第七章地下水的化学组分及其演变

水文地质学中的地下水化学成分地下水是地下流入的水体，通常在深层岩石或土壤中储存、流动和释放。

水文地质学是研究地下水现象的学科，涉及地球物理、地质学、化学等多个学科领域。

地下水的化学成分是水文地质学中的重要研究内容之一，主要涉及地下水中的溶解物质、离子浓度、pH值等。

地下水化学成分的特征地下水中溶解物质的类型和浓度取决于地下水流经的地质环境和土壤性质等因素。

一般来说，地下水中主要溶解物质包括离子、有机化合物、微生物等。

离子是地下水中主要的化学组成部分，包括阳离子和阴离子两种。

阳离子主要有钠、镁、钙、钾等，阴离子主要有氯离子、碳酸根、硫酸根等。

有机化合物包括有机酸、腐殖物、油等。

微生物包括细菌、病毒等。

此外，地下水中还存在一些较稀有的溶解物质，如硒、铊、铅等，这些元素含量较低，但会对人体健康造成负面影响。

地下水的pH值是另一个重要的化学特性。

pH值是一种表示水平酸碱程度的指标，一般在7左右为中性，小于7为酸性，大于7为碱性。

地下水的pH值通常介于6-8之间，但有时也会出现pH值过低或过高的情况。

例如，在饮用水井中，pH值过低可能会导致腐蚀性物质的浸出，而pH值过高则可能会引起水垢和钙沉积。

地下水的化学成分对环境和人类健康的影响地下水中的溶解物质、离子浓度和pH值都可以对环境和人类健康造成影响。

一些特定的化学物质会影响地下水的颜色、味道和气味，从而影响水的使用。

例如，硫化物可以导致地下水呈现不良气味和深紫色，而铁和锰的存在会使水变得黄色或棕色。

高浓度的硝酸盐和硫酸根则可能导致地下水变得饮用不安全。

此外，高浓度的氟化物会导致骨质疏松和牙齿疾病的发生。

地下水的pH值过低或过高也会对人体健康造成不良影响，如引起胃肠炎、腰痛、关节炎等。

总的来说，地下水化学成分的研究对于确保地下水质量的安全和可持续利用是非常重要的。

水文地质学家们利用现代化学技术进行地下水化学成分分析，以确定地下水资源的使用和保护策略。

只有采取科学的水资源管理和保护措施，才能确保地下水资源的长期稳定和可持续利用。

地下水水文地球化学地下水是地球上存在的一种重要的水资源，对于水文地球化学的研究有着重要的意义。

本文将从地下水的形成、组成和水文地球化学的相关研究内容进行阐述。

地下水是指位于地下的水体，主要来源于降雨和地表径流的渗透，并经过多种地质和地球化学过程的作用而形成。

地下水在地下岩石中通过孔隙和裂隙储存，并与岩石中的矿物质发生相互作用，形成了独特的水文地球化学特征。

地下水的组成主要包括水分子、溶解质和悬浮物。

水分子是地下水的基本组成部分，溶解质包括无机盐、有机物和气体等，而悬浮物则主要来自于地下岩石的颗粒物质。

地下水的组成对于水文地球化学的研究有着重要的影响。

水文地球化学是研究地下水的化学特征和地球化学过程的学科。

它主要包括地下水的水化学特征、地下水的起源和演化、地下水与岩石的相互作用等内容。

通过对地下水的水化学特征的研究，可以了解地下水的来源、地下水的运移、地下水的质量等信息，对于地下水资源的合理开发和利用具有重要的指导意义。

地下水的水化学特征主要包括pH值、电导率、溶解氧等指标。

这些指标可以反映地下水的酸碱性、盐度和含氧量等信息。

地下水的pH 值反映了地下水的酸碱性，通常在7左右为中性。

地下水的电导率反映了地下水中溶解物质的含量和种类，电导率越高，溶解物质的含量越多。

地下水的溶解氧反映了地下水中氧气的含量，溶解氧的含量越高，地下水的水质越好。

地下水的起源和演化是地下水研究的重要内容之一。

地下水的起源主要包括大气降水、地表水和地下水的补给。

地下水的演化包括地下水的成因、地下水的渗流和地下水的补给等过程。

地下水与岩石的相互作用是地下水研究的另一个重要内容，它包括地下水中溶解物质的来源和地下水与岩石的反应等过程。

地下水的水文地球化学研究在地下水资源的开发和利用中具有重要的意义。

通过对地下水的水化学特征的研究，可以了解地下水的水质状况，从而制定合理的水资源管理措施。

