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•地下水的化学特征•地下水化学成分的形成作用•地下水化学成分的基本成因类型•地下水化学成分的分析内容与分类图示1、地下水中主要气体成分氧、氮、硫化氢、二氧化碳2、地下水中气体成分及其反映的地球化学环境（1）地下水中溶解氧含量越多，说明其所处的地球化学环境愈有利于氧化作用进行；（2）氮气的单独存在，常可说明地下水起源于大气并处于还原环境；（3）硫化氢的出现说明地下水处于缺氧的还原环境；（4）地下水中二氧化碳愈多，其溶解碳酸盐类的能力以及对结晶岩类进行风化作用的能力愈强。
1、地下水中主要离子成分氯离子、硫酸根离子、重碳酸根离子、钠离子、钾离子、钙离子、镁离子2、离子成分与矿化度的变化（1）矿化度发生变化，地下水中占主要地位的离子成分也随之发生变化。
低矿化度水中常以碳酸根离子、钙离子与镁离子为主；（2）高矿化水则以氯离子与钠离子为主；（3）中等矿化水中，阴离子常以硫酸根离子为主，主要阳离子可以是钠离子，也可以是钙离子。
1、微量成分Br、I、B、Sr、Ba等；2、胶体Fe(OH)3、Al(OH)3、SiO2及有机质胶体；3、微生物（如硫细菌、脱氧细菌等）；4、物理性质（如温度、透明度、颜色、放射性等）。
1、地下水的总矿化度（g/L）地下水中所含各种离子、分子与化合物的总量成为总矿化度；2、库尔洛夫式1、溶滤作用：在水与岩土相互作用下，岩土中的一部分物质转入地下水中，即为溶滤作用；溶滤作用结晶作用2、影响溶滤作用强度的因素（1）组成岩土的矿物盐类的溶解度；（2）岩土的空隙特征；（3）水的溶解能力；（4）水中二氧化碳、氧气等气体成分的含量决定着某些盐类的溶解能力。
水中二氧化碳含量愈高，溶解碳酸盐及硅酸盐的能力愈强，氧气的含量愈高，水溶解硫化物的能力愈强；（5）水的流动状况。
3、溶滤作用在时间上的阶段性（1）溶滤作用是一种与一定的自然地理与地质环境相联系的历史过程。
（2）首先易溶物质如氯化物由岩层转入水中，成为地下水中主要化学成分，并被水流带走而逐渐贫化；然后相对易溶物质如硫酸盐溶入水中，成为地下水的主要成分；随着溶滤作用的长期持续，岩层中保留下来的几乎只是难溶的碳酸盐和硅酸盐，地下水的化学成分也就以碳酸盐和硅酸盐为主。
初一地理地下水特征解析地下水是地球上主要的淡水资源之一，它对人类生活和农业生产具有重要意义。
了解地下水的特征对于科学管理和合理利用水资源至关重要。
本文将从地下水形成、地下水的分布及特性、地下水的利用等方面进行解析。
一、地下水的形成地下水形成主要是通过降水和地表径流的入渗作用，水分渗透到地表下方，逐渐形成地下水。
地下水主要来自于雨水和融雪水，它们经过渗透作用进入地下层，与地层中的孔隙、裂缝及水溶解的矿物质相结合形成地下水。
二、地下水的分布及特性地下水的分布受多种因素影响，主要包括地层的渗透性、岩石的储水能力以及地下水补给和补给区域的地形等。
在地下水分布上，一般存在高含水层和低含水层之分。
高含水层是地下水储存较多的地层，一般由砂岩、砾石、砂砾和碎屑岩等构成。
低含水层则是储存较少的地层，通常由粘土、页岩和麻粒岩等构成。
地下水的特性主要包括温度、颜色、盐碱度、溶解氧等方面的特点。
三、地下水的利用地下水的利用主要包括饮用水供应、农业灌溉、工业用水等多个方面。
由于地下水相对稳定和优质的特点，被广泛用于城市供水系统中。
同时，地下水对于农业生产也具有重要意义，尤其是在干旱地区或离水源较远的地方，地下水可以通过抽水机井取水进行农田的灌溉。
此外，地下水还被广泛用于工业生产和发电厂的冷却系统中。
总之，地下水是一种重要的自然资源，对人类生活和经济发展至关重要。
了解地下水的特征，可以帮助我们更好地管理和利用这一宝贵的淡水资源。
通过科学的方法，保护和合理利用地下水，将有助于维持水资源的可持续发展，并推动生态环境的改善和社会经济的可持续发展。
第六章地下水的化学成分及其形成作用第一节概述地下水是天然溶液。
地下水在参与自然界水循环过程中，与大气圈、水圈与生物圈同时发生着水量交换、化学成分的交换（—水质状况）。
