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（三）地下水中的其他成分 1、微量组分——说明地下水形成的环境 2、胶体化合物 来源于有关矿床的风化溶解。 有机胶体，在气候炎热的沼泽地带的地下 水中含量较高 • 3、有机质 • 由生物的排泄物和生物遗骸分解形成。主 要分布于含石油、沥青、煤、泥炭、淤泥 等岩石中。 • 4、微生物——可以指示地下水所处的环境
地下水中CO2增加，水对碳酸盐岩的溶解、结晶 增加，水对碳酸盐岩的溶解、 地下水中 风化溶解能力愈强！ 岩风化溶解能力愈强！
）、地下水中主要离子成分 （二）、地下水中主要离子成分
地下水中含量多的有七种离子，阴离子： 地下水中含量多的有七种离子，阴离子：HCO-3，SO2-4，Cl阳离子： 阳离子： Ca2+, Mg2+, K+, Na+ 低含盐量的地下水——HCO-3、 Ca2+、Mg2+ 低含盐量的地下水 、 中等含盐量的地下水—— Ca2+、SO2-4、Na+ 主要原因：水中盐 中等含盐量的地下水 主要原因： 高含盐量的地下水—— Cl-、Na+ 高含盐量的地下水 类溶解度不同所致 碳酸盐类 < 硫酸盐类 < 氯化物 1、氯离子——最稳定的离子，是地下水含盐量多寡的标志 氯离子——最稳定的离子， ——最稳定的离子 来源： 来源：沉积岩中所含岩盐或其他氯化物溶解 岩浆岩中含氯矿物的风化溶解 海水入侵 火山喷发物的溶滤 人为污染
• 总硬度 = 暂时硬度 ＋ 永久硬度
• （四）地下水的侵蚀性——含侵蚀性CO2的 水、硫酸盐对混凝土的侵蚀；酸性水对机 械设备的侵蚀
溶滤作用—水岩相互作用时发生， 溶滤作用—水岩相互作用时发生，岩石成分溶解进入地下水 浓缩作用—蒸发排泄时发生，水分蒸发， 浓缩作用—蒸发排泄时发生，水分蒸发，矿化度不断增加 脱碳酸作用—在温度与压力发生变化时发生， 脱碳酸作用—在温度与压力发生变化时发生，溶解性碳酸盐沉淀 析出，硬度降低，pH值增大。 析出，硬度降低，pH值增大。 值增大 脱硫酸作用—在还原环境下发生： S↑。 脱硫酸作用—在还原环境下发生：SO42-→ H2S↑。脱硫细菌将硫 酸根还原成硫化氢，pH值增大 ——寻找油田的标志 酸根还原成硫化氢，pH值增大 ——寻找油田的标志 阳离子交替吸附作用—水中阳离子与岩土颗粒发生电性吸附， 阳离子交替吸附作用—水中阳离子与岩土颗粒发生电性吸附，吸 附能力强的置换吸附能力弱的 混合作用— 种不同类型地下水混合时发生， 混合作用— 2种不同类型地下水混合时发生，产生新成分 人类活动的作用——影响越来越大 主要发生在： 生产、 人类活动的作用——影响越来越大。主要发生在： 1 ）生产 、 生 —— 影响越来越大。 活废水、废渣排放； 施工、采矿、打井等人类活动， 活废水 、废渣排放； 2 ） 施工、 采矿、打井等人类活动，影响地 下水位， 下水位，从而影响水质
（一）、地下水中常见的气体成分 ）、地下水中常见的气体成分
）、氮 ）、二氧化碳 二氧化碳（ 氧（O2）、氮（N2）、二氧化碳（CO2） 、 硫化 ）、甲烷 氢（H2S）、甲烷（CH4） ）、甲烷（ 地下水中气体成分的意义： 地下水中气体成分的意义： 意义 气体成分——指示地下水所处的地球化学环境 指示地下水所处的地球化学环境 气体成分
• 矿化度 矿化度(g/L) : 低(<1) 阴 离 子: HCO-3 阳 离 子: Ca2+ 中(1-10) (1SO2-4 Ca2+,Mg2+ 高(10-30) (10ClNa+,K+
