地下水化學(xué)成分形成的主要影響因素

1、地下水化學(xué)成分形成的主要影響因素地下水化學(xué)成分形成的主要影響因素有四大類(lèi)：分別是自然地 理因素、地質(zhì)因素和水文因素、生物因素和人為因素，下面將詳細(xì)分 析并舉例說(shuō)明其主要的影響因素。一.自然地理因素包含地形；水文；氣候（氣象 /降水/氣溫 /蒸發(fā)）。（1）地形： 影響水交替條件， 而水交替條件又影響水的化學(xué)成分 和礦化度。地形切割強(qiáng)烈，水的交替條件就好，有利于淡水的形成。 反之，則形成高礦化度的咸水或鹽水。如山區(qū)形成碳酸型水，而平原 易形成硫酸水或氯化物型水（2）水文：密集的水文網(wǎng)有利含水層的水交替條件。鹽分的帶出 及淡潛水的形成。在水文網(wǎng)稀疏的條件下，地下水徑流受阻，從而使 潛水礦化度增高。（

2、3）氣候 氣象 降水 大氣降水能使地下水的儲(chǔ)存量、礦化度和化學(xué)成分發(fā)生明顯變 化。降雨對(duì)地下水化學(xué)成分的影響 ,可以分為直接與間接兩種作用方 式 ,所謂直接方式 ,是指雨水中的化學(xué)組分 ,通過(guò)包氣帶直接入滲補(bǔ)給地 下水 ;間接方式 ,是指雨水在經(jīng)過(guò)包氣帶并與巖土發(fā)生復(fù)雜的物理化學(xué) 作用過(guò)程中進(jìn)入地下水。實(shí)際上 ,地下水化學(xué)成分的變化 ,是在上述兩 種過(guò)程中共同完成的只不過(guò)在降雨為 pH 值過(guò)低的酸雨時(shí)與巖土的作 用更強(qiáng)烈 ,地下水化學(xué)成分的變化更深刻罷了。i.據(jù)蘇州市某廠(chǎng)周?chē)?984年檢測(cè)的淺層地下水中SO42-含量和水的 化學(xué)類(lèi)型,由資料看出 ,硫酸型水廣泛分布 ,面積約為五平方公里，其 中

3、 C8井點(diǎn)礦化度為2.21克/升，總硬度高達(dá)50.7德國(guó)度，為全市之冠； 尤其是距該廠(chǎng)北側(cè)30米左右的C5、C3。井孔點(diǎn)（為淺鉆孔，水位埋深1 米）地下水中SO42-含量居然高達(dá)2.63 一 2.494克/升，礦化度達(dá)到 4.93 一 5.21 克/ 升,總 硬 度 為 2 5.2一 4 1.6德國(guó)度,明顯的與該 廠(chǎng)經(jīng)常排放高濃度的SO42-所形成的酸雨有密切關(guān)系，地下水中的SO42- 含量如此之高 ,與酸雨中的高含量的 SO4 的直接入滲有關(guān) ,也是酸雨中 高濃度 的H+與本區(qū)淺部土層 中豐富的鋁硅酸鹽（100克土中含有 SiO2 +A I2O3達(dá)到80克左右）強(qiáng)烈作用的結(jié)果。Word 文檔

4、律腥地下水化學(xué)廉分三感冏ii.因子F32的得分表現(xiàn)為地下水小于地表水，在馬鞍山收費(fèi)站和 胡家灣最高，這兩個(gè)點(diǎn)屬于地表河流系統(tǒng)，說(shuō)明巖溶地下水中的Na+、 C受到地表水體中溶質(zhì)的影響.然而，由表3.1的分析可知，金佛山地 區(qū)的大部分巖溶地下水樣品中 Na+、Cl-并不高，基本與大氣降水接近 可以認(rèn)為其主要來(lái)自大氣降水。 氣溫關(guān)中盆地氣溫對(duì)地下水富集氟離子的影響。 地下水中的氟主要來(lái) 源于基巖土壤中的含氟礦物呈吸附態(tài)的氟和氟絡(luò)合物！但是氟由固 相轉(zhuǎn)入液相，由吸附態(tài)變?yōu)榻馕鰬B(tài)，其遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程和量受到多種因素的影響，其中溫度的影響闡述如下：圖2表示了 1012月份地下水水溫與F離子含量關(guān)系圖。在枯水期

