第一章 地球上水的性質(zhì)與分布課件

第一章

地球上水的性質(zhì)與分布第一章

地球上水的性質(zhì)與分布地球上水的物理性質(zhì)

水的形態(tài)及其轉(zhuǎn)化水的熱學(xué)性質(zhì)水溫水的密度水色與透明度地球上水的物理性質(zhì)

水的形態(tài)及其轉(zhuǎn)化水的形態(tài)及其轉(zhuǎn)化

水分子的結(jié)構(gòu)水的三態(tài)及其轉(zhuǎn)化水的形態(tài)及其轉(zhuǎn)化

水分子的結(jié)構(gòu)水分子的結(jié)構(gòu)水分子的極性結(jié)構(gòu)水分子的結(jié)構(gòu)水分子的極性結(jié)構(gòu)水分子水分子第一章地球上水的性質(zhì)與分布課件每個水分子的氧和氫原子之間互相吸引，2個氫原子的排斥作用

每個水分子的氧和氫原子之間互相吸引，2個氫原子的排斥作用

水的三態(tài)及其轉(zhuǎn)化

水的三態(tài)及其轉(zhuǎn)化

水的三態(tài)與水溫

一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下：

0℃以下為固體

0—100℃為液體

100℃以上為氣體水的三態(tài)與水溫

一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下：隨著水溫的升高，水分子聚合體不斷地減少，而單水分子不斷地增多。隨著溫度的降低，水分子聚合體不斷增多，單水分子不斷減少。水溫在3.98℃時，結(jié)合緊密的二水分子最多，所以此時水的密度最大，比重為1。隨著水溫的升高，水分子聚合體不斷地減少，而單水分子不斷地增多第一章地球上水的性質(zhì)與分布課件固態(tài)水（冰）的結(jié)構(gòu)

按四面體排列的相鄰水分子固態(tài)水（冰）的結(jié)構(gòu)

按四面體排列的相鄰水分子氫鍵為凝聚力的主要方面氫鍵為凝聚力的主要方面液態(tài)水結(jié)構(gòu)的主要理論模型

--------“閃動簇團(tuán)”模型

“閃動簇團(tuán)”模型，是把液態(tài)水看成以氫鍵結(jié)合的水分子的閃動簇團(tuán)，在略為“自由”的水中游泳的一種液態(tài)體系，這些簇團(tuán)的尺寸是比較小的，且處于不斷地轉(zhuǎn)化或“閃動”的狀態(tài)。指這些小簇團(tuán)本身是非常動蕩的，意即這里的氫鍵締合解開了，而另一處締合又立即完成，簇團(tuán)與非簇團(tuán)的水分子之間，也是處在連續(xù)地相互滲透、相互轉(zhuǎn)化之中，因而整個液體是均勻的，并可保持在一種穩(wěn)定的流通狀態(tài)之中。液態(tài)水結(jié)構(gòu)的主要理論模型

--------“閃動簇團(tuán)”模型第一章地球上水的性質(zhì)與分布課件液態(tài)水分子液態(tài)水分子水的熱學(xué)性質(zhì)

水變成水汽或冰融成水都要吸收熱量。相反，水汽凝結(jié)和水結(jié)成冰都要放出熱量，而且吸收或放出的熱量是相等的,這種吸收或放出的熱量稱為水的潛熱。水的熱學(xué)性質(zhì)

水變成水汽或冰融成水都要吸收熱量。相反，水汽冰的融解和水的蒸發(fā)，其潛熱均較其它液體為大，這與水分子結(jié)構(gòu)有關(guān)。因為熱量不僅用于克服分子力，而且需要用于雙水分子（H2O）2和三水分子（H2O）3聚合體的分解上。水的熱容量與潛熱特性，對整個地球上的熱量變化具有重要的調(diào)節(jié)作用，使冬季不致過冷，夏季不致過熱。冰的融解和水的蒸發(fā)，其潛熱均較其它液體為大，這與水分子結(jié)構(gòu)有水溫

海水溫度河水溫度湖泊、水庫水溫地下水的水溫水溫

海水溫度海水溫度海水熱量的收支

海水溫度的分布

海水溫度的時間變化

海冰

海水溫度海水熱量的收支海水熱量的收支

收入支出1．來自太陽和天空的短波輻射1．海面輻射放出的熱量2．來自大氣長波輻射2．海水蒸發(fā)時所消耗的熱量3．地殼內(nèi)熱通過海底傳給海水的熱量3．洋流帶走的熱量4．海面水汽凝結(jié)時放出的熱量4．海水垂直交換中耗掉的熱量5．洋流帶來的熱量

6．海水垂直交換中所得熱量

7．化學(xué)的、生物的和放射性物質(zhì)放出的熱量

8．海水運動產(chǎn)生的熱量

對海水溫度分布與變化影響最為重要僅對局部海區(qū)溫度變化影響較大海水熱量的收支

收入支出1．來自太陽和天空的短海水溫度的分布三大洋表面年平均水溫約為17.4℃，其中太平洋最高，達(dá)19.1℃；印度洋17.0℃；大西洋16.9℃。三大洋表面年平均水溫的分布特點是：北半球高于南半球，在南北緯0°—30°之間以印度洋水溫最高，在南北緯50°—60°之間大西洋水溫相差懸殊。海水溫度的分布三大洋表面年平均水溫約為17.4℃，其中太平洋第一章地球上水的性質(zhì)與分布課件第一章地球上水的性質(zhì)與分布課件第一章地球上水的性質(zhì)與分布課件近遠(yuǎn)海水溫變化圖近遠(yuǎn)海水溫變化圖水溫的垂直分布

大洋水溫的垂直分布，從海面向海底呈不均勻遞減的趨勢。表層擾動層表層暖水對流層深層冷水平流層水溫的垂直分布

大洋水溫的垂直分布，從海面向海底呈不均勻遞第一章地球上水的性質(zhì)與分布課件海水溫度的時間變化水溫的日變

影響水溫日變的因素：太陽輻射、季節(jié)變化、天氣狀況（風(fēng)、云）、潮汐和地理位置等大洋表面水溫日變一般很小，日較差不超過0.4℃。水溫的日變隨緯度的增加而減小。海水溫度的時間變化水溫的日變水溫的年變影響因素：太陽輻射、洋流性質(zhì)、季風(fēng)和海陸位置

地理分布：從赤道和熱帶海區(qū)向中緯海區(qū)增大，然后向高緯海區(qū)減??；在同一熱量帶，大洋西側(cè)較東側(cè)變幅大，靠近海岸地區(qū)更大；南北兩半球相比，北半球各緯度帶的年較差大于南半球。水溫的年變較高較高海冰海冰第一章地球上水的性質(zhì)與分布課件第一章地球上水的性質(zhì)與分布課件冰點溫度、最大密度溫度與鹽度關(guān)系只有當(dāng)水溫降到冰點以下，海水達(dá)到某種程度的過冷以后，在有結(jié)晶核的條件下，海水才開始結(jié)冰。海水結(jié)冰時，首先形成的是含純水的冰晶，這些冰晶包圍著未結(jié)冰的海水。冰晶析出后，剩下的鹽分使未結(jié)冰的海水變濃，結(jié)果進(jìn)一步降低了海水的冰點，這種海水就會下沉，并與下面海水發(fā)生混合。冰點溫度、最大密度溫度與鹽度關(guān)系只有當(dāng)水溫降到冰點以下，海水第一章地球上水的性質(zhì)與分布課件河水溫度

受到太陽輻射、氣溫等地帶性因素的控制，因而水溫和冰情的分布基本上體現(xiàn)了地帶性規(guī)律。河流水溫還受補(bǔ)給來源的影響：高山冰雪融水補(bǔ)給的河流水溫低；雨水補(bǔ)給的河流水溫較高；地下水補(bǔ)給的河流水溫變幅小。河水溫度

