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1.1.2 水文学中的某些基本概念
Some concepts in hydrology（pp.1-13)
水 循 环
天然水的组成： 海洋：96% 冰：3% 地下水: 1% 溪流、湖泊： 0.01% 大气: 0.001%
滞留时间的概念
T = 总水量 / 输入水量 河水和地下水排入海 中的水量为：0.361020g/y 降水补充海水的水量 为： 3.51020g/y。故：
Ionic character: O - H = 3.5 - 2.1 = 1.4 39% ionic; 61% covalent - water is polar covalent. Water is a polar substance, meaning there is a positive and- a negative pole to the molecule.
In general, a relatively small number of inorganic constituents occur in substantial concentrations in most natural waters. Major constituents Ions: bicarbonate (HCO3-), calcium (Ca2+), chloride (Cl-), magnesium (Mg2+), sodium (Na+), and sulfate (SO42-). Neutral species: silica (H4SiO40) There are numerous possible minor and trace constituents. 23

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1.1 Introduction(引言)
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Scope of aquatic chemistry
Aquatic chemistry is concerned with the chemical reactions and processes affecting the distribution and circulation of chemical species in natural waters. The objectives include the development of a theoretical basis for the chemical behavior of ocean waters, estuaries(河口 、海湾), rivers, lakes, groundwaters, and soil water systems, as well as the description of processes involved in water t e c h n o l o g y . ＿＿W. Stumn & J.J. Morgan (1996）
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• Water chemistry
Water chemistry has a potential use for tracing the origin and the history of water. Water compositions change through reactions with environment, and water quality may yield information about environments through which the water has circulated. There is a great need in present- day hydrology to obtain better knowledge concerning residence times, flowpaths and aquifer characteristics, a need which often arises from man-made pollution problems. The water chemistry can provide the required information since chemical reactions are time and space dependent.
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•1986年 王秉忱 《地下水污染地下水水质模拟方
法》 •1988年 尹观 《同位素水文地球化学》 •1988年 刘崇喜 《水文地球化学找油理论与方法》 •1988年 李学礼 《水文地球化学(第二版)》 •1990年 史维浚 《铀水文地球化学》 •1993年 沈照理 《水文地球化学基础(新版)》 •1993年 李宽良 《水文地球化学热力学》 •1993年 李雨新 《水溶液理论概论》
国内主要的水化学方面的著作
•1926年 章鸿钊《中国温泉辑要》 •1977年 水工所 《水文地球化学找矿方法》 •1978年 水工所 《中国地下水》 •1980年 高万林等 《放射性水文地球化学找矿》 •1982年 李学礼 《水文地球化学》 •1983年 沈照理 《水文地球化学基础》 •1983年 张人权 《同位素在水文地质学中的应用》 •1984年 李昌静、卫中鼎 《地下水水质及其污染》 •1984年 刘存富 《同位素水文地质学基础》 •1985年 水工所 《水文地球化学理论与方法的研究》
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1.1.1 水文地球化学的发 展 历 史 （Histories of hydrogeochemistry) 国外:
•古希腊思想家亚里斯多德指出：“流 经怎样的岩石就有怎样的水”。 •古罗马，开始广泛利用地下热水，并 研究其成分，将矿水分为碱性矿水、铁 质矿水、含盐矿水和含硫矿水。
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•18世纪中页，罗蒙诺索夫的《论 地层》指出天然水是一种复杂的 溶液。 •20世纪初，维尔纳茨基为水化学 及水文地球化学的奠基人，C.A. 舒卡列夫提出水化学分类。 •1921年苏联科学院成立了世界上 第一个水文化学研究所

卤水（Brine): T划分的数字 标准并非绝对，仅 是一般的分法。
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1.2 化学背景(Chemical background) (pp.15-40)
1.2.1 Aqueous solution and properties of water
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STRUCTURE OF WATER
H(mg/l)=2.5[Ca] +4.1 [Mg]
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雨水的化学成分和水文地质中 的化学术语(II)
淡水（Fresh water): TDS <1000mg/L 微咸水（Brackish water): 1000mg/L<TDS<20 00mg/L 咸水（Saline water): 2000mg/L<TDS <35000mg/l

O
H
109°
H
+
the water dipole
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HYDROGEN BONDING

Because each water molecule has a positive and a negative end, these can attract one another to form a hydrogen bond.
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•1979年 H.Φ.沃兹娜娅 《水化学与微生物学》 •1982年G. Matthess 《The Properties of Groundwater》 •1988年 J.I. Drever 《The Geochemistry of Natural Waters》 （第二版）（1997已出第三版） •1988年 R.M. Pytkowicz 《平衡非平衡与天然水》 •1989年 J.D. Hem 《Study and interpretation of the chemical characteristics of natural water》 •1994 年 C.A.J. Appelo & D. Postma 《Geochemistry, Groundwater and Pollution》 •1996年 W. Stumm & J.J. Morgan 《Aquatic Chemistry》 •1997 年 Langmuir, AQUEOUS ENVIRONMENT GEOCHEMISTRY
Ca 2+
Cl-

Hydration isolates the ions from their neighbors and neutralizes the attractive forces that hold minerals together.
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COMPOSITION OF NATURAL WATERS
•2001 Kehew, Prentice-Hall
Applied
chemical
hydrogeology,
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国内:
•我国是文明古国，四千多年前我们的祖先
已凿井取水。 •秦代 李冰，四川凿井求盐的创始人。 •北宋 沈括(1031—1095)在《梦溪笔谈》中 记载了铅山县用“苦泉”炼铜。 •明代 李时珍(1519—1593)著《本草纲目》 提出按泉水成分分成五类：(1)硫酸泉；(2) 珠砂泉；(3)矾石泉；(4)雄黄泉；(5)砒石泉。 11
H O H O H O H
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H
Hydrogen bonding of water is the reason for the anomalous behavior of water compared to similar substances.
H
ION HYDRATION

Also because of the polar nature of water, ions will be surrounded by water dipoles (hydrated) in solution.