水文地球化学复习资料
水文地球化学复习资料第一章绪论1、水文地球化学（HGC）的含义（1）HGC是水文地质学的一部分，所研究的内容为地下水在数量和质量上时空变化的规律。
（2）HGC是在水文地质学与地球化学基础上发展起来的、并已成为一门独立的学科。
（3）HGC是以地下水化学成分的形成与演化以及各种化学元素在其中的迁移规律为主要研究对象的一门学科。
（4）HGC是探索地球壳层各带中地下水的地球化学作用的一门新兴学科。
2、水文地球化学的研究任务（1）查明地下水化学成分（如首先查明地下水化学成分、水型、矿化度以及它们在空间上的变化规律）。
（2）解释是什么作用形成了这些地下水特有的化学成分。
（3）有必要研究地下水中单个元素的迁移和富集规律。
第二章化学热力学基础1、热力学理论的三个基本定律（1）热力学第一定律（即能量守恒和转化定律）：能量有各种不同的形式，如辐射能、热能、电能、机械能和化学能，能量能够从一种形式转化为另一种形式，但总能量保持不变。
（2）热力学第二定律：能量只沿有利的势能梯度传递，该定律阐述过程的可能性、方向和限度（热量不可能自发地、不花任何代价地从低温物体传向高温物体）。
（3）热力学第三定律：“在热力学温度零度（即T=0开）时，一切完美晶体的熵值等于零。
”（绝对零度不可达到，但可以无限趋近）。
2、体系：在热力学中，被研究的对象称为热力学体系，简称体系。
（1）封闭体系：与环境之间只有能量交换而无物质交换的体系。
（2）开放体系：与环境之间既有能量交换又有物质交换的体系。
（3）孤立体系：与环境之间能量交换和物质交换两者全无的体系。
3、状态：当体系的各种性质具有确定的数值时，就称该体系处于一定的状态。
状态函数：由于决定体系状态的这些性质同体系的状态之间有着这样的依从关系，所以又把体系的这些性质称为状态性质或状态函数。
体系的温度、压力、体积、密度、电位、折光率、粘度、自由能……等等，都是状态函数。
平衡状态：体系到达某一状态后，若不再随时间改变，则称体系处于热力学平衡状态，简称平衡状态。
4、热力学方法在水文地球化学的应用（1）判断水文地球化学体系中反应的方向和程度；（2）计算化学反应的热效应；（3）计算化学反应平衡常数；（4）计算氧化还原反应的电位值和水溶液的PH值；（5）水中溶液组分优势场和矿物稳定场的制作。
5、自由能（1）定义：是指一个反应在恒温恒压下所能做的最大有用功，以符号“G”表示。
ΔG是指一个反应的自由能变化。
（2）标准生成自由能：在标准状态下，最稳定的单质生成1摩尔纯物质时的自由能变化，称为“标准生成自由能”，以“ΔG f”表示。
（3）反应的标准自由能变化：在标准状态下，某一反应自由能变化称为“反应的标准自由能变化”，以“ΔG r”表示。
（4）计算方法：ΔG r＝ΔG f (生成物)—ΔG f (反应物)。
（5）在恒温恒压条件下自由能判据为：ΔG<0: 反应自动(不可逆)进行；rΔGr>0: 反应不可能进行，但逆反应可以自动进行；ΔGr=0: 反应处于平衡状态。
（6）反应的标准自由能变化与平衡常数的关系式：ΔGr= -RTlnK式中ΔGr为反应的标淮自由能变化（kJ/mol）；R为气体常数（0.008314 kJ/mol）；T为绝对温度；K为平衡常数。
在标准状态下，T ＝ 293.15 K。
将R和T值代入上式，并转换为以10为底的对数，则lgK ＝ - 0.175ΔGr (kJ/mol) 。
6、范特霍夫式Lg K1=LgK2−ΔHr2.3R (1T2−1T1)式中：T1为参比温度，一般为298.15K；T2为所求温度；K1和K2分别为参比温度及所求温度的平衡常数；ΔHr为反应的标准焓变化（kJ/mol）；R为气体常数（kJ/mol）。
7、CaCO3溶解和沉淀CaCO3溶解：CaCO3＝Ca2+ + CO32-ΔH r＝ΔH Ca+ΔH CO3 -ΔH CaCO3 ＝(-542.83) + (-677.1) - (-1207.4) ＝-12.53kJ/mol CaCO3沉淀：Ca 2+ + CO32- ＝CaCO3ΔH r＝ΔH CaCO3 -ΔH Ca -ΔH CO3＝(-1207.4) - (-542.83) - (-677.1) ＝12.53kJ/mol CaCO3溶解，ΔH r为负值，属放热反应；CaCO3沉淀，ΔH r为正值，属吸热反应。
第三章溶解和沉淀作用1、溶解作用分类全等溶解：矿物与水接触产生溶解反应时，其反应产物都是溶解组分。
