水文地球化学习题
第一章
第二章水溶液的物理化学基础
1．常规水质分析给出的某个水样的分析结果如下（浓度单位：mg/L）：
Ca2+=93.9；Mg2+=22.9；Na+=19.1；HCO3-=334；SO42-=85.0；Cl-=9.0；pH=7.2。求：
（1）各离子的体积摩尔浓度（M）、质量摩尔浓度（m）和毫克当量浓度（meq/L）。
（2）该水样的离子强度是多少？
（3）利用扩展的Debye-Huckel方程计算Ca2+和HCO3-的活度系数。
2．假定CO32-的活度为a CO32- =0.34?10-5，碳酸钙离解的平衡常数为4.27?10-9，第1题中的水样25℃时CaCO3饱和指数是多少？CaCO3在该水样中的饱和状态如何？
3．假定某个水样的离子活度等于浓度，其NO3-，HS-，SO42-和NH4＋都等于10-4M。反应式如下：
H+ + NO3- + HS- = SO42- + NH4＋
问：25℃和pH为8时，该水样中硝酸盐能否氧化硫化物？
4．A、B两个水样实测值如下（mg/L）：
组分Ca2+Mg2+Cl-SO42-HCO3-NO3-
A水样706 51 881 310 204 4
组分Na K Ca Mg Cl SO4HCO3CO3pH A水样50 6 60 18 71 96 183 6 6.5 B水样10 20 70 13 36 48 214 4 8.8 6．某水样分析结果如下：
离子Na+Ca2+ Mg2+SO42-Cl-CO32-HCO3-含量(mg/l) 8748 156 228 928 6720 336 1.320
试计算Ca2+的活度(25℃)。
4344
含量（mg/l）117 7 109 24 171 238 183 48
试问：
（1）离子强度是多少？
（2）根据扩展的Debye-Huckel方程计算，Ca2+和SO42－的活度系数？
（3）石膏的饱和指数与饱和率是多少？
（4）使该水样淡化或浓集多少倍才能使之与石膏处于平衡状态？
8．已知温度为298.15K（25℃），压力为105Pa（1atm）时，∑S=10-1mol/l。试作硫体系的Eh-pH图（或pE-pH图）。
9．简述水分子的结构。
10．试用水分子结构理论解释水的物理化学性质。
11．温、压条件对水的物理、化学性质的影响及其地球化学意义。
12．分别简述气、固、液体的溶解特点。
第三章地下水的无机化学成分
1．何谓硅质水和硅酸水？略述硅酸在各种天然水中的含量和存在形式。
2．C1-为什么具有很强的迁移性能？它在地下水中的含量变化有什么规律？地下水中C1-的来源？
3．水中碳酸平衡时的存在形式与水的pH值有什么关系？是pH值决定碳酸的存在形式吗？
4．什么是硝化作用和去硝化作用？它们各在什么环境中进行？
5．地下水按pH值可分为几组？它们与哪些成分有关？
6．地下水中的铁在何种介质中以什么形式迁移？
第四章地下水中的有机物质及其地球化学意义
1．略述地下水中有机物质的主要来源及其分布规律。
2．地下水中有机物质在油气形成中起什么作用？
3．略述有机物质对铀迁移和沉淀的影响。
4．略述沉积成岩阶段水中有机质对铀富集成矿的影响。
5．微生物的活动怎样对水体自净产生影响？
第五章水及水中元素的同位素成分
1．何谓同位素、同位素分馏系数和同位素效应？
2．自然条件下有哪些能引起同位素分离的作用？
3．水的同位素组成主要用什么方法来研究？它的单位和标准是什么？
4．略述天然水同位素组成的变化范围。
5．略述氢氧同位素常用的表示方法及标准。
6．硫同位素成分用什么标准来表示？略述地下水的硫同位素组成。
7．什么过程能引起硫同位素的强烈分馏？在什么情况下能最大限度地分馏硫的同位素？
8．自然界碳同位素成分的分馏过程有哪些？
9．沉积物的碳同位素成分由海岸向海洋方向有什么变化规律？它与什么有关？
10．次生方解石中碳的轻同位素是什么来源的？有几种？
11．略述硫的成因及其在天然水中的分布规律？
12．略述天然14C的产生及其循环。
第六章元素在地下水中的迁移和沉淀
1．元素以哪些形式溶于水中？
2．什么是胶体和胶体溶液？胶体的主要性质是什么？
3．何谓弥散作用？怎样判别元素在地下水中的迁移方式？
4．什么是标型元素？其标型程度取决于什么因素？
5．空气迁移标型元素有什么特征？根据它可区分哪几种氧化－还原环境？
6．什么是水迁移系数和迁移强度差异性系数？
7．什么叫化学键？按其结合性质可分为哪几类？
8．什么是离子电位？按离子电位可将元素划分为几组？
9．什么是溶度积？它对元素的迁移有什么影响？。
10．什么是溶液的离子强度？根据离子强度天然水可分成几个类型？
11．什么叫氧化－还原反应？pH对Eh有何影响？
12．什么是环境的氧化－还原电位？怎样测定它？什么叫控制电位离子（元素）？
13．地下水中Eh的变化范围是什么？为什么？
14．什么是地球化学垒？根据地球化学垒的形成原因可划分出几种地球化学垒的基本类型？
第七章地下水化学成分的形成及其影响因素
1．什么叫溶滤作用？略述大气降水溶滤岩石形成溶滤水的过程？
2．什么是阳离子吸附交替作用？影响阳离子交替强度的因素是什么？
3．什么是水的混合作用？写出混合作用的数学公式（求矿化度公式及水的混合直线方程）。
4．略述气候因素对形成地下水化学成分的影响？
5．构造运动对形成地下水化学成分有何影响？
6．什么叫岩石的离子—盐类综合体？它包括哪些组分？
7．什么是地下水的扩散作用和渗透作用？它们之间有何不同？
8．略述温度和压力对地下水化学成分形成的影响作用。
9．生物因素怎样影响地下水化学成分的形成？
10．略述开采地下水对地下水化学成分的影响。
11．简述海成封存水化学成分的形成过程。
12．略述承压水盆地地下水化学成分的形成过程。
13．封闭地质构造中含石膏岩层或缺少有机质沉积岩层与正常海相沉积（含有机物质）含水层化学成分的形成有何区别？
第八章地下水的水文地球化学分带
1．略述中国潜水的纬度分带。
2．何谓地下水水文地质动力分带？
3．对承压水盆地深层地下水的地质动力作用现在有哪两种不同的观点？
4．承压水盆地中地下水动力动态有哪几种主导类型？
5．什么叫承压水盆地的水文地球化学水平分带？影响水平分带的因素有哪些？
6．什么叫承压水盆地的水文地球化学垂直分带？垂直分带有几种类型？
7．略述承压水盆地地下水的气体分带规律？
8．略述基岩裂隙水（水文地质地块）的高程分带性？
9．潜水的纬度分带异常有几种？
10．承压水排泄源分为几种？它们各有什么特征？
第九章地下热水的水化学特征
1.简述我国地下热水的主要类型。
2.简述火山和近期岩浆活动型地下热水的分布特征。
3.简述隆起带断裂构造型地下水热水分布特征。
4.简述沉降带盆地型地下热水分布特征。
5.简述隆起带地下热水形成的地质构造条件及其水化学特征。
6．简述沉降带地下热水的地质构造特点及其水化学成分特征。
7．简述近期岩浆活动型地下热水形成的地质构造条件及其水化学特征。
第十章地下水水文地球化学分类
1．略述地下水化学成分分类情况。
2．地下水水文地球化学分类的基本原则是什么？
3．按水中气体成分地下水分为几组？简述各组水的主要特征。
4．按水迁移元素将地下水分为几类？简述各类水的主要特征。
5．地下水形成环境、化学成分和矿化度三者之间有何依存关系？
6．略述潮湿地区微矿化度酸性硅酸水（潜水）及含N2硅质热水的形成过程，单独列出这种水有何地质意义？
7．天然水pH值的变化范围及影响水中pH值变化的因素是什么？
8．简述地下水水文地球化学分类的表示方法。
第十一章地球化学模式简介
1．写出海水中方解石的质量作用方程。
2．假定水的活度为1，pH值为多少时[CO2] = [HCO3-]? “[]” 表示活度。.
