第一章 地下水的化學(xué)成分

第一章地下水的化學(xué)成分第一頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四第二頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四

大氣、土壤、巖石、生物體(大氣圈、巖石圈、生物圈）第三頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四

第一節(jié)大氣降水和地表水的化學(xué)成分1大氣降水的化學(xué)成分Whenmillionsofvaporparticlesunite,theyformdropletsofmoisture.Astheseincreaseinsize,theyfinallybecomeheavyenoughtofalltoearthasprecipitationinsuchvariedformsasrain,snow,sleetandhail.第四頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四大氣降水的化學(xué)成分：大氣的成分；蒸發(fā)形成的水汽的成分大氣：五成分三相系統(tǒng)

五成分：氮（75.51%），氧（23.01%)，惰性氣體（<1%）,二氧化碳（0.03%),水

塵埃、揚塵、煙塵、微生物、雷電生成的含氮化合物三相：水、氣、冰1大氣降水的化學(xué)成分第五頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四大氣中惰性氣體及其豐度這些氣體存在于大氣中，但含量很低。1大氣降水的化學(xué)成分第六頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四

大氣降水在形成和降落過程中，溶解和吸收了五成分和其它成分，構(gòu)成大氣降水的鹽類成分和氣體成分。

大氣降水化學(xué)成分的主要來源：大氣中的氣體；風(fēng)從地面吹起的揚塵；海面上氣泡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；火山爆發(fā)噴入大氣的易溶物質(zhì)及塵埃；人類活動向大氣排放的廢氣和煙塵（各種工農(nóng)業(yè)活動、核試驗等）1大氣降水的化學(xué)成分第七頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四大氣降水鹽類成分：大氣降水中含有多種離子，主要為：Na+,K+,Ca2+,Mg2+,CO32-,HCO3-,SO42-,

Cl-大氣降水主要氣體成分：氮，氧，稀有氣體，二氧化碳（除CO2外，大氣降水中溶解氣體含量十分穩(wěn)定）1大氣降水的化學(xué)成分第八頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四大氣降水的六大特點：

(1)總?cè)芙夤腆w（TDS）含量低

大氣降水是含雜質(zhì)較少、總?cè)芙夤腆w較低的軟水，是含溶解物質(zhì)最少的天然水。礦化度一般在20—50mg/L，海濱地區(qū)有時超過100mg/L。大氣降水的鹽類成分并不能成為地表水、地下水鹽類組成的主要來源；1大氣降水的化學(xué)成分第九頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四(2)溶解氣體含量高

溶解氣體的含量近于飽和(從15℃—0℃，雨水中溶解氣體的含量約為20—29ml/L)。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。N2/Ar=38(大氣降水);83(大氣).1大氣降水的化學(xué)成分第十頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四(3)普遍呈酸性-弱酸性

大氣降水普遍呈酸性?？諝庵蠧O2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。實際觀測的降水pH值一般為5.5-7.0，與氣候、地形、地貌、降水降落過程中的酸堿作用等有關(guān).1大氣降水的化學(xué)成分第十一頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四酸雨:指pH值小于5.6的降水.

酸雨中含有多種無機(jī)酸，絕大部分是硫酸和硝酸，它是人為排放的SO2和NO、NO2轉(zhuǎn)化而成的。大量燃燒化石燃料、金屬冶煉和化工生產(chǎn)，在無凈化的情況排放廢氣，都可能釀成酸雨危害。

1大氣降水的化學(xué)成分第十二頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四1大氣降水的化學(xué)成分第十三頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四S+O2（點燃）＝SO2,2SO2+2H2O+O2＝2H2SO44NO+2H2O+3O2＝4HNO34NO2+2H2O+O2→4HNO3

1大氣降水的化學(xué)成分硫酸的形成硝酸的形成第十四頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四(4)具有區(qū)域性特征大氣降水的化學(xué)成分具有區(qū)域特征(下表：mg/L).1大氣降水的化學(xué)成分干旱地區(qū)降水中雜質(zhì)較多,潮濕地區(qū)降水中雜質(zhì)較少(離子含量,礦化度);濱海和內(nèi)陸地區(qū)降水的差別:（HCO3-，Ca2+；Cl-，

Na+）第十五頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四(5)具有動態(tài)特征

大氣降水的化學(xué)成分具有動態(tài)特征

Whenprecipitationcontinuesforsometime,thefirstamountstofallareapttocontainagreatdealmoresuspendedparticlesanddissolvedsolidsthanthatwhichfallslater.1大氣降水的化學(xué)成分當(dāng)大氣降水持續(xù)一段時間，降水初期含有的懸浮顆粒和溶解固體比后期更多。第十六頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四After4hours After22hours Hardness438 Calcium 428 Magnesium 1- Sodium 11 - NH3(Ammonia) 3 5 Bicarbonate 19 5 Chloride105 Sulfate 273 Nitrate 1 -

一般降水初期雜質(zhì)多,持續(xù)降水后期雜質(zhì)少.