不全等溶解：矿物与水接触产生溶解反应时，其反应产物除溶解组分外，还包括一种或多种新矿物或非晶质固体组分。
2、同离子效应和盐效应同离子效应：一种矿物溶解于水溶液中，如若水溶液中有与矿物溶解相同的离子，则这种矿物的溶解度就会降低，这种现象在化学中称为同离子效应。
盐效应：物在纯水中的溶解度低于矿物在高含盐量水中的溶解度，这种含盐量升高使矿物溶解度增大的现象，在化学上称为盐效应。
（盐效应和同离子效应可以同时存在。
就对溶解度的影响而言，同离子效应大于盐效应。
因此，在盐效应和同离子效应同时存在时，盐效应往往可忽略；如无同离子效应存在时，盐效应是应予考虑的。
）3、溶度积和溶解度溶度积：当难溶电解质溶于水形成饱和溶液时，溶液中同时存在溶解离子和未溶解的固体。
按照质量作用定律，在给定的温度压力下，溶液中相应方次的离子的活度乘积是一个常数，称为平衡常数K，对于难溶盐，这个常数称为“溶度积”，或者“溶度积常数”。
溶解度：在给定的温度压力下，达到溶解平衡时，溶液中溶解物质的总量。
4、饱和度判别（1）如BaSO4的溶解速度大于沉淀速度，溶液处于未饱和状态；（2）如果沉淀速度大于溶解速度，BaSO4溶液处于过饱和状态；（3）如果沉淀速度等于溶解速度，溶解过程和沉淀过程便达到平衡，即溶液为饱和溶液。
5、离子积如溶液中[Ba2+]与[SO42-]的乘积小于Ksp，且溶液并未和BaSO4固体接触，那么溶液中[Ba2+]与[SO42-]之间没有相互依赖关系，可以任何浓度存在，只要它们的乘积不超过Ksp 。
所以这时[Ba2+]与[SO42-]的乘积不称为溶度积而称离子积。
因为它们的乘积不是一个常数。
总之，[Ba2+][SO42-] =Ksp是溶液处于饱和状态时[Ba2+]与[SO42-]的相互关系。
6、饱和指数是确定水与难溶电解质（矿物）处于何种状态的参数，以符号“SI”表示，我们以反应说明：aA+bB = cC+dD，按质量作用定律，当上述反应达到平衡时，[C]c[D]d[A]a[B]b=K。
左边称为活度积，以“AP”表示；如所用组分均为离子，则称离子活度积，以“IAP”表示。
（1）当达到溶解平衡时，AP（或IAP）= K，即AP/K或IAP/K等于1；（2）如AP/K或IAP/K＞1，反应向左边进行；（3）如AP/K或IAP/K＜1，反应向右边进行。
SI的数学表达式为：SI=IAP/K或 SI＝lg(IAP/K )8、影响溶解和沉淀的因素溶解度（对矿物溶解顺序的影响：Cl化物 > 硫酸盐矿物 > 碳酸盐矿物）PH值、温度、压力、混合作用、气候等第四章碳酸平衡1、闭系统该系统与大气没有CO2交换，水与碳酸盐间的溶解反应所消耗的CO2得不到补充，碳酸盐的溶解受到CO2的控制，这种系统称为闭系统。
闭系统的特征是Ca2+、HCO3-浓度较低，而PH值较高；最后达溶解平衡的p CO2值小于原始值，一般在10-2个大气压左右。
2、开系统该系统与大气有CO2交换，水与碳酸盐间的溶解反应所消耗的CO2可不断的得到补充，碳酸盐的溶解不受CO2的控制，这种系统称为开系统。
开系统的特征是Ca2+、HCO3-浓度较高，而PH值较低；水中p CO2值一般保持定值，其范围一般在10-2 -10-3个大气压左右。
3、碳酸平衡综合上述分析可知，当pH<6.35时，H2CO3在各碳酸盐组分中的含量最大；当pH>10.33时，CO32-在各碳酸盐组分中的含量最大；而当6.35<pH<10.33时，HCO3-是水中各碳酸盐组分中的主要组分。
随着pH值的不断增大，HCO3-的含量经历了一个从小到大，再从大到小的过程，这说明﹝HCO3-﹞—pH关系曲线存在一个极大值点。
故pH=8.34时，水溶液的HCO3-浓度达到最大。
3、C aCO3-H2O系统电中性方程：[H+] +2[Ca2+] = [OH-] + [HCO3-] + 2[CO32-]2[Ca2+] = [OH-] + [HCO3-] + 2[CO32-] (pH>7)H 2CO3的一级电离方程：K1=[HCO3−][H+][H2CO3]=10−6.35H 2CO3的二级电离方程:K2=[CO32−][H+][HCO3−]=10−10.33水的电离平衡方程:Kw=[H+ ][OH- ]= 10-144、N aHCO3型水——苏打水化学成分特征：呈碱性（pH > 7，一般在8左右）、软水或极软水、矿化度多在0.6 g/L以上。
