 2 ：

当水中“游离CO2”，大于“平衡CO2”时，多余部分的CO2对碳酸和金属构件等具有侵蚀性，这部分CO2，即为“侵蚀性CO2”。

 2、游离CO 2     

溶解于水中的CO2统称为游离CO2.

3、平衡CO 2  

与HCO3-相平衡的CO2，称为平衡CO2。

4、 Ph       

5、去硝化作用  

在缺氧条件下，异养型去氮菌把NO3-、NO2-（还原）分解为气态氮（N2O和N2）的过程。

6、硝化作用    

在自养型亚硝化菌和硝化菌的作用下，NH4+被氧化为亚硝酸盐和硝酸盐的作用。

7、微量组分  

不决定水化学类型

8、大量组分   

决定水化学类型，一般含量大于100mg/L 

9、组分 

2、 填空题

 1、地下水中的化学组分可以分为四组：

（大量组分 ），（ 微量组分）， （放射性组分），和（ 气体组分）；水的中性点的 pH 值随温度的升高而 （ ）。

2 、Cl - 具有很强的迁移性能，其原因在于：

（不形成难溶化合物 ）， （ 不被胶体所吸附），（ 不被生物所吸附））。

碳酸衍生物的存在形式与水 的 pH 值有关，当 pH>8 时，以（ ）占优势：

当 pH<5 时，则以 （ ）占优势。

3、细菌按呼吸方式分有 和 两大 类。

3、 简答题 

1、地下水中氟的来源简况。

2、地下水中的主要气体成分及来源。

3、何谓地下水中的微量元素？

研究它有何意义？

4、什么是硝化作用或去硝化作用，它们各在什么环境中进行？

 四、 论述题 

试论地下水中二氧化碳的起源及其水文地球化学意义。

第三章 水及水中元素的同位素成分

（一）名词解释 

1、同位素效应

由于某种元素的一种同位素被另一同位素所替换，从而引起物质在在物理、化学性质上出现差异的现象，称之为同位素效应。

同位素效应是造成同位素分馏的根本原因。

 2、同位素分馏 

3、温度效应 

大气降水中的δ18O和δD随地面或云层的温度升高而增大，反之，则降低。

4、纬度效应 

大气降水中的δ18o和δD值随纬度增加而减少。

5、高程效应

大气降水中δ18O和δD随海拔高度增加而下降的现象

6、大陆效应 

大气降水中的δ18O和δD由沿海到大陆内部逐渐降低得现象

7、季节效应 

降水的δ18D和δD值随气温，湿度，蒸发和降水的季节变化而发生周期变化。

8、雨量效应

一般雨量越大，δ18O和δD值越小。

降雨量与δ值呈负相关。

 9、山体屏蔽效应 

指山体背风坡，沿云团前进方向，降水的δ18D和δD值不断增高的现象。

10、氧漂移 

在高温条件下，地下水和岩石之间进行氧同位素交换，可能使地下水中δ18O值增加

11、降水氢氧稳定同位素的高程效应 

（2）填空题 

1、氧同位素的国际标准英文缩写为（ ），而碳同位素的国际标准缩写 为（ ）。

 2、氚的单位为T.U,1T.U 相当于（ ）个氢原子中有一个氚原子。

 3、对于同位素交换反应C 18 O 2 +H 2 18 O=C 16 O 18 O+H 2 18 O，其分馏系数CO 2 -H 2 O 可 表示为（ ），天然水的氢氧同位素组成的国际标准的英文缩写为 SMOW ,意思为（ ）某水样的氧同位素组成与SMOW相比更轻，则其 （ ）。

4、同位素组成的常用表示方法有（ ），（ ），（ ） 和（ ）。

5、大气 CO 2 的δ 13 C 平均值是（ ），而土壤 CO 2 的δ 13 C 平均值是 （ ）。

6、对于同位素交换反应C 18 O 2 +H 2 18 O=C 16 O 18 O+H 2 18 O，其分馏系 数 CO 2 -H 2 O 可表示为（ ），天然水的氢氧同位素组成的国际标准 的英文缩写为SMOW ,意思为（ ）。