某大城市降水4小時和22小時后降水化學(xué)成分變化極大

1大氣降水的化學(xué)成分

Ananalysisofthemineralcontentofrainwaterinalargecityafterfourhoursofprecipitationandagainafter22hoursshowsthevariations.第十七頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四降水對大氣(空氣)雜質(zhì)具有清洗作用.Aswaterfallstoearthinthisnever-ceasingmoisturecirculatingsystem,itservestocleanseboththeairandtheground.Nodoubtyouhavemanytimesnotedthefresh,cleansmelloftheairafteraheavyrain.Thisisbecausetherainhasabsorbedsuspendedsolidmatter(dust,dirtandsoot),gases,andotherimpurities,pollutingtheairoverthearea.Whileprecipitationmayremovelargequantitiesofimpurities,itneversucceedsinwhollyeliminatingthem.1大氣降水的化學(xué)成分第十八頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四(6)不同形式的降水化學(xué)成分存在差異：

不同形式的降水化學(xué)成分存在差異.

Ofallformsofprecipitation,thesnowfallinghighinthemountainscontainstheleastamountofmineralcontent.Thisisdue,however,tothesmalleramountofdustintheatmosphereathighaltitudes.Asaresult,manymountainstreamsderivingtheirwaterfromhighfallensnowhaveextremelylowdissolvedmineralcontent.1大氣降水的化學(xué)成分第十九頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四大氣降水鹽類組分含量低,含有可溶性氣體:

O2：使水具有氧化作用的能力；

CO2：溶于降水形成碳酸，降低了雨水的pH，提高了侵蝕性;

稀有氣體:具有穩(wěn)定的含量,溶解度與溫度關(guān)系密切,能用來判別地下水的成因和恢復(fù)古氣候記錄.1大氣降水的化學(xué)成分第二十頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四稀有氣體的溶解度是溫度和壓力的函數(shù)。地下水中所含大氣成因的稀有氣體的濃度，與補(bǔ)給地下水的大氣降水溫度和匯流區(qū)域的平均空氣壓力密切相關(guān)。在給定的溫度、壓力下，與大氣平衡的水在入滲補(bǔ)給地下水、與大氣隔絕之后，在封閉環(huán)境下地下水中的稀有氣體濃度基本保持恒定。這是因為稀有氣體基本不與其它元素發(fā)生反應(yīng)。稀有氣體的這種性質(zhì)，能被用來判別地下水的成因和重建地下水補(bǔ)給時的氣溫。1大氣降水的化學(xué)成分第二十一頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四Variationinnoblegassolubilitieswithtemperaturerelativetotheirsolubilityat0oC1大氣降水的化學(xué)成分第二十二頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四

小結(jié):大氣降水特點：較低的鹽類組分含量；弱酸性—中性；可溶性氣體近飽和；大氣降水相對于化合物（礦物）遠(yuǎn)未飽和；具有侵蝕性。因此具有溶解礦物、使各種元素在水中積聚的能力。人為因素影響下，形成酸雨，增加了大氣降水侵蝕性。1大氣降水的化學(xué)成分第二十三頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四2河水的化學(xué)成分河流是由降水經(jīng)地面徑流匯集而成。一般來說，河流流域面積十分廣闊；河流又是敞開的流動水體，河水化學(xué)成分與流經(jīng)地區(qū)及匯水區(qū)的地形、地質(zhì)條件、氣候條件密切相關(guān)，而且受生物及人類活動影響極大。第二十四頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四2.1河水化學(xué)成分的一般特征（1）河水的總?cè)芙夤腆w(TDS)：TDS較低，在100-200mg/L之間，一般不超過500mg/L。有些內(nèi)陸河流TDS較高。世界河流平均TDS為100mg/L，我國河流平均TDS為166mg/L。

原因：河水流動迅速，水與河床砂石和匯水區(qū)土壤、巖石接觸時間短。在河水的各種補(bǔ)給水源中，雨水直接形成的地表徑流礦化度很低，冰雪融水的礦化度更低，只有地下水礦化度高些。

2河水的化學(xué)成分第二十五頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四（2）河水中的溶解氣體