受到太陽輻射、氣溫等地帶性因素的控制，因而水溫和盧溝橋下的河水：河流水溫在空間上、時間上都有變化。冬季夏季盧溝橋下的河水：河流水溫在空間上、時間上都有變化。冬季夏季我國河流水溫的年變幅一般都較大。這也是我國氣候大陸性較強(qiáng)，各地氣溫年變幅一般很大的反映。長江我國河流水溫的年變幅一般都較大。這也是我國氣候大陸性較強(qiáng)，各黃河河流中的水流是紊流，一般情況下水溫比較均勻黃河河流中的水流是紊流，特別大而平靜的河流，河水很難徹底混合，垂線上水溫的分布具有成層特性。特別大而平靜的河流，河水很難徹底混合，垂線上水溫的分布具有成湖泊、水庫水溫

水溫的分布湖水溫度的變化白洋淀湖泊、水庫水溫

水溫的分布白水溫的分布水溫垂直梯度方程式中，Qz為深度z處單位時間通過1平方厘米水平面垂直紊動熱流通量；C的水溫垂直梯度水溫的分布水溫垂直梯度方程的水溫垂直梯度如果，C=1，ρ=1時，上式可記為：

此式說明垂直梯度與熱流通量成正比，與紊動擴(kuò)散系數(shù)成反比。西湖如果，C=1，ρ=1時，上式可記為：西湖當(dāng)湖水溫度隨水深的增加而降低時，即水溫梯度成負(fù)值時，將出現(xiàn)上層水溫高，下層水溫低，但不低于4℃，這種水溫的垂直分布，稱為正溫層（圖1－10）當(dāng)湖溫隨水深的增加而升高時，即水溫垂直梯度成正值時，將出現(xiàn)上層水溫低，下層水溫高，但不高于4℃。這種水溫的垂直分布，稱為逆溫層（圖1－10）當(dāng)湖溫上下層一致，即水溫垂直梯度等于零時，將出現(xiàn)上下層水溫完全相同，這種水溫的垂直分布，成同溫狀態(tài)。當(dāng)湖泊出現(xiàn)正溫層時，在湖面以下一定深度常常形成溫躍層，即上下層水溫有急劇變化的一段。地學(xué)辭典：13:8080/RESOURCE/CZ/CZDL/DLBL/DLTS0008/4780_SR.HTM

當(dāng)湖水溫度隨水深的增加而降低時，即水溫梯度成負(fù)值時，將出現(xiàn)上第一章地球上水的性質(zhì)與分布課件湖水溫度的變化

水溫的日變以表層最明顯，隨溫度的增加日變幅逐漸減小，最高水溫一般出現(xiàn)在每天的14—18時，最低水溫出現(xiàn)在5—8時，水溫日變幅在陰天和晴天之間的差別也較大，湖面水溫的年變，除結(jié)冰期外，水溫變化與當(dāng)?shù)貧鉁啬曜兿嗨?，但最高、最低水溫出現(xiàn)的時間要遲半個月到一個月左右。水溫月平均最高值多出現(xiàn)在7、8月，月平均最低值多出現(xiàn)在1、2月湖水溫度的變化

水溫的日變以表層最明顯，隨溫度的增加日變幅第一章地球上水的性質(zhì)與分布課件地下水的水溫

地下水的埋藏深度不同，溫度變化規(guī)律也不同。在不同地區(qū)，地下水溫度差異很大。地下水在一定地質(zhì)條件下，因受地球內(nèi)部熱能的影響而形成地下熱水。這種地區(qū)叫地?zé)岙惓^(qū)。地下水的水溫

地下水的埋藏深度不同，溫度變化規(guī)律也不同。第一章地球上水的性質(zhì)與分布課件水的密度

純水的密度海水密度水的密度

純水的密度純水的密度水分子有三種結(jié)構(gòu)形式：①四面體結(jié)構(gòu)；②類石英晶體結(jié)構(gòu)；③最緊密的堆積結(jié)構(gòu)。冰純水的密度水分子有三種結(jié)構(gòu)形式：①四面體結(jié)構(gòu)；②類石英晶體結(jié)海水密度海水密度是指單位體積內(nèi)所含海水的質(zhì)量，其單位為g/cm3。海水的密度狀況，是決定海流運動的最重要因子之一。海水密度是實用鹽度（s）、溫度（t）和壓力（p）的函數(shù)。因此，海水密度可用海水狀態(tài)方程表示：ρ(s,t,p)=ρ(s,t,0)/[1-10ρ/k(s,t,p)]

(1－3)式中，ρ為海水密度；k為海水正割體積彈性模量。k(s,t,p)=k(s,t,0)

+

Ap

+

Bp2

(1－4)式中，A、B為系數(shù)。海水密度海水密度是指單位體積內(nèi)所含海水的質(zhì)量，其單位為g/c在一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（p=0）下的海水密度，稱條件密度在現(xiàn)場溫度、鹽度和壓力條件下所測定的海水密度，稱為現(xiàn)場密度或當(dāng)場密度。在一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（p=0）下的海水密度，稱條件密度海水密度分布規(guī)律大洋表面密度隨緯度的增高而增大，等密度線大致與緯線平行。赤道地區(qū)由于溫度很高，鹽度較低，因而表面海水的密度很小，約1.02300。亞熱帶海區(qū)鹽度雖然很高，但那里的溫度也很高，所以密度仍然不大，一般在1.02400左右。極地海區(qū)由于溫度很低，所以密度最大。在三大洋的南極海區(qū)，密度均很大，可達(dá)1.02700以上。海水密度分布規(guī)律大洋表面密度隨緯度的增高而增大，等密度線大致水色與透明度水色與透明度水色

純水是無色的。自然界水體的水色，是由水體的光學(xué)性質(zhì)以及水中懸浮物質(zhì)、浮游生物的顏色所決定的。因為水體對太陽光譜中的紅、橙、黃光容易吸收，而對藍(lán)、綠、青光散射最強(qiáng)，所以海水水色多呈蔚藍(lán)色、綠色。

水色常用水色計測定。水色

純水是無色的。透明度通常是把透明度板（白色圓盤直徑為30厘米）放到水中，從水面上方垂直用肉眼向下注視圓盤，測出直到看不見圓盤時為止的深度，單位以米表示。這就是透明度。透明度還隨水面波動、天氣狀況、太陽光照等外部條件的不同而異。透明度是用薩氏盤（黑白間隔的盤）測定水深來間接表示光透入水面的深淺程度。其大小取決于水的渾濁度（指水中混有各種浮游生物和懸浮物所造成的渾濁程度）和色度（懸浮生物和溶解有機(jī)物造成的顏色）。（摘自九億網(wǎng)－農(nóng)業(yè)試點）透明度通常是把透明度板（白色圓盤直徑為30厘米）放到水中，水色和透明度，都反映了水體的光學(xué)特性。水面上光線越強(qiáng)，透入越深，透明度就越大；反之則小。水色越高透明度越大，水色越低透明度越小，見表1-7。水色和透明度，都反映了水體的光學(xué)特性。瘦西湖瘦西湖地球上水的化學(xué)性質(zhì)

天然水的化學(xué)成分天然水的礦化過程天然水的分類水體的化學(xué)性質(zhì)地球上水的化學(xué)性質(zhì)

天然水的化學(xué)成分天然水的化學(xué)成分懸浮物質(zhì)粒徑大于100納米（10-7米）的物質(zhì)顆粒，在水中呈懸浮狀態(tài)。膠體物質(zhì)粒徑為100—1納米的多分子聚合體，為水中的膠體物質(zhì)溶解物質(zhì)粒徑小于1納米的物質(zhì)，在水中成分子或離子的溶解狀態(tài)，包括各種鹽類、氣體和某些有機(jī)化合物。天然水的化學(xué)成分懸浮物質(zhì)粒徑大于100納米（10-7米）的物天然水的礦化過程水的礦化度：通常以1升水中含有各種鹽分的總克數(shù)來表示(克/升)。

