水文地质学基础-地下水的化学成分及其演变讲解

'地下水科学与工程教研室水文地质学基础FundamentalsofHydrogeology 第六章地下水的化学成分及其演变目录6.1地下水的物理性质6.2地下水的化学特征6.3地下水化学成分的形成作用6.4地下水化学成分的基本成因类型6.5地下水化学成分的分析内容与分类图示6/30/20212 6.1地下水的物理性质地下水的物理性质：是地下水的(1)比重(2)温度(3)透明度(4)颜色(5)味觉(6)嗅味(7)导电性(8)放射性等物理特性的总和。颜色判别方法：野外：水样与蒸馏水对比实验室：水样与标准比色液对比纯净的水：无色无味透明6/30/20213 6.1地下水的物理性质（固体矿物质、有机物、胶体、悬浮物）悬浮固体(悬浮物)是指水中悬浮的泥砂、硅土、有机物和微生物等难溶于水的胶体或固体微粒。 6.1地下水的物理性质6.1.4地下水的温度地壳表层的热源：太阳的辐射+地球内部的热流。地壳表层分带：（1）变温带是受太阳辐射影响的地表极薄的地带，地表下1-2m，下限15-30m。（2）常温带是其地温基本等于当地平均年气温的地带，高出1-2oC。（3）增温带是地温受地球内热影响的地带，地温梯度为noC/100m，一般为3oC/100m，介于1.5-4.0oC/100m之间。西藏羊八井地温梯度为300oC/100m（地热异常）。 6.1地下水的物理性质6.1.4地下水的温度地下水的温度受其赋存与循环所处的地温控制。（1）变温带的浅埋地下水显示微小的水温季节变化。（2）常温带中的地下水水温与当地年平均气温很接近。（3）增温带中的地下水，其水温随其赋存与循环深度的加大而升高，可成为热水乃至蒸汽。 6.1地下水的物理性质地下水按水温分类 6.1地下水的物理性质已知年平均气温（t）、年常温带深度（h）、地温梯度（r）时，可估算某一深度（H）的地下水水温（T）：T=t+(H-h)r。利用地下水水温，可以估算其循环深度H：水温的变化是影响水的化学成分、水化学作用的重要因素。导电性——电导率(比电导)是指电阻率的倒数，是度量水中离子含量的指标之一。 一、地下水化学成分的特点地下水是一种成分复杂的天然溶液。化学成分：（无机+有机）气体、离子、胶体、有机质、微生物等6.2地下水的化学特征 二、地下水化学成分研究的意义理论意义：揭示地下水的形成和起源及分布规律查明不同含水层间的水力联系实际应用：水质评价（饮用水、工业用水、农田灌溉）标记矿产资源，阐明成矿机制，完善与丰富找矿理论地震预报……6.2地下水的化学特征 6.2地下水的化学特征水是良好的溶剂，它溶解沿途的组分，搬运这些组分，并在某些情况下从水中析出。水是地球元素迁移、分散与富集的载体。许多地质过程都涉及地下水的化学作用。不同用水，对水质有一定要求，需要进行水质评价。工业原料：地下水中含有大量盐类（NaCl、KCl）及富集Br,I,B,Sr等。液体矿产：特殊物理性质与化学成分---医疗保健作用。找矿标志：特定化学元素的分布晕圈。污染防治：物质运移、分散规律，位置。 6.2地下水的化学特征三、研究学科水化学是研究天然水化学成分的形成、分布和演变的学科。水文地球化学是研究地下水化学成分的形成和变化规律以及地下水地球化学作用的学科。地下水水质是地下水的物理、化学和生物物质之总称。水文地球化学环境是指控制地下水中化学成分的形成、存在形式以及演变的环境条件。常量元素(宏量元素)是地下水中经常出现、分布最广、含量较多并能决定地下水化学基本类型和特点的元素。微量元素是地下水中出现较少、分布局限、含量较低的化学元素。它们不决定地下水的化学类型，但却赋予地下水一些特殊性质和功能。 四、研究方法ⅰ地下水化学成分及其形成作用的研究必须结合地下水的流动条件。ⅱ.要从与周围环境长期作用的观点出发6.2地下水的化学特征 二、地下水的化学成分组成地壳的87种元素，地下水中已发现70余种。