河水處于運動狀態(tài)，與空氣接觸充分，故溶解氧氣和氮氣較豐富。溶解氧主要受溫度和海拔高度影響，含量接近飽和。

2河水的化學(xué)成分第二十六頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四第二十七頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四（3）河水中的主要離子成分

Na+,K+,Ca2+,Mg2+,HCO3-,SO42-,

Cl-

一般地，Ca2+〉Na+；HCO3-〉SO42-〉Cl-2河水的化學(xué)成分第二十八頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四河水平均成分2河水的化學(xué)成分第二十九頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四（4）河水化學(xué)成分的空間分布有差異性

不同河流化學(xué)成分的差異性；同一河流不同河段水化學(xué)成分的差異性2河水的化學(xué)成分第三十頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四我國及世界主要河流水化學(xué)成分（mg/L)第三十一頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四黃河水的水化學(xué)成分和同位素測試結(jié)果第三十二頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四同一河流不同河段水化學(xué)成分的差異性大的江河，流域范圍廣，流程長，流經(jīng)的區(qū)域條件復(fù)雜，并有不同區(qū)域的支流匯入，各河段水化學(xué)特征的不均一性就很明顯。離河源越遠(yuǎn)，河水的礦化度越大，同時鈉和氯的比重也增大，重碳酸鹽所占比重減小。

2河水的化學(xué)成分第三十三頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四（5）河水化學(xué)成分隨時間變化明顯

河水補(bǔ)給來源隨季節(jié)變化明顯，因而水化學(xué)組成也隨季節(jié)變化。以雨水或冰雪融水補(bǔ)給為主的河流，在汛期河水量增大，礦化度明顯降低。夏季水生植物繁茂，使NO3-、NO2-、NH4+含量減少?？菟竟?jié)以地下水補(bǔ)給為主，河水礦化度增大，隨著水溫降低，溶解氧增多。由于水生植物減少，NO3-、NO2-、NH4+的含量可達(dá)全年最大值。

2河水的化學(xué)成分第三十四頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四Duringthedryseasongroundwatercontributesmorewatertorivers；Duringtherainyseason,run-offcontributesmorewater；Concentrationscanvaryby2Xofmoreseasonally.2河水的化學(xué)成分第三十五頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四2.2影響河水化學(xué)成分的因素（1）巖石、土壤的類型和組成

河流流經(jīng)地區(qū)和匯水區(qū)的土壤、巖石成分決定著該地區(qū)河水的基本化學(xué)成分。結(jié)晶巖地區(qū)，河流水中溶解離子含量較少；石灰?guī)r地區(qū)，河水中富含Ca2+和HCO3-；白云巖和燧石層，河水中Mg2+,Si含量增高；石膏層，水中SO42-含量增高，總含鹽量增大。

化學(xué)風(fēng)化、物理風(fēng)化2河水的化學(xué)成分第三十六頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四（2）氣候

潮濕濕潤氣候區(qū)，河水及匯水區(qū)水—土壤、巖石間長期、頻繁發(fā)生化學(xué)作用，但由于雨量充沛，河流流速較快，河水中鹽分難以積累，礦化度一般較低；

干旱氣候環(huán)境下，河水中蒸發(fā)作用增強(qiáng)，Na+,Cl-含量增高。2河水的化學(xué)成分第三十七頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四（3）地形地形地貌形態(tài)（一定程度上決定著了河水流速）；高程：大氣及河水中氣體含量隨高程變化；一般來說，海拔越高土壤層（風(fēng)化層）越??；不同海拔降水的成分不同。2河水的化學(xué)成分第三十八頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四（4）地下水補(bǔ)給河流

地下水補(bǔ)給河流，尤其是在枯水季節(jié)，將改變河水的化學(xué)成分。2河水的化學(xué)成分第三十九頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四（5）植被的影響

植被影響匯水區(qū)內(nèi)的土壤侵蝕和風(fēng)化作用；植物腐爛時，其中的礦物質(zhì)和有機(jī)物就部分進(jìn)入水中。河水通過叢林沼澤時可以使有機(jī)質(zhì)含量增高。河水中有機(jī)物含量通常為10-30mg/L，烏拉圭河水中有機(jī)質(zhì)含量可以達(dá)到河水中總?cè)芙馕镔|(zhì)的59.5%；植物可以改變土壤的酸堿條件，從而影響匯水區(qū)的水—土壤作用過程和河水的化學(xué)成分。

2河水的化學(xué)成分第四十頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四（6）人類活動的影響

污染物排放；水利工程；酸雨

2河水的化學(xué)成分第四十一頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四通常河水中營養(yǎng)鹽含量不高。一般清潔河水中NO3--N為0.1-0.5mg/L,NH4-N含量低于0.1mg/L.受污染的河水,NO3--N和NH4-N含量將大幅增加,NO3--N高于5-10mg/L,NH4-N可增至每升數(shù)毫克.

