水文地质课件习题六 地下水的化学成分及其形成作用
习题六 地下水的化学成分及其形成作用 一、名词解释 1．总溶解固体：地下水中所含各种离子、分子与化合物的总量。 2．变温带：受太阳辐射影响的地表极薄的带。 3．常温带：变温带以下，一个厚度极小的温度不变的带。 4．增温带：常温带以下，随深度增大而温度有规律地升高的带。 5．地温梯度：指每增加单位深度时地温的增值。 6．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，这就是溶滤作用。 7．浓缩作用：由于蒸发作用只排走水分，盐分仍保留在余下的地下水中，随着时间延续，地下水溶液逐渐浓缩，矿化度不断增大的作用。 8．脱碳酸作用：地下水中CO2的溶解度随温度升高或压力降低而减小，一部分CO2便成为游离CO2从水中逸出，这便是脱碳酸作用。 9．脱硫酸作用：在还原环境中，当有有机质存在时，脱硫酸细菌能使硫酸根离子还原为硫化氢的作用。 10．阳离子交换吸附作用：一定条件下，颗粒将吸附地下水中某些阳离子，而将其原来吸附的部分阳离子转为地下水中的组分，这便是阳离子交替吸附作用。 11．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。 12．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。 13．沉积水：指与沉积物大体同时生成的古地下水。 14．内生水：来自地球深部层圈物质分异和岩石变质作用过程中化学反应生成的水。 15．总硬度：水中所含钙离子和镁离子的总量。 16．暂时硬度：指水中钙离子和镁离子与碳酸根离子和重碳酸根离子结合的硬度。 17．永久硬度：指水中钙离子和镁离子与氯离子、硫酸根离子和硝酸根离子结合的硬度。
二、填空 1．地下水中含有各种 气体、离子、胶体物质、有机质 以及微生物等。 2．地下水中常见的气体成分有 氧气、氮气、二氧化碳、甲烷 及 硫化氢 等。 3．地下水中分布最广、含量较高的阴离子有 氯离子、硫酸根离子及重碳酸根离子 等。 4．地下水中分布最广、含量较高的阳离子有 钠离子、钾离子、钙离子 及 镁离子 等。 5．一般情况下，低矿化水中常以 重碳酸离子、钙离子 及 镁离子 为主；高矿化水则以 氯离子及 钠离子 为主。 6．一般情况下，中等矿化的地下水中，阴离子常以 硫酸根离子 为主，主要阳离子则可以是 钠离子 ，也可以是 钙离子 。 7．地下水化学成分的形成作用有 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和混合作用。 8．据地下水化学成分的成因类型，可将地下水分为 溶滤水、沉积水 和 内生水 。 9．在低矿化水中，阴离子以重碳酸盐为主，阳离子以钙离子、镁离子为主。随着蒸发浓缩，溶解度小的钙、镁的碳酸盐部分析出， 硫酸根 及 钠离子 逐渐成为主要成分，继续浓缩，水中硫酸盐达到饱和并开始析出，便将形成以 氯离子 、钠离子 为主的高矿化水。 10．当含钙为主的地下水，进入主要吸附有钠离子的岩土时，水中的钙离子便置换岩土所吸附的一部分 钠离子 ，使地下水中 钠离子 增多而 钙离子 减少。 11．地下水的物理性质主要包括：温度、颜色、透明度、嗅味 和 味道。 12．地壳表层有两个主要热能来源：一个是 太阳的辐射 ，另一个是来自 地球内部的热流 。 13．根据受热源影响的情况，地壳表层可分为变温带、常温带、和 增温带 三个带。 三、判断题 1．地下水的化学成分是地下水与环境长期作用的产物。 （ √ ） 2．地下水中含有氧气和二氧化碳时，所处的地球化学环境有利于氧化作用进行。（ √ ） 3．地下水中含有硫化氢和甲烷时，所处的地球化学环境有利于还原作用进行。（ √ ） 4．一般情况下，低矿化水中常以重碳酸根离子及钙离子、镁离子为主；高矿化水则以氯离子及钠离子为主。（ √ ） 5．一般情况下，中等矿化的地下水中，阴离子常以硫酸根离子为主；主要阳离子则可以是钠离子，也可以是钙离子。（ √ ） 6．氯离子的含量随着矿化度增长不断增加，氯离子的含量常可以说明地下水的矿化程度。（ √ ） 7．氯离子不被土粒表面吸附，且溶解度大，不易沉淀析出，是地下水中最稳定的离子。（ √ ） 8．由于硫酸钙的溶解度较小，所以，地下水中的硫酸根离子远不如氯离子稳定，最高含量也远低于氯。（ √ ） 9．因为钾离子大量地参与形成不溶于水的次生矿物和易被植物所摄取，故地下水中钾离子的含量要比钠离子少的多。（ √ ） 10．用库尔洛夫式反映水的化学特点时,阳离子标在横线上,阴离子标在横线下。 （ × ） 11．正常条件下，地温梯度的平均值约为3度/100米。 （ √ ） 12．常温带地温一般比当地平均气温低1-2度。 （ × ） 13．一般盐类溶解度随温度上升而增大,但是,硫酸钠在温度上升时,溶解度降低。（ √ ） 14．一般情况下，低矿化水的溶解能力强而高矿化水弱。 （ √ ） 15．氯化物易溶于水，所以地下水常常以氯化物为主。 （ × ） 16．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。（ √ ） 17．浓缩作用的结果是地下水的矿化度不断增大。 （ √ ） 18．深部地下水上升成泉，泉口往往形成钙华，这是脱碳酸作用的结果。（ √ ） 19．脱硫酸作用一般发生在氧化环境中。 （ × ） 20．当含钙离子为主的地下水，进入主要吸附有钠离子的岩土时，水中的钙离子置换岩土所吸附的一部分钠离子。（ √ ） 21．离子价愈高，离子半径愈大，水化离子半径愈小，则吸附能力愈大。（ √ ） 22．地下水流径粘土及粘土岩类最容易发生交换吸附作用。 （ √ ） 23．在简分析项目中，钾离子和钠离子之和通常是计算求得。 （ √ ）
四、简答题 1．根据受热源影响的范围，地球表层可分为哪几个带？各带的特点？ 地球表层可分为：变温带、常温带和增温带。 变温带，下限深度一般15-30m，此带地温受气温影响而发生昼夜和季节变化; 常温带，变温带下厚度极小的带，此带地温比当地平均气温高1-2度; 增温带，常温带以下，随深度增大地温有规律地升高。 2．研究地下水中气体成分的意义？ 一方面，气体成分能够说明地下水所处的地球化学环境；另一方面，地下水中的有些气体会增加水溶解盐类的能力，促进某些化学反应。 3．地下水中氧气和氮气来源于哪儿？如何通过地下水中氮气和其它气体的含量来判断地下水是否属于大气起源？ 来源于大气、生物起源或变质起源。 水中(Ar+Kr+Xe)/N2=0.0118时，说明氮气是大气起源。否则，为其他起源。 4．地下水中二氧化碳气体来源于哪儿？ (1) 来源于土壤； (2) 来源于大气； (3) 碳酸盐类岩石在高温下分解。 5．地下水中氯离子的主要来源有哪些？ (1) 来自沉积岩中所含岩盐或其它氯化物的溶解 (2) 来自岩浆岩中含氯矿物的风化溶解； (3) 来自海水； (4) 来自火山喷发物的溶滤； (5) 人为污染。 6．地下水中氯离子的特点有哪些？ 氯离子不为植物及细菌所摄取，不被土粒表面吸附，氯盐溶解度大，不易沉淀吸出，是地下水中最稳定的离子。