 7、天然水的氢氧稳定同位素组成一般以（ ），（ ）表示， 其国际标准的英文缩写为 SMOW，意指（ ）。

8、氢氧稳定同位素的高程效应，实际是（ ）的一种表现，若已知某 地气温的高程变化率为 -0.5℃/100m ，δ18O 随温度的变化为0.30‰/度，则 δ 18O 的高程变化率为（ ）。

不同成因的盐水具有不同的同位素组成，试 指出下列盐水的δD 的范围，海水（ ），大气降水流经岩盐矿床而形 成的盐水（ ）。

由于蒸发浓缩而富集盐分的盐湖水（ ）。

（3）简答题

 1、降水氢氧稳定同位素组成的温度效应、纬度效应的含义?

2、氧漂移及其影响因素?

3、何谓降水氢氧稳定同位素的大陆效应？

试用蒸发与凝结的机理加以解释 。

4、何谓降水氢氧稳定同位素的大陆效应？

试用蒸发与凝结的机理加以解释。

 5、次生方解石中12C 的来源是什么？

6、自然界碳同位素的分馏过程有哪些？

7、同位素温度计的基本原理是什么？

8、大气降水中氢氧稳定同位素的分布特征 

9、大气降水中氚的分布特征。

10、简述氢氧同位素常用的表示方法及标准。

11、硫同位素用什么标准来表示？

地下水中硫同位素组成情况如何？

12、自然界硫同位素的分硫过程有哪些？

 13、沉积物的碳同位素成分由海岸向海洋方向有什么变化规律？

它与什么 有 关？

14、次生方解石中碳的轻同位素是什么来源的？

有几种？

 15、氚的成因及天然水中氚的一般分布情况怎样？

16、天然14 C 的产生及其循环。

17、怎样利用氢氧稳定同时确定含水层补给区或补给区高程？

 18、13C 能解决水文地质中的哪些问题？

第四章 元素在地下水中的迁移和沉淀

一、名词解释

1、溶度积

2、离子电位

3、电子活度

4、水分子缔合作用

5、同离子效应

6、盐效应

 7、活度系数 

8、 溶度积

 9、弥散作用：

 弥散是指多孔介质中两种液体相接触时，某种物质从含量高的液体向含量低的液体迁移，在两种液体分界面处形成一个过渡混合带，混合带不断发展扩大，趋向

成为均匀的混合物质，这种现象称为弥散。

形成弥散现象的作用，称为弥散作用

10、地球化学垒 

11、大地热

 12、水迁移系数：

 表示元素在地下水或地表水单位干涸残渣中的含量与

其在该区域岩石中含量的比值

13、标型元素 ：

指其迁移能控制地球化学环境，高克拉克值的强迁移元素，也称标型离子或标型化合物．

14、迁移相对性系数：

 同一元素在不同环境中迁移强度的差异，称迁移相对性。

15、迁移强度差异系数 

16、酸性垒

 17、氧化垒 

18、潜育垒

 二、填空题

1、弥散作用包括（分子扩散 ），（对流迁移 ）和（渗透分散迁移 ）。

 2、空气迁移的标型元素主要决定环境的（氧化还原 ）条件，而水迁移的标型 元素主要决定环境的（天然水的酸碱条件及其浓集程度 ）条件。

3、某元素的迁移性相对性系数（C）值越大，就越容易形成该元素的 （ ），空气迁移的标型元素有（ ）等，水迁移的标型元素有 （ ）等，元素的标型程度主要取决于（ ）和（ ）。