清潔河水中磷一般為0.05-0.1mg/L，但若受人類活動影響，河流磷含量可顯著增加.N、P的增加導(dǎo)致地表水富營養(yǎng)化第四十二頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四3湖水的化學(xué)成分

湖泊是陸地表面天然洼陷中流動緩慢的水體。湖泊的形態(tài)和規(guī)模、吞吐狀況及所處的地理環(huán)境，造成了湖水化學(xué)成分及其動態(tài)的特殊性。

第四十三頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四湖泊是由河流和地下水補(bǔ)給而形成的。氣候、地質(zhì)、生物條件影響湖泊的化學(xué)成分。雖然湖泊的化學(xué)成分與補(bǔ)給來源水的化學(xué)成分有密切關(guān)系，但二者化學(xué)成分也可能相差很遠(yuǎn)。若水量較大，蒸發(fā)量相對較小，則湖泊可保持較低含鹽量而成為淡水湖；若流入湖泊的水量較少，且大部或全部被蒸發(fā)，那么輸入的溶解鹽類便在湖水中積累起來，形成咸水湖或鹽湖。3湖水的化學(xué)成分第四十四頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四湖水化學(xué)成分的特征：（1）湖水的礦化度差異大.按照礦化度，通常將湖泊分為淡水湖（＜1g/L）、微咸水湖（1—24.7g/L）、咸水湖（24.7—35g/L）、鹽湖（＞35g/L）幾種類型。

湖水主要離子之間，無一定比例關(guān)系(淡水湖,咸水湖,鹽湖)。

3湖水的化學(xué)成分第四十五頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四

(2)不同類型的湖泊，其地理分布具有地帶性規(guī)律。在濕潤地區(qū)，年降水量大于年蒸發(fā)量，湖泊多為吞吐湖，水流交替條件好，湖水礦化度低，為淡水湖,例如鄱陽湖

、洞庭湖、太湖等;在干旱地區(qū)，湖面年蒸發(fā)量遠(yuǎn)大于年降水量，內(nèi)陸湖的入湖徑流全部耗于蒸發(fā)，導(dǎo)致湖水中鹽分積累，礦化度增大，形成咸水湖或鹽湖（例如青海湖為微咸水湖）。3湖水的化學(xué)成分第四十六頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四第四十七頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四第四十八頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四第四十九頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四第五十頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四第五十一頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四（3）湖泊中生物作用強(qiáng)烈營養(yǎng)元素（N、P）在湖水、生物體、底(質(zhì))泥中循環(huán)，各地的淡水湖泊都有不同程度的富營養(yǎng)化的趨勢。3湖水的化學(xué)成分第五十二頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四（4）湖水交替緩慢，深水湖有分層性

垂向上：隨著水深的增加，溶解氧的含量降低，CO2的含量增加。

平面上，在湖水停滯區(qū)域，會形成局部還原環(huán)境，以致湖水中游離氧消失，出現(xiàn)H2S、CH4類的氣體。3湖水的化學(xué)成分第五十三頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象:

在湖泊、水庫、河口及近海水域常發(fā)生水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象。天然水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象本來是一種十分緩慢的自然形成過程，使水體衰老的一種現(xiàn)象。

3湖水的化學(xué)成分第五十四頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四由于人類活動的影響，含有較多氮、磷營養(yǎng)物質(zhì)的生活污水、工業(yè)廢水和農(nóng)田地表徑流匯入湖泊、水庫、河流河口及近海水域，在水體中積累，尤其是當(dāng)?shù)⒘组g達(dá)到一定比例時，刺激水體中藻類大量繁殖，在表層水中形成巨大生物量，導(dǎo)致淡水水體中“水華”和海水中赤潮的“發(fā)生”。這就是常稱的人為富營養(yǎng)化。3湖水的化學(xué)成分第五十五頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四據(jù)我國對20個湖泊水的調(diào)查，有13個處于富營養(yǎng)化，占65%，而且多位于我國東部平原、長江中下游的人口稠密區(qū)(上世紀(jì)90年代中期)。我國七成江河湖泊被污染;75%出現(xiàn)富營養(yǎng)化狀況(2005年).