天然水的礦化過程水的礦化度：通常以1升水中含有各種鹽分的總?cè)転V作用溶濾作用：土壤和巖石中某些成分進(jìn)入水中的過程稱溶濾作用。按其溶解性能可分為兩類：一類是按礦物成分的比例全部溶于水中，稱全等溶解礦物，例如，氯化物、硫酸鹽、碳酸鹽；一類是礦物中只有一部分元素進(jìn)入水中，而原始礦物保持其結(jié)晶格架，這一類稱不全等溶礦物，主要是硅酸鹽和鋁硅酸鹽。溶濾作用溶濾作用：土壤和巖石中某些成分進(jìn)入水中的過程稱溶濾作吸附性吸附性：陽離子交替作用天然水中離子從溶液中轉(zhuǎn)移到膠體上，是吸附過程。同時膠體上原來吸附的離子，轉(zhuǎn)移到溶液中是解吸過程。其特征有：①離子交換是可逆反應(yīng)，處于動態(tài)平衡；②離子交換以當(dāng)量關(guān)系進(jìn)行；③離子交換遵守質(zhì)量作用定律。膠體吸附的飽和容量稱為吸附容量。以100克膠體中吸附離子的摩爾數(shù)來表示。膠體對各種陽離子的吸附能力不同，并有如下順序：

H+＞Fe3+＞Al3+＞Ba2+＞Ca2+＞Mg2+＞K+＞NH

4+＞Na+＞Li+吸附性吸附性：陽離子交替作用天然水中離子從溶液中轉(zhuǎn)移到膠體上氧化作用氧化作用:天然水中的氧化作用，包括使圍巖的礦物氧化和使水中有機(jī)物氧化。硫化礦物的氧化是地下水中富集硫酸鹽的重要途徑。2FeS2+7O2+2H2O=2FeSO4+2H2SO412FeSO4+3O2+6H2O=4Fe(SO4)3+2FeO3·3H2O游離的硫酸進(jìn)而侵入圍巖中的CaCO3。CaCO3+H2SO4=CaSO4+CO2↑+2H2O氧化作用氧化作用:天然水中的氧化作用，包括使圍巖的礦物氧化和還原作用還原作用:在還原環(huán)境里，天然水若與含有機(jī)物的圍巖（油泥、石油等）接觸，或受到過量的有機(jī)物污染，碳?xì)浠衔锟梢允顾械牧蛩猁}還原。CH4+CaSO4=CaS+CO2↑+2H2OCaS+CO2+H2O=CaCO3↓+H2S還原作用還原作用:在還原環(huán)境里，天然水若與含有機(jī)物的圍巖（蒸發(fā)濃縮作用在蒸發(fā)濃縮過程中，各種鹽類的沉淀順序為：Al、Fe、Mn的氫氧化物，Ca、Mg的碳酸鹽、硫酸鹽和磷酸鹽，Na的硫酸鹽，Na、K的氯化物，Ca、Mg的氯化物，最后為硝酸鹽。在青藏高原有眾多的鹽湖，富集了大量的KCl、NaCl，有的富集了Br、I、B、Li、Sr等，形成可供開采的鹽湖資源。蒸發(fā)濃縮作用在蒸發(fā)濃縮過程中，各種鹽類的沉淀順序為：混合作用雨水滲入補(bǔ)給地下水，地下水補(bǔ)給河水，河水注入湖泊或大海，河口段的潮水上溯，濱海含水層的海水入侵等，都是天然水的混合。兩種或幾種礦化度不同，成分各異的天然水相遇，混合以后的礦化度和化學(xué)組成都要發(fā)生變化。混合作用雨水滲入補(bǔ)給地下水，地下水補(bǔ)給河水，河水注入湖泊或天然水的分類按水化學(xué)成分分類按礦化度分類按主要離子成分比例分類天然水的分類按水化學(xué)成分分類按水化學(xué)成分分類北京小湯山溫泉水的化學(xué)分析結(jié)果如下：式中，橫線上下分別為陰、陽離子的摩爾百分?jǐn)?shù)，按遞減順序排列，含量小于10％的不予表示；橫線前面M為礦化度，最前面為氣體成分和特殊成分，均以克/升計；橫線后面T為水溫，還可以寫出pH值等指標(biāo)。各類成分的含量和特征值均標(biāo)在化學(xué)式的右下角。利用庫爾洛夫式表達(dá)天然水的基本化學(xué)性質(zhì)小湯山溫泉屬于HCO3-Na、Ca型水按水化學(xué)成分分類北京小湯山溫泉水的化學(xué)分析結(jié)果如下：表1龍口剖面1993～1996監(jiān)測水樣主要水化學(xué)指標(biāo)數(shù)值范圍剖面侵染組段Cl-(mg/dm3)SO2-4(mg/dm3)HCO-3(mg/dm3)Br-(mg/dm3)Na+(mg/dm3)龍口剖面Ⅰ106.35～253.479.61～110.4791.53～262.390.08～1.6054.50～146.00Ⅱ255.40～567.2049.23～153.7061.02～263.910.50～4.0088.00～265.00Ⅲ641.64～1461.4380.45～225.40106.78～335.611.10～7.50158.00～790.00Ⅳ1636.02～7568.5855.23～1326.8388.48～430.191.50～25.00555.00～4550.00歸納分析各組段水樣中主要離子所占毫克當(dāng)量百分比情況及主要陰、陽離子的含量組合特征，概括出各侵染程度組段中代表性地下水化學(xué)類型：Ⅰ組段中為Cl.HCO3—Mg.Ca.Na型；Ⅱ組段中為HCO3.Cl—Ca.Na型；Ⅲ組段中是SO4.Cl—Ca.Na型；Ⅳ組段中則為Cl—Ca.Na型。（《地理科學(xué)》1999年

第19卷

第6期?！叮ㄏ蹋┧肭峙c淺層地下水水化學(xué)特征及變化研究》趙建）

表1龍口剖面1993～1996監(jiān)測水樣主要水化學(xué)指標(biāo)數(shù)值范按礦化度分類天然水的礦化度，綜合反映了水被礦化的程度，主要離子的組成與礦化度大小存在著密切關(guān)系。根據(jù)礦化度大小，可將天然水分為五類，見表1-8。按礦化度分類天然水的礦化度，綜合反映了水被礦化的程度，主要按主要離子成分比例分類地表水分類地下水化學(xué)分類按主要離子成分比例分類地表水分類地表水分類首先按占優(yōu)勢的陰離子將天然水分為三類：重碳酸鹽類（C）、硫酸鹽類（S）、氯化物類（Cl）。其次，對每一類天然水按占多數(shù)的陽離子分為鈣質(zhì)（Ca）、鎂質(zhì)（Mg）、鈉質(zhì)（Na）三組。然后，在每一組內(nèi)又按各種離子摩爾的比例關(guān)系，分為四個水型：Ⅰ型：［HCO3-］＞［Ca2++Mg2+］。Ⅰ型水是低礦化水，系由火成巖溶濾或離子交換作用形成的。Ⅱ型：［HCO3-］＜［Ca2++Mg2+］＜[HCO3-+SO42-）。Ⅱ型水是低礦化和中等礦化水，多由火成巖、沉積巖的風(fēng)化物與水相互作用形成。河水、湖水、地下水大多屬于這一類型。Ⅲ型：［HCO3-+SO42-］＜［Ca2++Mg2+］或[Cl-]＞[Na+]。Ⅲ型水包括高礦化度的地下水、湖水和海水。Ⅳ型：［HCO3-］=0。Ⅳ型水是酸性水，pH＜4.5時，水中游離的CO2和H2CO3、CO3-的濃度為零。例如，沼澤水、硫化礦床水和煤田礦坑水地表水分類首先按占優(yōu)勢的陰離子將天然水分為三類：重碳酸鹽類（天然水化學(xué)分類表天然水化學(xué)分類表地下水化學(xué)分類C.A.舒卡列夫的分類方法,這個分類法既考慮了各主要離子成分的摩爾百分?jǐn)?shù)，又考慮了水的礦化度。地下水化學(xué)分類C.A.舒卡列夫的分類方法,這個分類法既考水體的化學(xué)性質(zhì)大氣水的化學(xué)組成及特性海水的化學(xué)組成及特點河水化學(xué)成分的特點湖水化學(xué)成分的特點地下水的化學(xué)特征水體的化學(xué)性質(zhì)大氣水的化學(xué)組成及特性大氣水的化學(xué)組成及特性大氣降水含有多種離子（表1-11、1-12）及微生物和灰塵。但也是溶解物質(zhì)最少的天然水，雨水的礦化度較低，一般為20—50毫克/升，在海濱有時超過100毫克/升。