 4、元素在地下水中的迁移形式有以下几种（真溶液形式 ），（胶体形式 ）， （悬浮物形式 ）。

 5、标型元素的标型程度取决于（元素的克拉克值 ）和（迁移能力 ）。

 6、地球化学垒按成因可分为（ ）垒、（ ）垒、（ ） 垒和（ ）垒。

 7、氧化垒是指（还原 ）条件被（氧化 ）条件激烈更替的地段。

 氧化垒常富集（ ）等元素，而酸性垒则富集（ ）等元素。

 8 、根据物质的运动形式，可以把地壳中元素的迁移分为以下类型 （ ），（ ），（ ）。

元素的迁移取决于内 因，即（ ）和外因，即元素所处的（ ）。

 9 、元素的迁移强度常用（ 水迁移系数）来描述，其数学表达式为 （ ）， 而同一元素在不同环境中迁移强度往往不同，这种差异可 用（迁移相对性系数 ）来表示，Fe ,Mn 呈氧化态时的迁移能力往往（ ）， 呈还原态时的迁移能力（ ），就pH 而言金属元素一般在（ ） 环境中较易迁移.。

三、简答题

 1、什么是盐效应？

请举一个水文地球化学实例来说明。

 2、空气迁移标型元素,表生带区分为哪几种氧化－还原环境 

答：

根据空气迁移元素的组成，可将表生带区分为三种基本的氧化－还原环境：

A．氧化环境其特征是：

水中存在自由氧和其它强氧化剂；

许多元素均处于高度氧化状态（Fe3＋、Mn4＋、Cu2＋、V5＋、S6＋等）；

岩体染成红、棕、黄色；

Eh值0.15v---0.7v，在酸性条件下Eh值大于0.4v；

标型元素是O2。

B、潜育环境（无硫化氢的还原环境）其特征是：

水中缺氧或其他强氧化剂；

许多无素均处于低度氧化状态（Fe2＋、Mn2＋等）迁移；

局部地区的水含有大量CO2和CH4，没有或只有少量H2S；

岩体呈淡绿色、灰色或灰蓝色；

Eh值在酸性环境中<0.4v，而在碱性环境中低于0.15v；

标型元素CO2,有的地方还有CH4

C、还原环境（硫化氢还原环境）其特征是：

水中不含自由和其它强氧化剂；

但含有大量H2S，局部地方含有CH4及其它碳氢化合物；

铁和其它许多金属不移动；

Eh<0（pH>7），局部达到-0.5至-0.7v；

标型元素为H2S

4、何为地球化学垒？

常见的物理化学垒有哪几种？

 5、空气迁移的标型元素或化合物地下水可分为哪几个水组？

 6、根据地球化学垒的成因可分出几种地球化学垒的基本类型？

 7、试述潜育水组的一般特征。

 10、元素以哪些形式溶于水中?