3．某一地区存在两层含水层，水化学分析组分如下（单位mmol/L）
含水层Tem
p
（C
)
pH Ca Mg Na K Si
碱度
(meq/L)
Cl SO4 NO3-
非承压含水
层水16.
7.4
8
1.0
7
1.0
7
0.5
2
0.0
1
0.1
5
4.24 0.4 0.05 0.02
承压含水层
水16.
8.9
7
0.0
3
0.0
2
7.4
0.0
1
0.1
6
6.24
0.3
1
0.39 0.03
问题：
（1）如果各组分占单个元素总浓度的10%以上被认为是重要的，那么承压含水层中Cl，Ca，Mg，Na，Si和S元素的哪些组分存在形式是重要的？
4．计算与模拟方解石在蒸馏水中的溶解量。
第十二章水文地球化学的研究方法
l．略述水文地球化学野外调查方法及水文地球化学研究的一般程序。
2．水文地球化学室内资料整理阶段一般要绘制哪些基本图件？
3．怎样利用氢、氧稳定同位素确定含水层的补给区或补给高度？
4．怎样利用硫同位素研究火山地区热水中硫酸根离子的成因问题？
5．13C能解决水文地质中的哪些问题？
6．利用氚（3H）能解决水文地质中的哪些问题？
7．利用热力学方法能解决水文地球化学中的哪些基本问题？并论述其基本原理。
8．略述古水文地球化学分析的主要内容。
9. J.Ch.fontes 和B.Blavoux对法国埃维恩地区的泉水进了研究，该区大气降水的氧同位素的组成为：δp＝-9.25‰；泉水样品的同位素组成为：δs＝-10.55‰；泉水采样高程h＝385m；该区氧同位素高度梯度K＝-0.3‰/100m。根据上述同位素数据，试鉴别对埃维恩泉水补给区以下三种设想的真伪：
设想Ⅰ：玉木冰期的沉积在整个倾斜平原上是连续的，从山麓一直延伸到高原的高处，在标高800米左右的这个带上，细粒冰碛层厚度不超过10米(玉木冰期沉积上部较细，透水性较差，中部较粗，构成含水层，底部又较细)，因此，推断含水层的补给区就在这里。
设想Ⅱ：埃维恩含水层由大气降水补给，补给在整个高原表面上和倾斜平原上起作用，倾斜平面下部细粒冰碛层厚达80米。
设想Ⅲ：由前阿尔卑斯灰岩岩溶水补给，标高大于1000米。
10. 江西崇仁马鞍坪地区不同高程浅层地下水δD、δ18O组成，见下表：
样号δ18O‰δD‰高程H(米) M01 -5.93 -42.3 350
M03 -5.15 -29.8 110
M06 -5.57 -37.6 220
M07 -5.78 -35.6 280
M08 -5.70 -36.9 250
我们已知，马鞍坪温泉的δD＝-7.23‰，δ18O＝-44.1‰。请根据表中数据分析：
（1）该区大气降水的δD与δ18O的关系；
（2）该区大气降水的δD与δ18O值与高程的关系；
（3）判断温泉水的可能补给高程。
第十三章水文地球化学的应用
1．什么叫水文地球化学找矿标志？水文地球化学找矿标志有几种？
2．水文地球化学常用的间接找矿标志有几种？略述它们在找矿中的作用。
3．略述水文地球化学找矿中某些组分的比例系数的应用情况？
4．略述在成矿水文地球化学研究中地下水与成矿物质的迁移问题？
5．在地热勘探中常用的地球化学地热温标有哪几种，略述它们的应用条件及基本原理？
6．何谓饮料矿泉水？略述其标准及命名原则？
7．略述我国医疗矿泉分类法（1981年修定方案）。
8．地下水污染能引起地下水化学成分的哪些变化？
9．从哪些方面评价灌溉用水的水质问题？
09031123 一、名词解释（每题3 分，共21 分） 1、BOD： 指用微生物降解水中有机物过程中所消耗的氧量，以mg/L 为单位。 2、脱硫酸作用： 在缺氧和有脱硫酸菌存在的情况下，SO4 2- 被还原成H2S 或S2-的过 程。 3、同离子效应： 一种矿物溶解于水溶液，如若水溶液中有与矿物溶解相同的离子，则这种矿物的溶解度就会降低，这种现象在化学上称为同离子效应 4、降水氢氧稳定同位素的高程效应： 大气降水中的18O 和D 含量随着海拔高程的增加而不断下降的现象。 5、酸性垒： 当中性或碱性条件转变为弱酸性和酸性条件或在pH 值急剧降低的地段所形成的地球化学垒。 6、水分子的缔合作用： 由单分子水结合成比较复杂的多分子水而不引起水的物理化学性质改变的现象。7、硅质水与硅酸水： SiO2 含量大于50mg/L 的水称为硅质水（1.5 分）；在阴离子中，HSiO3 -占阴离子首位（按mol%计算）的水称为硅酸水（1.5 分）。 二、填空（每题1 分，共14 分） 1、水对离子化合物具有较强的溶解作用，是由于水分子具有较强的（介电）效应所致，水的沸点较高，是由于水分子间（氢键）的破坏需 要较大的能量。 2、在35℃下，pH=7 的地下水是（碱）性。在天然水化学成分的综 合指标中，体现水的质量指标的有（TDS，硬度，含盐量或含盐度, 电导率），而表征水体系氧化还原环境状态的指标有（COD，BOD，TOC，Eh ）。 3、迪拜—休克尔公式的使用条件是离子强度小于（0.1 mol/L ），而 戴维斯方程的使用条件是离子强度小于（0.5 mol/L ）。
4、空气迁移的标型元素主要决定环境的（氧化还原）条件，而水迁移的标型元素主要决定环境的（酸碱）条件 5、在氮的化合物中，（NO- 2，NH4 + ）可作为地下水近期受到污染的 标志，而（NO- 3 ）可作为地下水很早以前受到污染的标志。 6、Fe2+在（酸）性中迁移强，而在（碱）性中迁移弱。 7、地球化学垒按成因可分为（机械）垒、（物理化学）垒、（生 物）垒和（复合）垒。 8、碱度主要决定于水中的（HCO- 3，CO2- 3 ）的含量。硬度是以 （Ca2+，Mg2+）的毫克当量总数乘以50，而暂时硬度是以（HCO- 3，CO2- 3 ）的毫克当量总数乘以50。 9．大气CO2 的δ13C 平均值是（-7 ‰），而土壤CO2 的δ13C 平均值是（-25‰）。 10．标型元素的标型程度取决于（元素的克拉克值）和（它的迁移能力）。 11．弥散作用包括（分子扩散），（对流扩散迁移）和（渗透分 散）。 12、SiO2 和Na/K 地热温度计适用的温度范围分别为（0~250 ℃）和（150~350 ℃）。 13．近代火山型浅部地下热水的水化学类型为（SO2- 4 SO2- 4 Cl- ）， 而深部地下热水的水化学类型为（Cl-HCO- 3 ）。 14．海水的水化学类型为（Cl-Na ），而海成存封水的水化学类型为（Cl-Na -Ca）。 三.简答题（每题5 分，共30 分） 1、氧漂移及其影响因素?
