地下水硬度升高机理浅析

浅谈地下水硬度偏高的原因与处理方法我国北方大部分地区饮用水水源为地下水，受地质结构、土质特点等原因的影响，水中总硬度普遍偏高，经相关检测数据显示，好多地区地下水硬度呈明显上升趋势。

标签：地下水；硬度；处理方法1 水的硬度水的硬度（也叫矿化度）是指溶解在水中的钙盐与镁盐含量的多少。

含量多的硬度大，反之則小。

1升水中含有10mmgCaO（或者相当于10mmgCaO）称为1度。

软水就是硬度小于8的水，如雨水，雪水，纯净水等；硬度大于8的水为硬水，如矿泉水，自来水，以及自然界中的地表水和地下水等。

硬水又分为暂时硬水和永久硬水。

暂时硬水的硬度是由碳酸氢钙与碳酸氢镁引起的，经煮沸后可被去掉，这种硬度又叫碳酸盐硬度。

永久硬水的硬度是由硫酸钙和硫酸镁等盐类物质引起的，经煮沸后不能去除。

以上两种硬度合称为总硬度。

2 地下水硬度升高的原因通过近几年的水质检测数据可知，北方大部分地区地下水硬度都有上升趋势，总结原因去下：2.1 工业废水及居民生活污水的随意排放随着一些工业企业的不断发展，废污水的排放总量不断增加，污水处理能力有限等多种原因，大部分污水均通过排水沟就近排入河道或就地入渗。

因此地表污水中很多酸碱盐类等物质被带进土壤层，经过化合分解、离子交换与离子效应等化学作用，把土壤中的钙镁物质溶解或置换出来，造成地下水硬度高。

同时由于这些水中可能含有大量的有机物质，在生物降解过程中会产生较多的二氧化碳，打破原来地下水中二氧化碳的平衡，促使碳酸钙的溶解，也会使地下水硬度升高。

2.2 污水灌溉由于水资源缺乏，有些地区长期用污水灌溉，污水中含有大量的钠氯等离子，这些富含可溶盐的污水，渗经富含钙镁胶体的土层时发生离子交换反应，使地下水硬度升高。

2.3 过量开采地下水地下水过量开采引起水动力场和水文地球化学环境的改变，促使土壤及其下层沉积物中的钙镁易溶盐、难溶盐及交换性钙镁由固相向水中转移从而使地下水硬度升高。

2.4 工业废渣和城市生活垃圾的随意堆放，农药化肥的大量使用工业废渣、生活垃圾随意堆放，在阳光、氧气、二氧化碳、水分以及生物的作用下，发生分解、氧化，把土壤中的钙镁物质置换出来，这些钙镁物质又随着雨水、灌溉水和污水、废水渗入地下，从而引起浅层地下水硬度升高。