存在形式：气体：O2、N2、H2S、CH4、CO2、Rn等离子：H+,Na+,K+,Mg2+,Ca2+,Fe2+,OH-,Cl-,SO42-,NO2-,HCO3-,CO32-,SiO32-,PO42-胶体成分：SiO2Fe(OH)3Al(OH)3有机质：可增加地下水的酸度，有利于还原。微生物：①氧化环境：硫细菌、铁细菌等；②还原环境：脱硫酸细菌等；③污染水：致病细菌。6.2地下水的化学特征 6.2地下水的化学特征6.2.1地下水中的气体成分主要气体成分：O2、N2、CO2、CH4、H2S等。一般含量为n-n×10mg/l。研究意义:(1)说明地下水所处的水文地球化学环境；氧化环境—oxidation还原环境—deoxidationO2、N2是氧化环境（开放、与大气相通）的标志；H2S、CH4是还原环境（封闭、与大气隔绝）的标志；(2)有些气体增加水溶解盐类的能力，促进水岩化学反应，相互作用。 6.2地下水的化学特征6.2.1地下水中的气体成分一、氧(O2)和氮(N2)：来源：O2主要来源于大气：（大气降水+地表水入渗补给）；N2三个来源：大气、生物成因、变质成因。判别：O2与N2共存---来源于大气并处于氧化环境溶解氧含量高——氧化环境。 6.2地下水的化学特征6.2.1地下水中的气体成分一、氧(O2)和氮(N2)：氮还有生物起源与变质起源。N2单独存在：地下水起源于大气，且为还原环境。在封闭环境下，氧被耗尽只剩下N2，指示水是大气起源且处于封闭环境大气中惰性气体（Ar,Kr,Xe）与N2的比值：（Ar,Kr,Xe）/N2=0.0118，则N2是大气起源（Ar,Kr,Xe）/N2＜0.0118，则N2是生物或变质起源 6.2地下水的化学特征二、甲烷（CH4）、H2S：CH4和H2S封闭、还原环境，在有机质与微生物参与的生物化学过程中形成，其中H2S为SO42-的还原产物。H2S来源：硫酸盐还原：硫化矿物分解：火山喷发CH4和H2S的存在表明还原环境H2S一般出现在深层地下水中，油田水中含量很高，常以此作为寻找石油的间接标志。SO4-2→H2S，成煤过程，煤田水成油过程，油田水 6.2地下水的化学特征三、CO2：来源：(1)大气：降水、地表水入渗补给（含量低）(2)土壤：土壤层中有机残骸发酵、植物呼吸作用(3)碳酸盐岩地层：CaCO3CaO+CO2，SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2(4)人类活动：工业生活应用化石燃料，产生大量的CO2，使大气中的CO2迅速增高，290ppm（1850年）增高到338ppm（1980年）。目前每年生产CO2气体53亿t，产生了温室效应。作用：CO2高，碳酸盐岩容易溶解水侵蚀性强，结晶岩容易风化。 6.2.2主要离子成分地下水中离子成分及含量主要取决于：地壳元素丰度:组成地壳的化学元素的平均含量（重量百分比）元素组成的化合物在水中的溶解度地壳中主要元素有哪些？ 地下水中主要离子阴离子：Cl-、SO42-、HCO3-阳离子：Na+、K+、Ca2+、Mg2+地壳中丰度较高的元素：Si、Al、Fe（地下水中低）地壳中丰度较低的元素：Cl、S、C（地下水中高）6.2地下水的化学特征 6.2地下水的化学特征 6.2地下水的化学特征盐类溶解度与温度的关系 6.2地下水的化学特征地下水的化学性质指标：一TDS/M:溶解性总固体(TDS):溶解在水中的无机盐和有机物的总称。mg/L、g/L习惯上以105℃-110℃时将水干所得的涸残余物总量。矿化度：是指地下水中各种离子、分子与化合物的总量，单位g/l。因此:⑴计算时挥发性成分不计入；⑵计算中,用全分析实验结果，阴阳离子总和减1/2HCO-3含量求算二酸碱度pH=-lg[H+]三硬度 6.2地下水的化学特征按矿化度对水的分类注：深层地下水矿化度高于浅层地下水，热水矿化度高于冷水。??? 