水是良好的溶剂，地下水在空隙中运移时，可以溶解岩石中的组分，使地下水的化学成分丰富多彩。
地下水的物理性质：温度、颜色、嗅、味、密度、导电性与放射性地下水的化学性质：气体成分、离子成分、胶体物质、有机质等地下水的放射性、微生物成分等。
第二节地下水的化学特征一、地下水中常见的气体成分主要有氧（）、氮（）、二氧化碳（）、硫化氢（）、甲烷（），常见的气体成分与地下水所处环境，地下水的来源有关。
（1）氧（）、氮（）来源：在大气成分中、含量很高，随降水一起入渗进入地下含水层中。
反过来，如果地下水中富含与——也说明地下水是大气起源。
由于活跃，在地下水运动中易发生氧化作用而消耗，因此，大气起源的地下水中，也可能独立存在。
此外，氮还有生物起源与变质起源。
指示意义：含量高指示氧化环境；封闭环境下，氧被耗尽只剩下，则为大气起源封闭环境。
（2）硫化氢（）、甲烷（）来源：这两种气体，都是在封闭环境下生成的。
如是在有机物与微生物参与的生物化学过程中形成，还原环境下地下水中的→，在成煤过程中，在还原作用下产生，使煤田水富含。
同理，甲烷（）是成油和油气藏形成过程的结果，油田水富含甲烷（）。
指示意义：富含和的地下水，指示封闭的还原环境。
（3）二氧化碳（）大气降水中的含量较低，地下水中主要来源：①主要源于土壤层（入渗过程溶于水中）：有机质残骸发酵产生、植物呼吸作用产生②碳酸盐岩地层的脱碳酸作用③深部高温下，变质作用生成④人类活动，在使用化石燃料（煤、石油、天然气）时，大气中的增加作用：地下水中增加，水对碳酸盐岩的溶解、结晶岩风化溶解的能力愈强！（4）地下水中气体成分特征小结：①气体成分——指示地下水所处的地球化学环境氧化环境还原环境②气体成分增加水对盐类的溶解能力→促进水—岩的化学反应（即相互作用）二、地下水中的主要离子成分（1）概述：地下水中组分很多，而分布广、含量多的主要有七种离子阴离子：，，阳离子：，，，离子成分含量与什么有关？①各种元素的丰度（克拉克值）—即某元素在地壳化学成分中的重量百分比②该元素组成的化合物在水中的溶解度在自然界，丰度较高的元素，如Si、Al、Fe，在水中含量很低；而某些丰度较低的，如Cl、S、C，在水中含量却很高。
滦河流域水资源特征及开发利用探讨一、滦河地区水资源特征滦河发源于河北省丰宁县，流经沽源县、多伦县、隆化县、滦平县、承德县、宽城满族自治县、迁西县、迁安县、卢龙县、滦县、昌黎县、在乐亭县南兜网铺注入渤海。
全长877公里。
滦河流域位于东经115°30′-118°45′和北纬39°10′-42°40′。
流域南北长500公里，东西平均宽90公里。
上游最宽处1175公里，下游最窄处12公里，流域面积4480平方公里。
整个流域西北高，东南低。
由于流域所跨纬度大，因而自然地理条件南北差异较大。
滦河沿途接纳了众多支流，其中流域面积大于1000平方公里的有9条，即小滦河、兴洲河、伊逊河、武烈河、老牛河、柳河、瀑河、潵河及青龙河。
支流中流域面积最大的是伊逊河，长度和水量最大的是青龙河。
【1】图1滦河水系及位置滦河流域为典型的温带大陆性季风气候。
冬季在蒙古高压控制下，高空受西风槽影响，气候寒冷干燥。
降水很少。
夏季受北太平洋副热带高压控制，炎热多雨。
降水主要集中在6-9月。
特别是7、8两个月。
滦河径流量年际变化较大，汛期自6月底到9月初，7、8月份内出现最大洪峰，冬春水量很少，3-4月由于融冰及融雪常形成不大的春汛。
5、6月则因干早而出现历时不长的枯水，虽历时不长，但流量常低于冬季枯水期，而为全年最小值。
3．滦河含沙量滦河流域山区占90%以上，且大多是石质山岭，植被保存较好（植被覆盖度为30-60%）。
各河含沙量在河北省各河中是比较小的。
滦河流出燕山，至滦县站含沙量为4.76公斤/立方米。
滦县以下流入平原，流缓沙沉，含沙量又有所减小，但因下游河道甚短，很快到达入海口，泥沙在河口处堆积，形成滦河三角洲。
各河输沙量的年内分配很不均匀，大约90%集中在汛期（6-9月），尤其7、8月沙量最大。
汛期以外各月特别是冬春枯水期沙量很小。
个别河段接近于零。
4.结冰期滦河流域结冰期为头年10月中下旬至下一年4月，各支流结冰期长短相差很大。