它的含量随矿化度的增大而不断增加，氯离子含量常可以用来说明地下水的矿化程度。 7．地下水中硫酸根离子和重碳酸根离子的来源有哪些？ 地下水中硫酸根离子来自：(1) 含石膏或其它硫酸盐的沉积岩的溶解 (2) 硫化物的氧化； (3) 人为污染。 重碳酸根离子来自：(1) 含碳酸盐的沉积岩的溶解； (2) 岩浆岩与变质岩的风化溶解。 8．地下水中钠离子和钾离子的来源有哪些？ (1) 沉积岩中岩盐及其它钠钾盐的溶解； (2) 海水； (3) 岩浆岩和变质岩含钠钾矿物的风化溶解。 9．地下水中钙离子和镁离子的来源有哪些？ (1) 含钙镁的碳酸盐类沉积物的溶解； (2) 岩浆岩和变质岩中含钙镁矿物的风化溶解。 10．地下水中的总溶解固体与各离子含量有什么关系？ 低矿化水中常以重碳酸根离子及钙离子、镁离子为主；高矿化水中则以氯离子及钠离子为主；中等矿化的地下水中，阴离子常以硫酸根离子为主，主要阳离子则可以是钠离子，也可以是钙离子。 11．简述利用库尔洛夫式反映水的化学特点的方法？ 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，小于百分之十不予表示。横线前依次表示气体成分、特殊成分和矿化度，三者单位均为g/L，横线以后字母t为代号表示以摄氏度的水温。 12．影响溶滤作用强度的因素有哪些？ (1) 组成岩土的矿物盐类的溶解度 (2) 岩土的空隙特征； (3) 水的溶解能力； (4) 水的流动状况。 13．为什么高矿化水中以易溶的氯离子和钠离子占优势？ 随着地下水矿化度上升，溶解度较小的盐类在水中相继达到饱和而沉淀吸出，易溶盐类的离子(如氯化钠)逐渐成为水中主要成分。 14．产生浓缩作用必须具备哪些条件？ (1) 干旱或半干旱的气候 (2) 地下水位埋深浅； (3) 有利于毛细作用的颗粒细小的松散岩土； (4) 地下水流动系统的势汇。 15．为什么粘土及粘土岩类最容易发生交换吸附作用？ 粘土及粘土岩类的颗粒细，比表面积大，最容易发生交替吸附作用。 16．地下水简分析的项目有哪些？ 物理性质、重碳酸根离子、硫酸根离子、氯离子、钙离子、总硬度、pH值。 17．地下水全分析项目有哪些？ 重碳酸根离子、硫酸根离子、氯离子、碳酸根离子、硝酸根离子、亚硝酸根离子、钙离子、镁离子、钾离子、钠离子、氨离子、亚铁离子、铁离子、硫化氢、二氧化碳、耗氧量、值、干固残余物。 18．混合作用一般有哪两种可能的结果？ (1) 可能发出化学反应而形成化学类型完全不同的地下水 (2) 不发生化学反应，混合水的矿化度与化学类型取决于参与混合的两种水的成分及其混合比例。
五、论述题 1．研究地下水化学成分的意义？ 2．氯化物最易溶解于水中，而为什么多数地下水中检出的是难溶的碳酸盐和硅酸盐成分？
第4章地下水的化学成分及其形成作用
第4章地下水的化学成分及其形成作用地下水的物理性质和化学成分地质工程水文地质学幻灯片本章内容第一节第二节第三节第四节第五节第六节第七节地下水的物理性质地下水的化学成分地下水主要化学性质地下水化学成分的形成地下水化学成分的基本成因类型地下水化学成分研究方法煤矿区地下水化学特征地质工程水文地质学幻灯片第一节地下水的物理性质Company Logo地质工程水文地质学幻灯片一、地下水的温度1、地温――影响地温的热源：太阳辐射和地热地温可分三个带：变温带常温带增温带地热增温率――oC/100m地热增温级――m/oC年常温带深度zln a0 ln a xKT地质工程水文地质学幻灯片一、地下水的温度地热增温率：oC/100m 地热增温级：m/℃不同地区由干岩石的导热性、地壳运动和水文地质条件的不同，地热增温级有所变化。