地下水硬度概述硬水的危害在日常生活中，用硬水洗衣物不仅肥皂不易起泡沫，丧失了去污能力，而且还能使纤维变硬、发脆，损坏衣物。

用高硬水洗澡后，头发、皮肤有发粘的感觉。

用硬水煮豌豆、蚕豆，不易煮熟烧烂。

硬水使壶底结垢1cm厚，比无垢水壶烧水多耗费约1/3的燃料。

当一个人长期饮用低硬水一旦改用高硬水时，就可能出现暂时性的肠胃功能紊乱。

近年来，饮用水硬度升高，是肾结石发病率增长的一个原因。

另外，有人根据国内外一些城市的调查，得出结论认为饮用水硬度与心血管病死亡率成正比。

在工业生产上，纺织印染工业使用硬水，既浪费肥皂，印染物又容易起斑点、生垢、发花、色彩黯淡、洁白度下降，从而造成次品及废品，增加了生产成本。

用硬水酿造果酒和啤酒，易产生混浊和沉淀，降低酒的质量。

硬水不能用来进行化学实验，也不能制取化学试剂、药品和针剂。

锅炉使用硬水，就会在炉内和管道上生成水垢，不但耗费燃料，而且还影响锅炉寿命，甚至会引起爆炸事故。

硬水的分类硬水是指水中溶解的某些矿物质较多。

通常把含有一定数量钙、镁、铁、铝、锰的碳酸盐、重碳酸盐、氯化物、硫酸盐及硝酸盐等杂质的水叫硬水。

水的软硬程度是以“硬度”来衡量的。

水的硬度是指除碱金属以外的全部金属离子浓度的总和，但硬度主要由钙、镁构成，所以水的硬度常指钙、镁离子浓度的总和。

因为不同种类的钙、镁盐类性质各异。

所以在硬度的名称划分上也不相同。

由钙、镁的酸式碳酸盐组成的硬度叫碳酸盐硬度，即暂时硬度（煮沸后可分解）。

由钙、镁的硫酸盐、氯化物和硝酸盐类组成的硬度叫非碳酸盐硬度，即永久硬度（在高温高压下才可沉淀消除）。

暂时硬度与永久硬度的总和叫总硬度。

硬水的形成各种天然水中不同程度地溶解有多种矿物质和气体。

雨、雪水降落到地面，并流入河、湖、沟渠与池塘，不断溶解土壤和岩石中的钙、镁、硫、氯等物质，因此，河、湖水中的矿物质要比雨雪水中的矿物质多，硬度也大。

如果雨雪水或河湖水渗入地下，由于通常流经的路途比河水要长，沿途溶解的矿物质种类和数量也比较多，所以地下水的硬度又比雨雪水与河湖水的硬度高。

１ 人类活动条件下地下水硬度的演变
国外研究侧重 于城市发 展 和农业 活动对 地下 水质 量 的影
响
， 关注人类活 动使地 下水 中 ｃ 含量 增加 ， ａ 引起 地下 水
硬度升高 Ｊ 。国内凋查 显示 ， 京 市、 北 石家庄 市、 宁市 、 西 洛
阳市 、 安市 、 西 济南 市 、 太原市 等城市 浅层地 下水 硬度从 ２ ０世
定， 美国关于地下水硬 度 的分类标 准 中软水 、 中度水 、 硬水 、 极
磷厂排放的废物 ， 污水 中 Ｎ 与黏土 中的钙镁 离子之 间发生 了 ａ 阳离子交替吸附作用 、 溶滤 作用 和盐效 应 ， 引起 了地 下水 硬度 升高 。 西安市渭滨区地下水硬度超标 区以建 城 区为中心 ， 西到皂
南起南苑 ， 北至黄寺 ， 呈不规则分 布 ， 其他 超标 区零 星分布 于海 淀、 房山 、 大兴 和通 县等地 ” 。
洛阳市部 分水 源井多年水质监测资料 显示 ， 地下在减 轻地下水硬度升高 对人类健 康和工农
、 的 危 害 Ｊ
２ 纪７ ０世 ０年代为 ３ ８ｍ ／ ，０年 代为 ５３ ｍ ／ ９ ６ ｇ Ｌ ８ ４ ｇＬ，０年代 达到 ８ ４ｍｇＬ 工业酸性废 水直接渗入地下 ， ７ ／ 。 溶解 了土层 中的钙 、 镁 矿物质并带入地下水 中， 引起硬 度升高 ｊ 。 此外 ， 呼和浩 特市 、 银川 市 、 州市 、 郑 哈尔滨市 、 邯郸市等城 市的地下水硬度也呈不 同程度 的升高趋 势。
收稿 日期 ：ＯＯ ０ － ７ ２ Ｌ一 ９ ２
纪７ ０年代起呈逐渐 升高趋势。 西宁市吴 仲到 大堡 子地 区 １６ ９ ５年 地下水 硬度 为 ２ ３ ６— １． ２ ７ ０ｍ ／ ，９ ４年 为 ３ ３ ８～ ０ ． ｇ Ｌ １ ８ ６ ． ｇ Ｌ １７ ７ ． ４ ９ ４ｍ ／ ，９ ６年为 ４ ８ ４— ９． ５ ９ ６ｍ ／ ， 幅较 大 。龚 建平分 析认 为 ， 宁市城 市 建设 的 ６ ． ｇ Ｌ 增 西 快速发展 ， 工业 废水 、 活污水和固体垃圾渗 滤液大 幅增加 ， 生 这 些废水 中可降解 的有机物使地下水 中 Ｃ ：的平衡 压力升高 ， Ｏ 离 子交换作 用和盐效 应使地下水硬度升高 ” 。 石家 庄市 ４个 区地 下水 硬度 异常 增高 。西 部异 常 区电化 厂含 ｃ “ 和富含 可溶 盐的污水直接下渗 ， ａ 导致地下水硬度高达 １１６ ３ｍ ； ４ ． Ｌ 高英 区电厂和果园 的酸性溶 滤作 用使地 下水硬

地下水硬度升高的原因总结硬度是以水中钙离子、镁离子、钡离子等非碱土金属以外的金属离子的总和来度量的。

但是，除钙镁离子外，其他金属离子在水中的含量都很微，因此，硬度一般以水中的钙和镁来度量，其计算方法是钙和镁的毫克当量总数乘以50。

通过查找资料得知，很多地区地下水硬度近年来都有所上升，总结其原因如下：1 工业废水及居民生活污水随意排放对北京的大兴区的调查资料知，在2000年全区废污水排放总量为1542.8万立方米，其中工业废水排放总量为292.6万立方米，进入污水处理厂处理排放的仅占33.3%，其余均通过排水沟就近排入河道或就地入渗。

因此，地表污水中很多酸、碱、盐类等物质被带进土壤层，经过化合分解、离子交换与离子效应等化学作用，把土壤中的钙镁物质溶解或置换出来，造成地下水硬度升高。

同时由于这些水中可能含有大量的有机质，在生物降解过程中会产生较多二氧化碳，打破原来地下水中二氧化碳的平衡，促使碳酸钙的溶解，也会使地下水的硬度升高。

2 污水灌溉由于水资源的缺乏，有些地区长期用污水灌溉，污水中含有大量的钠氯等离子，这些富含可溶盐的污水，渗经富含饱和钙镁胶体的土层时就能发生离子交换反应，使地下水硬度升高。

3 过量开采地下水地下水过量开采引起水动力场和水文地球化学环境的改变，污染载体与包气带和含水围岩之间发生一系列的水文地球化学作用，促使土壤及其下层沉积物中的钙镁易溶盐、难溶盐及交换性钙镁由固相向水中转移，从而使地下水硬度升高。