第三章水及水中元素的同位素成分 （一）名词解释 1、同位素效应 2、同位素分馏 3、温度效应 4、纬度效应 5、高程效应 6、大陆效应 7、季节效应 8、雨量效应 9、山体屏蔽效应 10、氧漂移 11、降水氢氧稳定同位素的高程效应 （二）填空题 1、氧同位素的国际标准英文缩写为（），而碳同位素的国际标准缩写为（）。 2、氚的单位为T.U,1T.U相当于（）个氢原子中有一个氚原子。 3、对于同位素交换反应C18O2+H218O=C16O18O+H218O，其分馏系数CO2-H2O 可表示为（），天然水的氢氧同位素组成的国际标准的英文缩写为SMOW ,意思为（）某水样的氧同位素组成与SMOW相比更轻，则其（）。 4、同位素组成的常用表示方法有（），（），（）和（）。 5、大气CO2的δ13C平均值是（），而土壤CO2的δ13C平均值是（）。 6、对于同位素交换反应C18O2+H218O=C16O18O+H218O，其分馏系 数CO2-H2O 可表示为（），天然水的氢氧同位素组成的国际标准的英文缩写为SMOW ,意思为（）。 7、天然水的氢氧稳定同位素组成一般以（），（）表示，其国际标准的英文缩写为SMOW，意指（）。 8、氢氧稳定同位素的高程效应，实际是（）的一种表现，若已知某地气温的高程变化率为-0.5℃/100m ，δ18O随温度的变化为0.30‰/度，则δ
18O 的高程变化率为（）。不同成因的盐水具有不同的同位素组成，试指出下列盐水的δD的范围，海水（），大气降水流经岩盐矿床而形成的盐水（）。由于蒸发浓缩而富集盐分的盐湖水（）。 （三）简答题 1、降水氢氧稳定同位素组成的温度效应、纬度效应的含义? 2、氧漂移及其影响因素? 3、何谓降水氢氧稳定同位素的大陆效应？试用蒸发与凝结的机理加以解释 4、何谓降水氢氧稳定同位素的大陆效应？试用蒸发与凝结的机理加以解释。 5、次生方解石中12C的来源是什么？ 6、自然界碳同位素的分馏过程有哪些？ 7、同位素温度计的基本原理是什么？ 8、大气降水中氢氧稳定同位素的分布特征 9、大气降水中氚的分布特征。 10、简述氢氧同位素常用的表示方法及标准。 11、硫同位素用什么标准来表示？地下水中硫同位素组成情况如何？ 12、自然界硫同位素的分硫过程有哪些？ 13、沉积物的碳同位素成分由海岸向海洋方向有什么变化规律？它与什么有关？ 14、次生方解石中碳的轻同位素是什么来源的？有几种？ 15、氚的成因及天然水中氚的一般分布情况怎样？ 16、天然14 C的产生及其循环。 17、怎样利用氢氧稳定同时确定含水层补给区或补给区高程？ 18、13C 能解决水文地质中的哪些问题？
水文地球化学研究现状、基本模型与进展 摘要：1938 年, “水文地球化学”术语提出, 至今水文地球化学作为一门 独立的学科得到长足的发展, 其服务领域不断扩大。当今水文地球化学研究的理论已经广泛地应用在油田水、海洋水、地热水、地下水质与地方病以及地下水微生物等诸多领域的研究。其研究方法也日臻完善。随着化学热力学和化学动力学方法及同位素方法的深入研究, 以及人类开发资源和保护生态的需要, 水文地球化学必将在多学科的交叉和渗透中拓展研究领域, 并在基础理论及定量化研究方面取得新的进展。 早期的水文地球化学工作主要围绕查明区域水文地质条件而展开, 在地下水的勘探开发利用方面取得了可喜的成果( 沈照理, 1985) 。水文地球化学在利用地下水化学成分资料, 特别是在查明地下水 的补给、迳流与排泄条件及阐明地下水成因与资源的性质上卓有成效。20 世纪60 年代后, 水文地球化学向更深更广的领域延伸, 更多地是注重地下水在地壳层中所起的地球化学作用( 任福弘, 1993) 。 1981 年, Stumm W 等出版了5水化学) ) ) 天然水化学平衡导论6 专著, 较系统地提供了定量处理天然水环境中各种化学过程的方法。1992 年, C P 克拉依诺夫等著5水文地球化学6分为理论水文地球化学及应用水文地球化学两部分, 全面论述了地下水地球化学成分的形成、迁移及化学热力学引入水文地球化学研究的理论问题, 以及水文地球化学在饮用水、矿水、地下热水、工业原料水、找矿、地震预报、防止地下水污染、水文地球化学预测及模拟中的应用等, 概括了20 世纪80 年代末期水文地球化学的研究水平。特别是近二十年来计算机科学的飞速发展使得水文地球化学研究中的一些非线性问题得到解答( 谭凯旋, 1998) , 逐渐构架起更为严密的科学体系。 1 应用水文地球化学学科的研究现状 1. 1 油田水研究 水文地球化学的研究在对油气资源的勘查和预测以及提高勘探成效和采收率等方面作出了重要的贡献。早期油田水地球化学的研究只是对单个盆地或单个坳陷, 甚至单个凹陷进行研究, 并且对于找油标志存在不同见解。此时油田水化学成分分类主要沿用B A 苏林于1946 年形成的分类。1965 年, E C加费里连科在其所著5根据地下水化学组分和同位素成分确定含油气性的水文地球化学指标6中系统论述了油气田水文地球化学特征及寻找油气田的水文地球化学方法。1975 年, A G Collins 在其5油田水地球化学6中论述了油田水中有机及无机组分形成的地球化学作用( 汪蕴璞, 1987) 。1994 年, 汪蕴璞等对中国典型盆地油田水进行了系统和完整的研究, 总结了中国油田水化学成分的形成分布和成藏规律性, 特别是总结了陆相油田水地球化学理论, 对油田水中宏量组分、微量组分、同位素等开展了研究, 并对油田水成分进行种类计算, 从水化学的整体上研究其聚散、共生规律和综合评价找油标志和形成机理。同时还开展了模拟实验、化学动力学和热力学计算, 从定量上探索油田水化学组分的地球化学行为和形成机理。 1. 2 洋底矿藏研究
《水文地球化学》教学大纲 一、课程名称：水文地球化学 Hydrogeochemistry 二、课程编号： 三、学分学时：2学分/32学时 四、使用教材：沈照理等编，《水文地球化学基础》，地质出版社，1993年5月第一版，1999年第二次印刷 五、课程属性：专业内选修课 选修 六、教学对象：地质工程专业本科生 七、开课单位：地球科学与工程学院地质科学与工程系 八、先修课程：普通化学、普通地质学、岩石矿物学、构造地质学、水文地质学基础等。 九、教学目标： 通过比较系统地介绍有关水文地球化学的基础理论，掌握水-岩相互作用在天然和人类活动条件下导致的地下水各溶解组分的迁移转化规律，熟悉应用水化学的分析理论与方法解决各种环境和工程问题。 十、课程要求： 通过本课程的学习，使学生掌握水文地球化学的平衡理论，学会水文地球化学的分析方法，基本要求是： 1．掌握水化学平衡原理； 2．掌握地下水溶解组分的迁移和转化规律； 3．学会应用水文地球化学的基本原理和分析方法解决自然和人类活动条件下的各种地下水环境问题； 十一、教学内容： 本课程主要由以下内容组成： 第一章水化学基础（12学时） ?知识要点：溶解平衡、碳酸平衡、洛河计算、氧化还原作用、吸附平衡 ?重点难点：各种平衡的计算方法 ?教学方法：课堂教学 第二章地下水化学成分的组成（4学时）