我国部分地区地热增温级地质工程水文地质学幻灯片一、地下水的温度2、地下水的温度计算地下深处的水温(温泉水的循环深度)H h TH TB GTh――H深度处地下水的温度，oC Tb――年常温带温度，oCH――地下水循环深度，m 地下水按温度分类h――年常温带深度，mG――地热增温级，m/oC地质工程水文地质学幻灯片二、地下水的颜色地下水一般无色地下水的颜色的测定――比色管三、地下水的透明度透明度分级：测定方法：量筒(高100cm,直径3cm)+黑十字线(粗3mm)透明的――无悬浮物，60cm水深见图像半透明的――少量悬浮物，30~60cm水深见图像微透明的――有较多悬浮物，30cm水深见图像不透明的――大量悬浮物，似乳状，水深很小也看不清图像地质工程水文地质学幻灯片四、地下水的气味取决于水中所含的气体成分和有机质的含量气味强度等级：0 I II III IV 无极微弱弱显著强没有任何气味有经验分析者能察觉注意辨别时，一般人能察觉易察觉，不处理不能饮用气味引人注意，不能饮用V极强气味强烈扑鼻，不能饮用地质工程水文地质学幻灯片第二节地下水的化学成分地质工程水文地质学幻灯片地下水化学成分的特点：地下水不是纯的H2O,而是成分复杂天然溶液。
水文地质学基础 第六章 地下水的化学成分及其形成作用.
5. K＋ ◆ 地下水中K＋的含量只有Na＋含量的4％～10％。 ◆ 一般将K＋归并到Na＋中进行分析，不另区分。
如Na＋（+ K＋ ）
6. Ca2＋（低矿化水的主要阳离子） ◆ 含量一般不超过数百mg/L ◆来源： ☆碳酸盐类沉积物及含石膏沉积物的溶解； ☆岩浆岩及变质岩中含钙矿物的风化溶解。 7. Mg2＋ ◆ 化学性质及来源与Ca2 ＋相近，但地壳组成中 Mg2＋比较少，因此含量通常较Ca2 ＋少。
化合物的当量=化合物分子量 / 阴（阳）离子价 meg/L＝mg/L /离子的当量
☆德国度（H°） ：相当于1L水中含10mgCa2＋或 7.2mgMg2＋的量。
1 meg/L＝2.8 H°
4.地下水按硬度分类：
地下水类型 极软水 软 水 弱硬水 硬 水 极硬水
硬度（mg/L，以 CaCO3计）
＜75
◆专项分析：
只分析一个或少数几个成分，分析项目根据具体任务确 定。
如：在对地下水质作动态观测时，可只选有代表性的离 子作定期分析；
为判明含水层之间是否有联系时，只需要作个别离子的 分析；
在为寻找饮用水源进行地下水调查时，需进行水中有毒 成分如As（砷）、Pb（铅）、F（氟）等项目的分析。
三、水化学分析资料整理
如：CO2可促进碳酸盐类的溶解。
二、地下水中主要离子成分
◆主要离子共7种： Cl－、SO42－、HCO3－、Na＋、K＋、Ca2＋、Mg2＋
◆占主要地位离子随矿化度（含盐量）的变化： ☆低矿化水以HCO3－及Ca2＋ ，Mg2＋为主； ☆中等矿化水以SO42－及Na＋为主，阳离子也可以
是Ca2＋ ； ☆高矿化水以Cl－及Na＋为主。
地下水的化学成分形成作用
第八讲
地下水的化学成分及其形成作用（2）
OUTLINE
• • • • 地下水化学成分的形成作用 地下水化学成分的基本成因类型 地下水化学成分的分析内容 地下水化学成分的分类与图示
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地下水化学成分的形成作用
• 地下水的主要补给来源是大气降水和地表水。在补给 地下水之前，无论大气降水，还是地表水本身都含有 一定量的化学成分，如被风吹入大气的海水，混入大 气降水的尘埃等。