这些作用主要有酸性溶滤作用、碳酸溶滤作用、盐效应及盐污染。

其中盐效应的作用机理为：地下水水位下降使含水层变薄，使其对盐分的稀释能力逐渐减弱，从而使地下水中溶解性总固体增加，从而水中离子总量增加，离子强度显著增强，在强电解质作用下水中碳酸钙、碳酸镁的溶解度增加，使更多的钙镁离子进入地下水中，引起硬度升高。

5 酸雨北方和重庆等地的酸雨也会导致地下水含盐量增加，从而使硬度变大。

4 工业废渣和城市生活垃圾的随意堆放，农药、化肥的大量使用以河南省为例，该省每年产生几千万吨的工业废渣和城市生活垃圾，而这些固体废物被随意堆放，它们在阳光、氧气、二氧化碳、水分以及生物的作用下，发生分解、氧化，把土壤中的钙镁物质置换出来，这些钙镁物质又随雨水、灌溉水和污水、废水渗入地下，从而引起浅层地下水硬度升高。

石家庄滹沱河地区地下水高硬度成因：影响因素及多元统计分析秦正峰;吴昊澜;薛强;刘菲;荆继红;杨晓芳【摘要】以石家庄滹沱河典型地区为对象,运用描述性分析、聚类分析和因子分析研究了地下水高硬度的成因.研究区地下水总硬度超标严重,超标率为85.2％,地下水总硬度与pH和井深在0.01水平上呈显著性负相关,与TDS和NO3-在0.01水平上呈显著性正相关;聚类分析将地下水分成了3种类型,从Ⅰ类至Ⅲ类水,SO42-和Cl-以及Na+K毫克当量百分数在逐渐增大,受人类活动的影响显著;因子分析结果表明,影响地下水化学组分(尤其是总硬度)的因素有:由工业和生活污染引起的钙镁碳酸盐及硅酸盐的溶滤作用和阳离子交换反应,农业生产产生的污染,地下水的氧化还原环境,其贡献率分别为56.3％、17.4％和12.5％.【期刊名称】《桂林理工大学学报》【年(卷),期】2019(039)001【总页数】9页(P64-72)【关键词】地下水;硬度;多元统计分析法;滹沱河地区【作者】秦正峰;吴昊澜;薛强;刘菲;荆继红;杨晓芳【作者单位】中国地质大学(北京)水资源与环境工程北京市重点实验室,北京100083;中国地质科学院岩溶地质研究所,广西桂林541004;中国地质大学(北京)水资源与环境工程北京市重点实验室,北京100083;中国科学院生态环境研究中心环境水质学国家重点实验室,北京100085;中国地质大学(北京)水资源与环境工程北京市重点实验室,北京100083;中国地质大学(北京)水资源与环境工程北京市重点实验室,北京100083;中国地质科学院水文地质环境地质研究所,石家庄050061;中国科学院生态环境研究中心环境水质学国家重点实验室,北京100085【正文语种】中文【中图分类】P641.3石家庄市位于滹沱河平原,主要由地下水供给生活、农业和工业用水,随着经济的发展,地下水开采量逐年增加,地下水超采导致水位下降,形成常年性地下水降落漏斗[1],钙镁离子浓度升高。

硬水形成的化学方程式-概述说明以及解释1.引言1.1 概述硬水是指含有高浓度溶解性盐类的水。

在自然界中，水会与地下岩石和土壤中的矿物质接触，溶解并携带着它们进入水源中。

这些溶解物质包括钙、镁、铁等，它们使水的硬度增加，并导致一系列的问题和影响。

硬水的主要特点是其溶解了大量的钙和镁离子，这使得水具有高硬度。

硬度的计量单位是以英国硬度度量的（German degrees of hardness，dH），或以毫克每升（milligrams per liter，mg/L）的钙碳酸盐（CaCO3）浓度表示。

硬水的形成涉及到一系列的化学反应。

当雨水或地下水通过地球表面的岩石和土壤层时，会与其中的矿物质发生反应，导致水中溶解的离子浓度增加。

主要的反应包括钙离子和镁离子的溶解以及水中碳酸根离子与钙和镁结合形成难溶性的碳酸钙和碳酸镁。

这些反应的化学方程式为：1. 钙离子的溶解：CaCO3(s) + 2H2O(l) -> Ca2+(aq) + 2OH-(aq) + CO2(g)2. 镁离子的溶解：MgCO3(s) + 2H2O(l) -> Mg2+(aq) + 2OH-(aq) + CO2(g)3. 碳酸根离子和钙离子形成碳酸钙（石灰石）：Ca2+(aq) + 2OH-(aq) + CO2(g) -> CaCO3(s) + 2H2O(l)4. 碳酸根离子和镁离子形成碳酸镁：Mg2+(aq) + 2OH-(aq) + CO2(g) -> MgCO3(s) + 2H2O(l)这些反应使得水中的钙和镁离子以固体形式存在，导致水的硬度增加。