3湖水的化學(xué)成分第五十六頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四藍(lán)藻是原核生物，又叫藍(lán)綠藻.所有的藍(lán)藻都含有一種特殊的藍(lán)色色素，藍(lán)藻就是因此得名。但是藍(lán)藻也不全是藍(lán)色的，不同的藍(lán)藻含有一些不同的色素，有的含葉綠素，有的含有藍(lán)藻葉黃素，有的含有胡蘿卜素，有的含有藍(lán)藻藻藍(lán)素，也有的含有藍(lán)藻藻紅素。紅海就是由于水中含有大量藻紅素的藍(lán)藻，使海水呈現(xiàn)出紅色。

3湖水的化學(xué)成分第五十七頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四在一些營養(yǎng)豐富的水體中，有些藍(lán)藻常于夏季大量繁殖，并在水面形成一層藍(lán)綠色而有腥臭味的浮沫，稱為“水華”，大規(guī)模的藍(lán)藻爆發(fā)，被稱為“綠潮”（和海洋發(fā)生的赤潮對應(yīng)）。綠潮引起水質(zhì)惡化，嚴(yán)重時耗盡水中氧氣而造成魚類的死亡。更為嚴(yán)重的是，藍(lán)藻中有些種類（如微囊藻）還會產(chǎn)生毒素.3湖水的化學(xué)成分第五十八頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四

藍(lán)藻爆發(fā)成因為富營養(yǎng)化。過量的養(yǎng)分主要來自于以下這些源頭：

化肥流失，化肥是很多富營養(yǎng)化區(qū)域的主要養(yǎng)分來源，例如在密西西比河流域，67％的氮流入水體，隨之流入墨西哥灣，波羅的海和太湖中超過50%的氮也來自化肥的流失。

生活污水，包括人類的生活廢水和含磷清潔劑。

畜禽養(yǎng)殖，畜禽的糞便含有大量營養(yǎng)廢物如氮和磷，這些元素都能導(dǎo)致富營養(yǎng)化。

工業(yè)污染，包括化肥廠和廢水排放。

燃燒礦物燃料，在波羅的海中約30%的氮，在密西西比河中約13%的氮來源于此.3湖水的化學(xué)成分第五十九頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四第二節(jié)地下水化學(xué)成分的組成

地下水中的大量組分、微量組分及主要氣體組分的特征

第六十頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四1地下水化學(xué)成分的一般特征

地下水賦存、運動于巖石、土壤空隙中，與巖石、土壤廣泛接觸，滲透速度很小，循環(huán)交替緩慢，而且地下水貯存于巖石圈上部相當(dāng)大的深度（~10公里），構(gòu)成了地下水圈。從地表到地下深處，介質(zhì)的溫度、壓力、滲流運動等熱力、動力條件大不相同，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。地下水化學(xué)組成類型之多，成分之復(fù)雜，動態(tài)變化之大，地區(qū)性差異之大，是其它天然水不可比的。第六十一頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四（1）地下水的來源、成因不同，化學(xué)成分差異很大。

滲入成因、沉積成因、內(nèi)生（巖漿、火山、變質(zhì)）（2）地下水賦存、運動的介質(zhì)條件、物理化學(xué)環(huán)境不同，化學(xué)成分差異很大。第六十二頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四（3）地下水的礦化度變化范圍大，從淡水直到鹽水。在淡水中陰離子以HCO3-為主，陽離子以Ca2+為主。隨著礦化度的增加，陰離子按HCO3-→SO42-→Cl-次序遞增；陽離子中Na+的含量增多，逐漸代替Ca2+成為主要成分，而且Mg2+的含量稍有增加。（4）地下水的pH值變化很大。從酸性—堿性。第六十三頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四

（5）地下水中的氣體復(fù)雜多樣。地下水與大氣接觸有很大的局限性，一般來說僅限于距地表最近的含水層，此層可溶入氧氣成為地下水氧化作用帶。因為生物的呼吸、有機(jī)質(zhì)的分解，地下水中CO2的含量比較多，土壤空氣中C02的含量可達(dá)1－7％。如果地下水交替緩慢，則氧很快耗盡，成為還原環(huán)境。圍巖中若含有機(jī)質(zhì)，則地下水可能會富集H2S、CH4等氣體。第六十四頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四

（6）地下水化學(xué)成分的動態(tài)變化差異很大。相對于河水和湖水，地下水的化學(xué)成分隨時間變化極為緩慢，有時以地質(zhì)年代衡量。

（7）地下水化學(xué)成分常具有分帶性。第六十五頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四

2天然水組成分類在地下水中,元素多以離子、原子、分子、絡(luò)合物和化合物等形式存在；有些物質(zhì)也以氣體、元素同位素的形式存在。第六十六頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四按水中所含成分的顆粒大?。?/p>

分類顆粒直徑主要物質(zhì)及形式真溶液（分子－離子分散系）<10?各種無機(jī)、有機(jī)低分子物質(zhì)的溶解分子、自由離子；膠體（膠體分散系）10?至1000～2000?