– 结果：使地下水中的硫酸根离子减少甚至消失，重碳酸离子增 加，pH值增大。
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地下水化学成分的形成作用
• 阳离子交替吸附作用：存在比较普遍的形成作用
– 概念：岩土颗粒表面带有负电荷，能够吸附阳离子。一定条 件下颗粒吸附地下水中的某些阳离子，而将其原来吸附的阳 离子转化为地下水的组分，这就是阳离子交替吸附作用。 – 机制：不同的阳离子吸附于岩土表面的能力不同，按吸附能 力排序如下：
Mg 2 2HCO3 CO2 H2O MgCO3
结果：地下水中的重碳酸根离子、钙离子/镁离子减少，矿化 度降低。
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地下水化学成分的形成作用
• 脱硫酸作用
– 概念：在还原环境中且有机质存在时，脱硫酸菌使硫酸根离子 还原为H2S，这便是脱硫酸做用。
脱硫酸菌
2 – 机制： SO4 2C 2H 2O H2 S 2HCO3
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地下水化学成分的形成作用
• 脱碳酸作用
– 概念：CO2在水中的溶解度随着温度升高或者压力的降低而减 少，一部分CO2便成为游离CO2从水中逸出，这就是脱碳酸做 用。
第6章 地下水的化学成分及其形成
② 地下水中出现H2S与CH4，其意义 恰好与出现O2相反，说明处于还原的 地球化学环境。 这两种气体的生成，均在与大气比 较隔绝的环境中，有有机物存在，微 生物参与的生物化学过程有关。其中， H2S是SO42-的还原产物。
③ 二氧化碳（CO2）
（4）氢（H2）
氢（H2）在地下水，特别是在热水和碳酸水中，经常 发现氢气。 两种成因： 常温下有机质的分解； 高温下非生物成因（如火山作用）。 －－在阿尔俾山褶皱带、现代火山区、含油气区和卤素建 造的地下水中，也发现有大量的氢气。 －－在含油气区地下水中溶解氢的含量多为n—n.10ml/l, 少数达n.100ml/l。个别大于1000ml/l。如高加索侏罗系深 部含水层中，氢含量达1531ml/l。 －－氢的挥发性极强，化学性质极为活泼，因此，封闭条 件差的地层中氢浓度很低，封闭条件好的地方才能保存较 高的氢。
半干旱的华北平原的潜山从山前冲积洪积扇到半干旱的华北平原的潜山从山前冲积洪积扇到滨海虽然有些地方也可分为重碳酸盐水硫酸盐滨海虽然有些地方也可分为重碳酸盐水硫酸盐水及氯化物水三个带但是大部分地区缺乏中间的水及氯化物水三个带但是大部分地区缺乏中间的硫酸盐水带而是出现过渡性的硫酸盐水带而是出现过渡性的重碳酸重碳酸氯化物氯化物或氯化物或氯化物重碳酸盐水带
总硬度—水中钙镁离子的总量，称为水的总硬度。 以mg/L (CaCO3) 表示。计算：Ca2+、Mg2+ 的毫克当 量总数×50 暂时硬度－当水煮沸时，一部分钙镁离子的重碳酸 盐因为失去二氧化碳而成为碳酸盐沉淀，沉淀部分 叫做暂时硬度（碳酸盐岩硬度）（与CO32-、HCO3结合的Ca2+、Mg2+ ）。
(5)人为污染：工业、生活污水中含有大量Cl-， 因此，居民点附近矿化度不高的地下水中，如 发现C1-的含量超过寻常，则说明很可能已受 到污染。
第7章 地下水的化学成分及其形成作用
第1节 概述
地下水的化学成分及其
形成作用