总结而言，硬水是指富含钙和镁离子的水，其形成是通过与地下岩石和土壤中的矿物质反应所导致的。

了解硬水的形成过程对于理解硬水的定义和特点以及其对生活和环境的影响具有重要意义。

在接下来的章节中，我们将进一步探讨硬水中的溶解物质、硬水的影响以及解决硬水问题的方法。

1.2文章结构文章结构是指整篇文章的框架和组织方式，它决定了各个部分之间的逻辑关系和篇章衔接。

ｍｕｎｉｃｉｐａｌｉｔｉｅｓ ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｃｅｎｔｒａｌ ｇｏｖｅｒｎｍｅｎｔ，ｔｈｅ ａｒｅａ ｐｅｒ ｃａｐｉｔａ ｗａｔｅｒ ｑｕａｎｔｉｔｙ
ｆｏｒ １ ６８０ ｍ３，ｌｅｓｓ ｔｈａｎ １／６ ｏｆ ｔｈｅ ｗｏｒｌｄ ｐｅｒ ｃａｐｉｔａ，ａｌｓｏ ｆａｒ ｌｏｗｅｒ ｔｈａｎ ｔｈｅ ｎａｔｉｏｎａｌ
密期限至 年 月止）。
学位论文作者签名：华ｂ乃
签字日期：
导师签名：疹扬
签字日期：励／Ｚ年／２月易日
≯吖五年／钥６日
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本人完全了解西南大学关于对研究生在本校攻读学位期间撰写论 文的知识产权保护规定。本人撰写的论文是在导师具体指导下，并得 到相关研究经费支持下完成的。具体数据和研究成果归属于导师和作
西南大学硕士学位论文
摘要
式对其进行适当处理，使其达到《生活饮用水卫生标准》（ＧＢ５７４９．２００６），这必
将为解决两江新区水土高新园区供水以及作为北碚区的后备水源提供有力保障。 本实验针对北碚区某水库原水中总硬度严重超标问题，通过多种试验认为预 处理软化除硬加纳滤系统进一步除硬更有利于除硬，提高水质质量，为该水库以 后作为生活饮用水提供除硬的理论依据。本实验主要结果： （１）在预处理试验中，硬度是预处理试验重点考察指标。纯碱和ｐＨ是影响
ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ：Ｙａｎｇ Ｌｉ
Ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒ：Ａ．Ｐｒｏｆ．Ｌｉ Ｊｉｎｇ
ＡＢＳＴＲＡＣＴ
Ｗａｔｅｒ
ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ
ｐｒｏｂｌｅｍ ｉｓ ｒｅｌａｔｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｈｕｍａｎ ｆｕｔｕｒｅ ａｎｄ ｄｅｓｔｉｎｙ ｏｆ ｔｈｅ
ｍａｊｏｒ
ｏｆ
ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｐａｒａｍｏｕｎｔ

地下水升降引起的岩土工程问题地下水是地球上存储量较大的淡水资源，对于维持地球生态系统的平衡和保障人类生活水平具有重要意义。

在岩土工程中，地下水的升降往往会引起各种问题，给工程建设和生活带来诸多困扰。

本文将就地下水升降引起的岩土工程问题进行一番探讨。

地下水的升降会直接影响土壤和岩石的力学性质。

当地下水位上升时，土壤中的孔隙水压力会增大，土体的饱和度增加，导致土体的强度和稳定性下降，这将对岩土工程结构的安全性产生不利影响。

在土坡工程中，地下水的升高可能导致土体的稳定性降低，增加土体发生滑坡的风险；在基础工程中，地下水的升高会降低土基的承载力，增加基础沉降的风险。

在岩土工程设计中，必须充分考虑地下水的升降对土体力学性质的影响，采取相应的措施加以应对。

地下水的升降还会引起土体的膨胀和收缩。

当地下水位上升时，土体中的膨胀性土壤会吸水膨胀，导致土体体积增大；而地下水位下降则会导致土体松散、干燥，引起土体收缩。

这种膨胀和收缩会导致地基和基础沉降不均匀，从而影响工程结构的稳定性和安全性。

特别是在地下水位下降时，土体的收缩会导致基础沉降，可能引起建筑物或道路的裂缝和变形，严重影响工程的使用寿命和安全性。

在地下水升降较为显著的地区，必须加强对土体膨胀和收缩特性的研究，制定合理的地基处理方案，以确保工程结构的稳定和安全。

地下水的升降还会引起地下工程结构的浸水和泄水问题。

地下水位上升会增加地下室、地下隧道等地下工程结构的浸水风险，影响结构的使用；而地下水位下降则会引起结构的泄水困难，增加结构的维护成本。

在地下水位升降较大的区域，必须加强对地下工程结构的防水和排水设计，确保结构的安全可靠。

地下水升降引起的岩土工程问题是岩土工程领域的重要研究课题。

在工程实践中，必须充分考虑地下水的升降对土体和结构的影响，采取科学合理的技术措施加以应对，确保工程的安全和可靠。

未来，随着技术的不断进步和理论的不断深化，相信我们能够更好地解决地下水升降引起的岩土工程问题，为人类社会的可持续发展提供更好的岩土工程支持。

浅析地下水水质恶化原因分析及防治措施1地下水水质恶化的主要特征及其危害地下水水质恶化问题，主要是指地下水在开采过程中，因环境污染和水动力、水化学形成条件改变，而使水中的某些化学、微生物成分含量不断增加，以致超出规定使用标准的水质变化过程。