?知识要点：天然水的化学特性、元素的水文地球化学特性、天然水化学成分的综合指标、 地下水化学成分的数据处理 ?重点难点：各天然水体的常量和微量及痕量化学成分特性 ?教学方法：课堂教学 第三章地下水化学成分的形成与特征（4学时） ?知识要点：渗入成因地下水、沉积成因地下水和火山成因地下水的化学成分的形成与特征 ?重点难点：各种成因水的化学成分的形成机理与演化 ?教学方法：课堂教学 第四章水的地球化学循环（4学时） ?知识要点：地下水圈、地壳中水的地球化学循环、成矿过程中的地球化学循环 ?重点难点：地下水循环过程中元素的迁移转化 ?教学方法：课堂教学 第五章水文地球化学的应用（8学时） ?知识要点：地下水污染、地球化学环境与人体健康、矿泉水 ?重点难点：如何应用水文地球化学的基本原理分析和评价各种水环境问题 ?教学方法：课堂教学 十二、实践环节： 主要是习题： ?络合计算 ?饱和指数计算 ?Eh-pH计算 ?吸附平衡计算 ?水化学成分的图示 ?应用分析 十三、教学参考： 1．参考教材 ?沈照理等编，《水文地球化学基础》，地质出版社，1993年5月第一版，1999年第二次印刷 2．参考文献 ?杨忠耀，环境水文地质，原子能出版社，1990年 十四、考核方式：
第四章水文地球化学参数 水文地球化学参数有三类：物性水文地球化学参数，条件水文地球化学参数，综合性水文地球化学参数。 第一节物性和条件水文地球化学参数 一、物性水文地球化学参数 物性水文地球化学参数是反映事物的性质（物质的性质和物质间相互作用时的质量和能量关系）的参数。如平衡常数，反应速度常数，分配系数，吸附容量，自由能，焓，熵，标准电子活度或标准电极电位，离子电位，离子半径和价态，以及原子结构和其外层的价电子层结构都是反映事和物内在本性的参数。这些参数反映的是事物的本性，或反映的仅仅是事物在理想状态时的特征。事物在理想条件下的状态与实际条件下是有一定的差距的。在研究客观具体事物时还需根据具体条件作具体分析。但尽管如此，收集和掌握这些参数对水文地球化学研究无疑是非常必要和有益的，因为这些参数是对事物进行分析判断的基础，是对事物进行理论计算和实践设计必不可少的参数。 二、条件水文地球化学参数 条件水文地球化学参数是反应体系及其环境所处的条件的参数，是用来描述事物或体系与环境的外观状态的参数，当然也是进行水文地球化学计算时所需要的基本数据。它们主要有水化学组分，含量，pH，pE或Eh，温度，压力等。无疑这些参数是水文地球化学研究和计算中必不可少的重要参数，因而也是我们野外和实验室工作中必须取得的主要资料。 第二节参比和综合性水文地球化学参数 上面已提及，仅有物性水文地球化学参数是不能对水岩体系的客观状态和变化作出确定性的定量回答，也是无法对水岩体系进行具体的水文地球化学计算。但是仅仅依靠条件水文地球化学参数也是不够的，因为同一个客观具体条件对不同的事物的影响显然是不尽相同的。对一个事物要作出既科学又符合客观实际的回答，必须将理论与实践相结合，也就是说，将事物的条件状态与该条件下事物发生变化的边界状态相比较，才能对事物的状态、发展结果和将可能发生的事件作出正确的论断。反映实际条件与该具体条件下的边界条件相比较的结果的参数
水文地球化学复习 静下心，一切都会过去----------徐默淞 1、理想溶液：任一组分在全部浓度范围内都符合拉乌尔定律的溶液。（各组分分子的大小 及作用力彼此相似，当一种组分的分子被另一种组分的分子取代时，没有能量的变化或空间结构的变化。即：当各组分混合成溶液时，没有热效应和体积的变化。） **溶液中离子之间或分子之间没有相互作用。 2、活度※（考）定义：指实际参加化学反应的物质浓度，或指所研究的溶液体系中化学组分的有效浓度（校正后的浓度）。 ※离子的活度a与浓度c 通过活度系数r联系起来：a=r·m r—活度系数 m—实测浓度，物质的量浓度（mol/L） a—活度，物质在化学反应中表现出的有效浓度，单位（mol/L） 3、※活度系数r（了解）：衡量实际溶液对理想溶液的偏离程度。 ※活度系数随水中溶解固体（TDS）增加而减小，一般都小于1。当水中TDS很低时，r趋近于1，活度趋近于实测浓度。 ※强电解质溶液，当溶液的浓度极稀时，离子之间的距离是如此之大，以致离子之间的相互作用力可忽略不计，活度系数r≈1 ，所以a= c。 ※在化学平衡计算中，固体、纯液体和中性分子的活度系数：r＝1;离子强度与活度系数之间存在一定的关系，如已知某些离子强度，可查表或计算得活度系数。 ※分子（包括水分子）和不带电的离子对的活度系数为1 4、离子强度I 定义：溶液中某种离子i 的物质的量浓度乘以该离子的价数（Zi）的平方所得诸项之和的一半。用公式表示为: （必背此公式） 式中：Zi为i离子的电荷数；mi为i离子的浓度（mol/L）。 5、迪拜-休克尔方程（考）：对于离子半径较大，不能作为点电荷处理的体系，Debye-Hückel 极限定律公式修正为：当I<0.1mol/L时，该方程精确性很高 （必背此公式） 式中：r为活度系数；Z为离子的电荷数；I为离子强度（mol/L）；A和B为取决于水的介电常数、密度和温度的常数；a是与离子水化半径有关的常数。 ※（仅了解）对于高矿化度的地下水，即0.5mol/L＞I＞0.1mol/L，迪拜－休克尔公式就不适用了，为此应用戴维斯方程： 式中：A，B参数同上式；a与b参数，对于主要离子查表1.3，对于次要离子查表1.4，b