6.2地下水的化学特征地下水中主要离子成分随总溶解固体的变化而变化。溶解度由大而小的顺序是Cl->SO42->HCO3-。①低矿化水（<1）中HCO3-,Ca2+,Mg2+为主；②高矿化水（10-30）中Cl-,Na+为主；③中等矿化水（1-10）中阴离子SO42-为主，阳离子以Na+,Ca2+为主。④卤水中以CaCl2为主。地下水中主要离子成分(含量)与总溶解固体（矿化度）关系： CompanyLogo++++++++++Cl-++++++++SO42-+++++++HCO3-水中阴离子在地下水水流过程的（分布）变化: 阳离子：H+,Na+,K+,Mg2+,Ca2+,Fe2+阴离子：OH-,Cl-,SO42-,NO2-,HCO3-,CO32-,SiO32-,PO42-小结：地下水中的主要离子 二.酸碱度地下水的酸碱度表示水中氢离子浓度大小，pH值表示。当[H+]为10-7时，pH值等于7，水为中性。当[H+]大于10-7时，则pH值小于7，水为酸性。[H+]小于10-7时，pH值大于7，表明水为碱性。4.2地下水的化学成分与特征 6.2地下水的化学成分与特征三.硬度概念：水中Ca2+、Mg2+的总含量。（meq/L）目前新的国标中以CaCO3含量（mg/L）表示。分类：总硬度：水中Ca2+、Mg2+的总含量。暂时硬度：水煮沸时（脱碳酸作用），因形成碳酸盐沉淀而失去的一部分Ca2+、Mg2+含量。永久硬度：水煮沸后仍留在水中的Ca2+、Mg2+含量 6.2地下水的化学特征（1）地下水中的氯离子Cl-的来源特点：①Cl-不为植物和细菌摄取，②不被土壤颗粒表面吸附，③溶解度大，在水中最为稳定，④含量变化大，nmg/L-数百g/L随矿化度增大，其含量增大⑤水迁移能力很强。来源有：沉积岩中岩盐、氯化物的溶解（钠盐、钾盐）岩浆岩含氯矿物氯磷灰石Ca5(PO4)3Cl、方钠石NaAlSiO4.NaCL的风化溶解；火山喷发物的溶滤海水人为污染：工业、生活污水和粪便二、地下水中主要离子成分的来源 二、地下水中主要离子成分的来源SO42-的来源：硫酸盐的沉积岩、石膏的溶解金属硫化物的氧化（煤系地层）火山喷发人类活动产生SO2“酸雨”（黄铁矿）6.2地下水的化学特征SO42-的特点：水迁移能力很强，但次于Cl-；地下水中的最高含量SO42-远低于Cl-，含量由数mg/L~数十g/L。 二、地下水中主要离子成分的来源Ca2+、Mg2+、HCO3-的来源：碳酸盐类沉积物的溶解岩浆岩和变质岩地区铝硅酸盐矿物的风化溶解（钠/钙长石）泥灰岩白云岩钙长石大理岩（钙长石）6.2地下水的化学特征 6.1主要离子成分二、地下水中主要离子成分的来源沉积岩中岩盐的溶解（钠盐）岩浆岩和变质岩的风化溶解海水Na+（钠长石）钠长石 6.1主要离子成分二、地下水中主要离子成分的来源沉积岩中岩盐的溶解（钾盐）含钾矿物的风化溶解K+参与形成不溶于水的次生矿物（水云母、蒙脱石、绢云母等），为植物摄取，在地下水中的含量低。来源：在地壳中钾的含量与钠相近，钾盐与钠盐的溶解度相当，但是地下水中K+的含量比Na+要少得多。 6.2地下水的化学特征6.2.3地下水中的其它成分（1）次要离子：包括H+、Fe2+、Fe3+、Mn2+、NH4+、OH-、NO2-、NO-、CO32-、SiO32-、PO43-等。（2）微量组分：Br、I、F、B、Sr等。（3）胶体：Fe(OH)3、Al(OH)3、H2SiO3。（4）有机质：可增加地下水的酸度，有利于还原。（5）微生物：①氧化环境：硫细菌、铁细菌等；②还原环境：脱硫酸细菌等；③污染水：致病细菌。 6.3地下水化学成分的形成作用一、地下水起源化学成分的特点地下水的化学成分继承补给源的化学成分。1.起源于大气降水或凝结水：补给区附近为矿化度低淡水，富含O2、N2、CO2及Ar等气体。2.来源地表水:近河湖区富含HCO3-、SO42-；近海岸富含Cl-、Na+。3.