水化学特征与地下水补给来源分析地下水是人类生活和发展的重要水源之一，对于了解地下水的水化学特征及其补给来源具有重要意义。
水化学特征是指地下水中溶解物质的组成及其相对浓度。
补给来源分析则探究地下水的补给途径及其对地下水的水化学特征的影响。
本文将从水化学特征和补给来源两个方面进行分析。
一、水化学特征分析地下水中的水化学特征主要由溶解物质的组成和浓度所决定。
地下水中的溶解物质主要包括阳离子（如钠、钙、镁等）和阴离子（如氯、硝酸根、硫酸根等）。
此外，地下水中还包含一些稀有元素和人类活动引入的污染物。
水化学特征的分析可以通过化学分析和地质背景分析来实现。
化学分析可以确定地下水中各种成分的浓度和相对含量，从而推断地下水的化学特征。
地质背景分析则通过了解地下水所处地质环境，包括岩石、土壤和水文地质条件等来解释水化学特征的形成机制。
地下水的水化学特征通常表现为不同类型的水质。
根据地下水中的主要阳离子和阴离子的组合，可以将地下水划分为若干类型，如钙-镁型、钙-钠型、钠-镁型等。
每一种类型的水质都反映了不同的地质背景和水文地质条件下的溶解物质的来源和迁移特征。
而稀有元素和污染物的存在则可以揭示地下水与其他环境介质（如岩石、土壤、大气等）的相互作用和人类活动对地下水的影响。
二、地下水补给来源分析地下水的补给来源是指地下水的形成和补给途径，对于地下水资源的保护和管理具有重要意义。
地下水的补给来源主要包括降水、地表水和地下水的内部补给。
降水是地下水最主要的补给来源之一。
降水经过表面径流和渗透进入地下，成为地下水的补给水。
降水对地下水的水化学特征有着重要影响。
例如，强酸性降水可以对地下水的水化学特征造成重要影响，导致地下水中溶解氧含量的增加和PH 值的降低。
地表水是另一个重要的地下水补给来源。
当水体通过汩汩的溪流、河流或湖泊时，会渗透到地下，成为地下水的补给水。
地表水和地下水的交互作用在水化学特征分析中具有重要意义。
通过对比地表水和地下水的水化学特征，可以了解地下水受到地表水补给的程度以及地表水与地下水之间的相互影响。
滦河下游河水及沿岸地下水水化学特征及其形成作用王晓曦王文科王周锋赵佳莉谢海澜王小丹摘要:了解地表水和沿岸地下水的水化学特征及其形成作用，对地下水水资源保护和可持续开发利用具有重要意义。
在系统采集滦河河水及沿岸地下水的基础上，运用描述性统计、相关性分析、阴阳离子三角图、Gibbs图、离子比例系数等方法对水样的离子特征和水化学类型的形成作用进行了分析。
研究结果表明: (1) 从出山口到入海口，浅层地下水化学类型由HCO3型过渡到HCO3·SO4(SO4·HCO3) 型，再逐渐转变为Cl·HCO3型，而阳离子则由Ca(Ca·Mg) 向Na·Ca(Na)型转化。
(2) 浅层地下水化学的形成受地形地貌以及地质结构的控制，在山间盆地和冲洪积扇，溶滤作用是控制地下水水化学变化的主要作用，向下游随着含水介质颗粒变细，地下水径流速度变缓，溶滤作用减弱，蒸发浓缩作用逐渐增强，从出山口到入海口，河水和地下水的钠吸附比(SAＲ) 不断增大，说明溶滤作用逐渐被阳离子交替吸附作用代替。
(3) 河水的水化学类型主要为HCO3·SO4-Ca·Mg(SO4·HCO3-Ca·Mg) 型。
水化学形成以蒸发浓缩作用为主，同时受河床中的碳酸盐矿物和硅铝酸盐矿物溶滤作用的影响，在冲积海积平原可能存在蒸发盐岩的溶解。
关键词: 滦河; 河水; 地下水; 水化学; 形成作用中图分类号: P641. 3 文献标识码: A 文章编号: 1000-3665(2014) 01-0025-09Hydrochemical characteristics and formation mechanism of river water and groundwater along the downstream Luanhe Ｒiver，northeastern ChinaWANG Xiao-xi1，2，3，WANG Wen-ke1，2，3，WANG Zhou-feng1，2，3，ZHAO Jia-li1，2，3，XIE Hai-lan4，WANG Xiao-dan4Abstract: Understanding of the hydrochemical characteristics and formation mechanism of surface water and groundwater in an unconfined aquifer is important for protection and sustainable utilization of groundwater．