《水文地球化学》教学大纲 Hydrogeochemistry－Course Outline 第一部分大纲说明 一、课程的性质、目的与任务 《水文地球化学》是水文与水资源工程专业本科生必修的一门主要专业基础课。通过本课程的学习，使学生掌握水文地球化学的基本原理和学会初步运用化学原理解决天然水的地球化学问题和人类对天然水的影响问题的方法与手段，为学习后续课程和专业技术工作打下基础。 二、与其它课程的联系 学习本课程应具备普通地质学、综合地质学、工程化学和水文地质学的基础。后续课程为水质分析实验、铀水文地球化学、环境水文地质学和水文地质勘察。 三、课程的特点 1．对基本概念、基本规律与常见的应用方法的理解并重。 2．对基本理论与常见水文地球化学问题的定量计算方法的掌握并重。 3. 采用英文教材，中、英语混合授课。 四、教学总体要求 1．掌握水文地球化学的基本概念、基本规律与研究方法。 2．掌握控制地下水与地表水化学成分的主要作用：酸碱反应与碳酸盐系统；矿物风化与矿物表面过程；氧化－还原反应；有机水文地球化学作用等。 3．通过理论讲述、研究实例分析与习题课，使学生理解天然水中常见的化学组份与同位素组成，掌握最基本的地球化学模拟方法与整理水化学数据的能力。 五、本课程的学时分配表 编 号教学内容课堂讲 课学时 习题课 学时 实验课 学时 自学 学时 1 引言及化学背景 （Introduction and Chemical Background） 6 2 酸碱反应与碳酸盐系统 (Acid-Base Reactions and the Carbonate System) 4 2 3 矿物风化与矿物表面过程 Mineral weathering and mineral surface processes 6
本文由国土资源部地质调查项目“全国水资源评价”和“鄂尔多斯自留盆地地下水赋存运移规律的研究”项目资助。改回日期:2001212217;责任编辑:宫月萱。 第一作者:叶思源,女,1963年生,在读博士生,副研究员,从事矿水、地热水及水文地球化学研究。 水文地球化学研究现状与进展 叶思源1) 孙继朝2) 姜春永3) (1)中国矿业大学,北京,100083;2)中国地质科学院水文地质环境地质研究所,河北正定,050803; 3)山东地质工程勘查院,山东济南,250014) 摘 要 1938年,“水文地球化学”术语提出,至今水文地球化学作为一门独立的学科得到长足的发展,其服务领域不断扩大。当今水文地球化学研究的理论已经广泛地应用在油田水、海洋水、地热水、地下水质与地方病以及地下水微生物等诸多领域的研究。其研究方法也日臻完善。随着化学热力学和化学动力学方法及同位素方法的深入研究,以及人类开发资源和保护生态的需要,水文地球化学必将在多学科的交叉和渗透中拓展研究领域,并在基础理论及定量化研究方面取得新的进展。关键词 水文地球化学 研究现状 进展 Current Situ ation and Advances in H ydrogeochemical R esearches YE Siyuan 1) SUN Jichao 2) J IAN G Chunyong 3 ) (1)Chi na U niversity of Mi ni ng and Technology ,Beiji ng ,100083;2)Instit ute of Hydrogeology and Envi ronmental Geology ,CA GS , Zhengdi ng ,Hebei ,050803;3)S handong Instit ute of Geological Engi neeri ng S urvey ,Ji nan ,S handong ,240014) Abstract Hydrogeochemistry ,as an independent discipline ,has made substantial development since the term “hydrogeochemistry ”was created in 1938.At present hydrogeochemical theories have been applied to various fields such as oil field water ,ocean water ,geothermal water ,groundwater quality ,endemic diseases and groundwater microorganism ,and related research methods have also become mature.With the further development of chemical thermodynamics ,kinetics method and isotope method ,hydrogeochemistry will surely extend its research fields in the course of multi 2discipline interaction and make new progress in basic theory and quantifica 2tion research ,so as to meet the demand of human exploration and exploitation as well as ecological protection.K ey w ords hydrogeochemistry current state of research advance 早期的水文地球化学工作主要围绕查明区域水文地质条件而展开,在地下水的勘探开发利用方面取得了可喜的成果(沈照理,1985)。水文地球化学在利用地下水化学成分资料,特别是在查明地下水的补给、迳流与排泄条件及阐明地下水成因与资源的性质上卓有成效。20世纪60年代后,水文地球化学向更深更广的领域延伸,更多地是注重地下水在地壳层中所起的地球化学作用(任福弘,1993)。1981年,Stumm W 等出版了《水化学———天然水化 学平衡导论》专著,较系统地提供了定量处理天然水环境中各种化学过程的方法。1992年,C P 克拉 依诺夫等著《水文地球化学》分为理论水文地球化学及应用水文地球化学两部分,全面论述了地下水地球化学成分的形成、迁移及化学热力学引入水文地球化学研究的理论问题,以及水文地球化学在饮用水、矿水、地下热水、工业原料水、找矿、地震预报、防止地下水污染、水文地球化学预测及模拟中的应用等,概括了20世纪80年代末期水文地球化学的研究水平。特别是近二十年来计算机科学的飞速发展使得水文地球化学研究中的一些非线性问题得到解 答(谭凯旋,1998),逐渐构架起更为严密的科学体系。 第23卷 第5期2002210/4772482 地 球 学 报ACTA GEOSCIEN TIA SIN ICA Vol.23 No.5 Oct.2002/4772482