近海岸降水:Cl-、Na+含量高。4.古沉积盆地的地下水:矿化度很高，主要离子为Cl-、Na+，并含有较多的Br、I等微量元素，具有古海水的特征，H2S含量高。 6.3地下水化学成分的形成作用二、地下水化学成分的形成作用各种不同来源的地下水，在后期循环过程中，不断与与周围的介质相互作用，化学成分不断变化，结果与原始的化学成分具有很大的区别。作用类型：溶滤作用、浓缩作用、脱碳酸作用、脱硫酸作用、阳离子交替吸附作用、混合作用。 6.3地下水化学成分的形成作用水文地球化学作用是在一定地球化学环境下，影响地下水化学成分形成、迁移和变化的作用。溶滤作用—水岩相互作用时发生蒸发浓缩作用—蒸发排泄时发生脱碳酸作用—在温度与压力发生变化时产生脱硫酸作用—在还原环境下发生：SO42-→H2S↑脱硝(氮)作用、硝化作用阳离子交替吸附作用—岩土表面吸附的阳离子与水中阳离子发生交换混合作用—2种不同类型地下水混合时发生人类活动 6.3地下水化学成分的形成作用6.3.1溶滤作用1、定义：溶滤作用是指地下水与岩土相互作用、岩土中一部分物质转入到地下水中的作用。地下水与岩石相互作用使岩石中一部分可溶成分转入水中，而不破坏矿物结晶格架的作用。其结果是：岩土失去部分可溶物质，地下水中获得相应的化学成分使水中TDS↑。CaCO3+H2O+CO2→2HCO3-+Ca2+(固)(水)(气)水解作用是地下水与岩石相互作用成岩矿物的晶格中发生阳离子被水中氢离子取代的过程。矿物盐类与水溶液接触，发生两种作用，一是溶解作用，离子由结晶格架转入水中；另一种是结晶作用，离子由液体中固着于晶体格架中。当溶液达到饱和时溶液中某种盐类的含量称为溶解度。温度上升时，溶解度增大。 6.3地下水化学成分的形成作用6.3.1溶滤作用2、影响因素--（水岩作用）?低矿化水的强，高矿化水的弱；决定着溶滤作用的强度。岩土--化学组分（如：石灰岩HCO3-Ca水、花岗岩HCO3-Na水)组分的可溶性（溶解度、溶解速度）盐分溶解度的差异导致易溶先进入水中，难溶的后进入水中岩土的空隙性水---水的溶解能力（TDS，O2、CO2气体组分），水的流动性a.水中已溶组分的多少b.水中某些气体组分思考：通常刚渗入到地下的水，矿化度很低，随着水在地下含水岩层的运移，不断有新的盐份溶解到水中，水中TDS↑，水的溶解能力下降，最终水的溶解能力→0，溶滤作用是否会停止？？ 地下水如何保持水的溶解能力？关键因素，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。 6.3.1溶滤作用溶滤作用特点：溶滤作用具有时间上的阶段性和空间上的差异性。 6.3地下水化学成分的形成作用6.3.2蒸发浓缩作用1、定义：蒸发浓缩作用是地下水通过蒸发排泄而引起水中成分的浓缩，使水中盐分浓度增大、矿化度增高的现象。2、必备条件：①干旱半干旱的气候，②低平地势控制下的地下水位埋深小，③松散岩土颗粒细小，毛细作用强，④一般发生于地下水流动系统的排泄处，⑤具有时间和空间的尺度。 6.3地下水化学成分的形成作用6.3.2蒸发浓缩作用 6.3地下水化学成分的形成作用6.3.3脱碳酸作用脱碳酸作用是在温度升高、压力降低的情况下CO2自水中逸出而HCO3-含量则因形成碳酸盐沉淀减少的过程。（来自深部地下水的泉口的钙华、泉华、钟乳石、石笋）：Ca2+/Mg2++2HCO3-→CO2↑+H2O+Ca/MgCO3↓结果：Ca2+↓Mg2+↓HCO3-↓矿化度↓pH↓（略有变化）条件 6.3地下水化学成分的形成作用6.3.4脱硫酸作用脱硫酸作用是在封闭缺氧的还原环境中，在有机物和脱硫酸细菌作用下，硫酸盐被分解成H2S和HCO3-的生物化学过程。SO42-+2C+2H2O→H2S+2HCO3-封闭的地质构造为其有利环境，油水中有H2S，为找油标志。