水文地质学-第5章地下水的化学成分及其形成作用PPT文件格式下载.ppt

1、地地下下水水运运移移于于岩岩石石空空隙隙中中，由由于于水水的的这这种种特特征征，必必然然要要和和岩岩石石发发生生相相互互作作用用，使使岩岩石石溶溶解解，就此而言，水是一种良好的溶剂。就此而言，水是一种良好的溶剂。盐盐分分进进入入地地下下水水中中，因因而而自自然然界界的的水水是是非非单单纯纯的的纯纯净净水水，而而成成为为一一种种溶溶液液。由由于于在在地地下下径径流流的的过过程程中中，环环境境不不断断地地发发生生变变化化，物物理理化化学学条条件件不不断断改改变变，所所以以这这种种溶溶液液也也在在不不断断的的发发生生变变化化，最终使地下水的化学成分变得非常复杂。最终使地下水的化学成分变得非常复杂。c

2、hd-qw3第五章地下水化学成份及形成 在在地地下下水水中中，就就其其组组分分而而言言，有有：有有机机物物、无无机机物物、气气体体、微微生生物物和和元元素素的的同同位位素组分。素组分。就就元元素素在在水水中中的的存存在在形形式式又又有有：单单一一离子、分子、复阴离子、化合物和络合物。离子、分子、复阴离子、化合物和络合物。就就水水溶溶液液的的类类型型，可可以以分分为为：真真溶溶液液、胶体溶液和悬浮液。胶体溶液和悬浮液。所以说：地下水是一种复杂的溶液。5.1 概述chd-qw4第五章地下水化学成份及形成二、研究地下水化学成分的意义 1.1.帮助阐明地下水的起源、形成和分布；帮助阐明地下水的起源、形

3、成和分布；2.2.完善成矿理论；完善成矿理论；3.3.找矿标志；找矿标志；4.4.宝贵的液体矿产和矿水；宝贵的液体矿产和矿水；5.5.工农业及饮用水等都有水质要求。工农业及饮用水等都有水质要求。chd-qw5第五章地下水化学成份及形成三、水化学成分形成作用研究方法的指导思想 以以前前学学者者们的的研研究究偏偏重重于于分分类，如如阿阿廖廖金金分分类，舒舒卡卡列列夫夫分分类，及及各各种种离离子子含含量量的的比比例例。现在在的的研研究究趋势主主要要是是从从水水岩岩体体系系来来研研究究。水水与与岩岩石石是是相相互互作作用用的的体体系系，我我们把把这归结为水水文文地地球球化化学学体体系系，在在溶溶液液与

4、与介介质的的化化学学场中中，以以热力力学学方方法法来研究溶液的平衡。来研究溶液的平衡。chd-qw6第五章地下水化学成份及形成1.1.地地下下水水化化学学成成分分的的形形成成是是地地质质历历史史时时期期的的产物，所以要从地质历史的角度去研究；产物，所以要从地质历史的角度去研究；2.2.水水中中的的化化学学组组分分的的存存在在是是与与地地下下水水的的起起源源紧密联系在一起的，不同起源，组分不同；紧密联系在一起的，不同起源，组分不同；3.3.组组分分在在地地下下水水中中达达到到饱饱和和的的状状态态，要要注注意意地地下下水水的的运运动动过过程程，运运动动使使地地下下水水不不断断更更新，达到平衡而未达

5、到饱和；新，达到平衡而未达到饱和；4.4.要要注注意意后后期期的的变变化化吸吸附附、混混合合，使使其其再一次发生变化。再一次发生变化。目前研究水化学成分时应注意的问题：chd-qw7第五章地下水化学成份及形成5.2地下水的物理、化学性质（physical characteristic）地下水的物理性质包括：地下水的物理性质包括：水水温温temperaturetemperature、颜颜色色colorcolor、透透明明度度transparencetransparence、味味道道tastetaste、气气味味odorodor、比比重重、放放射射性性、导导电电性性electricelectric