In this paper，the exploratory research was done in the Luanhe Ｒiver watershed using the water samples including river water and groundwater along the LuanheＲiver．Methods including mathematical statistics，Gibbs figure，Triangle plot and ionic ratios were employed to analyze the hydrochemical characteristics and formation mechanism．The results show that (1) from the mountain front to the estuary，anion transforms from HCO3 type to HCO3·SO4 (SO4·HC O3 ) type from north to south，then gradually converted to Cl·HCO3 type．Cation transforms from Ca(Ca·Mg) type to Na·Ca(Na) type．(2) The formation of shallow groundwater is constrained by topography and geologic structure．In the district of the intermontane basin and alluvial-proluvial fan，the leaching of halite，carbonate minerals and aluminosilica te is the chief geochemistry action of the shallow groundwater．Along with the runoff pass，the influence of leaching becomes weaker and the effect of evaporation concentration becomes stronger．SAＲ of river water and shallow groundwater increases from the mountain front to the estuary; and cation exchange and adsorption gradually replacesthe leaching．(3) The main hydrochemistry type of the river water is HCO3·SO4-Ca·Mg (SO4·HCO3-Ca·Mg) type．Evaporation concentration plays an important role in the formation of the chemical characteristics．In addition，the carbonate minerals and aluminosilicate in the riverbed may be leached by the river water; and the halite may be leached in the marine plain．Key words: Luanhe Ｒiver; river water; groundwater; hydrochemistry; formation地下水水化学研究是水文地质学的重要研究内容之一。