结果：SO42-↓，HCO3-↑，pH↑；（略有变化）脱硝(氮)作用（denitration）是水中氮氧化物在去氮菌作用下分解亚硝酸盐和硝酸盐、最后排出自由氮的过程，使水中富含N2和CO2。硝化作用（nitrification）是有机质分解产生的酸在硝化菌作用下使铵氧化生成亚硝酸盐和硝酸盐的过程。条件 6.3地下水化学成分的形成作用6.3.5阳离子交替吸附作用阳离子交替吸附作用是地下水与岩石相互作用，岩石颗粒表面吸附的阳离子被水中阳离子置换，并使水化学成分发生改变的过程。岩土对离子的吸附能力：H+>Fe3+>Al3+>Ca2+>Mg2+>K+>Na+影响因素：岩土的吸附能力、岩土颗粒比表面积、离子的相对浓度。结果：某种阳离子↓，另一种阳离子↑如,海水入侵陆相，Na+浓度大，可以替代吸附在颗粒表面的Ca2+。吸附作用是可逆的：6.3.6混合作用混合作用是指两种或两种以上不同成分水之间的混合，使原有水的化学成分发生改变的作用。化学混合机械混合化学反应：Ca(HCO3)2+Na2SO4→CaSO4↓+2NaHCO3粘土吸附吸附 6.3地下水化学成分的形成作用6.3.6人类活动对地下水化学成分影响废弃物污染地下水工业生产的废水、废气和废渣，以及农业上大量使用化肥、农药，使地下水富集了原来含量很低的有害元素，如酚、氰、汞、砷、铬、亚硝酸等。 6.3地下水化学成分的形成作用6.3.6人类活动对地下水化学成分影响人类活动通过改变地下水形成条件而改变地下水的化学成分，表现在：④原来分布有地下咸水的地区，通过挖渠打井，降低地下水位，减少蒸发量，可使地下水淡化。⑤在地下咸水分布区，引来区外淡的地表水，合理补给地下水，也可使地下水变淡。①滨海地区过量开采地下水引起海水入侵。②不合理的打井采水使咸水运移。③干旱半干旱地区不合理地引入地表水灌溉，会使浅层地下水位上升，引起大面积次生盐渍化，并使浅层地下水变咸。 6.4地下水化学成分的基本成因类型地球上的水圈是原始地壳生成后，氢和氧随同其它易挥发组分从地球内部层圈逸出而形成的。地下水起源于深部层圈。6.4.1溶滤水溶滤水（Lixivationwater）是指由富含CO2和O2的水渗入补给并溶滤其所流经岩土而获得主要化学成分的地下水。一、影响因素：（1）岩性：①石灰岩、白云岩分布区，水中HCO3-、Ca2+、Mg2+为主；②含石膏的沉积岩区，水中SO42-、Ca2+均较多；③酸性岩浆岩地区，多为HCO3—Na型水；④基性岩浆岩地区，水中常富含Mg2+；⑤煤系地层、金属硫化物矿床分布区，多为硫酸盐水。 （2）地形地貌（1）切割强烈的山区。局部流动系统发育，水交替迅速，即使在干旱地区也不发生浓缩作用，从而形成低矿化的以难溶离子为主的地下水。（2）地势低平的平原与盆地。水交替缓慢，地下水矿化度与含易溶离子均较高。（3）干旱地区的山间堆积盆地。山前地区气候相对湿润，颗粒比较粗大，地形坡度也大；向盆地中心，气候转为十分干旱，颗粒细小，地势低平。因此，从盆地边缘洪积扇顶部的低矿化重碳酸盐水带，到过渡地带的中等矿化硫酸盐水，盆地中心则是高矿化的氯化物水·。 （1）潮湿气候区经长期淋滤作用，易溶盐类(NaCl、CaSO4)充分溶滤，最后地下水主要是难以迁移的组分(CaCO3、MgCO3、SiO2)。因此，在潮湿气候区，其浅层地下水最终很可能都是低矿化重碳酸水，难溶的SiO2在水中占到相当比重。（2）干旱气候区水分不断蒸发，盐分不断积累于浅部，最终都将形成高矿化的氯化物水。注：气候决定大区域范围内水质成分的变化；岩性和地形决定局部区域水质的变化。（3）气候 二、分带性：自然界中的绝大部分地下水属于溶滤水，常常具有水平分带性和垂直分带性。水文地球化学分带是指地下水中化学成分及水文地球化学环境指标在空间呈带状变化的规律。水文地球化学水平分带是地下水中化学成分和矿化度在水平方向上呈带状变化的规律性。水文地球化学垂直分带是地下水中化学成分和矿化度在垂直剖面上随深度变化的规律性。