地下水化学成分和其形成作用.ppt

第六章 地下水的化学成分及其形成作用 6．1 概 述 地下水不是化学纯的H2O，而是一种复杂的溶液。 6．2 地下水的化学特征 ４）Na+ 高矿化水中的主要阳离子。 来源： ① 沉积岩中岩盐及其它钠盐的溶解； ② 海水； ③ 岩浆岩和变质岩地区含钠矿物的风化溶解； ④ 酸性岩浆岩中大量含钠矿物，在CO2、H2O的参与下，将形成低矿化的以Na+、HCO3?为主的地下水。 ５）K+ 高矿化水中含量较多。 来源与分布特点与Na+相近： ① 含钾盐类沉积岩的溶解； ② 岩浆岩、变质岩中含钾矿物的风化溶解。 在地壳中K与Na的含量相近，但在地下水中K+的含量比Na+少得多，这是因为： ① K+大量地参与形成不溶于水的次生矿物（水云母、蒙脱石、绢云母）； ② 易为植物所摄取。 由于K+含量少，分析比较费事，所以一般将K+归并到Na+中，不另区分。 ６）Ca2+ 是低矿化水中的主要阳离子。 来源： ① 碳酸盐类沉积物及含石膏沉积物的溶解； ② 岩浆岩、变质岩中含钙矿物的风化溶解。 ７）Mg2+ 来源及分布与Ca2+相近： ① 含镁的碳酸盐类沉积岩（白云盐、泥灰盐）； ② 岩浆岩、变质岩中含镁矿物的风化溶解。 Mg2+在低矿化水中通常含量较Ca2+少。 地下水中各种离子的测定方法，参阅《水质分析》的有关书籍。 3．地下水中的其他成分 除主要离子（七大离子）外，地下水中还有其他成分： 1）次要离子：H+、Fe2+、Fe3+、Mn2+、NH4+、OH?、NO2?、NO3?、CO32?、SiO32?、PO43?等； 2）微量组分（元素）：Br、I、F、B、Sr等； 3）胶体成分：Fe(OH)3、Al(OH)3、H2SiO3等； 4）有机体； 5）微生物：如氧化环境中存在：硫细菌、铁细菌； 还原环境中存在：脱硫酸细菌； 在污水中：各种致病细菌。 4．地下水的总矿化度及化学成分表示式 总矿化度（总溶解固体）––––地下水中所含各种离子、分子与化合物的总量称为总矿化度（总溶解固体）。单位：g/L。 矿化度M––––degree of mineralization； 总溶解固体TDS––––total dissolved solid。 ① 一般以105 ? 110?C时将水蒸干所得的干涸残余物总量来表示矿化度（M）； ② 将分析所得阴阳离子含量相加，相加时HCO3?只取重量的一半，因为在蒸干时，有近一半的HCO3?分解为CO2、H2O而逸失。 总硬度––––水中所含钙离子和镁离子的总量。 6．4 地下水化学成分的形成作用 地下水主要来源于大气降水，大气降水的矿化度一般为0.02~0.05g/L，进入含水层后，水与岩土作用，矿化度升高，化学成分发生变化。 1．溶滤作用 溶滤作用––––在水与岩土相互作用下，岩土中一部分物质转入地下水中。 溶滤作用的结果：岩土失去一部分可溶物质； 地下水则补充了新的组分。 影响溶滤作用的因素： 1）岩土中矿物盐类的溶解度： 首先：NaCl迅速转入水中，SiO2很难溶于水中。 2）岩土的空隙： 空隙发育，溶滤作用强，否则弱。 3）水的矿化度： 低矿化水溶解能力强，而高矿化水溶解能力弱。 4）水中CO2、O2等气体成分： 水中CO2含量愈高，溶解碳酸盐及硅酸盐的能力愈强。 水中O2含量愈高，溶解硫化物的能力愈强。 5）水的流动状况： 停滞的地下水，最终将失去溶解能力； 流动的地下水，经常保持强的溶解能力。 地下水的径流与交替强度是决定溶滤作用强度的最活跃、最关键的因素。 ６．混合作用 混合作用––––成分不同的两种水汇合在一起，形成化学成分与原来两者都不相同的地下水这便是混合作用。 混合作用： A、可能发生化学反应→形成化学类型完全不同的地下水； B、不发生明显的化学反应→取决于参与混合的两种水的化学成分。 ７．人类活动在地下水化学成分形成中的作用 A、污染地下水： 工业三废：废气、废水、废渣，以及农业上大量使用的化肥、农药等，使地下水中含有原来含量很低的有害元素。 B、改变地下水的形成条件，水质发生变化： 过量开采地下水引起海水入侵，不合理灌溉引起次生盐渍化，使浅层水变咸等；引淡补咸使地下水淡化 6．5 地下水化学成分的基本成因类型 不同领域的学者，目前得出一致的结论：地球上的水圈是原始地壳生成后，氢与氧从地球内部层圈逸出而形成的。 因此，地下水起源于地球深部层圈。 从形成地下水化学成分的基本成因出发，将地下水分为三个主要成因类型：溶滤水、沉积水和内生水。 1．溶滤水 富含CO2与O2的渗入成因的地下水，溶滤它所流经的岩土而获得其主要化学成分，这种水称之为––––溶滤水。（地下水的化学成分主要由溶滤作用形成） 石灰岩、白云岩区地下水HCO3、Ca、Mg为主；