第2节 地下水的化学特征 第3节 地下水的主要物理、化学性质 第4节 地下水化学成分的形成作用 第5节 地下水化学成分的基本成因类型 第6节 地下水化学成分分析及其图示Biblioteka 第1节 概述问题：
1、地下水是否是纯水？
2、除水（H2O）以外，地下水中还哪些成分？它们是如 何形成的？这些成分对人类的生活、生产有何影响？
第3节 地下水的主要物理、化学性质
一、主要的物理性质：
色(color)、嗅(smell)、味(taste)、温度(temperature)、 透明度(diaphaneity, transparency)、比重(specific weight)、 导电性(conductance)、放射性(radioactivity) 二、主要的化学性质： 总溶解固体、硬度、酸碱性 。 两者关系：物理性质往往是化学性质的外在表现。
常温带深度 1－2m，昼夜变化 10－30m，地温年变化只有0.1℃
•常温带：是变温带以下一个极簿的地带。地温一般比当地年
平均气温高出1~2℃，粗略计算时可视为当地的年平均气温。
• 增温带：受地球内部热流控制。随深度增加而温度升高。用
地温梯度或地温增温率表示。
二、主要的化学性质
1、总溶解固体（TDS）（矿化度）
最低含量 mg/l
165
70
135
250
0.15
味道的强弱取决于地下水的温度，常温时不显，若将水加 热到20~30℃时，味道显著。
4、地下水的透明度
一般是透明的，如煤矿矿井水含大量煤屑等悬浮物而呈不透 明或半透明状。
（水的透明度分级表）确定水的透明度：
水文地质学基础第6章地下水的化学成分及其形成作用
人为因素
农业活动
农业活动中使用的化肥和农药会随着雨水渗入地下，对地下水的 化学成分造成影响。
工业废水排放
工业废水中的各种化学物质会随着废水渗入地下，对地下水的化 学成分造成影响。
采矿活动
采矿活动会改变地下水的水动力条件，使得地下水与矿坑中的溶 液发生混合，从而改变地下水的化学成分。
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地下水化学成分的利用与 保护
影响因素
长期变化的影响因素主要包括人类活动、气候变化和地质构造等。这些因素会 影响地下水的补给、径流和排泄条件，从而影响地下水化学成分的变化。
地下水化学成分的空间变化
空间变化
地下水化学成分的空间变化是指在不同地点或不同深度上，地下水化学成分的变 化情况。由于地下水的形成和运动受到地质构造、地层岩性和地形地貌等多种因 素的影响，因此地下水化学成分的空间变化通常比较复杂。
沉淀和溶解作用
沉淀和溶解作用
地下水中的化学成分在一定的条件下会形成沉淀或重新溶 解，从而改变地下水的化学成分。
沉淀和溶解作用的条件
沉淀和溶解作用的条件包括温度、压力、pH值、离子浓 度等。当这些条件发生变化时，地下水中的化学成分也会 发生变化。
沉淀和溶解作用的产物
沉淀和溶解作用可以形成各种矿物和岩石，如硬水垢、矿 泉水的形成等。同时，沉淀和溶解作用也会影响地下水的 硬度和酸碱度。
维持生态平衡
地下水参与水循环，对地表植被、土壤保持和水 生生态系统等具有重要影响，维持生态平衡。
3
地质灾害预警
地下水的异常变化可以预警地质灾害，如地震、 滑坡等。
地下水化学成分研究的意义
评估水质
01
了解地下水的化学成分有助于评估其水质，判断是否适合人类
饮用、农业灌溉等。
第7讲--地下水的物理性质、化学成分及其形成作用
一、离子成份—— HCO3-和CO32-
2来源 ① 大气中CO2 的溶解； ② 各种碳酸盐类及胶结物的溶解和溶滤；