并不是地下水流经什么岩土，必定具有何种化学成分，因为岩土的各种组分，其迁移能力各不相同，还受气候、地貌等其他因素影响。 6.4地下水化学成分的基本成因类型6.4.2沉积水沉积水(埋藏水)是在沉积过程中保存在成岩沉积物空隙中的水。即与沉积物大体同时形成的古地下水。海水平均成分：矿化度35g/l,rNa/rCl=0.85，Cl/Br=29.3。海相淤泥通常含有大量有机质和各种微生物，处于缺氧环境，有利于生物化学作用。淤泥中水的化学特征：①矿化度很高，可达300g/l；②SO42-减少或消失；③钙Ca2+含量相对增加，Na+减少，rNa/rCl<0.85；④富集Br、I，Cl/Br变小；⑤出现H2S、CH4、铵、氮；⑥pH值增高。SO42-+2C+2H2O→H2S+2HCO3- 6.4地下水化学成分的基本成因类型6.4.3内生水是源自地球深部层圈的地下水，亦即来自地球内部在岩浆冷却等地质作用下形成的地下水。火山喷发作用、岩浆作用和变质作用等均有水参与，来自地幔高温高压的岩浆直接分异出来的水。内生水包括初生水，即含在熔融岩浆中的水；再生水，即地壳深部高温高压条件下，岩石所含结合水和矿物水转变为液态或气态水。迄今研究还很不成熟。 一、地下水化学分析内容根据研究地下水化学成分目的不同，分析的内容和精度也不一样。按照不同的目的和要求，地下水化学成分的分折可分为三种类型，即：简分析、全分析和专项分析。6.5地下水化学成分的分析内容与分类图示 1、简分析特点：分析项目少，精度要求低，简便快速，成本不高。目的：了解区域水质、水化学的概貌以及水质是否适于饮用。分析内容：①物理性质（温度、颜色、透明度、嗅味、味道等）②定量分析：HCO3-、SO42-、Cl-、Ca2+、Mg2+、pH值和硬度；③定性分析：NO3-、NO2-、NH4+、Fe2+、Fe3+、H2S、耗氧量等。 2、全分析特点：分析项目较多，但并非分析水中的全部组分，要求精度高。通常在简分析的基础上选择有代表性的水样进行分析，目的：较全面地了解地下水的化学成分，并检核简分析结果。分析内容：HCO3-、SO42-、C1-、CO3-、NO2-、NO3-、Ca2+、Mg2+、K+、Na+、NH4+、Fe2+、Fe3+、H2S、CO2、耗氧量、pH值及干涸残余物。3、专项分析只分析一个或几个组分，要求精度高，分析项目根据具体任务来确定。 二、分析结果的表示（一）单项组分的表示1、离子毫克当量/升（mgN/L）表示单位 2、离子毫克当量百分数表示法 当量浓度（N）＝离子的重量浓度离子的当量 （二）水源点水化成分的表示库尔洛夫式：将阴阳离子分别标示在横线上下，按毫克当量百分数自大而小顺序排列。横线前依次表示气体成分、特殊成分及矿化度（以字母M为代号），三者单位均为g/L，横线后以字母t为代号表示以摄氏计的水温。注：毫克当量百分数大于10%的写入该式，小于10%的离子不予表示。气体成分、特殊成分(g/L)矿化度(g/L)温度阴阳离子(毫克当量百分数) 化学成分HCO3-SO42-Cl-Ca2+Mg2+Na++K+游离CO2mg/l177.062.45.334.35.552316毫克当量2.900.050.151.720.460.92毫克当量百分数93.61.64.855.414.929.7矿化度：=(177.06/2+2.4+5.3+34.3+5.55+23)/1000=0.16(g/l)库尔洛夫式:已知某地地下水的化学成分如下表所示，水温为21℃，完成下表，计算总矿化度，并写出该水样的库尔洛夫式。原子量：C=12，S=32，Cl=35.5，Na+K=25，Ca=40，Mg=24，O=16。库尔洛夫式: 二、地下水化学特征分类及图示地下水按其化学成分有多种分类方法，大多利用主要阴阳离子之间的相对含量与关系进行划分。国内常用舒卡列夫分类法和派珀（Piper）三线图。