高分子物質(zhì)及溶膠微粒

懸浮液（粗分散系）>2000?懸濁液和乳濁液;大多數(shù)微生物第六十七頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四按水中所含成分的相對濃度：分類含量主要成分宏量元素>10mg/LCl-、SO42-、HCO3-、Na+、K+、Ca2+、Mg2+中量元素10～n*10mg/LFe3+、Fe2+、NO3-、CO32-、SiO2微量元素0.01～10.0mg/L；一般<1mg/LBr、I、As、Sr第六十八頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四3元素的水文地球化學(xué)特性

元素來源特性氯離子鹽巖的沉積層、鉀鹽礦床、風(fēng)化巖漿巖；火山噴溢；降水；廢水

氯化鈉、鎂、鈣鹽的溶解度都很大，它不形成難溶的礦物；不被膠體所吸附；也不能被生物積累。具有很強(qiáng)的遷移能力。在高礦化度水和鹽水中占主導(dǎo)地位。

宏量元素第六十九頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四元素來源特性硫酸根離子

各種沉積巖中的石膏、硬石膏及其它硫酸鹽的沉積物；硫化物，火山噴發(fā)，降水，廢水

遷移性能僅次于氯離子；含量由于Ca2＋的存在而受到限制；在缺氧的條件下，可以被還原成硫化氫；能被生物捕獲；在中等礦化度水中占主導(dǎo)地位。

第七十頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四元素來源特性重碳酸根和碳酸根離子

各種碳酸鹽巖和多種沉積巖中碳酸鹽膠結(jié)物；CO2溶于水

主要受碳酸平衡的控制；碳酸鈣、碳酸鎂的溶解度很低，含量受到的Ca2＋限制?？梢栽谒嵝运酝獾娜魏翁烊凰杏龅?；在低礦化度水中占主導(dǎo)地位。

第七十一頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四元素來源特性鈉離子鋁硅酸鹽礦物的風(fēng)化；鹽巖沉積層，分散在巖石土壤中的鹽巖

鈉的所有鹽類都具有較高的溶解度，因此鈉的遷移性是很強(qiáng)的，僅次于氯；交換吸附反應(yīng)使之從溶液中析出，所以在水的礦化度增長過程中，Na＋的增長有時會落后于Cl－。高礦化度時鈉成為主要陽離子

宏量元素（續(xù)）第七十二頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四元素來源特性鉀離子鋁硅酸鹽礦物的風(fēng)化；鉀鹽礦床一般只有鈉含量的4～10％，動植物有機(jī)質(zhì)可以從水中吸收鉀

第七十三頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四元素來源特性鈣離子石灰?guī)r、白云巖，石膏的溶解和含鈣硅酸巖的風(fēng)化，陽離子交換

硫酸鈣和碳酸鈣的溶解度低，天然水中Ca2＋的含量一般很低；只有在深層氯化鈣鹵水中，Ca2＋的含量才可以達(dá)到n*10g/L。低礦化度的水中，鈣離子經(jīng)常占優(yōu)勢。第七十四頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四元素來源特性鎂離子主要是白云巖、泥灰?guī)r和其他巖石的溶解。

鎂鹽溶解度比鈣鹽大，但鎂鹽在地殼中分布不廣，易被植物吸收，所以很少見到鎂占主要成分的水。

第七十五頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四鐵的水文地球化學(xué)特性受pH和Eh的影響很大。在酸性介質(zhì)中不同的Eh值時，以Fe3+或Fe2+形式存在；在堿性介質(zhì)中以Fe(OH)2或Fe(OH)3形式存在。pH從6增加到8，鐵在水中的溶解度減少106倍。因此，當(dāng)含鐵的酸性水進(jìn)入弱堿性介質(zhì)中，會發(fā)生Fe(OH)3沉淀。導(dǎo)致水中鐵濃度減少。中量元素第七十六頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四硅酸（可溶性SiO2)

SiO2可以構(gòu)成多種硅酸，常用通式：xSiO2·yH2O.具有一定穩(wěn)定性并能獨立存在的硅酸有：

偏硅酸H2SiO3（x=1，y=1），

正硅酸H4SiO4（x=1，y=2）H4SiO4在水中可以解離形成H3SiO4-和H2SiO42-。第七十七頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四