大氣水的化學(xué)組成及特性大氣降水含有多種離子（表1-11、1-第一章地球上水的性質(zhì)與分布課件大氣水的化學(xué)成分和性質(zhì)有以下特點：1.溶解氣體的含量近于飽和水汽蒸發(fā)上升及雨滴在凝結(jié)降落過程中與空氣充分接觸，在一定溫度、壓力條件下，O2、N2、CO2在降水中都近于飽和。2.降水普遍顯酸性空氣中CO2的含量為0.03％，當(dāng)雨雪中飽和的CO2達(dá)到電離平衡時，其pH值為5.6，故顯酸性。大氣水的化學(xué)成分和性質(zhì)有以下特點：降水中的物質(zhì)來源：①海面上汽包崩解和浪花卷起的泡沫飛濺彌散在空中，水滴蒸發(fā)成極細(xì)的干鹽粒。每年從海面濺入大氣的鹽分估計有1010噸；②風(fēng)從地面吹起的揚塵；③火山爆發(fā)噴入大氣的易溶物質(zhì)及塵埃；④人類活動向大氣排放的廢氣和煙塵。降水中的物質(zhì)來源：海水的化學(xué)組成及特點海水的化學(xué)組成：海水中主要化學(xué)元素是氯、鈉、鎂、硫、鈣、鉀、溴、碳、鍶、硼、硅、氟等12種，其含量約占全部海水化學(xué)元素含量的99.8—99.9％，因此被稱為海水的大量元素。其它元素在海洋中含量極少，都在1毫克/升以下，稱為海水的微量元素。海水化學(xué)元素最大特點之一是上述12種主要離子濃度之間的比例幾乎不變，因此稱為海水組成的恒定性。海水的化學(xué)組成及特點海水的化學(xué)組成：海水中主要化學(xué)元素是第一章地球上水的性質(zhì)與分布課件第一章地球上水的性質(zhì)與分布課件海水的鹽度：單位質(zhì)量海水中所含溶解物質(zhì)的質(zhì)量，叫海水鹽度。絕對鹽度（SA）：海水中溶解物質(zhì)的質(zhì)量與海水質(zhì)量的比值。實用鹽度（S）：K15為在溫度為15℃、壓強(qiáng)為一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的海水樣品的電導(dǎo)率，與質(zhì)量比為32.4356×10-3的標(biāo)準(zhǔn)氯化鉀（KCl）溶液的電導(dǎo)率的比值。絕對鹽度和實用鹽度呈線性關(guān)系，即SA=a

+

b

S。參數(shù)a、b依賴于海水的離子組成。海水的鹽度：影響海水鹽度的因素上述各種過程在不同的海區(qū)內(nèi)所起的作用是不同的。

影響海水鹽度的因素上述各種過程在不同的海區(qū)內(nèi)所起的作用是不同世界大洋的平均鹽度是34.69×10-3。絕大部分海域表面鹽度變化在33—37×10-3之間。海洋表面鹽度分布的總趨勢是從亞熱帶海區(qū)向高、低緯遞減，并形成鞍形（圖1-13、1-14）。世界大洋的平均鹽度是34.69×10-3。絕大部分海域表面鹽第一章地球上水的性質(zhì)與分布課件河水化學(xué)成分的特點河水的礦化度普遍低河水中各種離子的含量差異很大河水化學(xué)組成的空間分布差異性大河水化學(xué)組成的時間變化明顯河水化學(xué)成分的特點河水的礦化度普遍低湖水化學(xué)成分的特點

湖水的礦化度有差異湖中生物作用強(qiáng)烈湖水交替緩慢湖水化學(xué)成分的特點

湖水的礦化度有差異地下水的化學(xué)特征

地下水充填于巖石、土壤空隙中使得土壤和巖石圈各種元素及化合物都可能存在于地下水中。礦化度變化范圍大，從淡水直到鹽水。地下水的化學(xué)成分的時間變化極為緩慢，常需以地質(zhì)年代衡量。地下水與大氣接觸有很大的局限性，僅限于距地表最近的含水層。而地下水中CO2的含量比較多。地下水的化學(xué)特征

地下水充填于巖石、土壤空隙中使得土壤和巖地球上水的分布與水資源

地球上水的分布水資源涵義與特性世界水資源我國水資源地球上水的分布與水資源

地球上水的分布地球上水的分布地球總面積為5.1億平方公里。其中海洋面積為3.613億平方公里（表1-19），約占地球總面積的70.8％。海洋的總水量為13.38億立方公里，占地球總水量的96.5％，折合成水深可達(dá)3700米。除海洋外，還有湖泊、河流、沼澤、冰川等。地表約四分之三被水所覆蓋。地球上水的分布地球總面積為5.1億平方公里。96.53%1.74%0.03%0.76%海洋水湖泊咸水和地下咸水淡水冰川地下淡水其他淡水0.94%2.53%永凍土底冰湖泊淡水土壤水大氣水沼澤水河水生物水各種水體所占比例96.53%1.74%0.03%0.76%海洋水湖泊咸水和地第一章地球上水的性質(zhì)與分布課件地表之下儲存于地殼約10公里范圍含水層中的重力水，稱為地下水。土壤水是指儲存于地表最上部約2米厚土層內(nèi)的水。地球上的水，水平分布面積很廣，垂直分布存在于大氣圈、生物圈、巖石圈之中，其水量非常豐富，約為13.86億立方公里，所以地球有“水的行星”之稱。地表之下儲存于地殼約10公里范圍含水層中的重力水，稱為地下水地球、水球？從人造地球衛(wèi)星上拍攝的地球照片地球、水球？從人造地球衛(wèi)星上拍攝的地球照片第一章地球上水的性質(zhì)與分布課件

從東西半球看：陸地主要分布在東半球，海洋主要分布在西半球。從東西半球看：陸地主要分布在東半球，海洋主要分

從南北半球看：陸地主要分布在北半球，海洋主要分布在南半球。從南北半球看：陸地主要分布在北半球，海洋主要水資源涵義與特性

水資源的涵義廣義水資源世界上一切水體，包括海洋、河流、湖泊、沼澤、冰川、土壤水、地下水及大氣中的水分，都是人類寶貴的財富，即水資源。狹義水資源狹義的水資源不同于自然界的水體，它僅僅指在一定時期內(nèi)，能被人類直接或間接開發(fā)利用的那一部分動態(tài)水體。水資源涵義與特性

水資源的涵義水資源的特性:水資源的循環(huán)再生性時空分布的不均勻性利用的廣泛性和不可代替性利與害的兩重性水資源的特性:世界水資源

水資源是指全球水量中可為人類生存、發(fā)展所利用的水量，主要是指逐年可以得到更新的那部分淡水量。水資源在不同地區(qū)、不同年份和不同季節(jié)的分配是極不均衡的。世界各國通常采用多年平均徑流量來表示水資源量。世界水資源

水資源是指全球水量中可為人類生存、發(fā)展所利用的第一章地球上水的性質(zhì)與分布課件我國水資源

水資源總量一個區(qū)域水資源總量，為當(dāng)?shù)亟邓纬傻牡乇硭偷叵滤目偤?，扣除相互轉(zhuǎn)化的重復(fù)計算量

我國水資源

水資源總量

我國水資源特征

我國是一個水資源匱乏的國家之一，水資源總量雖然不少，但人均、畝均水資源量少。水資源時域變化大，地域分布很不均勻。地表水資源量2.71×1012m3水資源總量2.81×1012m3地下水資源量0.83×1012m3水資源重復(fù)量0.73×1012m3西北華北占10%長江以南占75%其它地區(qū)占15%西北華北占20%長江以南占60%其它地區(qū)占20%降水總量6.19×1012m3水汽凈輸入量2.40×1012m3陸地蒸發(fā)量3.79×1012m3我國水資水資源時空變化