55 2019年4月总第311期 ISSN1672-1438 CN11-4994/T 水文地球化学课程面临的问题与挑战 孙红福 颜瑞雯 中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院 北京 100083 摘 要：水文地球化学是在水文地质学、地球化学及水化学基础上发展起来的一门学科，主要研究地下水化学组分的形成及演化规律，是水文地质和工程地质本科生的必修专业课。随着时代的发展和我国高等教育改革的深入，水文地球化学课程也面临诸多问题和挑战，主要从教材缺失、学时压缩下的教学内容调整、教师能力要求的提升、课程特色、课程衔接、学生思维和能力的培养以及实践教学环节几个方面进行探讨。希望通过对课程教学问题的探讨，引起同行的关注，促进水文地球化学的课程教学和学科的发展。 关键词：水文地球化学；教材；课程特色；实践教学 作者简介：孙红福，理学博士，副教授；颜瑞雯，理学博士，讲师。 基金项目：中国矿业大学(北京)《水文地球化学》课程建设项目(编号：k140206)。 1938年初由苏联著名水文地质学家奥弗琴尼科夫首次提出了“水文地球化学”这一术语，到20世纪50年代成为一门独立的学科。20世纪80年代，我国的水文地球化学研究也蓬勃发展，出版了一系列专著。目前我国许多高校开设了水文地球化学课程，这门课程主要研究地下水水质随时间和空间的演变规律，对于地下水的研究是其他课程不能替代的。该课程相关的教研文章和教学研讨非常少。随着水文地球化学学科的不断发展以及我国高等教育改革的深化，水文地球化学课程也面临一系列的问题和挑战，只有面对和解决这些问题才能更好地促进水文地球化学的发展。 1 教材问题 水文地球化学课程教学面临严峻的教材问题。水文地球化学这门科学是从原苏联引入并发展壮大的，20世纪70年代以来，热力学被引入到水文地球化学的研究中，并对水文地球化学的发展起巨大的推动作用；但欧美国家并没有对应的英文专著和教材，只有水化学相关的著作。目前我国已经出版的相关著作包括沈照理等编著的《水文地球化学基础》[1]、李学礼等编著的《水文地球化学》(第三版)[2]、钱会和马致远编著的《水文地球化学》[3]、周福俊等编著的《水文地球化学》[4]等；这些教材的内容各有侧重，并且均已不再出版印刷，因此高校无法通过出版社购买这些教材。《水化学》和《水环境化学》均有合适的教材，但它们与《水文地球化学》的教学内容存在较大差异，无法取代《水文地球化学》。因此，为了促进水文地球化学的发展，亟须编写和出版适合本科教学的高质量的教材。 2 教学内容和学时 我国高等教育改革要求适当减少课堂讲授学时，加大实践教学环节比例。然而水文地球化学课程涵盖的内容很多，包括水化学基础、地下水的无机化学成分、地下水中有机物质及其地球化学意义、同位素水文地球化学、地下水化学成分的形成及其影响因素、元素在地下水中的迁移和沉淀、地下水的水文地球化学分带、地下热水的水化学特征、水的地球化学循环、水文地球化学的研究方法、水文地球化学模拟、地下水污染防治、水文地球化学应用等内容。每个章节都可以自成一门独立的课程，如何在有限的学时内完成水文地球化学的核心重点内容的讲授是该课程面临的第二个挑战。因此，需要任课教师根据教学目标认真筛选教学内容，合理分配学时，精心设计每堂课的教学过程，改革教学方法，才能达到我国高等教育改革的目的。 3 教师能力 由于水文地球化学课程涉及内容广泛，授课教师不仅需要具备水文地质学、地球化学、无机化学、有机化学、同位素化学、分析化学、软件模拟等相关专业知识，而且需要从事过相关的工程实践，才能更好地提升学生解决工程问题的能力。所以这门课程对授课教师的要求非常高。如果一个教师独立讲授比较吃力，也可以让不同知识专长的教师共同讲授这门课程。 水文地球化学课程中涉及大量水化学的基础原理，对于公式推导等理论部分很容易使学生感觉索然无趣。如何才能提升学生的学习兴趣也是面临的挑战之一。为了提高学生的专注力和学习兴趣，可以在基
一、名词解释（每题3分，共21分） 1、盐效应：矿物在纯水中的溶解度低于矿物在高含盐量水中的溶解度，这种含盐量升高而使矿物溶解度增大的现象。 2、阳离子交替吸附作用：在一定条件下，岩石颗粒吸附地下水中的某些阳离子，而将其原来吸附的某些阳离子转入水中，从而改变了地下水的化学成分，这一作用即为阳离子交替吸附作用。 3、氧化垒：在还原条件被氧化条件激烈交替的地段上所形成的地球化学垒。 4、侵蚀性CO2：当水中游离CO2大于平衡CO2时，水中剩余部分的CO2对碳酸盐和金属构件等具有侵蚀性，这部分即为侵蚀性CO2。 5、TDS：指水中溶解组分的总量，它包括溶于水中的离子、分子及络合物，但不包括悬浮物和溶解的气体。 6、硅质水与硅酸水： SiO2含量大于50mg/L的水称为硅质水（1.5分）；在阴离子中，HSiO3-占阴离子首位（按mol%计算）的水称为硅酸水（1.5分）。 7、硬度：是以水中Ca2+和Mg2+来量度，其计算方法是以 Ca2+和Mg2+的毫克当量总数乘以50，以CaCO3表示，其单位为mg/L。二、填空（每题1分，共14分）1、Fe2+在（酸）性中迁移强，而在（碱）性中迁移弱。 2、地球化学垒按成因可分为（机械）垒、（物理化学）垒、（生物）垒和（复合）垒。 3、碱度主要决定于水中的（HCO-3，CO2-3 ）的含量。硬度是以（ Ca2+，Mg2+）的毫克当量总数乘以50，而暂时硬度是以（ HCO-3，CO2-3 ）的毫克当量总数乘以 50。 4．大气CO2的δ13C平均值是（-7 ‰），而土壤CO2的δ13C平均值是（ -25‰）。 5．标型元素的标型程度取决于（元素的克拉克值）和（它的迁移能力）。 6．弥散作用包括（分子扩散），（对流扩散迁移）和（渗透分散）。7、SiO2 和Na/K地热温度计适用的温度范围分别为（ 0~250 ℃）和（ 150~350 ℃）。 8．近代火山型浅部地下热水的水化学类型为（SO2-4 SO2-4 -Cl ），而深部地下热水的水化学类型为（Cl-HCO-3 ）。 9．海水的水化学类型为（ Cl-Na ），而海成存封水的水化学类型为（Cl-Na -Ca ）。 10、水对离子化合物具有较强的溶解作用，是由于水分子具有较强的（介电）效应所致，水的沸点较高，是由于水分子间（氢键）的破坏需要较大的能量。11、在35℃下，pH=7的地下水是（碱）性。在天然水化学成分的综合指标中，体现水的质量指标的有（ TDS，硬度，含盐量或含盐度 , 电导率），而表征水体系氧化还原环境状态的指标有（ COD，BOD，TOC，Eh ）。 12、迪拜—休克尔公式的使用条件是离子强度小于（ 0.1 mol/L ），而戴维斯方程的使用条件是离子强度小于（ 0.5 mol/L ）。 13、空气迁移的标型元素主要决定环境的（氧化还原）条件，而水迁移的标型元素主要决定环境的（酸碱）条件14、在氮的化合物中，（ NO-2，NH4+ ）可作为地下水近期受到污染的标志，而（ NO-3 ）可作为地下水很早以前受到污染的标志。 三.简答（每题5分，共30分） 1、水的酸度与pH值的区别？ 答：酸度是表征水中和强碱能力的指标（1分）。它与水中的氢离子浓度并不是一回事，pH值仅表示呈离子状态的H+数量（1分），而酸度则表示中和过程中可以与强碱进行反应的全部H+数量，其中包括原已电离的和将会电离的部分（2分），已电离的H+数量称为离子酸度，它与pH值是一致的（1分）。 2、水分析结果是简分析，请问从那几方面检查分析数据可靠性。？答：（1）阴阳离子平衡的检查（1.5分）（2）碳酸平衡关系的检查（1.5分）（3）分析结果中一些计