形成作用与条件：阳离子交替吸附作用、脱硫酸作用、风化作用。
第五章氧化还原反应1、氧化还原反应的特征参加反应的各种物质在反应前后有电子的得失，失去电子的过程称为氧化过程、得到电子的过程称为还原过程。
2、.氧化剂和还原剂在氧化还原反应中，若一种反应物的组成原子或离子失去电子（氧化），则必有另一种反应物的组成原子或离子获得电子（还原），失去电子的物质叫做还原剂，获得电子的物质叫做氧化剂。
5、标准氧化还原电位（E0）在标准状态下，金属与含有该金属离子且活度为1mol的溶液相接触后达到反应平衡时的电位称为该金属的标准电极电位。
由于标准电极电位表示物质氧化性及还原性的强弱，所以又称为标准氧化还原电位。
6、氧化还原电位（Eh）：在实际的系统中，参加氧化还原反应的组分的活度一般都不是1mol，该反应在达到平衡时的电位称为氧化还原电位。
7、能斯特方程：表示Eh值与E 0值和反应组分的活度之间关系的方程称为能斯特方程：Eh=E0+RTnFIn[氧化态][还原态]R为气体常数，F为法拉第常数，n为反应的电子数，T为绝对温度，[氧化态]与[还原态]分别为氧化态与还原态的活度。
8、E h-pH图以氧化还原电位（Eh）为纵坐标，溶液的酸碱度（pH）为横坐标，各种溶解组分及固体组分稳定场的图解，称作Eh-pH图，也称为稳定场图。
Eh-pH 图只是表示在标准状态下，氧化还原反应达到平衡状态时，水溶液中各种溶解组分及固体的稳定场，而天然地下水系统通常都偏离平衡状态。
Eh-pH图能预测在一定Eh-pH范围内，可能出现的溶解组分及固体种类，但不能预计其反应速率。
第六章离子交换过程(吸附-解吸附过程)1、吸附作用：岩土颗粒表面带有负(或正)电荷，能够吸附阳(或阴)离子。
第1章水文地球化学基础
第1章⽔⽂地球化学基础第⼀篇基础篇1第⼀章⽔⽂地球化学基础第⼀节应⽤⽔⽂地球化学的某些基本概念虽然我们已对⽔⽂地球化学有⼀定的了解，但是为了更好地转⼊应⽤⽔⽂地球化学，对⽔⽂地球化学中的某些基本概念进⾏复习和深化了解是很有必要的。
⽔岩作⽤(WRI)⽔岩作⽤是⼀种学术观点，它主张将地壳看成是⼀个⽔岩体系，许多地质和⽔⽂地质现象都与天然⽔和岩⽯之间的相互作⽤有关。
应⽤⽔岩作⽤的观点来研究地学中的问题能更科学、更有效地解决问题。
⽔⽂地球化学与单纯的⽔化学不同。
⽔⽂地球化学中的⽔是指与地球有关的⽔，凡是天然⽔体，它总是与地球物质发⽣着关系。
地下⽔总是赋存于地质体内，或者说，地质体、岩⽯内总是多少包含有⼀定的⽔分。
因此，⽔⽂地球化学将⽔和岩⽯看成⼀个互相联系的体系，称它为⽔岩体系。
⽔⽂地球化学作⽤除了⽔溶液作⽤以外，更主要的是⽔与岩⽯之间的作⽤。
既然在地球表⾯上和地球内部⽔是那样普遍，因此在研究地学时我们应该将⽔和岩⽯联系起来看问题。
许多⼈认为，地学、地球化学中的问题，特别是低温地球化学（温度⼩于200℃）问题，在⼤多数情况下都是发⽣在⽔岩体系中的⽔岩作⽤(water-rock interaction)问题。
凡是孤⽴地单⼀从⽔或岩⽯来研究地球化学问题是不全⾯的，因⽽也是不科学的。
世界上许多科学家都持有与此相同的观点，因此于1974年在前苏联⽔⽂地质学家的倡议下，志同道合的科学家汇聚在捷克的布拉格，举⾏了第⼀届国际⽔岩作⽤学术⼤会。
此后在国际地球化学宇宙化学协会下设了⽔岩作⽤委员会，在它的组织下，每三年举⾏⼀次学术活动。
第⼆次，于1977年在法国的斯特拉斯堡；第三次，于1980年于加拿⼤的埃特蒙顿；第四次，于1983年在⽇本的鸟取县三朝町；第五次，于1986年在冰岛的雷克雅维克；第六次，于1989年在英国的⽑尔芬；第七次，于1992年在美国的花园城；第⼋次，于1995年在俄罗斯的海参威；第九次于1998年在新西兰的TAUPO举⾏；第⼗次于2001年在意⼤利举⾏。
水文地球化学
❖ 盐华：松散岩层中的地下水经毛细管作用上升至地表附近，在干旱气候条件下不断蒸发浓 缩，沉淀出盐类矿物
4、混合作用
❖ 定义：两种或几种性质和化学成分不同的水相混合，形成具有新的性质和化学成分的 水，这一过程称为混合作用，例如： ➢ 海水入侵 ➢ 混合抽水
2H2eH2(气)
几种常见的混合作用
❖ 混合溶蚀现象： ➢ 当两种均含有侵蚀性CO2的水相混合，会导致水的溶蚀能力增强（原本对方解石饱和的两 种地下水在混合后将变得对方解石不饱和）
❖ 三种存在形态： ➢ 游离碳酸H2CO3或游离 CO2(aq) ➢ 重碳酸根离子 ➢ 碳酸根离子
