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
地下水环境中的溶解作用类型
? 非全等溶解的意义
?
包气带及含水层中大部分的硅铝酸盐矿物的溶 解反应，多属非全等溶解，对地下水化学成分 的形成和演变有重要作用 含水系统中单个矿物的溶解属全等溶解，但由 于多种矿物的存在，且其溶解度不同，则可能 同时产生 种矿物的溶解和另 种矿物的沉淀， 同时产生一种矿物的溶解和另一种矿物的沉淀， 这亦属非全等溶解
5
?
溶度积(KSP S )
? 概念
?
是一种难溶的强电解质固体和它的饱和溶液处 在 衡时的 衡常数（在给定的 力和温度 ） 在平衡时的平衡常数（在给定的压力和温度下） 注意
? ?
例：BaSO4（固）＝ Ba2++SO42[Ba2+] [SO42-] = Ksp
T一定时，只有在纯BaSO4的饱和溶液中，[Ba2+] = [SO42- ] 由于加入了其他强电解质，使[Ba2+] [SO42-] > Ksp，当再次达到 2-] 平衡时 [Ba2+] ≠[SO42 平衡时， 若[Ba2+] [SO42-] < Ksp, 当溶液与足够量的固体BaSO4的相接触， 则溶解到 解 [ [Ba2+] [ [SO42-] = Ksp时为止；当溶液未与固体BaSO p 4 2+ 2相接触，则[Ba ]与 [SO4 ]无相互依赖关系
6
?
?
溶解度
?
概念 ? 在给定的温度和压力下，达到溶解平衡时，溶液中溶 解物质的总量（ g/ ) 解物质的总量（mg/L)
难溶盐溶解度大小可根据度积计算。 例如方解石（CaCO3）和萤石（ CaF2）的溶度积已知， ）的溶度积已知 其溶解度计算如下：
?
CaCO 3 = Ca + CO 3 2+ CaF2 = Ca + 2F
CaSO 4 ? 2H 2 O = Ca 2+
7
2+
石膏溶解度：646.4mg/L
Ksp=10-8.4 Ksp=10 10-10.53 -4.85 + SO 2 ? 2H O K =10 4 2 sp
2-
计算过程见黑板：
溶解度（S）与溶度积（KSP）
? 不同类型的化合物
? ? ? ?
? 认识
AB型： 型 Ksp = s2 AB2或A2B型： Ksp = 4s3 AB3型： 型 Ksp = 27s 27 4 A3B2型： Ksp = 108s5
相同类型的难溶电解质， Ksp 越小，S也越小 ? 但不同类型的难溶电解质则不一定存在上述关 系
?
8
例题
? 当CaSO4?2H2O溶解反应在标准状态下达到平衡时， O溶解反应在标准状态下达到平衡时
如考虑到溶液中Ca2+和SO42-的活度，求其溶解度？
计算过程见黑板：
CaSO 4 ? 2H 2 O = Ca 2+ + SO 2 4 ? 2H 2 O
K sp
2 [Ca 2+ ][SO 2 4 ][ H 2 O] ? ? 10 ? 4.85 [CaSO 4 ? 2H 2 O]
At 25oC
将方程用浓度形式替换得：
?4.85 K sp ? [ ? ? m ][ ? ? m ] ? 10 p Ca 2+ Ca 2+ SO 2SO 24 4
既然在石膏溶解中，相同浓度的钙离子和硫酸根离子释放出来，则：
mCa 2+ ? mSO 24
(mCa 2+ ) ?
2
2+
24
10 ?4.85
? SO ? Ca
24
2+
? Ca 和 ? SO 可以用Debye Debye-Hukel Hukel方程和离子强度来计算：
Az 2 I lgr ? ? 1 ? Ba I I ? 1 / 2? mi ? z i2 ? 1 / 2(mCa 2 + ? 4 ? mSO 2- ? 4) ? 4mCa 2 +
4
首先假设Ca2+和SO42-的活度系数为1，开始首次试算，估算I，然后依次 叠低 直至两次计算结果很接近. 叠低，直至两次计算结果很接近
在25oC时，A=0.5085,B=0.3281,α(Ca2+)=6, α(SO42+)=4
Iteration mCa2+( (mol/L) ) I
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 01503 ?3.758 3 758×10-3 ?0.01503 ?6.065×10-3 ?0.02426 ?6.673×10-3 ?0.02690 ?6.892×10-3 ?0.02757 ?6.933×10-3 ?0.02773 ?6.943×10-3 ?0.02777 ?6.945×10-3 ?0.02778 ?6.946×10-3 ?0.02778 ?6.946×10-3
石膏溶解度：1194.7mg/L
γCa2+
1 ?0.63 0 63 ?0.572 ?0.560 ?0.556 ?0.556 ?0.556 ?0.556 ?0.556
γso421 ?0.61 0 61 ?0.546 ?0.531 ?0.528 ?0.527 ?0.527 ?0.527 ?0.527
用
K sp ? 10 ?4.58
进行计算。
Iteration 0 1 2 3 4 5 6
mCa2+
I
γCa2+ 1
?5.01×10-3 ?8.71×10-3 ?9.97 9 97×10-3 ?10.3×10-3 ?10.4×10-3 ?10.4×10-3
石膏溶解度：1788.8mg/L
?0.0201 ?0.0348 ?0.0399 0 0399 ?0.0413 ?0.0417
?0.58 ?0.50 ?0.49 0 49 ?0.48 ?0.48
饱和指数 （ SI ）
? 概念
? ?