地下水水质恶化的主要特征有以下几个方面：许多天然地下水中不存在的有机化合物(如各种合成染料、去污剂、洗涤剂、溶剂、油类以及有机农药等)出现在地下咏中；天然地下水中含量极微的毒性金属元素(汞、铬、镉、砷、铅及某些放射性元素)大量地进入了地下水中；各种细菌、病毒在地下水体中大量繁殖，远远超出饮用水质标准；地下水的硬度、矿化度、酸度和某些常规离子含量不断上升，以致超过使用标准。

2地下水水质恶化的成因地下水源水质恶化的原因很多，但归纳起来主要有以下3方面的原因：(1)存在着引起地下水水质恶化的污染物质来源(即污染源)。

这些污染物质既可存在于地下，也可以存在于地上。

从污染物质的成因类型来看可分为两大类。

第一类是天然污染源，即自然界本来就存在着的各种劣质水体。

如地下高矿化水或其他劣质水体。

此外，含水层或包气带中所含的某些矿物(特别是各种易溶盐类)，也可构成地下水的污染源。

第二类是人为污染源，这是指因人类活动所形成的污染源。

如工业废水、生活污水、工业或生活垃圾、化肥、农药等所形成的地下水污染源。

(2)存在着污染物质进入的途径(或通道)。

地下水水质的恶化，除必须具备有污染源外，还必须具有污染物进入含水层取水地段的通道条件。

污染物通常以3种方式进入含水层的取水地段。

第一种是在含水层的开采降落漏斗范围内，污染物通过含水层上部的透水岩层，直接渗入含水层，由于污染物进入含水层的途径很短，故常常使地下水体迅速被重度污染。

第二种是污染物从含水层的其他地段进入开采地段，如各种天然劣质水体(如大陆高矿化水等)，已污染的地表水体或污水体通过它们与含水层的接触带(特别是补给区)渗入含水层，然后再转移到开采地段，特别是当污染源位于水源地上游时，对水源地水质污染的威胁更大。

平原区地下水总硬度升高机理探析作者：董立岩来源：《现代农业科技》2008年第15期摘要平原区地下水总硬度升高机理较为复杂。

在黑龙江省西部平原区一带的地下水总硬度升高机理分析过程中，分析了地下水硬度升高的3种作用过程。

指出总硬度升高主要表现为暂时硬度（HCO3硬度）的升高，其次是永久硬度氯化物的升高，多表现为碳酸钙的升高，总硬度的变化与水位具有密切关系，水位高时硬度低，认为其污染原因与机理较为复杂。

为相同水文地质单元的地下水污染分析问题，提供了理论与方法。

关键词总硬度；机理分析；地下水；潜水；承压水；黑龙江西部平原区中图分类号P641.12文献标识码A文章编号1007-5739（2008）15-0331-011地貌特征与水文地质条件齐齐哈尔市位于松嫩平原西部，由于河流改道及风力作用，形成了岗洼交错，微波起伏的地貌特征。

其局部上覆亚黏土、亚砂土层，分布不稳定，厚薄不均，大部分地区缺失，就地貌成因而言，均属堆积地形，成因形态可分为冲积、湖积低平原及冲积河谷平原。

本区地下水富水性强，水量丰富。

由于白垩纪以来缓慢的沉降作用，在巨厚的白垩系与第三系之上，经嫩江及其支流的长期泥沙冲积，堆积了很厚的第四纪松散堆积物。

第四纪砂与砂砾石为主的松散堆积物厚达148m。

嫩江及其支流发育其上，并与地下水连通，形成了承受降水、河水及外区潜水径流补给的大面积的、水量相当丰富的厚砂砾石孔隙潜水富水区[1]。

2地下水水质污染现状黑龙江省西部平原区一带，第四系潜水和承压水均属中性低矿化重碳酸型淡水。

pH值一般多在6.60～8.36；溶解性总固体潜水一般为230～800mg/L，承压水一般为140～380 mg/L；总硬度潜水一般为120～500mg/L，承压水一般为90～170mg/L；水化学类型两者基本相同，均以HCO3-Ca、HCO3-Ca·Na、HCO3- Na·Ca型为主，其次是HCO3-Ca·Mg 型水。

奥陶系灰岩地下水硬度和硫酸盐超标成因分析作者：张彦宏张昕张志飞来源：《人民黄河》2020年第11期摘要：河北省峰峰矿区装备A区水源地为奥陶系灰岩地下水，作为研究区主要供水水源，其地下水水质将影响周围居民生活、生产用水安全。

根据水质检测结果，研究区奥陶系灰岩地下水总硬度及硫酸盐含量大幅超标。

為探究该地区地下水的水质成因，在收集区域水环境资料、实地调查和地质勘探的基础上，开展研究区及其周边水源井水质分析，以pH值、溶解性总固体、总硬度和硫酸盐为主要研究因子，从地表水、煤系地层、特定岩相古地理条件和水文地质条件4个方面分析其水质成因，结果表明：研究区地下水总硬度、硫酸盐含量偏高与地表水和煤系地层无关;膏溶角砾状灰岩的存在是研究区总硬度和硫酸盐含量偏高的内因，属原生水环境因素影响;研究区受滞留区和断层影响导致水动力条件滞缓，形成相对封闭的滞留环境使得离子富集，独特的地质构造是区域总硬度和硫酸盐含量偏高的外因。