❖ 分子态的两种碳酸在平衡时，CO2形态占最主要地位，故可以把水中的溶解性气体含量作为游 离碳酸总量
碳酸平衡
在稀溶液中，挥发性溶质的分压以巴为单位，等于溶质的 摩尔数（亨利定律），适用于难溶气体
C3 2 O C 2
❖ pH值是决定天然水中许多元素溶解性的重要因素 ➢ Na、Ca、NO3和Cl等少数几种离子可存在于各种pH条件下的天然水中； ➢ 多数金属元素在酸性条件下以阳离子形式存在，而当pH值增高时，即以氢氧化物或偏 碱性的盐类形式从水中沉淀出来(如Fe3+)； ➢ 一些金属元素（如Cu、Zn等）发生沉淀的pH略高一些（Cu为5.3, Zn为7）
❖ 以上为描述碳酸平衡系统的最基本的方程
5、地下水系统中的碳酸平衡
❖ 大气圈中的CO2分压一般为10-3.5巴；包气带的CO2分压在10-2巴左右；而地下水中CO2分压值变化 较大，一般在10-1~10-3巴之间，生物的呼吸作用及其分解都会产生CO2。
❖ 闭系统：系统与大气没有CO2交换，水与碳酸盐矿物之间的溶解反应所消耗的CO2得不到补充， 这类系统称为“闭系统”。其特征是，Ca2+、HCO3-浓度较低，而pH较高；达到溶解平衡后， CO2分压值小于原始值。
地球化学复习资料
地球化学复习资料一1.背景区:地壳中有的地方受到了成矿作用的影响，而有的地方则没有。
化探中将未受成矿作用影响的地区叫做背景区(或称正常区)。
2.地球化学背景:在背景区内各种天然物质中，各种地球化学指标的数值，称为地球化学背景。
3.地球化学异常:在天然物质中某种地球化学指标与其地球化学背景比较，出现显著差异的现象称为地球化学异常。
4.地球化学异常的分类根据地球化学异常与背景的关系分为:正异常:异常数值高于背景上限。
负异常:异常数值低于背景下限。
根据异常规模的大小分为:地球化学省:范围可达几千到几万平方公里。
例如在赞比亚的铜省，铜异常面积约20720km2。
区域异常:从数平方公里到数百平方公里。
例如我国江西德兴铜矿田，铜异常面积为160km2，河南小秦岭地区金成矿区金异常面积为300km2。
局部异常:分布在矿体或矿床周围，从几平方米到几百平方米。
根据异常与矿的关系分为:矿异常:与矿体(矿床)或矿化有关的各类地球化学异常。
它又分为: 矿体(矿床)异常:与矿体(矿床)有关的各类地球化学异常。
矿化异常;与不具工业价值的矿化有关的各类地球化学异常。
非矿异常:与矿体(矿床)、矿化无关的异常。
例如:由它自然作用如成岩作用火山作用等以及人为因素等引起的异常。
根据地球化学异常的成因及赋存的介质不同可分为:原生异常:在成岩或成矿作用中形成并赋存在基岩中的异常，统称原生异常。
其中:原生晕:在成矿作用中形成的，分布于矿体(或矿化)周围基岩中的异常称原生晕。
原生气晕:成矿作用中成晕物质以气态封闭在矿体(或矿化)周围基岩中现在仍以气体形式存在的异常则称为原生气晕。
次生异常:由已形成的岩石或矿体(矿化)及其原生晕在表生带遭到破坏后，经过迁移，重新分配在各种介质中形成的异常，统称次生异常。
根据次生异常赋存的介质的不同又可分为:土壤地球化学异常:凡由岩石或矿体(矿化)及其原生晕破坏后形成的，赋存在土壤中的异常称土壤地球化学异常。
次生晕:土壤中由矿体(矿化)及其原生晕破坏后形成的异常又称次生晕。
地球化学复习资料
地球化学复习资料第1章绪论一、地球化学的定义地球化学是研究地球及子系统(含部分宇宙体)的化学组成、化学作用和化学演化的科学（涂光炽）。
地球化学是研究地球的化学成分及元素在其中分布、分配、集中、分散、共生组合与迁移规律、演化历史的科学。
二、地球化学研究的基本问题第一：元素（同位素）在地球及各子系统中的组成（量）第二：元素的共生组合和存在形式（质）第三：研究元素的迁移（动）第四：研究元素（同位素）的行为第五：元素的地球化学演化第2章自然体系中元素的共生结合规律一、元素地球化学亲和性的定义在自然体系中元素形成阳离子的能力和所显示出的有选择地与某种阴离子结合的特性称为元素的地球化学亲和性。
二、亲氧元素、亲硫元素与亲铁元素的特点地球的组分分异，由元素的性质决定。
元素在周期表中的位置：亲铁元素: 地核亲石元素: 地幔与地壳亲气元素: 大气圈和水圈三、其它的概念离子电位（π）：是离子电价（W）与离子半径（R）的比值，即π=W/R电离能：指从原子电子层中移去电子所需要的能量。
电离能愈大，则电子与原子核之间结合得愈牢固。