1.地區(qū)分布:因受海陸位置、水汽來源、地形條件等因素影響，我國水資源的地區(qū)分布很不均勻，總趨勢是由東南沿海向西北內(nèi)陸遞減。全國大致可劃分為5個降水地帶：

多雨-豐水帶濕潤-多水帶

半濕潤-過渡帶半干旱-少水帶干旱-干涸帶水資源時空變化第一章地球上水的性質(zhì)與分布課件第一章地球上水的性質(zhì)與分布課件2.多年變化豐枯變化規(guī)律：有比較明顯的60—80年長周期有比較明顯的30—40年短周期沒有明顯的周期性變化規(guī)律

極值比：系列中最大值與最小值的倍比值，稱為極值比（Km），可以作為反映降水、徑流年際變幅的指標(biāo).。2.多年變化3.季節(jié)變化全國降水量以夏季為最多，冬季很少，春季和秋季介于冬、夏之間。春雨和秋雨各地不同，多氣旋過境地方春雨較多，多臺風(fēng)過境的地方秋雨較多。3.季節(jié)變化1.嶺以南主要為雨水補(bǔ)給區(qū)2.東北地區(qū)、華北部分地區(qū)、黃河上游和西北一些河流，為雨水和冰雪融水補(bǔ)給區(qū)3.西北內(nèi)陸地區(qū)的祁連山、天山、阿爾泰山、昆侖山以及青藏高原部分河流，主要由高山冰雪融水補(bǔ)給按照河流補(bǔ)給情況，全國大致可分為三區(qū)：1.嶺以南主要為雨水補(bǔ)給區(qū)按照河流補(bǔ)給情況，全國大致可分為水資源條件和問題1、水資源總量不少，但人均、畝均水量較少，合理利用和保護(hù)水資源應(yīng)作為我國長期堅持的國策。2、水資源的地區(qū)分布很不均勻，與人口、耕地的分布不相適應(yīng)，進(jìn)行水量的地區(qū)調(diào)配是水資源開發(fā)利用的重要課題。3、水量的年內(nèi)、年際變化大，水旱災(zāi)害頻繁，抗旱防洪澇始終是一項艱巨任務(wù)我國位于東亞季風(fēng)區(qū)，降水和徑流的年內(nèi)分配很不均勻，年際變化大，少水年和多水年持續(xù)出現(xiàn)。4、水土流失和泥沙淤積嚴(yán)重，破壞了生態(tài)平衡，增加了江河防洪困難，降低了水利工程效益。5、地下水是我國重要水資源，要合理開發(fā)利用，防止過量開采。6、天然水質(zhì)相當(dāng)良好，但人為污染日趨嚴(yán)重，防止水質(zhì)惡化，保護(hù)水源已是當(dāng)務(wù)之急。水資源條件和問題1、水資源總量不少，但人均、畝均水量較少，合措施之一—跨流域調(diào)水修建水庫措施之一—跨流域調(diào)水修建水庫缺水的現(xiàn)狀——草原缺水的現(xiàn)狀——草原缺水的草原缺水的草原第一章地球上水的性質(zhì)與分布課件第一章地球上水的性質(zhì)與分布課件第一章地球上水的性質(zhì)與分布課件第一章地球上水的性質(zhì)與分布課件第一章地球上水的性質(zhì)與分布課件水土流失防治水土流失防治水污染水污染赤潮赤潮第一章

地球上水的性質(zhì)與分布第一章

地球上水的性質(zhì)與分布地球上水的物理性質(zhì)

水的形態(tài)及其轉(zhuǎn)化水的熱學(xué)性質(zhì)水溫水的密度水色與透明度地球上水的物理性質(zhì)

水的形態(tài)及其轉(zhuǎn)化水的形態(tài)及其轉(zhuǎn)化

水分子的結(jié)構(gòu)水的三態(tài)及其轉(zhuǎn)化水的形態(tài)及其轉(zhuǎn)化

水分子的結(jié)構(gòu)水分子的結(jié)構(gòu)水分子的極性結(jié)構(gòu)水分子的結(jié)構(gòu)水分子的極性結(jié)構(gòu)水分子水分子第一章地球上水的性質(zhì)與分布課件每個水分子的氧和氫原子之間互相吸引，2個氫原子的排斥作用

每個水分子的氧和氫原子之間互相吸引，2個氫原子的排斥作用

水的三態(tài)及其轉(zhuǎn)化

水的三態(tài)及其轉(zhuǎn)化

水的三態(tài)與水溫

一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下：

0℃以下為固體

0—100℃為液體

100℃以上為氣體水的三態(tài)與水溫

一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下：隨著水溫的升高，水分子聚合體不斷地減少，而單水分子不斷地增多。隨著溫度的降低，水分子聚合體不斷增多，單水分子不斷減少。水溫在3.98℃時，結(jié)合緊密的二水分子最多，所以此時水的密度最大，比重為1。隨著水溫的升高，水分子聚合體不斷地減少，而單水分子不斷地增多第一章地球上水的性質(zhì)與分布課件固態(tài)水（冰）的結(jié)構(gòu)

按四面體排列的相鄰水分子固態(tài)水（冰）的結(jié)構(gòu)

按四面體排列的相鄰水分子氫鍵為凝聚力的主要方面氫鍵為凝聚力的主要方面液態(tài)水結(jié)構(gòu)的主要理論模型

--------“閃動簇團(tuán)”模型

“閃動簇團(tuán)”模型，是把液態(tài)水看成以氫鍵結(jié)合的水分子的閃動簇團(tuán)，在略為“自由”的水中游泳的一種液態(tài)體系，這些簇團(tuán)的尺寸是比較小的，且處于不斷地轉(zhuǎn)化或“閃動”的狀態(tài)。指這些小簇團(tuán)本身是非常動蕩的，意即這里的氫鍵締合解開了，而另一處締合又立即完成，簇團(tuán)與非簇團(tuán)的水分子之間，也是處在連續(xù)地相互滲透、相互轉(zhuǎn)化之中，因而整個液體是均勻的，并可保持在一種穩(wěn)定的流通狀態(tài)之中。液態(tài)水結(jié)構(gòu)的主要理論模型

--------“閃動簇團(tuán)”模型第一章地球上水的性質(zhì)與分布課件液態(tài)水分子液態(tài)水分子水的熱學(xué)性質(zhì)

水變成水汽或冰融成水都要吸收熱量。相反，水汽凝結(jié)和水結(jié)成冰都要放出熱量，而且吸收或放出的熱量是相等的,這種吸收或放出的熱量稱為水的潛熱。水的熱學(xué)性質(zhì)

水變成水汽或冰融成水都要吸收熱量。相反，水汽冰的融解和水的蒸發(fā)，其潛熱均較其它液體為大，這與水分子結(jié)構(gòu)有關(guān)。因為熱量不僅用于克服分子力，而且需要用于雙水分子（H2O）2和三水分子（H2O）3聚合體的分解上。水的熱容量與潛熱特性，對整個地球上的熱量變化具有重要的調(diào)節(jié)作用，使冬季不致過冷，夏季不致過熱。冰的融解和水的蒸發(fā)，其潛熱均較其它液體為大，這與水分子結(jié)構(gòu)有水溫

海水溫度河水溫度湖泊、水庫水溫地下水的水溫水溫

海水溫度海水溫度海水熱量的收支

海水溫度的分布

海水溫度的時間變化

海冰

海水溫度海水熱量的收支海水熱量的收支

收入支出1．來自太陽和天空的短波輻射1．海面輻射放出的熱量2．來自大氣長波輻射2．海水蒸發(fā)時所消耗的熱量3．地殼內(nèi)熱通過海底傳給海水的熱量3．洋流帶走的熱量4．海面水汽凝結(jié)時放出的熱量4．海水垂直交換中耗掉的熱量5．洋流帶來的熱量