5、，溫度較低的情況下，地下水 溫在718 C波動(dòng)，而高氟地下水溫主要集中在 1316 C,最大值出 現(xiàn)在13.514.5 C。一般情況下，水溫高時(shí)有利于含氟礦物的溶解和 呈吸附態(tài)氟的解析，有利于氟在水中富集。這是因?yàn)樗疁馗?，氟離子 的活性增強(qiáng)，巖石土壤表面的呈吸附態(tài)的氟易于解離，并在水中富 集；同時(shí)巖石土壤等的含氟的化合物溶解度增大，導(dǎo)致水中的氟含量 升高!但從圖中可以看出，在1618 C范圍內(nèi)，雖然地下水溫度較高， 但氟離子的含量卻相對(duì)較小，這是因?yàn)樵跍囟容^高時(shí)，離子的活性增 強(qiáng)，其他離子的溶解對(duì)氟離子起到了抑制作用。 這也說(shuō)明水溫主要是 起到促進(jìn)含氟礦物及呈吸附態(tài)氟的解析和溶解，并不是水中氟

6、含量高 的主要因素，只是引起地下水中氟離 子含量高的一個(gè)有利因素。三一二j白總1冕Word文檔 蒸發(fā)關(guān)中盆地蒸發(fā)對(duì)地下水富集氟的影響。 高氟地下水形成的首要條 件是具有供氟能力強(qiáng)的氟源， 包括基巖和土壤中的含氟礦物， 以及呈 吸附態(tài)的氟和氟絡(luò)合物。 由關(guān)中盆地氟病區(qū)分布圖可以看出， 輕病區(qū) 處大部分位于渭北黃土臺(tái)塬處及河流高級(jí)階地區(qū)， 包氣帶主要為黃土 或黃土狀亞粘土， 垂直節(jié)理發(fā)育， 大氣降水垂向入滲， 土質(zhì)上疏下實(shí)， 溶濾作用強(qiáng)烈，包氣帶中可溶性氟含量較高，該區(qū)域水力坡度較大， 側(cè)向徑流條件較好， 潛水位埋深較深， 地下水中的氟主要來(lái)自水巖 界面間的含氟礦物的溶解與溶濾 ; 中病區(qū)位于二三

7、級(jí)階地處，水力坡 度變緩，側(cè)向溶濾作用更加明顯，地下水中的氟含量變高 ; 重病區(qū)主 要位于構(gòu)造洼地處，該區(qū)域水位埋深淺，蒸發(fā)濃縮作用強(qiáng)烈，地下水 中的氟隨著毛細(xì)帶上升， 受到某些礦物的吸附而滯留在包氣帶中， 隨 著降雨的入滲，水巖界面間的含氟礦物通過(guò)溶濾作用進(jìn)入地下水 中。圖 6 反映了土壤樣本的不同深度處的可溶性氟含量的大小。圖 7 表示氟含量與不同的水文地球化學(xué)地段間的關(guān)系。從圖 6 中可以看 出， 00.2m 包氣帶土壤中的可溶氟含量隨著深度的增加而增加，基 本上在 0.2m 左右可溶氟的含量最高，說(shuō)明 0.2m 以下的包氣帶可溶 性氟主要來(lái)自表層，溶濾作用使得可溶性氟在包氣帶中向下遷移

8、 ; 而 XAT001 土壤表層的可溶性氟含量最大，說(shuō)明表層土已受到了污染。 可溶性氟的含量總體上呈減少趨勢(shì)， 0.20.5m 處的包氣帶土壤可溶 性氟的含量基本上變化很小，說(shuō)明 0.20.5m 為可溶性氟的吸附帶， 由于吸附作用的存在使得可溶性氟向水中遷移的量減小， 但溶濾作用 促進(jìn)土壤中可溶性氟向地下水中氟轉(zhuǎn)化的總方向并未改變。圖7則說(shuō)明，PTW004、FCW001和PTW001位于沖洪積扇處，該處水力坡度大水循環(huán)交替積極，以溶濾作用為主，地下水中的氟含量 普遍較低；而淋溶一蒸發(fā)地段位于黃土塬和高級(jí)階地處，氟含量的升 高主要是因?yàn)閭?cè)向溶濾作用的加強(qiáng)。由于受到洛河的稀釋作用，D004、D00