关键词：地下水;硬度;硫酸盐;水质;奥陶系灰岩;峰峰矿区中图分类号：X523;TV211.1+2 文献标志码：Adoi：10.3969/j.issn.1000-1379.2020.11.014Abstract：The water source of equipment area A in Fengfeng mining area of Hebei Province is Ordovician limestone groundwater. As the main water source for the study area， its groundwater quality issues will seriously affect the lives and production safety of the surrounding residents. According to the water quality test results， it can be seen that the total hardness and sulfate concentration of the groundwater in the Ordovician limestone in the study area have been seriously exceeded. Therefore， in order to explore the cause of the special water quality of groundwater in this area， on the basis of collecting regional water environment data， field investigation and geological exploration， this paper carried out the water quality test of the well in the study area and its surrounding water sources. Taking pH value， total dissolved solids， total hardness and sulfate as the main research factors， the special water quality genesis was analyzed from four angles of surface water， coal formation， specific lithofacies palaeogeographic conditions and hydrogeological conditions. The results show that the total hardness of groundwater and high sulfate in the study area have nothing to do with surface water and coal strata; The presence of gypsum breccia limestone is the internal cause of the high total hardness and high sulfate concentration， which is influenced by the original water environment; The study area is affected by the retention zone and faults， which leads to the stagnation of hydrodynamic conditions. Therefore， the closed retention environment makes the ions enrich. The unique geological structure is the external cause of the high total hardness and sulfate concentration.Key words： groundwater; hardness; sulfate; water quality; Ordovician Limestone; Fengfeng mining area1 研究背景我国华北地区地表水资源总量少且污染严重，地下水往往是主要甚至唯一的生活及生产供水水源。

总 硬 度（Ｙ） １３．０１００ １７．１７００ １８．９７００ ２１．９２２０ ２３．０２３０ ２４．８６００ ３６．９３７０ ６６．８６００ ７４．６７５０ ８５．０９００ ４３９．４６００ ４８３．９８００ ４９２．４９００ ４９９．１４００ ６１８．３１００ ６３３．４１００ ６３７．２８００ ７００．７０００ ７３７．３８００ ８８０．４０００
地点 乐群街亚泰水泥厂
逮家瓦房砖瓦厂 贺家屯
二机砖新兴小学内 农机研究所
吉大莱姆顿学院 泉眼屯
光明村冷库 红咀子
南关桥头针织厂 刘家屯
化纤纺织厂 大房身
车家窝堡 后黄家居民井
西大营村 跃进村
石材厂院内 市五环汽配厂
娘娘庙
表 １ 长春市部分点位水质分析表
Ｃａ２＋ ３．００６０ ３．６１００ ７．１５００ １３．１２００ ７．２０００ ５．８３００ ８．６０００ ２０．７２００ １４．２７００ ２６．０５２０ １５４．１３００ １３９．４７８０ １３１．９３００ １５５．０２００ ２１６．０１００ ２３４．１５００ ２２０．３６００ １８０．３６００ ２４２．０２００ ２８６．５８００
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２３０ｍ； （ ３） 剥 蚀 丘 陵 ： 由 侏 罗 纪 地 层 组 成 ， 仅 在 东 南 边 缘 局 部有分布， 地面海拔 ２３０～３０６．８ｍ。长春地区有如下底层： 侏 罗 系 上 统 、白 垩 系 下 统 、泉 头 组 、青 山 口 、姚 家 组 、嫩 江 组 、第 四系。
长春市断裂构造十分发育， 主要有四间房断裂带和南 湖—兴隆沟断裂带， 后者为长春地区规模最大的一条断裂。 研究区断裂大多数断裂面平直， 为压扭性断裂， 局部为张性 和张扭性断裂。 １．２．２ 水文地质概况