电子亲和能：原子得到电子所放出的能量（E)叫电子亲和能。
E越大，表示越容易得到电子成为负离子。
电负性：中性原子得失电子的难易程度。
或者说原子在分子中吸引价电子的能力叫电负性。
表示为：X=I+E (X：电负性；I：电离能；E：电子亲和能)周期表上，以Li的电负性为1.0，得出其它元素相对电负性。
化学键：离子键（电子交换）,共价键（电子共用），金属键（价电子自由移动），范德华键（分子间或惰性原子间，存在弱的偶极或瞬时偶极），氢键（也属分子间静电力，含H的分子与其它极性分子或负离子间)四、元素的地球化学化学分类（戈式分类）亲氧（亲石）、亲硫（亲铜）、亲铁、亲气根据地球中阴离子中氧丰度最高，其次是硫（主要形成氧的化合物和硫化物）；而能以自然金属形式存在的丰度最高的元素是铁，因此，元素的地球化学亲和性主要分为以下三类：①亲氧性（亲石）元素；②亲硫性（亲铜）元素；③亲铁元素。
水文地球化学电子教案ppt课件
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
二、植物-土壤影响阶段
土壤的氧化还原条件改变金属元素的价态
– 氧化条件下
As、Fe、Mn形成难溶化合物，阻碍其随地下水迁移，并减小了对 农作物的危害
Cr、Zn、Cu、Cd形成易溶化合物，有利于其随地下水迁移，并 加强了对农作物的危害
– 水文地球化学分带性——地下水化学成分在空间变 化的规律性
自然地理分带——水平分带 地质分带 ——垂直分带
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
表生带地下水的平均化学成分特征
渗入成因的溶滤潜水
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
表生带地下水化学成分特征
表生带地下水的分带性受下列因素影响
– 一级因素：气候 – 二级因素：植被 – 三级因素：岩性
气候是控制表生带地下水分带性最宏观一级的 因素
二、植物-土壤影响阶段
经过植物-土壤的地下水的特征
– 含有数量可观的碳酸 – 未被氧化的有机化合物的进一步分解将使水中碳酸进一步提高 – 相对于碳酸盐矿物与原生铝硅酸盐矿物，远未达到饱和状态，
即具有强溶解能力；
上述特征决定了地下水具有很强的与围岩介质发 生反应的能力。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
第四讲 地下水化学成分的形成与特征
水文地球化学-第六讲
水文地球化学基础Hydrogeochemistry第二部分：水化学基础第二部分水化学基础—地下水的化学组成地下水的化学组成1水的结构与性质2地下水的化学成分3水质指标4水化学数据处理构1水的结构与性质水的体积变化与压强的关系学2地下水的化学成分0 课前回顾0课前回顾水的结构O（16O、17O、18O）水分子的种类：H（H、D、T）16O占绝对优势，即：H2O共9 种类型，H几种重要的水分子16O，重水，核反应堆的中子减速剂D18O，重氧水，水解反应示踪剂HO，氚水，示踪剂、测定地下水年龄T极性V型结构，H-O键夹角104.5度，电子分布不均匀水分子间通过静电引力（氢键）相互缔合，巨大分子团液态水处于结晶态-液态的过渡态水的某些异常性质及意义温度、压力对水的性质的影响-物理性质、溶解性质、pH、……0 课前回顾0课前回顾水的组成复杂的溶液，80/93元素，无机/有机/气体/重金属/微生物颗粒大小真溶液，分子-离子，D<10-9m胶体，D=10-9——10-7m悬浮液，D<10-7m无机组分宏量组分，C>5mg/L微量组分, C=0.01-1mg/L痕量组分，C<0.01mg/L0课前回顾0 课前回顾水的组成有机物，ppb、ppt级20025/1200种类多，多万，万个配方年，饮水中已发现种地下水中，发现175种，总化学物质200多种C、H、O组成的98.5%，主要是卤代烃，疏水性有机物气体大气来源，O2、N2、CO2及惰性气体CO岩层生物化学作用, CO2、H2S、H2、CH4、CO、N2、NH3等岩层变质作用，还包括HCl、HF、SO2等放射性衰变：Rn、He、Ne、Ar等微生物细菌、真菌、藻类0≥1000m,-n-90℃，黑暗环境C、N、S等生物转化、有机物降解、重金属的催化3水质指标3-1水化学成分的浓度单位3 水化学成分的浓度单位质量浓度mg/L(ppm)，μg/L （ppb ），ng/L （ppt ）mg/kg(ppm)，μg/kg （ppb ），ng/kg （ppt ）摩尔浓度，mol/L （M ），mol/kg(m)摩尔浓度=单位溶液中溶质的摩尔数溶质的摩尔数=质量/摩尔质量摩尔质量=溶质的原子量或分子量Mole Fraction 摩尔分数（Mole Fraction ）适用于固溶体、非水溶相液体（NAPL ）的混合物中摩尔数（若A 和B 的混合物中，A 的摩尔分数=A 摩尔数：（A 摩尔数+B 摩尔数）1LH2O=55.56mol/L3-1水化学成分的浓度单位3 水化学成分的浓度单位当量浓度（Equivalents or Normality），NEquivalents or Normality）克当量浓度=单位体积溶液中溶质的克当量数=eq or meq克当量数质量/克当量，eq or meq克当量离子：原子量或分子量/离子的价态酸：分子量/酸分子中被金属置换的氢原子数碱：分子量/碱分子中所含氢氧根数碱分碱分所含氢氧数盐：分子量/结合为酸或碱所要的H+或OH-数量CO3的就是2，NaHCO3是1如：Na金属氧化物：分子量/参加氧化还原的金属得失的电子数Cr2O7应该是6N如：1mol/L的K转换N=M×离子的价态练习题水中计算其摩尔浓度和当浓度1、水中SO42-的浓度为96.0mg/L, 计算其摩尔浓度和当量浓度5压力下密度为1020g/mL200gCaCl 2、在25、10Pa压力下，密度为1.020g/mL含2.00gCaCl2/L的溶液，计算体积摩尔浓度、当量浓度和质量浓度3、在Ca-MgCO3固溶体中，含有质量分数为5%的Mg，计算MgCO3在该固溶体中的摩尔分数Assume the background concentration of dissolved oxygen (DO) is 5 ppb in the above aquifer. Further assume the aquifer is 10,000 m long, 1000 m wide and 100 m thick.1) What’s is the total amount of DO in the aquifer?2) What is the mass flux of DO across the right face?3-2 地下水环境特征的主要参数☐1 pH值⏹它表示水中氢离子摩尔浓度（活度）的负对数值⏹衡量地下水酸碱环境强弱的指标pH=6.0--8.5⏹一般地下水pH=6.0☐2 氧化还原电位(Eh，mv)2⏹它表示水中电子摩尔浓度（活度）的负对数值还原环境强弱的指标氧化⏹衡量地下水氧化-还原环境强弱的指标，+氧化，-还原⏹需现场测定17g☐ 3 总溶解固体（TDS，mg/L）⏹水中所含离子、分子、络合物的总量，不包括悬浮物和溶解气体105--110℃，使水全部蒸发剩下的残渣重量⏹1L水加热到105--⏹∑溶解组分（溶解气体除外）(HCO3)/2⏹分类☐淡水，TDS<1000mg/L淡水☐微咸水，1000mg/L<TDS<2000mg/L☐咸水，2000mg/L<TDS<3500mg/L咸水☐卤水，TDS>3500mg/L4S li it/L☐ 4 含盐量（Salinity，mg/L）⏹地下水中各种溶解组分的总量⏹S-TDS= (HCO3-)/2☐ 6 硬度（Hardness ）地下水中碱土金属的总和般以C M ⏹地下水中碱土金属的总和，一般以Ca 2+、Mg 2+的总和来计⏹硬度（CaCO 3mg/L ）=50×毫克当量数（Ca 2++ Mg 2+）=2.5C (mg/L)+4.1M ⏹硬度（CaCO 3mg/L ） 2.5 ×C Ca (mg/L)+4.1 ×C Mg (mg/L)☐1德国度=17.8mg/L （CaCO 3）☐1法国度=10mg/L （CaCO 3）☐1英国度=14.3mg/L （CaCO 3）⏹碳酸盐硬度，暂时硬度222☐Ca 2+、Mg 2+与HCO 3-、CO 32-结合的硬度☐50×毫克当量数（HCO 3-+ CO 32-）☐煮沸可消除⏹非碳酸盐硬度，永久硬度☐与SO 42-、Cl -、NO 3-结合的多价金属阳离子综合☐非碳酸盐硬度（永久硬度）=总硬度-碳酸盐硬度（暂时硬度）⏹负硬度钠盐硬度钠钾的碳酸盐重碳酸盐氢氧化物☐钠盐硬度，钠、钾的碳酸盐、重碳酸盐、氢氧化物☐负硬度=碳酸盐硬度-总硬度≥0硬度CaCO3m g/L 极软水软水微硬水硬水极硬水<757575--150150150--300300300--450>450☐7 酸度（Acidity）⏹表征水中可中和强碱能力的指标。