水文地球化学习题 第一章 第二章水溶液的物理化学基础 1．常规水质分析给出的某个水样的分析结果如下（浓度单位：mg/L）： Ca2+=93.9；Mg2+=22.9；Na+=19.1；HCO3-=334；SO42-=85.0；Cl-=9.0；pH=7.2。求： （1）各离子的体积摩尔浓度（M）、质量摩尔浓度（m）和毫克当量浓度（meq/L）。 （2）该水样的离子强度是多少？ （3）利用扩展的Debye-Huckel方程计算Ca2+和HCO3-的活度系数。 2．假定CO32-的活度为a CO32- =0.34?10-5，碳酸钙离解的平衡常数为4.27?10-9，第1题中的水样25℃时CaCO3饱和指数是多少？CaCO3在该水样中的饱和状态如何？ 3．假定某个水样的离子活度等于浓度，其NO3-，HS-，SO42-和NH4＋都等于10-4M。反应式如下： H+ + NO3- + HS- = SO42- + NH4＋ 问：25℃和pH为8时，该水样中硝酸盐能否氧化硫化物？ 4．A、B两个水样实测值如下（mg/L）： 组分Ca2+Mg2+Cl-SO42-HCO3-NO3- A水样706 51 881 310 204 4 组分Na K Ca Mg Cl SO4HCO3CO3pH A水样50 6 60 18 71 96 183 6 6.5 B水样10 20 70 13 36 48 214 4 8.8 6．某水样分析结果如下： 离子Na+Ca2+ Mg2+SO42-Cl-CO32-HCO3-含量(mg/l) 8748 156 228 928 6720 336 1.320 试计算Ca2+的活度(25℃)。 4344 含量（mg/l）117 7 109 24 171 238 183 48 试问： （1）离子强度是多少？ （2）根据扩展的Debye-Huckel方程计算，Ca2+和SO42－的活度系数？ （3）石膏的饱和指数与饱和率是多少？ （4）使该水样淡化或浓集多少倍才能使之与石膏处于平衡状态？ 8．已知温度为298.15K（25℃），压力为105Pa（1atm）时，∑S=10-1mol/l。试作硫体系的Eh-pH图（或pE-pH图）。 9．简述水分子的结构。 10．试用水分子结构理论解释水的物理化学性质。 11．温、压条件对水的物理、化学性质的影响及其地球化学意义。 12．分别简述气、固、液体的溶解特点。
1.地下水的主要组成成分是什么？ 答：地下水是组成成分复杂的溶液，近八十种天然元素以离子、原子、分子、络合物和化合物等形式存在于地下水中，有些已溶解和活动于地下水中的有机质、气体、微生物和元素同位素的形式存在。这些可溶物质主要是岩石风化过程中，经过水文地球化学和生物地球化学的迁移、搬运到水中的地壳矿物质。 地下水中溶解的无机物主要组分（即浓度>5mg/L）为：HCO3-、Cl-、SO42-、Na+、K+、Ca+、Mg2+、SiO2。占地下水中无机物成分含量的90-95%，决定着地下水的化学类型。 地下水中有机组分种类繁多，主要有：氨基酸、蛋白质、糖（碳水化合物）、葡萄糖、有机酸、烃类、醇类、醚类、羧酸、苯酚衍生物、胺等。各种不同形式的有机物主要由C、H、O组成，这三种元素占全部有机物的98.5%，另外还存在有少量的N、P、K、Ca等元素。 地下水中常见溶解气体有：O2、CO2、CH4、N2、H2以及惰性气体Ar、Kr、He、Ne、Xe等。 微生物成分主要有三种类型：细菌、真菌和藻类。微生物在地下水化学成分的形成和演变过程中起着重要的作用。地下水中存在各种不同的细菌。有在氧化环境中的硝化菌、硫细菌、铁细菌等喜氧细菌;有在还原环境的脱氮菌、脱硫菌、甲烷生成菌、氨生成菌等。这些微生物活动可以发生脱硝酸作用、脱硫酸作用、甲烷生成作用和氨生成作用等还原作用，也可以发生硫酸根生成、硝酸根生成和铁的氧化等作用等，从而导致地下水化学成分的相应变化。 2.举例论述络合作用有何环境意义？ 答：地下水中大多数金属能与配体形成各种各样的络合物，这些络合物可能是电中性的，也可能是带正电或者带负电。金属络合作用对环境的意义在于：络合物的溶解度是影响金属形态迁移的重要因素；重金属离子与不同配体的配位作用，改变其化学形态和生化毒性，如铝离子(毒性很强)、有机铝络合物(毒性很弱)的生物毒性相差很大;络合作用影响络合剂的性质，如配位体的氧化还原性、脱羧及水解等;有些络合物可以通过化学絮凝、活性炭吸附或离子交换等方法容易地从水中去除。但有些重金属形成螯合物后很难用常规办法去除，影响水处理中对重金属的排除效率;络合作用会加速金属的腐蚀，比如氯离子和氨的作用。 3.胶体的稳定性和ζ电位有什么关系？研究胶体的ζ电位有何环境意义？ 答：ζ电位是胶体稳定性的一个重要指标，因为胶体稳定是与离子键的经典排斥力密切相关的。ζ电势的降低会使静电排斥力减小，致使粒子之间范德华力占优势，从而引起胶体的聚沉难和破坏。故研究ζ电势的变化规律是十分重要的。 4.地球化学垒和水文地球化学分带形成的原因是什么？ 答：地球化学垒是正在表生带内,因为短间隔内化学元素迁徙环境显然变迁,迁徙强度突然削弱而招致某些化学元素浓集的地段；水文地球化学分带是地下水化学成分和水中总溶解固体沿着水平或者垂直方向呈现有规律的带状分布和变化的现象。故它们共同形成成因都是地下
第 部分：水化学基础 第一部分：水化学基础 溶解与沉淀
?溶解与沉淀
?
由于水分子和固体表面的粒子（离子或极 性分子）相互作用，使溶质粒子脱离固体 表面成为水合离子或分子，而进入溶液的 过程称为溶解 处于溶液中的溶质粒子转为固体状态，并 从溶液中析出的过程称为沉淀 物质的溶解度只有大小之分，没有在水中 绝对不溶解的物质 习惯上把溶解度小于 绝对不溶解的物质。习惯上把溶解度小于 0.01g/100g水的物质叫做“不溶物”or “难溶物”
2
?
?