Ca3C C O2O H2O C2 a2HC 3 O Mg3 CCO 2O H2O M2g2HC 3 O
③岩浆岩与变质岩地区，HCO3—主要来自铝硅酸盐 矿物的风化溶解。例如：钠长石
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二、地下水中的其它成分
❖ 细菌成分
地下水中的细菌成分来自生活污水、生物制品、造纸等各种工业废
水，污染地下水。
地下水卫生状况按菌度划分表
水的细菌分析结果一般用细菌 总数（每升水）、菌度（含有一 条大肠杆菌的水的毫升数）和检 定量（1L水中大肠杆菌的含量） 表示。我国规定1mL饮用水中细 菌总数不得超过100个，1L水中 大肠杆菌不得超过3个。
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3、来源 （1）石膏、硬石膏及含硫酸盐的沉积物
（2）硫化物及天然硫的氧化 （3）火山喷发物中硫的氧化 （4）大气降水中的SO42（5）有机物的分解 （6）生活、工业、农业废水 （7）燃烧给大气人为产生的SO42-与氮氧化合物，构成富含硫酸及 硝酸的降水（酸雨）,使地下水中SO42-增加。
2 F 2 e 7 O 2 S 2 H 2 O 2 F4 e 4 H S 2 S O 4 2 O
N 2 S 1 O a 1 6 iC 6 A 2 2 H 2 O O l 2 N 2 H a 3 H 2 C A 2 S 2 O 6 O li 4 S 2i
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一、离子成份——钠离子（Na+）:
钠是地下水中分布最广的阳离子，在高含盐量的地下水 中钠是主要离子。 ❖ 含量：
低矿化水中含量一般很低,仅mg/L; 高矿化水中含量最高可达g/L。
2 S 3 O 2 2 H 2 O 4 H 2 S4 2 O 11
水文地质学基础 第六章 地下水的化学成分及其形成作用讲课讲稿
☆按化学分析所得的全部离子、分子及化合物量
相加。（其中 HCO3－含量应取一半）
3.地下水按总矿化度分类：
矿化度 （g/L）
<1
1～3 3～10 10～50 >50
地下水类别 淡水 微咸水 咸水 盐水 卤水
（三）硬 度
1.硬度：水中Ca2＋、Mg2＋含量。 2.分类：
☆ 总硬度：水中所含Ca2＋、Mg2＋的总量。 ☆ 暂时硬度：将水加热至沸腾后,由于形成碳酸盐沉淀而从 水中析出的那一部分Ca2＋、Mg2＋的含量。 ☆永久硬度：水煮沸后仍留在水中的Ca2＋、Mg2＋含量。 ☆碳酸盐硬度:水中与HCO3－含量相当的Ca2＋、Mg2＋含量.
2. SO42－（中等矿化水主要的阴离子）
◆ SO42－在水中的含量受 Ca2＋的限制，在还原环境 中可被还原成 H2S。远不如 Cl－含量高。
◆ 来源： ☆含石膏或其它硫酸盐沉积物的溶解； ☆天然硫或硫化矿物的氧化 ☆化石燃料的燃烧。 ◆煤系地层常含有很多黄铁矿，因此流经这类地层
的地下水往往以 SO42－为主； 金属硫化物矿床附近的地下水中常以 SO42－为主。
◆元素在地下水中一般以离子、分子或气体状态 存在，以离子状态为主。
一、 地下水中主要气体成分
◆主要气体成分： O2、N2、CO2、CH4、H2S等，以前三种为主。
◆气体成分的意义：
1.反映了地下水所处的地球化学环境的特征 .
☆ O2起源于大气并指示氧化环境。影响地下水中元素的迁 移和化学成分的形成。
☆ N2的单独存在，可说明地下水起源于大气并处于还原环 境.