當(dāng)水呈中性和弱堿性時，溶于水的H4SiO4處于不解離狀態(tài)，只有當(dāng)水為強(qiáng)堿性時，才發(fā)生解離形成其它組分。

含硅組分的濃度、石英及非晶質(zhì)SiO2的溶解度隨pH值的變化第七十八頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四水質(zhì)分析結(jié)果中，將硅酸濃度以SiO2計（稱為“可溶性SiO2”），實際上是可溶性硅的總量；在水文地球化學(xué)研究中，也以偏硅酸H2SiO3表示可溶性硅的含量。分析的SiO2含量乘以1.3即為可溶性硅酸（H2SiO3）的含量。第七十九頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四元素來源特性溴自然界極少遇到含溴的礦物，巖石中分散狀態(tài)的溴和海洋中的溴是地下水中溴的主要來源溴和氯一樣，隨著水的礦化度增加而不斷增加，但是在成鹽過程中，進(jìn)入石鹽沉積階段，溴離子和氯離子即分開，氯離子進(jìn)入固相而溴離子的大部分仍留在水中，這說明溴化物的溶解度比氯化物更高。

鍶

火成巖,沉積巖,粘土在水中遷移時,鍶是鈣的“伴侶”。在深層氯化物鹵水中可見到其高含量。在海水濃縮產(chǎn)生鹽類沉淀時，天青石的沉淀在方解石之后，石膏和硬石膏之前。微量元素第八十頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四地下水中，氣體以自由狀態(tài)和溶解狀態(tài)存在；地下水中常見的溶解氣體有：O2、N2、CO2、H2S、CH4、H2以及Ar、Kr、He、Ne、Xe、Rn等。按氣體來源可分為：1）空氣來源：O2、N2、CO2、Ne、Ar2）生物化學(xué)來源：CH4、CO2、N2、H2S、H23）化學(xué)作用來源：CO2、H2S、H2、CH4、CO、N2、HCl、HF、SO2、Cl2、NH34）放射性衰變來源：Rn4地下水中的氣體成分第八十一頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四氧氣

地下水中氧的來源主要是大氣，因此近地表的地下水中，其含量較大，越往深處含量越少。地下水中的溶解氧在很大程度上決定著水的氧化還原電位。在自來水管內(nèi)，使水管生銹：

Fe+02→Fe2O3→Fe(OH)3第八十二頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四氮氣

地下水中的氮氣主要來源為大氣；此外，來源于微生物作用下NO3－、NO2－的轉(zhuǎn)化（N2）。第八十三頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四二氧化碳地下水中的二氧化碳來源很復(fù)雜，包括大氣，土壤生物化學(xué)作用，火山、巖漿活動和變質(zhì)作用。溶解于水中的CO2稱為游離CO2。侵蝕性二氧化碳對混凝土和金屬均有破壞作用。根據(jù)中國醫(yī)療礦水標(biāo)準(zhǔn)草案，水中可溶性CO2在500mg/L以上者為碳酸礦水。第八十四頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四硫化氫

天然水中的硫化氫既可以來自有機(jī)物，也可以來自無機(jī)物。水體底層各種有機(jī)體腐敗過程中經(jīng)常見到；缺氧條件下去硫菌的去硫作用可以使硫酸鹽還原成硫化氫；大量的硫化氫也可以從火山噴發(fā)氣體中析出。硫化氫含量大于2mg/L的地下水，稱為硫化氫礦水。

第八十五頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四甲烷

甲烷是由于有機(jī)質(zhì)分解時的各種生物化學(xué)作用而聚積在地下水中的。在正常溫度壓力下，甲烷的溶解度很小，因此，只有在地殼深部高溫高壓的條件下，甲烷才能大量溶解于地下水中。甲烷是強(qiáng)還原環(huán)境的標(biāo)志

。第八十六頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四第三節(jié)地下水化學(xué)成分的綜合指標(biāo)1第一組指標(biāo)總?cè)芙夤腆w含鹽量硬度鈉吸附比

體現(xiàn)水的質(zhì)量的指標(biāo)。第八十七頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四總?cè)芙夤腆w（totaldissolvedsolids,TDS)

總?cè)芙夤腆w是指水中溶解組分的總量，它包括了水中的離子、分子及絡(luò)合物，但不包括懸浮物和氣體。其單位為mg/L或g/L.