开展相关研究不仅对揭示地下水化学特征和水化学形成作用具有重要的学术意义，而且对地下水水资源保护和可持续开发利用具有重要的实际价值［1～3］。
水体的水化学分布受控于地层岩性［4］、地质地貌［5］、海水入侵［6］、人为作用等因素，能够反映该地区水体的历史演变过程［7］，因而该特性被广泛用于识别水体化学组成的控制因素［8］。
Carol［9］对Samborombón湾的滨海平原地下水盐化过程进行了研究，结果表明地下水的盐化作用主要受溶滤、蒸发作用和人类活动影响等因素的控制。
王文科［2，8］利用数理统计、离子比例系数以及水化学模拟等方法对关中盆地浅层地下水水化学演化进行研究，结果表明水化学类型、离子含量等均呈现一定的水平分带性。
水岩相互作用、蒸发浓缩，混合作用是该地区水化学演化的主要因素。
安乐生等［10］采用数理统计、piper 三线图和离子比例系数等方法对黄河三角洲浅层地下水水化学特征及其成因进行了系统研究，结果表明混合、蒸发浓缩、溶滤、阳离子交替吸附作用及人类活动的影响是该区浅层地下水化学成分形成的主要作用。
目前，国内外相关研究针对内陆地区较多，而针对滨海地区的研究河水和地下水的综合研究相对较少［9～14］。
滦河是河北省第一大河流，是京津唐地区的重要水源地之一。
滦河流域也是环渤海经济区发展的主要支柱之一。
然而该地区也是中国北方水资源短缺地区，人均占用水资源量约510 m3/a，仅为全国平均水平的23%，且时空分布极为不均。
随着国民经济的快速发展，“三废”排放量逐渐增加，水污染问题日益突出，水资源短缺已经成为制约该区社会经济可持续发展和环境保护的一个主要问题［15］。
因此，本文通过系统采集滦河流域河水和地下水水样，采用相关性分析、Gibbs 图、离子比例系数等方法对该区的水化学特征及形成作用进行分析，为进一步研究水循环机制、水资源合理开发利用、环境保护政策措施的制定等提供科学指导和依据。
1 研究区概况滦河流域地区位于河北省东北部，包括唐山市和秦皇岛市南部部分辖区。
滦河发源于巴延吉尔山北麓，穿过燕山山脉，南流入渤海，全长1200km，流域面积9000km2。
研究区位于滦河下游，长度约88km，分布在燕山山前冲洪积倾斜平原之上，地势由北向南倾斜，地面标高多为10～50m，地面坡降0. 6‰左右，较为平坦。
研究区属暖温带湿润－半湿润气候区，多年平均气温11℃左右，年降水量600～750mm，降水量主要集中在7～9 月份，占全年的80% 以上，年蒸发量1775mm。
研究区地下水主要为第四系孔隙水和岩溶水。
第四系孔隙水主要分布在滦河－洋河冲洪积扇和冲积海积平原地区，岩溶水主要分布在开平向斜蓄水构造中。
在冲洪积扇地区，包气带岩性以砂性土为主，第一、第二含水层组主要岩性为卵砾石、粗砂、中粗砂、中细砂。
在冲积海积平原，含水层岩性主要为粉细砂，局部含中砂，为多层结构，单层厚度4～14m。
第一含水层组底板埋深40～60m。
包气带岩性以砂性土为主，浅层淡水厚10～60m。
浅层地下水埋深自北向南逐渐减小，其中山前洪积扇区地下水由于地形较高，包气带厚度较大，因此地下水位埋深在15～30m，局部地区则出现大于30m的深度。
而位于冲积平原下部的沿海区域地下水位埋深最浅，大部分则小于2m。
地下水径流方向与河流流向大体一致。
流向由北向南，自山前向滨海、由冲洪积扇顶部向扇缘放射状流动。
主要接受大气降水、山前侧向径流流入(主要包括现代河流出山口地下潜流、出山口古河道地下潜流补给) 和河道渗漏补给。
水力坡度约2‰。
浅层地下水排泄主要为人工开采和蒸发。
2 研究内容与方法2. 1 样品采集2012 年7 月，在滦河流域垂直于河流精选7 个剖面进行河水和地下水水样采集，共采集水样33 组(采样点位置如图1)，其中河水7 组，浅层地下水样品26组。
采样过程中，用预采样品对采样瓶进行3 次以上的冲洗，再进行取样。
采样时利用GPS 记录采样点的地理坐标。
本次地下水采样深度主要集中在1～9m。