6．海水垂直交換中所得熱量

7．化學(xué)的、生物的和放射性物質(zhì)放出的熱量

8．海水運動產(chǎn)生的熱量

對海水溫度分布與變化影響最為重要僅對局部海區(qū)溫度變化影響較大海水熱量的收支

收入支出1．來自太陽和天空的短海水溫度的分布三大洋表面年平均水溫約為17.4℃，其中太平洋最高，達(dá)19.1℃；印度洋17.0℃；大西洋16.9℃。三大洋表面年平均水溫的分布特點是：北半球高于南半球，在南北緯0°—30°之間以印度洋水溫最高，在南北緯50°—60°之間大西洋水溫相差懸殊。海水溫度的分布三大洋表面年平均水溫約為17.4℃，其中太平洋第一章地球上水的性質(zhì)與分布課件第一章地球上水的性質(zhì)與分布課件第一章地球上水的性質(zhì)與分布課件近遠(yuǎn)海水溫變化圖近遠(yuǎn)海水溫變化圖水溫的垂直分布

大洋水溫的垂直分布，從海面向海底呈不均勻遞減的趨勢。表層擾動層表層暖水對流層深層冷水平流層水溫的垂直分布

大洋水溫的垂直分布，從海面向海底呈不均勻遞第一章地球上水的性質(zhì)與分布課件海水溫度的時間變化水溫的日變

影響水溫日變的因素：太陽輻射、季節(jié)變化、天氣狀況（風(fēng)、云）、潮汐和地理位置等大洋表面水溫日變一般很小，日較差不超過0.4℃。水溫的日變隨緯度的增加而減小。海水溫度的時間變化水溫的日變水溫的年變影響因素：太陽輻射、洋流性質(zhì)、季風(fēng)和海陸位置

地理分布：從赤道和熱帶海區(qū)向中緯海區(qū)增大，然后向高緯海區(qū)減小；在同一熱量帶，大洋西側(cè)較東側(cè)變幅大，靠近海岸地區(qū)更大；南北兩半球相比，北半球各緯度帶的年較差大于南半球。水溫的年變較高較高海冰海冰第一章地球上水的性質(zhì)與分布課件第一章地球上水的性質(zhì)與分布課件冰點溫度、最大密度溫度與鹽度關(guān)系只有當(dāng)水溫降到冰點以下，海水達(dá)到某種程度的過冷以后，在有結(jié)晶核的條件下，海水才開始結(jié)冰。海水結(jié)冰時，首先形成的是含純水的冰晶，這些冰晶包圍著未結(jié)冰的海水。冰晶析出后，剩下的鹽分使未結(jié)冰的海水變濃，結(jié)果進(jìn)一步降低了海水的冰點，這種海水就會下沉，并與下面海水發(fā)生混合。冰點溫度、最大密度溫度與鹽度關(guān)系只有當(dāng)水溫降到冰點以下，海水第一章地球上水的性質(zhì)與分布課件河水溫度

受到太陽輻射、氣溫等地帶性因素的控制，因而水溫和冰情的分布基本上體現(xiàn)了地帶性規(guī)律。河流水溫還受補(bǔ)給來源的影響：高山冰雪融水補(bǔ)給的河流水溫低；雨水補(bǔ)給的河流水溫較高；地下水補(bǔ)給的河流水溫變幅小。河水溫度

受到太陽輻射、氣溫等地帶性因素的控制，因而水溫和盧溝橋下的河水：河流水溫在空間上、時間上都有變化。冬季夏季盧溝橋下的河水：河流水溫在空間上、時間上都有變化。冬季夏季我國河流水溫的年變幅一般都較大。這也是我國氣候大陸性較強(qiáng)，各地氣溫年變幅一般很大的反映。長江我國河流水溫的年變幅一般都較大。這也是我國氣候大陸性較強(qiáng)，各黃河河流中的水流是紊流，一般情況下水溫比較均勻黃河河流中的水流是紊流，特別大而平靜的河流，河水很難徹底混合，垂線上水溫的分布具有成層特性。特別大而平靜的河流，河水很難徹底混合，垂線上水溫的分布具有成湖泊、水庫水溫

水溫的分布湖水溫度的變化白洋淀湖泊、水庫水溫

水溫的分布白水溫的分布水溫垂直梯度方程式中，Qz為深度z處單位時間通過1平方厘米水平面垂直紊動熱流通量；C的水溫垂直梯度水溫的分布水溫垂直梯度方程的水溫垂直梯度如果，C=1，ρ=1時，上式可記為：

此式說明垂直梯度與熱流通量成正比，與紊動擴(kuò)散系數(shù)成反比。西湖如果，C=1，ρ=1時，上式可記為：西湖當(dāng)湖水溫度隨水深的增加而降低時，即水溫梯度成負(fù)值時，將出現(xiàn)上層水溫高，下層水溫低，但不低于4℃，這種水溫的垂直分布，稱為正溫層（圖1－10）當(dāng)湖溫隨水深的增加而升高時，即水溫垂直梯度成正值時，將出現(xiàn)上層水溫低，下層水溫高，但不高于4℃。這種水溫的垂直分布，稱為逆溫層（圖1－10）當(dāng)湖溫上下層一致，即水溫垂直梯度等于零時，將出現(xiàn)上下層水溫完全相同，這種水溫的垂直分布，成同溫狀態(tài)。當(dāng)湖泊出現(xiàn)正溫層時，在湖面以下一定深度常常形成溫躍層，即上下層水溫有急劇變化的一段。地學(xué)辭典：13:8080/RESOURCE/CZ/CZDL/DLBL/DLTS0008/4780_SR.HTM

當(dāng)湖水溫度隨水深的增加而降低時，即水溫梯度成負(fù)值時，將出現(xiàn)上第一章地球上水的性質(zhì)與分布課件湖水溫度的變化

水溫的日變以表層最明顯，隨溫度的增加日變幅逐漸減小，最高水溫一般出現(xiàn)在每天的14—18時，最低水溫出現(xiàn)在5—8時，水溫日變幅在陰天和晴天之間的差別也較大，湖面水溫的年變，除結(jié)冰期外，水溫變化與當(dāng)?shù)貧鉁啬曜兿嗨?，但最高、最低水溫出現(xiàn)的時間要遲半個月到一個月左右。水溫月平均最高值多出現(xiàn)在7、8月，月平均最低值多出現(xiàn)在1、2月湖水溫度的變化

水溫的日變以表層最明顯，隨溫度的增加日變幅第一章地球上水的性質(zhì)與分布課件地下水的水溫

地下水的埋藏深度不同，溫度變化規(guī)律也不同。在不同地區(qū)，地下水溫度差異很大。地下水在一定地質(zhì)條件下，因受地球內(nèi)部熱能的影響而形成地下熱水。這種地區(qū)叫地?zé)岙惓^(qū)。地下水的水溫

地下水的埋藏深度不同，溫度變化規(guī)律也不同。第一章地球上水的性質(zhì)與分布課件水的密度

純水的密度海水密度水的密度

純水的密度純水的密度水分子有三種結(jié)構(gòu)形式：①四面體結(jié)構(gòu)；②類石英晶體結(jié)構(gòu)；③最緊密的堆積結(jié)構(gòu)。冰純水的密度水分子有三種結(jié)構(gòu)形式：①四面體結(jié)構(gòu)；②類石英晶體結(jié)海水密度海水密度是指單位體積內(nèi)所含海水的質(zhì)量，其單位為g/cm3。海水的密度狀況，是決定海流運動的最重要因子之一。海水密度是實用鹽度（s）、溫度（t）和壓力（p）的函數(shù)。因此，海水密度可用海水狀態(tài)方程表示：ρ(s,t,p)=ρ(s,t,0)/[1-10ρ/k(s,t,p)]

(1－3)式中，ρ為海水密度；k為海水正割體積彈性模量。k(s,t,p)=k(s,t,0)