 14、Eh 的物理化学定义和水文地球化学含义是什么？

第5章 地下水化学成分的形成及其影响因素

 一、 名词解释 

1、脱碳酸作用

碳酸盐类在水中的溶解度决定于水中CO2的数量，当温度升高或减小时，水中CO2的含量就减少，这时水中HCO3-便会与Ca2+、Mg2+、Fe2+结合形成沉淀。

这种由于CO2逸出，使水中含量减少的作用称为脱碳酸作用

 2、混合作用 

两种不同化学成分或矿化度的地下水相混合所形成的地下水，其化学成分与混合前的地下水有所不同，这种作用称为混合作用。

3、溶滤作用 

4、岩石的离子盐类综合体

指岩石的可溶部分，它为地下水成分的形成提供物质来源

5、阳离子交替吸附作用 

在一定条件下，岩石颗粒吸附地下水中的某些阳离子，而将其原来吸附的某些阳离子转入水中，从而改变了地下水的化学成分，这一作用称为阳离子交替吸附作用。

6、自氧菌与异氧菌 

2、 填空题 

1、海水的水化学类型为（ ），而海成存封水的水化学类型为 （ ）。

 三、 简答题

1、海成封存水化学成分形成的主要作用？

2、溶滤作用的含义及其影响因素。

3、简述海成封存水成分的形成过程。

4、海成封存水与海水化学成分的主要区别。

5、岩石的离子盐类综合体包括哪几个主要部分。

 四、 论述题 

1、试述阳离子交替吸附作用及其影响因素。

2、试述海成封存水成分的形成过程。

3、试述溶滤作用及其影响因素。

第六章 地下水的水文地球分带

 一、 简答题 

1、承压水盆地水文地球化学分带的因素。

答：

影响分带的因素

①构造开启程度

封闭构造→承压水无地表排泄源，承压水运动主要通过隔水顶板作越流排泄的垂向运动，产生全分带。

开启、半开启构造→承压水运动主要通过含水层作水平运动，有地表排泄源。

②岩石成分：

通过水岩作用，影响明显。

③盆地的大小：

它决定含水层中水的交替强度。

④补给区高程：

补给区与承压区、排泄区之间的高差，直接影响水循环的速度和水交替强度。

⑤含水层补给条件：

由大气降水、弱矿化的河水、冲积层潜水和矿化潜水补给。

2、用图表示水文地质封闭构造的水化学成分全水平分带（正常海相沉积岩中 有还原硫酸盐的有机物存在的含水层）

答案在课本P198图7-4

3、承压水盆地的水文地质动力分带,氧化还原环境分带及水化学成分的垂直分 带之间的联系是什么（可用图件）？

4、承压水盆地的水化学成分水平和垂直分带的因素。

5、水文地球化学成分分带有何特点？

6、用图表示承压水盆地基本水化学类型的形成过程？

7、什么是承压水盆地的水文地球化学分带？

影响水平分带的因素有哪些？

8、何谓承压水盆地的垂直分带？

垂直分带有几种类型?

答：

 9、承压水盆地气体分带有何规律？

10、潜水的纬度分带异常有哪几种？

 二、填空题

1、根按水动力条件，承压水盆地可区分为三个水动力带，即（ ）， （ ），（ ）。

 2、我国潜水纬度分带的总趋势是从南到北，矿花度逐渐（ ），水型 由 （ ）变为（ ），影响潜水的化学成分的主要 因素是（ ），我国南方潮湿多雨地区潜水的水型多为 （ ）。

第七章 地下热水的水化学特征

一、填空题

1 、 根 据 地 下 热 水 形 成 的 地 质 构 造 条 件 ， 地 下 热 水 可 分 为 （隆起带地下热水 ）、（ 火山和近期岩浆活动型地下热水）

和 （沉降带地下热水 ）。

 2、沉降带地下热水的最典型特征是（地下热水没有出露地表 ）。

 3、地壳中热能传递的最主要，最普遍形式是（地下热水的运动 ），隆起带地下热 水中往往含有较多的（（硅酸、氟、氡  ），而沉降带地下热水中则往往缺乏（ SO42+） 离子。

 4、根据与地质构造条件的关系，我国地下热水可分为三种类型（板缘地热带的火山和近期活动型地下热水 ）， （板内地热带的隆起带断裂构造型地下热水 ），（板内地热带的沉降带盆地型地下热水 ），热水中的化学成分大体可分为二类，第一类为 （ ）元素，第二类（ ）元素。

 5、根据板块构造理论, 全球地热带可分为二种类型:

（板缘地热带）和 （板内地热带 ）,隆起带地下热水中往往含有较多的（硅酸、氟、氡 ）,而沉降带地下热水 中则常常缺乏（  SO42+）离子。

 6、近代火山型浅部地下热水的水化学类型为（SO4-Cl型水或Cl-SO4型 ），而深部地下热水 的水化学类型为（Cl-Na或Cl-HCO3-Na ）。

 二、简答题 

1、沉降带地下热水的水化学特点。

（1）一般服从盆地地下水化学成分水平和垂直分带

规律，即随深度增加为HCO3、SO4、Cl物型水，矿化度

不断增高。

（2）松辽、华北、江淮、准噶尔盆地下热水，矿化

度中等，一般小于10g/L，最大达20g/L.特别是在盆地边

缘，常为低矿化度的HCO3型热水。

（3）江汉平原、四川盆地、柴达木盆地，由于地层

中分布有岩盐层，地下热水矿化度极高，并出现热卤水，

矿化度大于100g/L，多为Cl-Na-Ca型水。

（4）沉降带盆地型地下热水中缺少SO4。

（5）气体成分多为CH4、N2、H2S、CO2等。

（6）沉降带热卤水中多富集I，Br、B、Li、Pb、

Cs、Sr、Ba等

2、沉降带地下热水的地理分布。

A、松辽―海南热水带：

从松辽平原－华北平原－江

汉平原－雷琼盆地。

B、呼伦贝尔―四川热水带：

呼伦贝尔－陕北高原－

四川盆地。

2、我国隆起带地下热水的水化学成分特征

这类地下热水与活动性构造断裂相关，属深循环加，温型地下热水多为微矿化含N2热水，矿化度一般小于1g/L，是由大气降水在结晶岩地区沿构造渗入增温所致。

1、水化学类型

HSiO3－HCO3－Na、HCO3－HSiO3－Na、HCO3

－Na型水为主，部分为HCO3－SO4－Na型水，在灰岩

地区有HCO3－Ca－Na，近海地区有Cl－Na型水

2、标志性元素

这类热水的标志性元素有硅酸、氟、氡。

第八章 地下水水文地球分类

一、填空题

微矿化的弱酸性硅酸,硅酸-重碳酸型潜水多形成于（潮湿多雨）气候条件下, 其弱酸性主要是由（硅酸）引起的。

 2 、二氧化硅在地下水中的沉淀条件可归纳为（同含电解质的水溶液相遇）， （水的酸碱度变化 ），（水温的变化 ）和（ 生物化学的作用 ），潮湿多雨的结晶岩地区， 常可见到（微矿化的弱酸性硅酸,硅酸-重碳酸 ）型酸性.潜水。