大气中（Ar＋Kr ＋Xe）/N2＝0.0118。据此可用以判断 地下水中N2的起源. ☆ H2S、CH4说明处于缺O2的还原环境。一般出现在封闭地 质构造的地下水中 。若浅部地下水中出现，则是受到了 污染。
第六章地下水的化学成分及其形成作用
水的 味道
咸味
涩味 苦味 清凉可口 味美适口
水中含有 NaCL
水中含有 Na2SO4 水中含有 MgCL2或 MgSO4 水中含有重 CO2 水中含有重碳酸钙、镁
六、比重（specific gravity） 地下水的比重取决于其中所溶解盐分的含量。地下淡水的比重通常认为与化 学纯水的比重相同，其数值为1。水中溶解的盐分越多，比重越大，有的可达 1.2--1.3。
四、嗅味（smell） 用鼻子闻，地下水一般是无气味的，但当其中含有某些离子或某种气体时， 则出现特殊的气味。例如：水中含有H2S气体时，具有臭鸡蛋气味；水中亚铁 盐含量很高时具有铁腥气味；含有腐殖质时具有腐草（沼泽）气味。水的气味 在低温时很难判断，加热到40 ℃时气味最明显。
地下水的物理性质
五、味道（sapor） 用嘴尝。地下水的味道取决于它的化学成分。
分 类 极软水 软水 微硬水 硬水 极硬水 Ca2+ 和Mg2+ 毫克当量 / L 德国度
＜1.5 1---3 3---6 6---10 ＞10
＜ 4.2 4.2---8.4 8.4---16.8 16.8---25.2 ＞ 25.2
6.2.4 地下水的总矿化度及化学表示式
酸碱度 PH=－lg[ H+ ]
测定地下水颜色的方法：取两支无色透明玻璃试管，一支装蒸馏水， 一支装被测地下水， 在管下衬以白纸，自上而下观测其颜色。
地下水的物理性质
三、透明度（diaphaneity） 地下水的透明度取决于水中固体与胶体悬浮物的含量。 地下水按透明度分为四 级：透明的、微浊的、混浊的和极浊的。 透明度的测定方法：通过盛水样的试管，以看清 3mm粗线的水深来确定。
地下水的化学成分
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地下水的化学特征
• 盐类的溶解度与地下水矿化度、主要离子含量之间的关 系。表6-1(0°C)。
盐类 NaCl
溶解度 350
盐类 MgSO4
溶解度 270
KCl
290
CaSO4
1.9
MgCl
558.1 (18°C) Na2CO3
193.9 (18°C)
CaCl
731.9 (18°C) MgCO3
– 含量：一般不超过几百毫克/升。 – 来源：1）沉积岩和变质岩中碳酸盐的溶解；2）岩
浆岩地区，则来自铝硅酸盐的风化溶解。
– 需要说明的，CaCO3和MgCO3在水中溶解度很低， 当水中有CO2时，才有一定数量碳酸盐溶于水，水 中的HCO3-的含量与CO2含量存在一个平衡关系。
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地下水的化学特征：主要离子成分
– 水是地球中元素迁移、分散与聚集的载体。 – 水也是许多地质过程的参与者，如岩溶、沉积、成
矿等地质过程中都有地下水的化学作用。
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概述
• 地下水的利用和防治都需要关注地下水的水质， 主要就是地下水的化学成分。
– 如饮用水对水质有严格的要求，需要进行水质评价 – 富含大量盐类或富集稀有元素的水本身就是液体矿床。 – 具有特殊物理性质和化学成分的地下水具有医疗意义。 – 控制污染物在地下水中的扩散，需要查明有关污染物的迁移、
• 地下水中元素的迁移不能脱离地下水的运动，不能孤 立、静止地研究地下水的化学成分及其形成规律。正 确的观点是：
– 水文地球化学的研究必须与地下水运动的研究相结合； – 必须从水与环境长期相互作用的角度，揭示地下水化学演化