水文地质学基础第六章地下水的化学成分及其形成作用ppt课件.ppt
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1、第六章 地下水的化学成分及其形成作用6.1 研究地下水化学成分的意义1.水是复杂的水溶液;2.确定地下水的起源与形成。3.各种目的利用地下水对水质有要求;4.是宝贵的液体矿产,需要查明有关组分的富集规律。5.作为找矿的标志。6.作为地下水污染程度的标志。,6.2 地下水的化学特征,元素在地下水中的含量,取决于其在地壳中的含量及其溶解度。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
2、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(ArKrXe)/N20.0118。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。2.增加水溶解盐类的能力,促进某些化学反应.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。,1.
3、Cl(高矿化水的主要阴离子),广泛分布于地下水中.含量变化大,由数mg/l数百g/l。常可用来说明地下水的矿化程度。来源:沉积岩、岩浆岩的溶解;海水;来自火山喷发物的溶滤;人为污染。注意:居民点附近矿化度不高的地下水中如发现Cl含量超过一般情况,则说明已受到污染。,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。,3.HCO3(
4、低矿化水的主要阴离子),分布广泛,但含量一般不超过数百mg/l.除了酸性水外,所有淡水中HCO3均可出现。来源:碳酸盐岩石的溶解:岩浆岩与变质岩地区,铝硅酸盐矿物的风化溶解。,4.Na(高矿化水的主要阳离子),低矿化水中,Na含量仅数mg/l数十mg/l;高矿化水中,Na含量最高可达数十g/l。来源:沉积岩、岩浆岩和变质岩的溶解;海水;5.K 地下水中K的含量只有Na含量的410。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
5、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。,三、地下水中的其它成分,次要离子:H、Fe2、Fe3、Mn2、NH4、OH、NO3、NO2、CO32等;微量元素:Br、I、F、B、Sr等;胶体:如Fe(OH)3,Al(OH)3和H2SiO2等。有机质微生物,四、地下水主要化学性质(一)酸碱性 1.表示方法:PHlgH+PH7,水呈中性;PH7,水呈碱性2.地下水按PH值分类:,(二)总矿化度(总含盐量、总溶解固体TDS),1.总矿化度:地下水中所含各种离子、分子及化合物的总量。以g/L表示。2.表示方法:105110时,将水烘干后所得的干涸残余物的总量 按化学分析
6、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:,(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.当Ca2+Mg2+HCO3-时,暂时硬度=总硬度.当Ca2+Mg2+HCO3-时,暂时硬度=碳酸盐硬度.,3.表示方法:毫克数(mg/L,以CaCO3计)毫克当量数(meg/L):一升水中含Ca2、Mg2的毫克当量
7、总数。离子的当量离子量(原子量)/离子价 化合物的当量=化合物分子量/阴(阳)离子价 meg/Lmg/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/L2.8 H,4.地下水按硬度分类:,饮用水的适宜硬度一般为4.29 meg/L,即1225H.,(四)侵蚀性,1.碳酸盐侵蚀 CaCO3H2OCO2 Ca22HCO3 平衡CO2 侵蚀性CO2 混凝土固结后,在其表面及内部皆形成CaCO3。当含有侵蚀性CO2的水与混凝土接触时,CaCO3将溶解,从而使混凝土结构遭到破坏。,2.硫酸盐侵蚀(结晶性侵蚀)水中的可溶性离子(Na、K等)的硫酸盐与水泥中的
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