+

Ap

+

Bp2

(1－4)式中，A、B為系數(shù)。海水密度海水密度是指單位體積內(nèi)所含海水的質(zhì)量，其單位為g/c在一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（p=0）下的海水密度，稱條件密度在現(xiàn)場溫度、鹽度和壓力條件下所測定的海水密度，稱為現(xiàn)場密度或當(dāng)場密度。在一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（p=0）下的海水密度，稱條件密度海水密度分布規(guī)律大洋表面密度隨緯度的增高而增大，等密度線大致與緯線平行。赤道地區(qū)由于溫度很高，鹽度較低，因而表面海水的密度很小，約1.02300。亞熱帶海區(qū)鹽度雖然很高，但那里的溫度也很高，所以密度仍然不大，一般在1.02400左右。極地海區(qū)由于溫度很低，所以密度最大。在三大洋的南極海區(qū)，密度均很大，可達(dá)1.02700以上。海水密度分布規(guī)律大洋表面密度隨緯度的增高而增大，等密度線大致水色與透明度水色與透明度水色

純水是無色的。自然界水體的水色，是由水體的光學(xué)性質(zhì)以及水中懸浮物質(zhì)、浮游生物的顏色所決定的。因為水體對太陽光譜中的紅、橙、黃光容易吸收，而對藍(lán)、綠、青光散射最強(qiáng)，所以海水水色多呈蔚藍(lán)色、綠色。

水色常用水色計測定。水色

純水是無色的。透明度通常是把透明度板（白色圓盤直徑為30厘米）放到水中，從水面上方垂直用肉眼向下注視圓盤，測出直到看不見圓盤時為止的深度，單位以米表示。這就是透明度。透明度還隨水面波動、天氣狀況、太陽光照等外部條件的不同而異。透明度是用薩氏盤（黑白間隔的盤）測定水深來間接表示光透入水面的深淺程度。其大小取決于水的渾濁度（指水中混有各種浮游生物和懸浮物所造成的渾濁程度）和色度（懸浮生物和溶解有機(jī)物造成的顏色）。（摘自九億網(wǎng)－農(nóng)業(yè)試點）透明度通常是把透明度板（白色圓盤直徑為30厘米）放到水中，水色和透明度，都反映了水體的光學(xué)特性。水面上光線越強(qiáng)，透入越深，透明度就越大；反之則小。水色越高透明度越大，水色越低透明度越小，見表1-7。水色和透明度，都反映了水體的光學(xué)特性。瘦西湖瘦西湖地球上水的化學(xué)性質(zhì)

天然水的化學(xué)成分天然水的礦化過程天然水的分類水體的化學(xué)性質(zhì)地球上水的化學(xué)性質(zhì)

天然水的化學(xué)成分天然水的化學(xué)成分懸浮物質(zhì)粒徑大于100納米（10-7米）的物質(zhì)顆粒，在水中呈懸浮狀態(tài)。膠體物質(zhì)粒徑為100—1納米的多分子聚合體，為水中的膠體物質(zhì)溶解物質(zhì)粒徑小于1納米的物質(zhì)，在水中成分子或離子的溶解狀態(tài)，包括各種鹽類、氣體和某些有機(jī)化合物。天然水的化學(xué)成分懸浮物質(zhì)粒徑大于100納米（10-7米）的物天然水的礦化過程水的礦化度：通常以1升水中含有各種鹽分的總克數(shù)來表示(克/升)。

天然水的礦化過程水的礦化度：通常以1升水中含有各種鹽分的總?cè)転V作用溶濾作用：土壤和巖石中某些成分進(jìn)入水中的過程稱溶濾作用。按其溶解性能可分為兩類：一類是按礦物成分的比例全部溶于水中，稱全等溶解礦物，例如，氯化物、硫酸鹽、碳酸鹽；一類是礦物中只有一部分元素進(jìn)入水中，而原始礦物保持其結(jié)晶格架，這一類稱不全等溶礦物，主要是硅酸鹽和鋁硅酸鹽。溶濾作用溶濾作用：土壤和巖石中某些成分進(jìn)入水中的過程稱溶濾作吸附性吸附性：陽離子交替作用天然水中離子從溶液中轉(zhuǎn)移到膠體上，是吸附過程。同時膠體上原來吸附的離子，轉(zhuǎn)移到溶液中是解吸過程。其特征有：①離子交換是可逆反應(yīng)，處于動態(tài)平衡；②離子交換以當(dāng)量關(guān)系進(jìn)行；③離子交換遵守質(zhì)量作用定律。膠體吸附的飽和容量稱為吸附容量。以100克膠體中吸附離子的摩爾數(shù)來表示。膠體對各種陽離子的吸附能力不同，并有如下順序：

H+＞Fe3+＞Al3+＞Ba2+＞Ca2+＞Mg2+＞K+＞NH

4+＞Na+＞Li+吸附性吸附性：陽離子交替作用天然水中離子從溶液中轉(zhuǎn)移到膠體上氧化作用氧化作用:天然水中的氧化作用，包括使圍巖的礦物氧化和使水中有機(jī)物氧化。硫化礦物的氧化是地下水中富集硫酸鹽的重要途徑。2FeS2+7O2+2H2O=2FeSO4+2H2SO412FeSO4+3O2+6H2O=4Fe(SO4)3+2FeO3·3H2O游離的硫酸進(jìn)而侵入圍巖中的CaCO3。CaCO3+H2SO4=CaSO4+CO2↑+2H2O氧化作用氧化作用:天然水中的氧化作用，包括使圍巖的礦物氧化和還原作用還原作用:在還原環(huán)境里，天然水若與含有機(jī)物的圍巖（油泥、石油等）接觸，或受到過量的有機(jī)物污染，碳?xì)浠衔锟梢允顾械牧蛩猁}還原。CH4+CaSO4=CaS+CO2↑+2H2OCaS+CO2+H2O=CaCO3↓+H2S還原作用還原作用:在還原環(huán)境里，天然水若與含有機(jī)物的圍巖（蒸發(fā)濃縮作用在蒸發(fā)濃縮過程中，各種鹽類的沉淀順序為：Al、Fe、Mn的氫氧化物，Ca、Mg的碳酸鹽、硫酸鹽和磷酸鹽，Na的硫酸鹽，Na、K的氯化物，Ca、Mg的氯化物，最后為硝酸鹽。在青藏高原有眾多的鹽湖，富集了大量的KCl、NaCl，有的富集了Br、I、B、Li、Sr等，形成可供開采的鹽湖資源。蒸發(fā)濃縮作用在蒸發(fā)濃縮過程中，各種鹽類的沉淀順序為：混合作用雨水滲入補(bǔ)給地下水，地下水補(bǔ)給河水，河水注入湖泊或大海，河口段的潮水上溯，濱海含水層的海水入侵等，都是天然水的混合。兩種或幾種礦化度不同，成分各異的天然水相遇，混合以后的礦化度和化學(xué)組成都要發(fā)生變化?；旌献饔糜晁疂B入補(bǔ)給地下水，地下水補(bǔ)給河水，河水注入湖泊或天然水的分類按水化學(xué)成分分類按礦化度分類按主要離子成分比例分類天然水的分類按水化學(xué)成分分類按水化學(xué)成分分類北京小湯山溫泉水的化學(xué)分析結(jié)果如下：式中，橫線上下分別為陰、陽離子的摩爾百分?jǐn)?shù)，按遞減順序排列，含量小于10％的不予表示；橫線前面M為礦化度，最前面為氣體成分和特殊成分，均以克/升計；橫線后面T為水溫，還可以寫出pH值等指標(biāo)。各類成分的含量和特征值均標(biāo)在化學(xué)式的右下角。利用庫爾洛夫式表達(dá)天然水的基本化學(xué)性質(zhì)小湯山溫泉屬于HCO3-Na、Ca型水按水化學(xué)成分分類北京小湯山溫泉水的化學(xué)分析結(jié)果如下：表1龍口剖面1993～1996監(jiān)測水樣主要水化學(xué)指標(biāo)數(shù)值范圍剖面侵染組段Cl-(mg/dm3)SO2-4(mg/dm3)HCO-3(mg/dm3)Br-(mg/dm3)Na+(mg/dm3)龍口剖面Ⅰ106.35～253.479.61～110.4791.53～262.390.08～1.6054.50～146.00Ⅱ255.40～567.2049.23～153.7061.02～263.910.50～4.0088.00～265.00Ⅲ641.64～1461.4380.45～225.40106.78～335.611.10～7.50158.00～790.00Ⅳ1636.02～7568.5855.23～1326.8388.48～430.191.50～25.00555.00～4550.00歸納分析各組段水樣中主要離子所占毫克當(dāng)量百分比情況及主要陰、陽離子的含量組合特征，概括出各侵染程度組段中代表性地下水化學(xué)類型：Ⅰ組段中為Cl.HCO3—Mg.Ca.Na型；Ⅱ組段中為HCO3.Cl—Ca.Na型；Ⅲ組段中是SO4.Cl—Ca.Na型；Ⅳ組段中則為Cl—Ca.Na型。（《地理科學(xué)》1999年