6、 conductivityconductivity等。等。chd-qw8第五章地下水化学成份及形成5.2.1 地下水的温度 地地壳壳表表层层有有两两个个热热能能来来源源：一一个个是是太太阳阳的的辐辐射射，另另一一是是来来自自地地球球内内部部的的热热流流。根根据据受受热热源源影影响响的的情情况况，地地壳壳表表层层可可分分为为变变温温带、常温带及增温带。带、常温带及增温带。地地下下水水的的温温度度受受其其赋赋存存与与循循环环处处所所的的地地温温控控制制。处处于于变变温温带带中中的的浅浅埋埋地地下下水水显显示示微微小小的的水水温温季季节节变变化化。常常温温带带的的地地下下水水水水温温与与当当地地年年

7、平平均均气气温温很很接接近近。增增温温带带的的地地下下水水随随其其赋赋存存与与循循环环深深度度的的加加大大而而提提高高，成成为为热热水水甚至蒸汽。甚至蒸汽。chd-qw9第五章地下水化学成份及形成chd-qw10第五章地下水化学成份及形成chd-qw11第五章地下水化学成份及形成5.2.2 地下水的其它物理性质一一般般地地下下水水都都是是无无色色、无无味味、无无气气味味、透透明明、低低盐盐量量的的液液体体。当当地地下下水水中中含含有有某某些些化化学学成成分分时时，其其物物理性质就发生了变化。如：理性质就发生了变化。含含H H2 2S S绿色绿色臭鸡蛋味臭鸡蛋味Fe2Fe2+淡红褐色淡红褐色铁腥

8、味铁腥味FeFe3+3+淡蓝绿色淡蓝绿色淡墨水味淡墨水味腐植质腐植质暗黄色暗黄色鱼腥味鱼腥味H H2 2COCO3 3甜味甜味 有机质有机质甜味（不适于饮用）甜味（不适于饮用）NaClNaCl咸味咸味 NaNa2 2SOSO4 4涩味涩味MgClMgCl2 2或或MgSOMgSO4 4苦味苦味H H2 2S+S+碳酸气碳酸气酸味酸味chd-qw12第五章地下水化学成份及形成5.2.2 5.2.2 地下水的其它物理性质地下水的其它物理性质1.比重比重2.颜色色3.透明度透明度4.放射性放射性chd-qw13第五章地下水化学成份及形成 5.3 地下水的化学成分地下水的化学成分 5.3.1 5.3.

9、1 主要气体成分主要气体成分 地下水中气体含量尽管很少，但对其研究：地下水中气体含量尽管很少，但对其研究：可以帮助弄清地下水赋存的环境；对其它组分的存在影响很大。地下水中的气体成分：空气来源空气来源N N2 2O O2 2COCO2 2Ne（Ne（氖氖）ArAr（氩）氩）生物来源生物来源CHCH4 4COCO2 2N N2 2H H2 2S SH H2 2O O2 2 化化学学来来源源COCO2 2H H2 2S SH H2 2CHCH4 4COCON N2 2HClHClHFHFSOSO2 2ClCl2 2放射性和核反应来源的气体放射性和核反应来源的气体He（He（氦氦）RnRn（氡）氡）c

10、hd-qw14第五章地下水化学成份及形成1.1.氧和氮氧和氮 来源：主主要要来来自自大大气气，随随大大气气降降水水和和地地表表水水的的入入渗渗一一起起进进入入地地下下；也也有生物来源；对氮还有化学来源。有生物来源；影响氧含量的因素：（1）（1）淡淡 水水 含含 量量 高高。氧氧 在在 水水 中中 的的 溶溶 液液 度度 较较 大大，在在 1515、101324.62101324.62PaPa（一一个个大大气气压压）下下，每每升升蒸蒸馏馏水水可可溶溶解解氧氧10.0610.06mgmg（7.04cm7.04cm3 3/l/l）。）。（2 2）矿矿化化度度大大的的水水、氧氧含含量量少少。对对于于矿