齐 齐 哈 尔 市位 于 松 嫩 平 原 西部 ， 由于河 流 改道 及 风 力
作用 ， 形成 了 岗洼 交 错 ， 波起 伏 的地 貌 特 征 。 局 部 上覆 微 其
亚 黏 土 、 砂 土层 ， 布 不 稳 定 ， 薄 不均 ， 部 分 地 区 缺 亚 分 厚 大 失 ， 地 貌成 因而 言 ， 属堆 积 地形 ， 因形 态可 分 为 冲积 、 就 均 成
（） ２ 盐效 应促 进 地 下水 硬 度 升高 。 由于 水 中地 下 水硬 度
的增 加 ， 子 强 度 显 著 增加 ， 使 水 中 离 子 对 （ Ｃ Ｓ 离 致 如 ａＯ 、
Ｍｇ Ｏ ） 数 量 增 多 ， 而 大 大 减 少 了水 中 游 离 性 离 子 Ｓ 等 的 从 （ 、 ２、 ｃａ Ｍｇ＋ＨＣＯ ） 的数 量 ， 致水 中碳酸 盐矿 物 的饱 和 度 导 降 低 ２ ％， ａ Ｍｇ＋ ０ Ｃ 、 ２的饱 和度 降 低 ３ ％。 ａ Ｍ 从过 饱 和 ５ Ｃ 、 状 态变 为 中等 饱和 状 态 和 不 饱和 状 态 ， 必然 促 进 Ｃａ ＣＯ 与
三系 之上 ， 经嫩 江及 其 支流 的 长期 泥 沙冲 积 ， 积 了很 厚 的 堆 第 四纪 松散 堆 积 物 。 四纪 砂 与 砂 砾 石 为 主 的松 散 堆 积 物 第 厚达 １８ 嫩 江及 其 支流 发 育其 上 ， 与地 下 水 连 通 。 成 ４ ｍ。 并 形
了承 受降 水 、 水 及外 区潜 水 径流 补给 的大面 积的 、 河 水量 相 当丰 富的 厚砂 砾石孔 隙 潜水 富水 区 ｌ １ Ｊ 。
中图分 类 号
１ 地 貌 特 征 与 水 文 地 质 条 件
的溶 解 。 ＣＯ Ｃａ 的溶 解 为土 壤 中 水溶 性 ｃａ ｌ ｇ 和 置换 性 、 ｌ２ ｖ

子池、 硝池、 硝池 滩 、 北 门滩 、 长乐 滩 、 汤里 滩 等 湖 泊 与 滩 地 。 境 内发育 着褐 土 、 沼泽 土 、 盐土 等 多样 化 土质 ， 再 加 上特 殊 的 气 候环境 和水 文 地质 条件 ， 区 内浅层 地 下 水 的平 均 硬 度高 达 ４ ３ ． ５ ０德度 ， 矿化 度等 指标 也严 重超 标 ， 仅 中深 层地 下水 可用 于 工农业 生 产或 人畜 生活 用水 。 本 文就 运城 盆地 盐湖 区域 内浅 层地 下水 的硬 度特 征及 成 因进行 初 步探讨 。
硬度 沿径 流方 向有 一 定 规 律 的分 带 性 。盐 湖 区域 范 围分 为
盐池 南部 洪积 扇 区 、 盐池 北部 波状 起伏 冲积 平原 区 。 １ ． １ 盐 池南 部洪 积扇 区 （ 简称 Ａ区 ）
１ 盐 湖 区域 浅层 地 下 水硬 度 特 征及 水
文 地 质 条 件
区 内浅层 水 的硬度 较 高 ， 一般都在 ２ ５德 度 以上 ， 在 局 部 高达 １ ０ ０德度 以上 。 由于沉 积类 型 的差 异 ， 区 内浅 层地 下 水
浅 层水 矿化 度 普遍 高 于 其他 区 ， 矿化度均值为 ４ ． ９ ６ ｇ ／ Ｌ ， 硬 度 一般 都大 于 ６ ０德 度 ， 均值 为 ９ ８ ． ７德 度 ， ５ ３ ． ３ ％ 的水 样 永 久 硬度 大 于暂 时硬度 ， 没有 负硬 度存 在 。
Ｂ 区岩性 一般 为 厚 层 的 细砂 ， 矿 化 度 一 般较 低 ， 硬 度 一 般小于２ ５德 度 ， 硬度均值 为 １ ９ ． ４德 度 ， 符合 饮用水标 准。 在 赎 马村 附近 ， 硬度仅为 ４ ． ２德 度 ， 属极 软水 。Ｂ 区负 硬 度 广泛存 在 ，ｌ ８个 井点 中出现率 高达 ５ ０ ％。

水资源新乡市地下水硬度升高机理和原因试验研究刘永良1,2,周卫3,潘国营2,轩吉善4(1.平煤集团十一矿,河南平顶山467047;2.河南理工大学资源环境学院,河南焦作454003;3.湖北地矿建设工程承包集团有限公司,湖北武汉430030;4.化工部郑州地质工程勘察院,河南郑州450011)摘要:为查明新乡市地下水硬度升高的原因,在对其水文地质环境分析的基础上,采用污染河水、地下水和蒸馏水分别对污染土、农田土和清洁土进行淋溶试验和浸溶试验,结果表明:在淋溶初期,地下水总硬度快速升高,主要影响机制为易溶盐溶解作用和碳酸溶滤作用;淋溶后期,总硬度升高速度缓慢,主要影响机制为阳离子交换作用和盐效应。

关键词:地下水;硬度;淋溶试验;浸溶试验;新乡市中图分类号:X131.2文献标识码:A do:i10.3969/.j issn.1000 1379.2009.11.023近年来,我国地下水硬度普遍上升,且呈逐年递增的趋势,已成为城市地下水的一个普遍问题[1]。