直接測定：105～110℃下把水蒸干，對所得到的干涸殘余物的總量進(jìn)行稱重而得到

；

根據(jù)水質(zhì)分析結(jié)果計算：把所有溶解組分（溶解氣體除外）的濃度加起來再減去HCO3-濃度二分之一。在水樣蒸干的過程中，約有一半的HCO3-轉(zhuǎn)化成了CO2氣體而散失掉了：

122601844（18+44）/122=0.508礦化度與總?cè)芙夤腆w含義相同。第八十八頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四地下水按礦化度分類

中國淡水M<1.0g/l微咸水M=1.0-3.0g/l咸水M=3.0-10.0g/l鹽水M=10.0-50.0g/l鹵水M>50.0g/l飲用水標(biāo)準(zhǔn)：1000mg/L第八十九頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四含鹽量

含鹽量是指水中各組分的總量，其常用的單位是mg/L或g/L。該指標(biāo)是計算值，它與總?cè)芙夤腆w的區(qū)別在于無需減去HCO3-濃度的二分之一。第九十頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四硬度

水的硬度反映了水中Ca2+、Mg2+、Sr2+、Ba2+等離子含量的總和。天然水的硬度往往主要是由Ca2+、Mg2+引起的。因此，硬度一般以水中鈣和鎂的含量來量度。

計算和表示方法：以CaCO3的mg/L數(shù)來表示：

水中鈣和鎂離子毫克當(dāng)量濃度的總和乘以50（CaCO3的當(dāng)量）：（Ca2++Mg2+）×50=？mg/L(以CaCO3計)

以德國度表示：1德國度定義為每升水中含CaO10mg/L

1德國度=10mg/L（CaO）=17.8mg/L（CaCO3）第九十一頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四

硬度可分為總硬度、碳酸鹽硬度和非碳酸鹽硬度。

總硬度：硬度的別稱。以CaCO3的mg/L數(shù)表示的水中鈣和鎂離子的總和。

碳酸鹽硬度：指Ca2+和Mg2+可與水中的CO32-和HCO3-結(jié)合的硬度，等于CO32-與HCO3-的毫克當(dāng)量數(shù)之和乘以50：（HCO3-+CO32-）×50=？mg/L(以CaCO3計)

碳酸鹽硬度通常被稱為暫時硬度。

非碳酸鹽硬度：總硬度與碳酸鹽硬度的差值。指的是與水中Cl-、SO42-、NO3-等結(jié)合的Ca2+和Mg2+的總量。非碳酸鹽硬度也被稱為永久硬度。負(fù)硬度：當(dāng)暫硬>總硬，無永久硬度負(fù)硬度=暫時硬度-總硬度第九十二頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四一水樣分析結(jié)果如下（mg/L）：Na+＋K+=171,Ca2+=119,Mg2+=16,Cl-=15，SO42-=42,HCO3-=817。請計算TDS及各種硬度。[提示]：（Na+＋K+）25,Ca2+40,Mg2+24.3,Cl-35.5，SO42-96,HCO3-61。

第九十三頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四在簡分析中，常給出的是（Na+＋K+）總量（meq/L)，該值一般是計算值：（Na+＋K+）濃度單位之間的換算：系數(shù)25：一般的地下水中，K+約（Na+＋K+）的1/10。第九十四頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四水按硬度的分類硬度范圍分類CaCO3的mg/L數(shù)德國度<75<4.2極軟水75～1504.2～8.4軟水150～3008.4～16.8微硬水300～45016.8～25.2硬水>450>25.2極硬水第九十五頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四鈉吸附比

評價灌溉水質(zhì)的有用指標(biāo).第九十六頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四2第二組指標(biāo)

人類排放的生活污水和大部分工業(yè)廢水中都含有大量有機(jī)物質(zhì)，其中主要是耗氧有機(jī)物如碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪等。耗氧有機(jī)物種類繁多，組成復(fù)雜，因而難以分別對其進(jìn)行定量、定性分析。因此，一般不對它們進(jìn)行單項定量測定，而是利用其共性，如它們比較易于氧化，故可用某種指標(biāo)間接地反映其總量或分類含量。氧化方式有化學(xué)氧化、生物氧化和燃燒氧化等，都是以有機(jī)物在氧化過程中所消耗的氧或氧化劑的數(shù)量來代表有機(jī)物的數(shù)量。

第九十七頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四化學(xué)需氧量生化需氧量總有機(jī)碳氧化還原電位表征水體環(huán)境狀態(tài)的指標(biāo)。第九十八頁，共一百零七頁，編輯于2023年，星期四化學(xué)需氧量（ChemicalOxygenDemand，COD）

是指采用化學(xué)氧化劑氧化水中有機(jī)物和還原態(tài)無機(jī)物所需消耗的氧的量，單位為mg/L。

高錳酸鉀（KMnO4）、重鉻酸鉀（KCr2O7）和碘酸鉀（KIO3）是測定水中COD的三種常用