水文地质学基础第六章

石家庄经济工程学院 水文地质学基础课件

Fundamentals of Hydrogeology

水文地质学基础

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第六章6.1 概述

地下水的化学成分及其形成作用

6.2 地下水的化学特征 6.3 地下水的温度 6.4 地下水化学成分的形成作用 6.5 地下水化学成分的基本成因类型 6.6 地下水化学成分的分析内容与分类图示

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6.1地下水是一种复杂的溶液：

概述

赋存于岩石圈中,不断与岩土发生化学反应;与大气

圈、水圈和生物圈进行水量和化学成分的交换。 人类活动的影响改变了地下水的化学面貌。

地下水的化学成分是地下水与环境(自然地理、地质背景、人类活动)——长期相互作用的产物。

某区地下水的化学面貌,反映该区地下水的历史演变。研究地下水的化学成分，可以帮助我们回溯一个 地区的水文地质历史，阐明地下水的起源与形成。

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水是最为常见的良好溶剂：

它溶解、搬运岩土组分,并在某些情况下将某些组分从水中析出。 水是地球中元素迁移、分散与富集的载体： 许多地质过程(岩溶、沉积、成岩、变 质、成矿)都涉及地下水的化学作用。

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根据不同用途，利用地下水都对其水质有一定要求,并要进行水质评价： 饮用水水质评价

工业用水水质评价农业用水水质评价 工程建设项目用水水质评价

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地下水是宝贵的液体矿产：含大量盐类(如NaCl、KCl)或富集某 些稀散元素(Br、I、B、Sr等)的地下水是

宝贵的工业原料；某些具有特殊物理性质与化学成分的

水具有医疗意义；

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盐矿、油田、金属矿床所形成特定化学元 素的分散晕圈是找矿的重要标志。 污染物在地下水中散布,也会形成晕圈。 这就需要查明有关物质的迁移、分散规律

,确定矿床或污染源的位臵。

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地下水中化学元素迁移、集聚、分散的 规律——水文地球化学的研究内容。

地下水中元素迁移不能脱离水的流动； 水文地球化学的研究必须与地下水运动 的研究紧密结合。

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地下水水质的演变具有时间上继承的特点：自然地理与地质发展历史给予地下水的 化学面貌以深刻影响，故不能从纯化学角度 ,孤立、静止地研究地下水的化学成分及其 形成,必须从水与环境长期相互作用的角度, 去揭示地下水化学演变的内在依据与规律。

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6.2 地下水的化学特征 主要气体成分 主要离子成分

其他成分 总矿化度及化学成分表示式

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一、地下水中主要气体成分 地下水中常见的气体成分： O2、N2、CO2、CH4、H2S等。尤以前三种为主。 通常情况下，地下水中气体含量不高，只有几mg/L到 几十mg/L。 研究地下水中气体成分的意义：

①气体成分—能够说明地下水所处的地球化学环境； ②水中有些气体—会增加

水溶解盐类的能力，促进某些化学反应。

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1.氧(02)、氮(N2) 地下水中的氧气和氮气主要来源于大气。它 们随大气降水及地表水补给地下水,故以入渗 补给为主、与大气圈关系密切的地下水中含02 、N2 较多。 溶解氧含量愈多,说明地下水所处的地球化学 环境(氧化环境)愈有利于氧化作用进行。

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1.氧(02)、氮(N2) 02的化学性质远较N2活泼，在较封闭的环境中， 02将耗尽而只留下N2 。因此， N2的单独存在， 通常可说明地下水起源于大气并处于还原环境。 大气中的惰性气体(A、Kr、Xe)与N2的比例恒 定，即(A+Kr+Xe)/ N2 =0.0118。比值等于此数， 说明N2是大气起源的；小于此数，则表明水中含 有生物起源或变质起源的N2 。

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2.硫化氢(H2S)、甲烷(CH4): 地下水中出现H2S、CH4,其意义与出现O2相反,

说明处于还原的地球化学环境(还原环境)。 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。

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3.二氧化碳(C02): 地下水中的C02主要来源于土壤(有机质残骸的发酵作用与 植物的呼吸作用使土壤中源源不断产生C02并溶入流经土壤 的地下水中)。 含碳酸盐类的岩石,在深部高温下，可变质生成C02。

在少数情况下,地下水中可能富含C02 甚至高达1g/L以上。 煤、石油、天然气燃料,使大气中人为产生的C02明显增加。

大气中C02浓度的不断上升，引起了严重的温室效应，使气温上升。 地下水中含C02越多，其溶解碳酸盐岩与对结晶岩进行风化 作用的能力越强。

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二、地下水中主要离子成分 地下水中 …… 此处隐藏：285字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……