第19卷

第6期海《（咸）水入侵與淺層地下水水化學(xué)特征及變化研究》趙建）

表1龍口剖面1993～1996監(jiān)測水樣主要水化學(xué)指標(biāo)數(shù)值范按礦化度分類天然水的礦化度，綜合反映了水被礦化的程度，主要離子的組成與礦化度大小存在著密切關(guān)系。根據(jù)礦化度大小，可將天然水分為五類，見表1-8。按礦化度分類天然水的礦化度，綜合反映了水被礦化的程度，主要按主要離子成分比例分類地表水分類地下水化學(xué)分類按主要離子成分比例分類地表水分類地表水分類首先按占優(yōu)勢的陰離子將天然水分為三類：重碳酸鹽類（C）、硫酸鹽類（S）、氯化物類（Cl）。其次，對每一類天然水按占多數(shù)的陽離子分為鈣質(zhì)（Ca）、鎂質(zhì)（Mg）、鈉質(zhì)（Na）三組。然后，在每一組內(nèi)又按各種離子摩爾的比例關(guān)系，分為四個水型：Ⅰ型：［HCO3-］＞［Ca2++Mg2+］。Ⅰ型水是低礦化水，系由火成巖溶濾或離子交換作用形成的。Ⅱ型：［HCO3-］＜［Ca2++Mg2+］＜[HCO3-+SO42-）。Ⅱ型水是低礦化和中等礦化水，多由火成巖、沉積巖的風(fēng)化物與水相互作用形成。河水、湖水、地下水大多屬于這一類型。Ⅲ型：［HCO3-+SO42-］＜［Ca2++Mg2+］或[Cl-]＞[Na+]。Ⅲ型水包括高礦化度的地下水、湖水和海水。Ⅳ型：［HCO3-］=0。Ⅳ型水是酸性水，pH＜4.5時，水中游離的CO2和H2CO3、CO3-的濃度為零。例如，沼澤水、硫化礦床水和煤田礦坑水地表水分類首先按占優(yōu)勢的陰離子將天然水分為三類：重碳酸鹽類（天然水化學(xué)分類表天然水化學(xué)分類表地下水化學(xué)分類C.A.舒卡列夫的分類方法,這個分類法既考慮了各主要離子成分的摩爾百分?jǐn)?shù)，又考慮了水的礦化度。地下水化學(xué)分類C.A.舒卡列夫的分類方法,這個分類法既考水體的化學(xué)性質(zhì)大氣水的化學(xué)組成及特性海水的化學(xué)組成及特點河水化學(xué)成分的特點湖水化學(xué)成分的特點地下水的化學(xué)特征水體的化學(xué)性質(zhì)大氣水的化學(xué)組成及特性大氣水的化學(xué)組成及特性大氣降水含有多種離子（表1-11、1-12）及微生物和灰塵。但也是溶解物質(zhì)最少的天然水，雨水的礦化度較低，一般為20—50毫克/升，在海濱有時超過100毫克/升。

大氣水的化學(xué)組成及特性大氣降水含有多種離子（表1-11、1-第一章地球上水的性質(zhì)與分布課件大氣水的化學(xué)成分和性質(zhì)有以下特點：1.溶解氣體的含量近于飽和水汽蒸發(fā)上升及雨滴在凝結(jié)降落過程中與空氣充分接觸，在一定溫度、壓力條件下，O2、N2、CO2在降水中都近于飽和。2.降水普遍顯酸性空氣中CO2的含量為0.03％，當(dāng)雨雪中飽和的CO2達(dá)到電離平衡時，其pH值為5.6，故顯酸性。大氣水的化學(xué)成分和性質(zhì)有以下特點：降水中的物質(zhì)來源：①海面上汽包崩解和浪花卷起的泡沫飛濺彌散在空中，水滴蒸發(fā)成極細(xì)的干鹽粒。每年從海面濺入大氣的鹽分估計有1010噸；②風(fēng)從地面吹起的揚塵；③火山爆發(fā)噴入大氣的易溶物質(zhì)及塵埃；④人類活動向大氣排放的廢氣和煙塵。降水中的物質(zhì)來源：海水的化學(xué)組成及特點海水的化學(xué)組成：海水中主要化學(xué)元素是氯、鈉、鎂、硫、鈣、鉀、溴、碳、鍶、硼、硅、氟等12種，其含量約占全部海水化學(xué)元素含量的99.8—99.9％，因此被稱為海水的大量元素。其它元素在海洋中含量極少，都在1毫克/升以下，稱為海水的微量元素。海水化學(xué)元素最大特點之一是上述12種主要離子濃度之間的比例幾乎不變，因此稱為海水組成的恒定性。海水的化學(xué)組成及特點海水的化學(xué)組成：海水中主要化學(xué)元素是第一章地球上水的性質(zhì)與分布課件第一章地球上水的性質(zhì)與分布課件海水的鹽度：單位質(zhì)量海水中所含溶解物質(zhì)的質(zhì)量，叫海水鹽度。絕對鹽度（SA）：海水中溶解物質(zhì)的質(zhì)量與海水質(zhì)量的比值。實用鹽度（S）：K15為在溫度為15℃、壓強(qiáng)為一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的海水樣品的電導(dǎo)率，與質(zhì)量比為32.4356×10-3的標(biāo)準(zhǔn)氯化鉀（KCl）溶液的電導(dǎo)率的比值。絕對鹽度和實用鹽度呈線性關(guān)系，即SA=a

+

b

S。參數(shù)a、b依賴于海水的離子組成。海水的鹽度：影響海水鹽度的因素上述各種過程在不同的海區(qū)內(nèi)所起的作用是不同的。

影響海水鹽度的因素上述各種過程在不同的海區(qū)內(nèi)所起的作用是不同世界大洋的平均鹽度是34.69×10-3。絕大部分海域表面鹽度變化在33—37×10-3之間。海洋表面鹽度分布的總趨勢是從亞熱帶海區(qū)向高、低緯遞減，并形成鞍形（圖1-13、1-14）。世界大洋的平均鹽度是34.69×10-3。絕大部分海域表面鹽第一章地球上水的性質(zhì)與分布課件河水化學(xué)成分的特點河水的礦化度普遍低河水中各種離子的含量差異很大河水化學(xué)組成的空間分布差異性大河水化學(xué)組成的時間變化明顯河水化學(xué)成分的特點河水的礦化度普遍低湖水化學(xué)成分的特點

湖水的礦化度有差異湖中生物作用強(qiáng)烈湖水交替緩慢湖水化學(xué)成分的特點

湖水的礦化度有差異地下水的化學(xué)特征

地下水充填于巖石、土壤空隙中使得土壤和巖石圈各種元素及化合物都可能存在于地下水中。礦化度變化范圍大，從淡水直到鹽水。地下水的化學(xué)成分的時間變化極為緩慢，常需以地質(zhì)年代衡量。地下水與大氣接觸有很大的局限性，僅限于距地表最近的含水層。而地下水中CO2的含量比較多。地下水的化學(xué)特征

地下水充填于巖石、土壤空隙中使得土壤和巖地球上水的分布與水資源

地球上水的分布水資源涵義與特性世界水資源我國水資源地球上水的分布與水資源

地球上水的分布地球上水的分布地球總面積為5.1億平方公里。其中海洋面積為3.613億平方公里（表1-19），約占地球總面積的70.8