9、1兩點(diǎn)的氟含量相對(duì)較?。粡?qiáng)烈蒸發(fā)地段位于鹵泊灘的塬 面洼地處，該地段水位埋藏較淺，水流滯緩，以蒸發(fā)濃縮作用為主。圖6和圖7則說(shuō)明了氟向地下水中的遷移主要取決于溶濾作用， 而 地 下水中氟的聚集主要取決于蒸發(fā)濃縮作用。圖7做育鼠與水文地球化學(xué)地段間的關(guān)系一便住rb遲謔Word文檔二地質(zhì)因素和水文地質(zhì)因素：包含地質(zhì)構(gòu)造；土壤、巖石的礦物成分和水巖作用時(shí)間（地下水流速）地質(zhì)及水文地質(zhì)條件對(duì)地下水化學(xué)成分的形成在一定程度上起 著決定性的作用 ,這主要表現(xiàn)在地形地貌、巖層性質(zhì)、地下水循環(huán)條 件及埋藏的不同，其化學(xué)成分往往有很大的差別。在新生界含水巖組的地下水中，水化學(xué)成分在空間上的變化較 大，在鹽池南北

10、分水嶺以東地區(qū)，地下水水力坡度大，徑流較好，水 交替作用強(qiáng)烈，地下水類(lèi)型以HCO3SO4水為主，分水嶺以西地區(qū)，地 下水水力坡度小，水化學(xué)類(lèi)型通常為 SO CI型水。羅漢洞含水巖組的地下水化學(xué)類(lèi)型以 SO CI水為主。該含水巖組 在鹽池南北分水嶺以東多被薄層第四系覆蓋， 在鹽池縣周?chē)男律?和羅漢洞組的TDS含量均較高，在鹽池南北分水嶺以西大部分地區(qū)被 薄層第四系和第三系雙重覆蓋， 在研究區(qū)的西南部?jī)蓚€(gè)含水巖組的含 量都有明顯的減小。另外兩個(gè)含水巖組SC42-和CI-的含量分布特征在鹽 池縣城周?chē)约把芯繀^(qū)的西南部都有相似的分布特征。 由此可以看出 ，該含水巖組地下水的主要來(lái)源為新生界含水巖

11、組里補(bǔ)給。環(huán)河含水巖組的地下水總體由南向北徑流， 且凈流滯緩， 水力坡 度約為 1.7%，水質(zhì)較差，由于地下水流緩慢，水化學(xué)類(lèi)型變化不明顯 ，以SO CI型和SC4 HCC3為主。（1）地質(zhì)構(gòu)造：斷裂使巖石發(fā)生破壞并形成裂隙，由于斷裂構(gòu)造發(fā) 育很深，這樣沿著這些深大斷裂從深部涌出熱的， 有時(shí)帶氣體的礦水， 甚至鹵水，從而使淺部地下水化學(xué)成分發(fā)生急劇變化。（2）土壤等自然因子對(duì)巖溶水的影響F22因子的得分值表明：值較高的水樣點(diǎn)（如蓬萊林$知音山莊和碧 潭泉） 基本都位于金佛山下土壤層較厚的地方3 說(shuō)明土壤等自然因素對(duì)金佛山巖溶水中的HC03-和Mg2+具有決定性影響土壤是一個(gè) 巨大的碳庫(kù)，全球土