研究表明,人类活动对地表水体及土壤包气带的长期污染是导致地下水硬度升高的主要原因[2-5]。

水质监测结果表明,新乡市浅层地下水硬度逐年升高,已对城市居民的饮水安全构成威胁。

保护宝贵的地下水资源,首先应当探究地下水硬度升高的机理。

1研究区概况新乡市位于太行山南麓、黄河中下游冲积平原的北缘,地势北高南低,北部地面高程为130~210m,南部为69~73m。

属于暖温带大陆型季风气候区,多年平均降水量为573.4mm,蒸发能力为1928.1mm。

区内主要河流有卫河、西孟姜女河、人民胜利渠和共产主义渠,河水污染严重,属于!类水质。

水资源严重短缺,人均水资源仅315m3,其中地下水占65%以上。

浅层地下水主要赋存于冲洪积物中的中细砂含水层中,补给来源为大气降水入渗、河水渗漏和农田灌溉水回渗,排泄方式为城市集中开采、农业分散开采、侧向径流和潜水蒸发。

受共产主义渠北岸几个大型水源地长期集中开采影响,形成了以周村、小朱庄和杨九屯为中心的3个水位下降漏斗。

收稿日期：２０１７－０９－１１ 基金项目：国家十二五水专项课题（２０１５ＺＸ０７４０６００５－００１；２０１５ＺＸ０７４０６００５－００２） 作者简介：秦正峰 （１９９２—），男，硕士，研究方向：地下水与土壤污染防治。 通讯作者：薛 强，博士，副教授，ｘｕｅｑｉａｎｇ＠ｃｕｇｂ．ｅｄｕ．ｃｎ。 引文格式：秦正峰，吴昊澜，薛强，等．石家庄滹沱河地区地下水高硬度成因：影响因素及多元统计分析 ［Ｊ］．桂林理工大
方法，其又分为基于变量的 Ｒ型因子分析和基于 样品的 Ｑ型因子分析［８－９］。聚类分析（ＨＣＡ）能够 将具有相似特征的数据归为一类，即类别之内数
了石家庄地下水盐污染，得出硬度和硝酸盐、氯 据间差异较小，而不同类之间的数据差异较大。
离子、硫 酸 根 正 相 关，但 对 机 理 缺 乏 深 入 探 讨。 聚类分析又分为基于样品的 Ｑ型聚类和基于变量的
ｄｏｉ：１０３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ１６７４－９０５７２０１９０１００７
石家庄滹沱河地区地下水高硬度成因：
影响因素及多元统计分析
秦正峰１，２，吴昊澜１，３，薛 强１，刘 菲１，荆继红４，杨晓芳３
（１中国地质大学 （北京）水资源与环境工程北京市重点实验室，北京 １０００８３；２中国地质科学院 岩溶地质研究所，广西 桂 林 ５４１００４；３中国科学院 生态环境研究中心环境水质学国家重点实验室，北京 １０００８５；４中国地质科学院 水文地质环境 地质研究所，石家庄 ０５００６１）
高。钙镁离子浓 度 的 总 和 为 地 下 水 的 总 硬 度， 是
多元统计法是研究水质演化和污染来源的有
反映地下水化学特征的重要因素［２］，我国《地下水 效工具，现已被广泛应用于地表水和地下水水化学
质量标 准》（ＧＢ／Ｔ１４８４８—１９９３）中 规 定 ０～１５０、 特征的研究中，其主要包括主成分分析（ＰＣＡ）、因 １５０～３００、３００～４５０、４５０～５５０和大于 ５５０ｍｇ／Ｌ 子分析 （ＦＡ）和 聚 类 分 析 （ＨＣＡ）［５－７］。因 子 分 析

焦作地区浅层地下水硬度污染机理及迁移预测侯玉松;马振民;雒芸芸;方允治;魏禅【摘要】分析焦作地区浅层地下水硬度污染物与地下水其他化学特征的相关性,研究该区浅层地下水硬度的污染机理,运用Visual Modflow软件建立水质模型,模拟预测浅层地下水中硬度污染物的迁移规律.结果表明:该区浅层地下水硬度污染严重,主要原因是工矿企业污废水排放和对浅层地下水的不合理利用,造成进入浅层地下水的污染物增多,直接引起浅层地下水硬度升高;另一方面使得本区浅层地下水的化学场、动力场发生变化间接引起本区浅层地下水硬度升高.模拟结果显示,浅层地下水中硬度污染物的迁移明显受到水文地质条件的影响,迁移方向与地下径流方向基本一致,自西北向东南方向迁移.【期刊名称】《济南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2014(028)002【总页数】6页(P151-156)【关键词】浅层地下水;硬度;污染机理;迁移预测【作者】侯玉松;马振民;雒芸芸;方允治;魏禅【作者单位】济南大学资源与环境学院,山东省地下水数值模拟与污染控制工程技术研究中心,山东济南250022;济南大学资源与环境学院,山东省地下水数值模拟与污染控制工程技术研究中心,山东济南250022;济南大学资源与环境学院,山东省地下水数值模拟与污染控制工程技术研究中心,山东济南250022;济南大学资源与环境学院,山东省地下水数值模拟与污染控制工程技术研究中心,山东济南250022;济南大学资源与环境学院,山东省地下水数值模拟与污染控制工程技术研究中心,山东济南250022【正文语种】中文【中图分类】X523水资源是人类赖以生存的基础自然资源，地下水是水资源的重要组成部分，是维护水资源良性循环的重要保障，并且具有水质良好、不易被污染、可多年调节等优点［1］。

在我国北方的局部地区，地下水甚至是当地唯一的水源［2］。

研究表明，含盐量和硬度是反映地下水化学特征的第一因素［3］，饮用高硬度的地下水对人体的危害较大。