aA+bB=cC+dD 当反应达到平衡时 按质量作用定律 当反应达到平衡时，按质量作用定律
?
在反应的任何阶段，按质量作用定律
[C] [D] ?K a b [A] [B]
c
d
活度积 or 离子活度积
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[C]c [D]d ? AP(orAIP) a b [A] [B]
饱和指数 （ SI ）
? 概念
?
如果令 令
? 1 不饱和 ? 1 饱和 ? 1 过饱和
? 0 不饱和 ? 0 饱和 ? 0 过饱和
? AP( or IAP) ? 1. SI ? ? K ? ? ? AP( or IAP) ? 2. SI ? lg ? K ? ?
15
问题 饱和指数计算 问题：饱和指数计算
?
一水样分析结果如下： 水样分析结果如下： Na+=120mg/L,K+=15mg/L,Ca2+=38mg/L,Mg2+=22mg/L,Sr2+=0.8 mg/L,SO42-=300mg/L,Cl-=15mg/L,HCO3=150mg/L,SiO2=21mg/L,pH=7.4,t=15oC。
求SrSO4和CaCO3的SI值，判断它与水处于过饱和状态，还是非饱和 状态？
其中：用debye-hukel公式计算活度系数，A=0.5000,B=0.3262,α(Sr2+)=5, α(SO42+)=4， ?Hf(SO42-)=-909.2(kJ/mol), ?Hf(Sr2+)=-545.8(kJ/mol), ?Hf(SrSO4)=909.2(kJ/mol),
SrSO 4 = Sr 2+ + SO 2 4
Ksp=10-6.35(在25oC时)
盐效应
? 1、盐效应
含盐量升高而使矿物溶解度增大的效应 水中含盐量升高→ 离子强度增大→活度系数降 低 → 溶解度增大 ? 离子强度和含盐量的经验关系式： I = 0.25 0 25 × 10-5 C
? ?
问题：在石膏饱和溶液中加入0.1mol 0 1mol的 KCl，计算石膏溶解度的变化情况。由此推 出什么结论 出什么结论？
17
同离子效应
? 2、同离子效应
因加入有共同离子的强电解质而使矿物溶解度 降低的效应 ? 问题： ? 在纯水溶液和含有0.1molNaCl溶液中，求 在纯水溶液和含有 溶液中，求 AgCl溶解度的变化。 ? 必须指出，凡是溶液中有同离子效应也就必然 有盐效应，但前者要远大于后者
?
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第 部分 水化学基础 第一部分：水化学基础 碳酸平衡
? 研究意义
1. 碳酸盐岩分布广泛
?
约占地表沉积岩分布面积 的20% 我国占整个国土面积的 西南 最 发 1/3，以西南地区最为发 育 分布于Z、?、O、D、C、 P、T及部分J、K和N
?
?