12、壤碳容量是森林的 23 倍，土壤中 CO2 含量超 過(guò)大氣的10倍，其溶于水，形成HCO3-，成為地下水中HCO3-的 主要來(lái)源。（3）水巖作用時(shí)間（地下水流速）從因子F嚴(yán)的得分值來(lái)看，從地表水到地下水，得分值逐漸增大，特 別是深部來(lái)源 （ 如金佛山溫泉） 的水中各種離子質(zhì)量濃度都較高，反 映了大氣降水來(lái)源補(bǔ)給的地下水經(jīng)過(guò)充分的水 （巖作用后沿裂隙、斷 裂運(yùn)移，并在地表出露，意味著在因子 F1 上具有高載荷的離子受到 水巖作用時(shí)間長(zhǎng)短等的控制。三生物因素（ 1 ）植物：使水富集微量元素；選擇性地吸收離子 植物的蒸發(fā)：干旱條件下，植物蒸發(fā)量大，引起潛水礦化度提高。 植物選擇吸收離子，改變水的 P

13、H值和化學(xué)類(lèi)型。例如鹽生植物吸 收 Cl- 植物的有機(jī)殘骸影響土壤的酸堿度，從而影響潛水的 PH值和水化 學(xué)類(lèi)型。例如針葉林產(chǎn)生酸性水， PH 值可達(dá)到 4，闊葉林產(chǎn)生堿性。 植物根放出的 CO2 降低土壤的 pH 值，并促使很多礦物質(zhì)轉(zhuǎn)入溶Word 文檔液。在土壤溶液和潛水中，HCOJ含量取決于土壤中的C02（2）微生物：脫硫細(xì)菌；硝化細(xì)菌主要是起催化作用，不影響反應(yīng)方向，但影響反應(yīng)速率。例如：在 含石膏的灰?guī)r地層里，約470m深處，發(fā)現(xiàn)了硫酸鹽還原菌；在含油 地層1000m深處、在海相地層 2700m深處（壓力為3*107pa）、在 無(wú)煙每層500m深處，發(fā)現(xiàn)了硫酸鹽還原菌。四.人為因素：

14、灌溉，排污，農(nóng)藥、肥料使用：地下水硬度增高，污 染物含量增大，改變地下水化學(xué)類(lèi)型。1 .人工開(kāi)采地下水對(duì)潛水化學(xué)成分的影響及原因 .開(kāi)采區(qū)含水層的礦化度提高。原因是潛水位下降，包氣帶加厚， 充氧作用加強(qiáng)，氧化作用加強(qiáng)，使不溶解的硫化物轉(zhuǎn)化為可溶硫酸鹽， 并被水所溶濾，礦化度提咼。 .在?；螓}湖附近開(kāi)采淡水，有可能使鹽水由?；螓}湖進(jìn)入含水層， 使淡水被鹽化。 .開(kāi)采時(shí)，由于同一含水層或含水層的鹽水侵入，使地下淡水礦化 度提高。2. 人工開(kāi)采地下水時(shí)對(duì)承壓水化成分的影響 開(kāi)采承壓地下水時(shí)，形成降落漏斗，在漏斗范圍內(nèi)壓力降低，使水 流從高壓流向低壓時(shí)，由于減壓，從水中逸出 CO2，析出鐵和堿金屬 的

15、碳酸鹽沉淀，導(dǎo)致水化學(xué)成分變化（減壓脫氣）. 開(kāi)采承壓地下水時(shí)，由于承壓水位下降低時(shí)，使隔水層和上覆巖層 的靜水壓力降低，造成粘土層有效壓力增加而產(chǎn)生壓實(shí)作用，使粘 土中的水進(jìn)入含水層，引起水化學(xué)成分變化。 開(kāi)采承壓地下水時(shí)，區(qū)域性大降落漏斗的形成，（直徑可達(dá)幾十公里） ，可以把它看作一個(gè)特殊的排泄窗口，使下部含水層的水的導(dǎo)入， 而引起地下水礦化度的增高 （越流滲透 ）。3. 實(shí)例 1: 一供水井， 井深 91.5 米，含水層為含黃鐵礦的絹云母片巖。 連續(xù)抽水 13 個(gè)月，水位下降 36.5 米，在這個(gè)期間內(nèi)，水中 SO42- 濃度在 13mg/l 左右。停抽 4 個(gè)月后， 再次抽水時(shí)， 第一