11、矿化化度度大大的的水水，其其它它离离子子成成分分含含量量很很高高，氧氧作作为为一一种种氧氧化化剂剂，易易于于氧氧化化其其它它成成分分而而消耗，海水的溶液氧仅为淡水的消耗，海水的溶液氧仅为淡水的8080。（3 3）地地下下水水埋埋藏藏越越浅浅，越越容容易易获获得得大大气气中中的的氧氧，氧氧含含量量较较大大，否则则相反。否则则相反。（4 4）温度越高，溶解氧越少。）温度越高，溶解氧越少。chd-qw15第五章地下水化学成份及形成厌氧细菌 anaerobic bacteriachd-qw16第五章地下水化学成份及形成一个大气压下，温度与氧含量的关系：一个大气压下，温度与氧含量的关系：温度氧含量mg/

12、lcm3/l0 014.5614.5610.1910.19101011.2511.257.877.87151510.0610.067.047.0420209.099.096.366.36chd-qw17第五章地下水化学成份及形成反映的环境：地地下下水水中中氧氧的的多多少少，表表明明了了地地下下水水所所处处的的氧氧化化还还原原的的环环境境。O O2 2较较N N2 2活活泼泼的的多多，当当处处在在封封闭闭环环境境中中或或水水源源被被有有机机物物污污染染时时，由由于于氧氧化化作作用用，溶溶液液氧氧很很快快被被消消耗耗，当当得得不不到到补补充充时时，氧氧缺缺少少；厌厌氧氧细细菌菌繁繁殖殖并并活活跃跃

13、起起来来，有有机机物物质质发发生生腐腐败败作作用用，使使水水源源产生臭气。产生臭气。现现在在在在2000200030003000m m深深的的卤卤水水中中，发发现现有有高高浓浓度度的的氧氧（200 200 cmcm3 3/l/l），可可能能是是由由于于放放射射性性元元素素的的放放射射作作用产生的。用产生的。N N2 2主主要要起起源源于于大大气气，如如水水中中N N2 2单单独独存存在在（没没有有O O2 2），说说明明O O2 2已已耗耗尽尽，体体系系处处于于较较为为封封闭闭的的还还原原环环境境，否则氧将得到补充。否则氧将得到补充。在在封封闭闭环环境境中中，去去硝硝化化作作用用可可将将NON

14、O-、NONO分分解解并析出自由并析出自由N N2 2，其反应式为：其反应式为：2HNO32HNO22HNON2chd-qw18第五章地下水化学成份及形成如何判断非大气来源的氮用氩、氪、氙与氮的比值确定用氩、氪、氙与氮的比值确定大气中它们的比值恒定（大气中它们的比值恒定（Ar+Kr+XeAr+Kr+Xe）/N2=0.0118/N2=0.01180.01180.0118大气来源0.0118多，有非大气来源0.0118一般（氩）多如如果果地地下下水水中中上上述述比比值值正正好好等等于于0.01180.0118，说说明明氮氮无其它来源，仅大气起源。无其它来源，仅大气起源。如如果果小小于于0.0118

15、0.0118，因因ArAr、KrKr、XeXe均均为为惰惰性性气气体体，不不会会与与其其它它物物质质化化合合而而减减少少，所所以以小小于于0.01180.0118时时，说说明明N N2 2含量比大气来源的多，多余的含量比大气来源的多，多余的N N2 2则为非大气来源。则为非大气来源。如如果果比比值值大大于于0.01180.0118则则可可能能是是含含放放射射性性同同位位素素，KrKr4040较较多多，因因为为KrKr4040衰衰变变后后可可变变成成ArAr（氩氩），增增大大ArAr的的含量，比值增大。含量，比值增大。chd-qw19第五章地下水化学成份及形成2.2.H H2 2S S 水中的水中的H H2 2S S气体具有臭鸡蛋味。气体具有臭鸡蛋味。来来源源：主主要要来来自自硫硫酸酸盐盐的的还还原原，另另