几乎所有的沉积岩区域， 地下水都会与碳酸盐矿物 接触，对地下水化学成分 的形成有重要作用
2006-2007第一学期《水文地球化学》期末试卷(B)－参考答案班级（）学号（）姓名（） 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（SO2-4SO2-4 -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（0.1mol/L），而戴维斯方程的使用条件是离子强度小于（0.5mol/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。
Open Journal of Nature Science 自然科学, 2019, 7(3), 129-136 Published Online May 2019 in Hans. https://www.doczj.com/doc/8e9289764.html,/journal/ojns https://https://www.doczj.com/doc/8e9289764.html,/10.12677/ojns.2019.73019 Research Progresses on Controlling Factors of Chemical Constitution and Water Source Identification of Groundwater in Mining Area, Northern Anhui Province —Consideration of Water-Rock Interaction and EPA Unmix Model Kai Chen1,2, Linhua Sun1,2 1School of Earth and Environment, Anhui University of Science and Technology, Huainan Anhui 2School of Resources and Civil Engineering, Suzhou University, Suzhou Anhui Received: Apr. 23rd, 2019; accepted: May 7th, 2019; published: May 14th, 2019 Abstract It is a key point to identify the water-rock interaction mechanism in the aquifers of coal mining area in northern Anhui province. This paper summarized the work of the predecessors and pointed out some problems existing in the current research: 1) the qualitative analysis of major ion sources of groundwater in mining area needs to be verified and 2) the major ion sources re-quire further quantitative analysis. These problems can be solved by combining the water-rock interaction experiment with the EPA Unmix model analysis: the dissolution spectra of various minerals/rocks can be obtained by using the water-rock interaction experiment, whereas the EPA Unmix model can obtain quantitative information of ion sources. Their combination can provide new methods and ideas for identifying water inrush sources based on water-rock interactions in the future. Keywords Groundwater, Coal Mine, Hydrochemistry, Water-Rock Interaction, Unmix Model 皖北矿区地下水化学组成控制因素及水源识别研究进展 ——基于水岩相互作用和EPA Unmix模型的思考 陈凯1,2，孙林华1,2
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？
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?
《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：
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
地下水系统平衡化学模型的研究现状及发 展方向
地下水系统平衡化学模型的研究现状及发展方向 钱会1，王晓娟1 ，李便琴2 （1. 长安大学环境科学与工程学院； 2. 西安石油大学化工学院） 在地下水中，溶解组分是以多种形式存在的，它们既可是简单的单一离子形式，也可是络合成不同复杂程度的络合离子或络合分子形式。溶解组分的存在形式不同，其水文地球化学、热力学、物理化学和动力学性质也有很大的差异。为了定量地研究地下水流系统中所发生的各种物理化学作用，必须对化学组分在水溶液中的真正存在形式进行深入研究。这种研究及在此基础上发展起来的地下水系统平衡化学模型，是水文地球化学向定量化发展的重要基础，对于合理解释地下水化学成分的形成、分布及演化机理，正确认识地下水补给、赋存、径流和排泄特征有重要的意义。 一、平衡化学模型的类型 地下水系统的平衡化学模型主要有3种类型: 1、平衡分布模型（equilibrium speciation model） 平衡分布模型的主要功能是确定地下水中各化学组分存在形式的浓度、活度及活度系数，并对地下水相对各种矿物和气体的饱和度进行计算。根据平衡分布模型的计算结果，可对矿物或气体在水溶液中的溶解沉淀（逸出）趋势进行评估。 迄今为止，对化学组分在水溶液中各种存在形式含量的实验确定还没有令人满意的方法。人们普遍认为，使用热