16、天的水樣中， SO42-=1330mg/l, Fe2+ 不斷降低， pH 值升高。這種現(xiàn)象出現(xiàn)的原因 是（1）由于水位下降很大，所以形成了一個(gè)漏斗區(qū)；在漏斗區(qū)內(nèi)， 原來(lái)的含水層變?yōu)榘鼩鈳В?因絹云母片巖中的黃鐵礦被氧化， 其反應(yīng) 如下：702 + 2FeS2 + 2H2O = FeSO + 2H2SO4（2）停抽期間，水位逐漸恢復(fù)，使第一次抽水所形成降落漏斗區(qū)又 主充滿(mǎn)了水，黃鐵礦氧化所產(chǎn)生的 SO42-和H+進(jìn)入水中，溶解FeSO 結(jié)果，在漏斗區(qū)內(nèi)形成一個(gè) SO42-，F(xiàn)e2+，H+濃度的局部污染暈。（3）再次抽水時(shí)，這部分水首先被抽出，從而出現(xiàn)第一天水樣中 SO42-，F(xiàn)d+濃度高，pH值

17、降低的現(xiàn)象。（4）隨著抽水繼續(xù)，原漏斗區(qū)外的水流入與漏斗區(qū)的水混合。因此， 產(chǎn)生SO42-，F(xiàn)e2+，H+逐漸降低的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象是典型的氧化還原過(guò) 程。4. 實(shí)例 2：因子 F4 得分離人類(lèi)活動(dòng)中心越近，值越高，得分最高的大彎道和頭度酒廠(chǎng)， 受到人類(lèi)農(nóng)業(yè)活動(dòng)和工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的影響， 具有 較高的NO3-質(zhì)量濃度。而位于保護(hù)區(qū)深處的許多泉點(diǎn)在因子F4上的得分都較低，說(shuō)明金佛山保護(hù)區(qū)內(nèi)表層巖溶地下水受人類(lèi)活動(dòng)的影 響不明顯。人類(lèi)生產(chǎn)活動(dòng)對(duì)巖溶水中的 N03質(zhì)量濃度具有重要貢獻(xiàn)。5.實(shí)例3:下面的表5是蘇州市19 84年16 1個(gè)淺 層地下水檢測(cè)井 點(diǎn)SO42-、NO3-含量按功能區(qū)統(tǒng)計(jì)值，工業(yè)區(qū)和

18、交通車(chē)輛稠密區(qū)地下水 中SO42-、NO3-含量最高，這與表表2,表3中各功能區(qū)大氣 SO2、NOx 濃度完全吻合。滋州市不同功倦?yún)^(qū)潛水化學(xué) 成分含量（單位黑克/升）項(xiàng)目含雖NO；*f啓民區(qū)工業(yè)區(qū)交通區(qū)|102.17130.03fil.80 1農(nóng)業(yè)區(qū)92.2552.63注：表中數(shù)值為161個(gè)井點(diǎn)均值參考文獻(xiàn)：1 張春潮王文科孫一博李慧魏哲高氟地下水影響因素信息的提取. 水資源與水工程學(xué)報(bào).2013年6月第24卷第3期.J2 曾敏沈立成肖瓊邱述蘭住鵬基于SPSS的巖溶地下水質(zhì)變化及其影響因素一以重慶市金佛山表層巖溶地下水為例.2012年4月第35卷第2期.J3 竇妍.鹽池地區(qū)地下水化學(xué)成分演化規(guī)律研究中國(guó)優(yōu)秀碩士學(xué)位論 文全文數(shù)據(jù)庫(kù).DBWord文檔Zj 了進(jìn)-步什折齊亍嶄常缸朋點(diǎn)的水質(zhì)伏況采用冋歸方袪求出因子得分兩較年陣如炭盤(pán)所示* 由系貌矩悴桁4卜公因子養(yǎng)示為KJ牛指標(biāo)的線(xiàn)性他式.囚了得分憾數(shù)為：F = 0. 169.1 + 0. I R.i, * 0. 2.15.1-. +11 CH 1 a- + 0. 27.r + 0r 217.v - Q, J 53as + 1 L15.rh +0. 口丁工* + 0.竺9. r f7 =