• （三）硬度——由钙镁离子的含量构成 • 总硬度：水中所含钙镁离子总量 • 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部分钙镁离 子含量 • 永久硬度：水加热沸腾后，仍留在水中的 钙镁离子含量。主要是钙镁离子的硫酸盐 和氯化物
水中存 在的物 质 气味
硫化氢
腐殖质
亚铁离 子 铁腥气 味
Hale Waihona Puke 腐蛋气 味鱼腥气 味
水温越 高，气 味越显 著
• 五、味道——来源于盐分及气体（20-30℃明显）
水中存在的 物质 NaCl Na2SO4 MgCl、 、 MgSO4 大量有机质 FeO
口味 咸味 涩味
水中存在的 物质 Fe2O3 腐殖质
口味 铁锈味 沼泽味 酸味
• 二、颜色 •
水中的物质及颜色
含粘 含悬 腐植 土 浮物 酸 质 取决 暗黄、 于悬 灰黄 浮物 颜色
水中 硬水 低价 高价 硫化 硫细 锰 铁 铁 氢 菌 含有 物质
水的 浅兰 灰蓝 黄褐 翠绿 红色 暗红 无荧 颜色 光的 淡黄 色
• 三、透明度 • 取决于水中固体矿物质、有机物和胶体悬浮物的含量。 • 透明的 微浊的 混浊的 极浊的 • 四、气味
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2、硫酸根离子——总含量仅次于氯离子 来源：含石膏或其他硫酸盐的沉积岩的溶解 天然硫或硫化矿物的氧化 酸雨下渗 3、重碳酸根离子 来源：各种碳酸盐岩类地溶解 岩浆岩与变质岩地区的重碳酸根离子主要来 自铝硅酸盐矿的风化溶解 4、钠离子——分布最广的阳离子 来源：沉积岩中岩盐及其钠盐的溶解 岩浆岩和变质岩中的含钠矿物的风化溶解 海水入侵 地下水中的钙镁离子可将岩土中吸附的钠离 子置换出来
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5、钾离子——易被植物摄取和岩土颗粒吸附 来源：含钾盐类沉积岩的溶解 岩浆岩、变质岩中含钾矿物的风化溶解 6、钙离子——是低含盐量地下水的主要阳离子 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、镁离子——易被植物摄取和岩土颗粒吸附 来源：白云岩、泥灰岩等碳酸盐岩的溶解 岩浆岩及变质岩中含镁钙矿物的风化溶解
• 二、地下水化学成分的性质 • （一）酸碱性——判定水中碳酸的存在形式 • 按pH值分为：强酸性水、弱酸性水、中性水、弱碱性 水、强碱性水 • 可以判断水中碳酸的存在形式及其百分含量 • （二）总矿化度——地下水中所含各种离子、分子及 化合物的总量，也称为总溶解固体（TDS） TDS也就是溶解于水中的固体的总量。测量单位mg/L， 它表明1升水中溶有多少毫克溶解性总固体。水中溶解 物越多，水中的TDS值就越大，水的导电性也越好。
过渡区 矿化度中、 矿化度中、SO4--MgCa
浓缩作用 水流迟缓 矿化度高、 矿化度高、Cl--Na
• 第四节 地下水化学成分分析与资料整理 • 一、地下水化学成分分析的内容 • 1、简分析：项目少、水样多、精度低—— 用于普查 • 2、全分析：项目多、将度高、20项以上— —用于详查 • 3、专项分析：工作任务需要，一项或几项
第二节 地下水的化学成分