地球化学（复习资料）
地球化学（复习资料）第⼀章1.克拉克值：元素在地壳中的丰度，称为克拉克值。
元素在宇宙体或地球化学系统中的平均含量称之为丰度。
丰度通常⽤重量百分数（%），PPM（百万分之⼀）或g/t表⽰。
2.富集矿物:指所研究元素在其中的含量⼤⼤超过它在岩⽯总体平均含量的那种矿物。
3.载体矿物:指岩⽯中所研究元素的主要量分布于其中的那种矿物。
4. 浓集系数=⼯业利⽤的最低品位/克拉克值。
为某元素在矿床中可⼯业利⽤的最低品位与其克拉克值之⽐。
5.球粒陨⽯：是⽯陨⽯的⼀种。
（约占陨⽯的84%）：含有球体，具有球粒构造，球粒⼀般为橄榄⽯和斜⽅辉⽯。
基质由镍铁、陨硫铁、斜长⽯、橄榄⽯、辉⽯组成。
划分为： E群——顽⽕辉⽯球粒陨⽯，⽐较稀少；O群——普通球粒陨⽯: H亚群—⾼铁群，橄榄⽯古铜辉⽯球粒损⽯；L亚群—低铁群，橄榄紫苏辉⽯球粒陨⽯； LL亚群—低铁低⾦属亚群；C群——碳质球粒陨⽯，含有碳的有机化合物和含⽔硅酸盐，如烷烃、芳烃、烯烃、氨基酸、卤化物、硫代化合物等。
为研究⽣命起源提供重要信息。
分Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型。
Ⅰ型其⾮挥发性组成代表了太阳系星云的⾮挥发性元素丰度。
6.浓度克拉克值=某元素在地质体中的平均含量/克拉克值,反映地质体中某元素的浓集程度。
1.陨⽯在地化研究中的意义：（⼀）陨⽯的成分是研究和推测太阳系及地球系统元素成分的重要依据：（1）⽤来估计地球整体的平均化学成分。
○1陨⽯类⽐法，即⽤各种陨⽯的平均成分或⽤球粒陨⽯成分来代表地球的平均化学成分。
○2地球模型和陨⽯类⽐法来代表地球的平均化学成分，其中地壳占质量的1%，地幔31.4%，地核67.6%，然后⽤球粒陨⽯的镍—铁相的平均成分加5.3%的陨硫铁可以代表地核的成分，球粒陨⽯的硅酸盐相平均成分代表地壳和地幔的成分，⽤质量加权法计算地球的平均化学成分。
（2）I型碳质球粒陨⽯其挥发性组成代表了太阳系中⾮挥发性元素的化学成分。
（⼆）陨⽯的类型和成分是⽤来确定地球内部具层圈结构的重要依据：由于陨⽯可以分为三种不同的陨⽯—⽯陨⽯、⽯铁陨⽯和铁陨⽯，因⽽科学家设想陨⽯是来⾃某种曾经分异成⼀个富含⾦属的核和⼀个硅酸盐外壳的⾏星体，这种⾏星经破裂后就成为各种陨⽯，其中铁陨⽯来⾃核部，⽯铁陨⽯来⾃⾦属核和硅酸盐幔的界⾯，⽽⽯陨⽯则来⾃富硅酸盐的幔区。
水文地球化学习题Word版
水文地球化学习题第一章第二章水溶液的物理化学基础1．常规水质分析给出的某个水样的分析结果如下（浓度单位：mg/L）：Ca2+=93.9； Mg2+=22.9； Na+=19.1； HCO3-=334； SO42-=85.0； Cl-=9.0；pH=7.2。
求：（1）各离子的体积摩尔浓度（M）、质量摩尔浓度（m）和毫克当量浓度（meq/L）。
（2）该水样的离子强度是多少？（3）利用扩展的Debye-Huckel方程计算Ca2+和HCO3-的活度系数。
2．假定CO32-的活度为a CO32- =0.3410-5，碳酸钙离解的平衡常数为4.2710-9，第1题中的水样25℃时CaCO3饱和指数是多少？CaCO3在该水样中的饱和状态如何？3．假定某个水样的离子活度等于浓度，其NO3-，HS-，SO42-和NH4＋都等于10-4M。
反应式如下：H+ + NO3- + HS- = SO42- + NH4＋问：25℃和pH为8时，该水样中硝酸盐能否氧化硫化物？4．A、B两个水样实测值如下（mg/L）：组分Ca2+Mg2+Cl-SO42-HCO3-NO3-A水样7065188131020445．请判断下列分析结果（mg/L）的可靠性，并说明原因。
组分Na+K+Ca2+Mg2+Cl-SO42-HCO3-CO32-pH A水样506601871961836 6.5 B水样10207013364821448.8 6．某水样分析结果如下：离子Na+Ca2+Mg2+SO42-Cl-CO32-HCO3-含量(mg/l) 8748 156 228 928 6720 336 1.320试计算Ca2+的活度(25℃)。