力学平衡理论，计算化学组分在水溶液中各种存在形式的含量是一种简便有效的方法。目前，对水溶液中各组分存在形式含量的计算，一般都是根据水质分析结果，在假定水溶液中各组分存在形式间的化学反应处于平衡状态基础上，使用质量守恒定律和质量作用定律，建立起相关组分浓度的非线性方程组，通过求解该方程组得到各组分存在形式的含量。由于这类计算中最基本的假设就是溶液中各组分存在形式间的化学反应处于平衡状态，故通常把这种计算称为水溶组分平衡分布计算，而把相应的水溶液模型称为水溶液平衡分布模型。 由于平衡分布模型计算的只是平衡状态下水溶液中各组分存在形式的含量，它不涉及物质的相间转移，因此，对地下水系统中相间物质转移的计算，例如矿物在水溶液中溶解并达到溶解平衡的情况，平衡分布模型是无能为力的，这时可采用物质传输平衡模型。 2、物质传输平衡模型（equilibrium mass transfer model） 为了对地下水流动过程中的化学成分变化进行模拟，对系统变量变化（如温度或pH）引起的水溶液成分变化进行预测，必须考虑系统中的相间物质传输。虽然质量平衡模型（mass balance model）可对地下水系统中的相间物质传输进行计算，但它并没有附加化学平衡的约束条件。物质传输平衡模型就是附加了相间化学平衡约束的质量平衡模型。 图1给出了一个典型的物质传输平衡模型计算流程。流程首先使用水溶液平衡分布模型对地下水进行水溶组分平衡分布计算，在此基础上计算地下水系统中所有可能形成或已存在矿物的活度积，并将其与相应温压条件下这些矿物的平衡常数进行比较。以此为基础，对需要与水溶液进行平衡的矿物进行选
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
《水文地球化学基础知识》 ——（绝对一个字一个字打出来的，正版资料！） 名 词 解 释
目录 第一章水化学基础 第一节溶解平衡 (3) 第二节碳酸平衡 (4) 第三节地下水中络合物的计算 (4) 第四节氧化还原反应 (5) 第二章地下水的化学成分的组成 第一节天然水的组成 (6) 第二节天然水的化学特性 (6) 第三节元素的水文地球化学特性 (7) 第四节天然化学成分的综合指标（三种） (7) 第五节地下水化学成分的数据处理 (7) 第三章地下水化学成分的形成与特征 第一节地下水基本成因类型的概念 (7) 第二节渗入成因地下水化学成分的形成与特征 (8) 第三节沉积成因地下水化学成分的形成与特征 (8) 第四章水的地球化学循环 第一节地下水圈的概念 (8) 第二节地壳中水的地球化学循环 (9) 第三节成矿过程中水的地球化学循环 (9) 第五章水文地球化学的应用 第六章补充部分 (10)
第一章<水化学基础> 第一节溶解平衡 质量作用定律： 一个化学反应的驱动力与反应物及生成物的浓度有关 化学平衡与自由能 体系：把所研究对象一个物体或一组相互作用的物体称为体系或系统，而体系（或系统）周围的其他物质称为环境。 状态及状态参数：热力学状态分为平衡状态和非平衡状态。热力学平衡体系特性是由系列参数来表示当体系没有外界影响时，各状态参数若能保持长久不变，此体系称为热力学平衡状态。 焓：它是一种化学反应向环境提供的热量总值。以符号“H”表示。在标准状态下，最稳定的单质生成1摩尔纯物质时的焓变化，称为“标准生成焓”。 △H r=△H(生成物)-△H（反应物）△H r为正值，属吸热反应，△H r为负值，属放热反应 自由能：在热力学中，自由能的含义是指一个反应在恒温恒压下所能做的最大有用功，以符号“G”表示。在标准状态下，最稳定的单质生成1摩尔纯物质时的自由能变化，称为“标准生成自由能”，以“△Gf”表示 △Gr=△G(生成物)- △G（反应物）△Gr为正值，反应在恒温恒压条件下不能自发进行，△Gr 为负值，反应在恒温恒压条件下可以自发反应；△G=0，反应处于平衡状态。 活度及活度系数 为了保证计算的精确程度，就必须对水中组分的实测浓度加以校正，校正后的浓度为校正浓度，也就是活度。质量作用定律中，浓度是以活度表示的。活度是真实浓度（实测浓度）的函数，一般情况下，活度小于实测浓度。活度与实测浓度的函数表示式为:a=rm m为实测浓度（mol/L）,r为活度系数。活度系数随水中溶解固体（矿化度）增加而减小，但一般都小于1 理想溶液：从理论上讲，溶液中离子之间或分子之间没有相互作用，这种溶液称为理想溶液。 地下水中的溶解-沉淀 全等溶解：矿物与水接触产生溶解反应时，其反应产物都是溶解组分，这种溶解反应称为全等反应； 非全等溶解：矿物与水接触产生溶解反应时，其反应产物除溶解组分外，还有新生成的组分，这种反应称为非全等溶解 溶度积：当难溶电解质溶于水而成饱和溶液时，溶液中同时存在的溶解离子和未溶解的固体。按质量作用定律，在给定的温压下，溶液中相应方次的离子的活度乘积是一个常数，称为平衡常数K，对于难溶盐来说，这个常数称为“容积度”，或者“溶度积常数”常用KSP表示。 溶解度：在给定温压下，达到溶解平衡时，溶液中溶解物质的总量。在水文地球化学研究中，溶解度常用mg/L表示。 同离子效应：一种矿物溶解于水溶液中，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。 盐效应：矿物在纯水中的溶解度低于矿物在高含量水中的溶解度，这种含盐量升高使矿物溶解度增大的现象，在化学上称为盐效应。其主要原因是，水中含盐量升高，离子强度I也升高，而活度系数则降低。注：就对溶解度的影响而言，同离子效应大于盐效应。所以，在盐效应和同离子效应同时存在时，盐效应往往可忽略；如无同离子效应时，盐效应是应考虑的。 饱和指数 饱和指数是确定水与矿物出于何种状态的参数，以符号“SI”表示。一般来说，根据饱和指数值判断水
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
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
《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
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。