二、名词解释 

硅质水与硅酸水

 三、 简答题 

1、地下水中二氧化硅的沉淀条件。

A含电解质的水溶液相遇

B的酸碱度变化 

C温的变化 

D物化学的作用 

 2、地下水中SiO2 的迁移形式？

 3、水文地球化学分类的基本原则？

（1）按照空气迁移的标型元素和标型化合物，对地

下水进行分组；

（2）按照水迁移的标型元素和标型化合物对地下水

进行分类；

（3）在分组分类时又考虑到这两种标型元素和标型

化合物所控制的成因环境

4、文地球化学分组简况。

根据水中溶解气体组分（等），将地下水分为

A、B、C、D、E、F六组。

A－氧化水组（O2为主，大气成因的，氧化环境）

B－潜水组（生物成因的CO2为主，有时有H2）

C－硫化氢还原水组（为H2S主，有部分生物成因的

CO2）

D－甲烷强还原水组（CH4为主，有部分生物成因

的CO2、N2、H2S）

E－变质或岩浆CO2水组。

F－含氮热水组（大气成因的N2为主）

 5、地下水形成环境，化学成分和矿化度三者之间有何关系？

①水化学类型相同，但生成的水文地球环境不同时，

水的矿化度有很大的区别，因此，可以根据水的矿化度

和水化学类型可以大致判断地下水的形成环境。

②同一组不同类的水，矿化度随类的编号递增。

③同组同类的水，生成的水文地球化学环境大致相

同，水的矿化度大致相似。

6、水组与还原水组有什么区别？

潜育水组（B）

A、标型化合物为生物成因CO2。

B、氧化－还原环境，，H2S、O2含量极少或没有，岩石

淡绿色、灰、灰蓝色，Eh<0.5V（酸性），

Eh<0.15V（碱性）。

C、有厌氧细菌活动，，Fe2+含量较高，Fe、Mn易迁移。

D、许多潜水，或承压水、湿润气候还原的沼泽水，

以及基岩沿断层下渗的深层水，属于此类。

硫化氢还原水组（C）

A、标型化合物为H2S，含少量生物成因的CO2。

B、还原环境，Eh<0，一般为－0.25V，局部达到－

0.5~－0.6V。

Fe、Mn、U等离子难迁移。

‘

C、碱性条件，pH＞7，有些达pH＝9－11，如

HCO3-Na型水。

D、水交替缓慢带。

7、释下列水文地球分类所表示的含义？

第九章 水文地球化学的研究方法

 一、 填空题 

进行古水文地质研究时，一般应包括（ ），（ ）， （ ）等内容，地下水年龄测定中最常用的放射性同位素是（ ） 和（ ）。

 二、 简答题

1、热力学方法在水文地球化学中有那些应用？

2、如何根据热力学方法判断水文地球化学反应进行的方向与程度？

3、用热力学原理主要能解决哪些水文地球化学问题？

4、自由能判据及其应用。

5、古水文地质分析的主要内容有哪些？

 二、论述题：

 1、试述同位素方法在水文地球化学中的应用

 2、述热力学方法在水文地球化学中的应用。

 3、试述同位素方法在水文地球化学中的应用现状及其前景 

4、已知Fe（OH） 2 （s）+2H + +2e-=Fe（s）+2H 2 O,�6�2Gr 0 值为12.2KJ,推导该氧化还原 反应的pE-pH 关系式。

 5、已知25°C，10 5 Pa 条件下 Fe 3 O 4（S） +8H + +2e=3Fe 2+ （aq）+4H 2 O（l） 反应自由能的变化�6�2Gr 0 =－172．38KJ，试推导该氧化还原反应的 pE-pH 关 系式。

6、已知25 °C 时，下列反应 Fe（OH） 2 （s）+H 2 O（l）=Fe（OH） 3 （s）+H + （aq）+e 的平衡常数为 K=10 －4.59 ，试推导 其pE-pH 关系式及Eh-pH 关系式 

7、已知２５°C，10 5 Pa 条件下，SO 4 2 +9H + +8e=HS - +4H 2 O 反应的自由能变 化△G 0 r 为194．14KJ，试推导氧化-还原反应的pE-pH 关系式

。

 8、已知半反应式 SO 2- 4 +9H + +8e=HS - +4H 2 O 的平衡常数 K=10 33.63 , 试求在 25°C，10 5 Pa 条件下Eh-pH 的关系式（法拉第常数F=96.564KJ/V）。

 9、已知半反应式SO 2- 4 +8H + +8e=S 2- +4H 2 O 的△Gr 0 = -114.82 kj/mol, 试求在 25°C，10 5 Pa 条件下Eh-pH 的关系式（法拉第常数F=96.564KJ/V）。

第十章 水文地球化学的应用

一、 名词解释 

1、广义矿水

2、狭义矿水 

3、地球化学温标 

4、应用水文地球化学

 二、 填空题 

1、矿水按用途可分为（ ），（ ）,（ ）三 种。

矿水常分布在现带火山活动地区，近期岩浆活动地区及（ ） 等地区。

游离CO2 大于1000mg/l 的矿泉水，称为（ ）。

2、地球化学地热温标常见的有（ ），（ ）和 （ ）等。

基本假设有（ ），（ ）（任举两 个）等。

3、地球化学地热温标的应用必须满足（ ），（ ）和 （ ）等条件。

4、甲状腺地方病是由于饮水中（ ）所致，而克山病一般认为是 自然环境中缺微量元素（）引起。

5、一般认为，克山病是由于饮水中（ ）偏高和微量元素 （ ）偏低引起的，地方性甲状腺肿大与饮水中缺（ ）有关。

 大骨节病区的饮用水一般处于（ ）环境或被（ ）污染。

 三、 简答题 

1、地球化学地热温标的应用条件？

2、 2、 地下水污染能引起地下水化学成分的哪些变化？