?溶解与沉淀平衡
? 溶解和沉淀是矛盾的两
个过程，它们同时存在， 个过程 它们同时存在 同时进行 > v沉淀 < v沉淀 沉淀 v溶解 = v沉淀
? 不饱和：v溶解 ? 平衡：
? 过饱和 过饱和：v溶解 溶解
3
地下水环境中的溶解作用类型
? 全等溶解（Cogruent 全等溶解（C t
Dissolution） Di l ti ） ? 矿物与水接触产生溶解反应时，其反应产物都是 溶解组分 ? 如方解石、硬石膏的溶解 Dissolution） ? 矿物与水接触产生溶解反应时，其反应产物除溶 矿物与水接触产生溶解反应时 其反应产物除溶 解组分外，还新生成的一种或多种矿物或非晶质 固体组分。 ? 如钠长石和正长石的溶解：
2NaAlSi3O8 (s)（钠长石）+ 2H2CO3+ 9H2O = 2Na+ +2HCO3-+ 4H2SiO4+Al2Si2O5 (OH)4(s) （高岭石 ）
4
? 非全等溶解（Incogruent
第一章地下水的无机化学成分 一、名词解释 1、侵蚀性CO 2 ： 当水中“游离CO2 ”，大于“平衡CO2 ”时，多余部分的CO2对碳酸和金属构件等具有侵蚀性，这部分CO2 ，即为“侵蚀性CO2 ”。 2、游离CO 2 溶解于水中的CO2统称为游离CO2. 3、平衡CO 2 与HCO3-相平衡的CO2 ，称为平衡CO2 。 4、Ph 5、去硝化作用 在缺氧条件下，异养型去氮菌把NO3-、NO2- （还原）分解为气态氮（N2O和N2 ）的过程。 6、硝化作用 在自养型亚硝化菌和硝化菌的作用下，NH4+被氧化为亚硝酸盐和硝酸盐的作用。 7、微量组分 不决定水化学类型 8、大量组分 决定水化学类型，一般含量大于100mg/L 9、组分 二、填空题 1、地下水中的化学组分可以分为四组：（大量组分），（微量组分），（放射性组分），和（气体组分）；水的中性点的pH 值随温度的升高而（）。 2 、Cl - 具有很强的迁移性能，其原因在于：（不形成难溶化合物），（不被胶体所吸附），（不被生物所吸附））。碳酸衍生物的存在形式与水的pH 值有关，当pH>8 时，以（）占优势：当pH<5 时，则以（）占优势。 3、细菌按呼吸方式分有和两大类。 三、简答题 1、地下水中氟的来源简况。 2、地下水中的主要气体成分及来源。 3、何谓地下水中的微量元素？研究它有何意义？
4、什么是硝化作用或去硝化作用，它们各在什么环境中进行？ 四、论述题 试论地下水中二氧化碳的起源及其水文地球化学意义。 第三章水及水中元素的同位素成分 （一）名词解释 1、同位素效应 由于某种元素的一种同位素被另一同位素所替换，从而引起物质在在物理、化学性质上出现差异的现象，称之为同位素效应。 同位素效应是造成同位素分馏的根本原因。 2、同位素分馏 3、温度效应 大气降水中的δ18O和δD 随地面或云层的温度升高而增大，反之，则降低。 4、纬度效应 大气降水中的δ18o和δD值随纬度增加而减少。 5、高程效应 大气降水中δ18O和δD随海拔高度增加而下降的现象 6、大陆效应 大气降水中的δ18O和δD由沿海到大陆部逐渐降低得现象 7、季节效应 降水的δ18D和δD值随气温，湿度，蒸发和降水的季节变化而发生周期变化。
地下水受到污染后的修复技术研究 概况 我国的环境污染问题比较突出，生态环境脆弱，经济的发展使废物的排放量不断增大，使土壤和地下水的污染日益加重。如废水的排放、工业废渣和城市垃圾填埋场的泄漏、石油和化工原料的传输管线、储存罐的破损、农业灌溉等都有可能造成土壤和地下水的污染，使本来就紧张的水资源短缺问题更加严重。特别是北方城市，地下水在供水中占有很重要的地位，地下水的污染加剧了水资源的短缺，所以地下水污染的研究工作迫在眉睫。随着经济的快速发展，经济实力的不断提升，对地下水污染开展调查、进行污染控制甚至治理已经逐渐成为可能。地下水污染的控制与修复是我们面临的新的、极具挑战性的重要课题，需要进行多学科交叉和联合攻关。水的污染问题已经引起了人们的普遍关注，长期以来，我国把主要的注意力和研究、治理工作集中在地表水的污染，国家投入了大量的人力和物力进行地表水污染的防治，取得了一定的成效。而地下水污染由于其隐蔽性、复杂性、难以控制和治理的特性，以及治理、修复费用巨大，地下水污染的修复在我国尚未展开。近年来，随着一些突发地下水污染事件的发生，地下水污染问题也越来越引起人们的关注，国家有关部门也开始把地下水污染研究列为工作内容。如国土资源部已开始进行全国地下水污染的大调查；国家环保总局和国土资源部联合开展了“全国地下水污染防治规划”；在不同层次的科研项目中也出现了地下水污染控制和治理方面的课题。含水层的污染是一个缓慢的过程，污染具有累积和滞后效应，有
时在泄漏发生数年、甚至数十年后才会发现，如大多数的垃圾填埋场渗滤液泄漏导致的地下水污染等。所以，首先需要进行污染源的辨析、污染途径的分析、污染物在地下的迁移转化机理研究。在此基础上，开展地下水污染的控制、污染的修复工作。 地下水污染源成因分析 按照污染物产生的类型，可以将地下水污染源分为：工业污染源、农业污染源、生活污染源和自然污染源。 工业污染源 工业污染源主要指未经处理的工业“三废”，即废气、废水和废渣。工业废气如二氧化硫、二氧化碳、氮氧化物等物质会对大气产生严重的一次污染，而这些污染物又会随降雨落到地面，随地表径流下渗对地下水造成二次污染，未经处理的工业废水如电镀工业废水、工业酸洗污水、冶炼工业废水、石油化工有机废水等有毒有害废水直接流入或渗入地下水中，造成地下水污染；工业废渣如高炉矿渣、钢渣、粉煤灰、硫铁渣、电石渣、赤泥、洗煤泥、硅铁渣、矿场尾矿及污水处理厂的淤泥等，由于露天堆放或地下填埋隔水处理不合格，经风吹、雨水淋滤，其中的有毒有害物质随降水直接渗入地下水，或随地表径流往下游迁移过程下渗至地下水中，形成地下水污染。 农业污染源 农业用水占全部用水量的70％以上，污染的影响面广泛。一是过量
一、名词解释（每题3 分，共21 分） 1、BOD： 指用微生物降解水中有机物过程中所消耗的氧量，以mg/L 为单位。 2、脱硫酸作用： 在缺氧和有脱硫酸菌存在的情况下，SO4 2- 被还原成H2S 或S2-的过 程。 3、同离子效应： 一种矿物溶解于水溶液，如若水溶液中有与矿物溶解相同的离子，则这种矿物的溶解度就会降低，这种现象在化学上称为同离子效应 4、降水氢氧稳定同位素的高程效应： 大气降水中的18O 和D 含量随着海拔高程的增加而不断下降的现象。 5、酸性垒： 当中性或碱性条件转变为弱酸性和酸性条件或在pH 值急剧降低的地段所形成的地球化学垒。 6、水分子的缔合作用： 由单分子水结合成比较复杂的多分子水而不引起水的物理化学性质改变的现象。7、硅质水与硅酸水： SiO2 含量大于50mg/L 的水称为硅质水（1.5 分）；在阴离子中，HSiO3 -占阴离子首位（按mol%计算）的水称为硅酸水（1.5 分）。 二、填空（每题1 分，共14 分） 1、水对离子化合物具有较强的溶解作用，是由于水分子具有较强的（介电）效应所致，水的沸点较高，是由于水分子间（氢键）的破坏需 要较大的能量。 2、在35℃下，pH=7 的地下水是（碱）性。在天然水化学成分的综 合指标中，体现水的质量指标的有（TDS，硬度，含盐量或含盐度, 电导率），而表征水体系氧化还原环境状态的指标有（COD，BOD，TOC，Eh ）。 3、迪拜—休克尔公式的使用条件是离子强度小于（0.1 mol/L ），而 戴维斯方程的使用条件是离子强度小于（0.5 mol/L ）。 4、空气迁移的标型元素主要决定环境的（氧化还原）条件，而水迁移的标型元素主要决定环境的（酸碱）条件