地下水不是纯的H ，而是天然溶液 含有各种组分。 天然溶液， 地下水不是纯的 2O，而是天然溶液，含有各种组分。 水是良好的溶剂，在空隙中运移时，可溶解岩石中的成分。 水是良好的溶剂，在空隙中运移时，可溶解岩石中的成分。在 自然界水循环过程 水循环过程中 地下水与大气圈、 自然界水循环过程中，地下水与大气圈、水圈与生物圈同时发 生着水量和化学成分的交换 化学成分的交换。 生着水量和化学成分的交换。 一、地下水中常见的化学成分 化学性质：气体成分、离子成分、胶体物质、有机质等。 化学性质：气体成分、离子成分、胶体物质、有机质等。 是岩石中元素迁移、分散与富集的载体 载体。 水是岩石中元素迁移、分散与富集的载体。研究许多地质作用 时都不能不涉及地下水的化学作用。 时都不能不涉及地下水的化学作用。 不同的用水目的在利用地下水时，对水的质量有一定要求 不同的用水目的在利用地下水时， 饮用水、锅炉用水、地下水对混凝土的侵蚀性等） （如：饮用水、锅炉用水、地下水对混凝土的侵蚀性等） 研究地下水的化学成分与作用必须与地下水的流动条件结合 研究地下水的化学成分与作用必须与地下水的流动条件结合 化学成分与作用必须与地下水的流动条件
苦味（ 苦味（引起 H2S-CO2同 呕吐、腹泻） 呕吐、腹泻） 时存在 甜味 墨水味
CO2及适量 可口 Ca(HCO3)2、 Mg(HCO3)2
• 六、导电性 • 取决于各种离子的含量和离子价，离子含 量越高，离子价越高，水的导电性越强 • 七、放射性 • 取决于水中所含放射性元素的数量，一般 地下水放射性微弱，但埋藏和运动于放射 性矿床及酸性火成岩分布区的地下水，其 放射性显著增强。
二、地下水化学分析资料整理 离子当量=离子量/离子价 离子毫克当量数=离子毫克数/离子当量 某离子的毫克当量百分数=某离子毫克当量 数/离子当量总数*100% • 水的类型：毫克当量百分数>25%的离子参 与命名。且阴离子在前、阳离子在后；含 量大的在前，含量小的在后。 • • • •
第六章 地下水的物理性质及化学 成分
——反应地下水的形成环境和形成过程，有助 于阐明地下水的起源、形成和分布规律。并且 通过分析其成分有利于不同部门对水质的不同 要求
• 本章内容 • 第一节 地下水的物理性质 • 第二节 地下水的化学成分 • 第三节 地下水化学成分的形成 • 第四节 地下水化学成分的分析与资料整理 • 第五节 地下水按化学成分分类
第三节 地下水化学成分的形成
地下水化学特征具有分布性 由于地下水化学成分形成作用受区域自然地理与地质条件的影响， 由于地下水化学成分形成作用受区域自然地理与地质条件的影响， 地下水的化学特征往往具有一定的分带性（空间上的）。 地下水的化学特征往往具有一定的分带性（空间上的）。
丘陵
倾斜平原区
低平原
溶滤作用 水交替迅速 矿化度低、 矿化度低、HCO3--Ca
氧化环境、 氧化环境、 还原环境
气体成分— 气体成分 可以增加水对盐类的溶解能力
促进水→岩的化学反应， 促进水→岩的化学反应，相互作用
地下水中常见的气体成分 1、氧（oxygen, O2）、氮（nitrogen, N2） 、 ）、氮 起源：大气圈随降水入渗进入含水层中，如富含 起源：大气圈随降水入渗进入含水层中，如富含O2与 N2 ——说明地下水是大气起源的 说明地下水是大气起源的 环境：在封闭环境下，氧被耗尽只剩下 环境：在封闭环境下，氧被耗尽只剩下N2，若符合惰性气 体和氮气的比值， 体和氮气的比值，指示水是大气起源且处于封闭环境 2、硫化氢（H2S）、甲烷（methane, CH4） 、硫化氢（ ）、甲烷 ）、甲烷（ 这两种气体都是在较封闭环境中， 这两种气体都是在较封闭环境中，在有机质与微生物参与 生物化学过程中形成。还原环境下： 的生物化学过程中形成。还原环境下： 中形成 SO2-4 → H2S，成煤过程，煤田水 ，成煤过程， 成油过程， 成油过程，油田水