1、水化学类型——舒卡列夫分类法（1）分类依据主要阴阳离子含量（含量大于25％毫克当量的阴离子和阳离子）及水的矿化度（TDS） 1、水化学类型——舒卡列夫分类法（2）分类类型①按矿化度分四组：＜1.5　g/LA　组1.5～10g/L　　　B　组10～40g/L　　C　组＞40g/L　　D　组②按主要阴阳离子来组合成49型>25%毫克当量HCO3HCO3+SO4HCO3+SO4+ClHCO3+ClSO4SO4+ClClCa181522293643Ca+Mg291623303744Mg3101724313845Na+Ca4111825323946Na+Ca+Mg5121926334047Na+Mg6132027344148Na7142128354249 例如：1类为自然界中广泛分布的重碳酸钙（HCO3–Ca）型水，是沉积岩地区典型的溶滤水；49类为氯化钠（Cl-Na）型水，则可能是与海水及海相沉积有关的地下水，或者是干旱地区埋藏不深的盐化地下水。根据舒卡列夫分类法，在确定水的名称时，将含量大的放在前面。例如氯钠钙（Cl-Na-Ca）型水。则表示阳离子中Na+的毫克当量百分数含量大于Ca2+，为46类水。 （3）舒卡列夫分类的优缺点优点：非常简单，可以大致推断水质的成因，所以只能叫水化学分类。缺点：①以25%毫克当量划分的依据带有人为性，②对大于25%毫克当量的离子未反映其大小的次序，反映水质变化成因不够细致。③分类中有些水型意义不大，如17，18，19，在自然界中极少见到或见不到的。 （1）左下三角形：三边分别代表阳离子中Na++K+、Ca2+、Mg2+的毫克当量百分数。（2）右下角三角形：表示阴离子Cl-、SO42-、HCO3-。水样的阴阳离子的相对含量分别在两个三角形中表示。引线在菱形中得出的交点综合表示水样的阴阳离子相对含量，圆半径按比例表示矿化度。2、派珀三线图解(A.M.Pier) ABCQNM8-1水点Cl-含量平行于AC边，为9%；SO42-含量平行于AB边，为1%；HCO3-含量平行于BC边，为90%“5”的Cl-10%;SO42-70%;HCO3-20%8-1水点Na+含量平行于QM边，为18%；Ca2+含量平行于MN边，为80%；Mg2+含量平行于NQ边，为2%2、派珀三线图解(A.M.Pier) 派珀三线图把菱形分成9个区1区——碱土金属离子超过碱金属离子，2区——碱大于碱土，3区——弱酸根超过强酸根，4区——强酸大于弱酸，5区——碳酸盐硬度超过50％，6区——非碳酸盐硬度超过50％，7区——非碳酸盐碱超过50％，8区——碳酸盐碱超过50％，9区——任一对阴阳离子含量均不超过50％毫克当量百分数。2、派珀三线图解(A.M.Pier)碱土金属离子：Ca2+、Mg2+碱金属离子：Na++K+ 第六章地下水的化学成分及其演变总结掌握地下水的基本物理性质，地下水温度的垂直分带，能利用地下水温大致推算地下水的循环深度；牢固掌握地下水的化学特征，包括主要气体成分、主要离子成分和其它成分及其可能的环境条件；重点掌握水化学形成作用（溶滤、浓缩、脱碳酸、脱硫酸、阳离子交替吸附、混合作用）及基本类型；掌握水分析内容及分类图示。6/30/202175 作业1.地下水中氯离子的特点有哪些？2.为什么高矿化水中以易溶的氯离子和钠离子占优势？3．溶滤水的化学成分受哪些因素影响？如何影响？4．试鉴别下述分析结果应属何种水?水分析结果（单位为mg/L）：K=387，Na=10700，Ca=420，Mg=1300，Cl=19340，SO42-=2088，HCO3-=150，Br=66。（有关元素的原子量为：K=39，Na=23，Ca=40，Mg=24.3，Cl=36.45，S=32，C=12，O=16，Br=79.9，H=1）。5．请用水文地球化学理论解释下列现象。(1)油田水中含H2S，NH4浓度高；SO4和NO3含量很低；(2)某供水井抽出的地下水进入水池后，开始为透明无色，不久出现土红色絮状悬浮物；(3)灰岩地区泉口出现钙华。'