7．已知一水样（水温25℃）化学成分如下：组分Na+K+Ca2+Mg2+Cl-SO42-HCO3-H4SiO4含量（mg/l）11771092417123818348试问：（1）离子强度是多少？（2）根据扩展的Debye-Huckel方程计算，Ca2+和SO42－的活度系数？（3）石膏的饱和指数与饱和率是多少？（4）使该水样淡化或浓集多少倍才能使之与石膏处于平衡状态？8．已知温度为298.15K（25℃），压力为105Pa（1atm）时，∑S=10-1mol/l。
水文地球化学精品课程
水文地球化学精品课程1. 引言水文地球化学是一个综合性的学科领域，研究水体中各种物质的来源、转化过程以及对环境和生态系统的影响。
通过深入了解水文地球化学，我们可以更好地理解和解决与水资源相关的问题，促进可持续发展。
2. 水文地球化学基础知识2.1 水的特性•水分子结构与性质•水的溶解性和极性•水的相变和密度2.2 地球化学基本概念•元素和同位素•化学反应和平衡•地球化学循环2.3 溶液化学基础•酸碱理论与pH值•电离平衡与溶液中离子浓度计算3. 水文地球化学研究方法3.1 取样与分析技术•取样技术及其注意事项•常用分析方法介绍3.2 实验设计与数据处理•实验设计原则与方法选择•数据收集、整理与处理4. 水文地球化学过程与环境影响4.1 溶解质的来源与转化•大气降水中的溶解物质•地表水和地下水中的溶解物质来源•溶解物质的迁移与转化过程4.2 水体污染与治理•水体污染的类型与来源•污染物的迁移与转化过程•水体治理技术与方法5. 地球化学循环与生态系统影响5.1 元素循环过程•碳循环、氮循环、磷循环等基本概念及关键过程介绍5.2 地球化学循环对生态系统的影响•土壤养分供应与生态系统结构•元素限制对生态系统功能的影响6. 应用案例分析6.1 地下水资源评价与管理案例分析•地下水资源调查方法及评价指标体系介绍•地下水管理策略研究案例分享6.2 河流污染控制案例研究•河流污染特点及监测方法•河流污染控制技术与策略案例分享7. 结语水文地球化学是一个重要的学科领域，对于水资源管理和环境保护具有重要意义。
通过本课程的学习，希望能够提高同学们对水文地球化学的认识和理解，培养同学们的研究能力和解决实际问题的能力，为可持续发展做出贡献。
以上是关于水文地球化学精品课程的内容大纲，希望本课程能够帮助同学们深入了解水文地球化学的基础知识、研究方法和应用案例，从而提升对水资源管理和环境保护相关问题的认识和解决能力。
水文 地球化学 二
水文地球化学二简答题一、水分析数据可靠性检查1、阴阳离子平衡的检查(电中性检查)2、分析结果中一些计算值的检查3.碳酸平衡检查4.其它检查方法二、地下水化学成分的图示法1、离子浓度图示法:(1)圆形图示法(2)柱形图示法(3)多边图示法2、三线图示法三、目前水质资料的数据处理基本上有两种:(1)数理统计法;(2)水质模型法。
四、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。
可分为:热力学同位素效应、动力学同位素效应、物理化学同位素效应、生物化学同位素效应五:氧漂移及其影响因素由于岩石中的δ8O值大，水岩同位素交换的结果使水富含18O(水中的δ18O值增大)，称为氧漂移。
A、温度是影响同位素交换反应的主要因素，一般温度越高，交换反应的速度就越快，氧漂移的速度就越明显B、水及岩石的初始δ18O含量。
这两者的初始δ18O差值越大，氧漂移越明显C、水与岩石接触的时间，面积。
D、压力，压力越大，氧漂移的越明显。
E、水与岩石中氧元素的含量比，越小越明显。
F、水与矿物的分馏系数，越大越明显。
六:、物理过程的同位素分馏(1)扩散作用引起的同位素动力分馏在水体的蒸发过程中，H216O比H218O更容易扩散进入气相，使气相富含16O,而液相富含18O,这是蒸发引起同位素分馏的原因。
(2)蒸发与凝结过程引起的动力同位素分馏。
蒸发:海洋水的δ18O=O‰，经洋面蒸发，H216O优先进入气相，所以气相富集16O，δ18O=-13‰，而液相富集18O.凝结:与蒸发相反，蒸汽凝结时，H218O优先凝结成雨点，这样蒸汽团就进一步贫化，对D也有相同的规律。
七、氢氧同位素(大气降水中H、O同位素组分的分布特征)①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。
②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。