通过对地下水的起源和演化的研究，可以了解地下水的补给途径，从而指导地下水资源的合理开发和利用。

2.3地下水化学成分的形成作用地下水主要来源于大气降水，其次是地表水（河、湖、彻等）。

这些水在进人含水层之前，已经含有某些物质，与岩土接触后再进一步发生各种物理化学及生物作用，使地下水的化学成分发生进一步变化。

使地下水化学成分发生变化的各种作用，称为地下水化学成分的形成作用。

2.3.1溶滤作用在水与岩土相互作用下，岩土中一部分物质转入地下水中，这就是溶滤作用。

溶滤作用的结果，使岩土土失去一部分可溶物质，地下水则补充了新的组分。

实际上，当矿物岩类与水溶液接触时，同时发生两种方向相反的作用：溶解作用与结晶作用。

溶滤作用的强度，即岩土中的组分转入水中的速率，取决于一系列因素。

首先，取决于组成岩土的矿物盐类的溶解度。

显然，含岩盐沉积物中的NaCl将迅速转入地下水中，而以SiO2为主要成分的石英岩，是很难溶于水的。

其次，岩土的空隙特征是影响溶滤作用的另一因素。

缺乏裂隙的致密基岩，水难以与矿物盐类接触，溶滤作用也便无从发生。

第三，水的溶解能力决定着溶滤作用的强度。

水对某种盐类的溶解能力随该盐类浓度增加而减弱。

某一盐类的浓度达到其溶解度时，水对此盐类便失去了溶解能力。

因此，总的来说低矿化水溶解能力强而高矿化水溶解能力弱。

第四，水中CO2、O2等气体成分的含量决定着某些盐类的溶解能力。

水中CO2含量愈高，溶解碳酸盐及硅酸盐的能力愈强。

水中O2的含量愈高，溶解硫化物的能力愈强。

最后，水的流动状况是影响其溶解能力的一个关键因素。

流动停滞的地下水，随着时间的推移，水中溶解盐类增多，CO2、O2等气体耗失，最终将失去溶解能力，溶滤作用便告终止。

地下水流动迅速时，含有大量CO2和O2的低矿化度的大气降水和地表水，不断入渗更新含水层中原有的溶解能力降低了的水，地下水便经常保持强的溶解能力，岩土中的组分不断向水中转移，溶滤作用便持续地进行。

由此可知，地下水的径流与交替强度是决定溶滤作用强度的最活跃、最关键的因素。

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。

第七章 地下水的化学组分及其演变7．1 概 述地下水不是化学纯的H 2O ，而是一种复杂的溶液。

天然：人为：人类活动对地下水化学成分产生影响。

地下水的化学成分是地下水与环境、以及人类活动长期相互作用的产物。

一个地区地下水的化学面貌，反映了该地区地下水的历史演变。

水是最为常见的良好溶剂，可溶解、搬运岩土中的某些组分。

水是地球中元素迁移富集的载体。

利用地下水，各种行业对水质都有一定的要求→进行水质评价。

7．2 地下水的化学特征1．地下水中主要气体成分O 2 、N 2 、CO 2 、CH 4 、H 2S 等。

1）O 2 、N 2地下水中的O 2 、N 2主要来源于大气。

地下水中的O 2含量多→说明地下水处于氧化环境。

在较封闭的环境中O 2耗尽，只留下N 2，通常说明地下水起源于大气，并处于还原环境。

2）H 2S 、甲烷（CH 4）地下水中出现H 2S 、CH 4 ，其意义恰好与出现O 2相反，说明→处于还原的地球化学环境。

3）CO 2CO 2主要来源于土壤。

化石燃料（煤、石油、天然气）→CO 2（温室气体）→温室效应→全球变暖。

地下水中含CO 2愈多，其溶解碳酸盐岩的能力便愈强。

2．地下水中主要离子成分7大离子：Cl -、SO 42-、HCO 3-、Na +、K +、Ca 2+、Mg 2+。

低矿化水中（M<1 ~ 2g/L ）：HCO 3-、Ca 2+、Mg 2+为主（难溶物质为主）；发生化学反应岩石圈水圈交换化学成分中矿化水中（M=2 ~ 5g/L ）：SO 42-、Na +、Ca 2+为主； 高矿化水中（M>5g/L ）：Cl -、Na +为主（易溶物质为主）。

造成这种现象的主要原因是水中盐类溶解度的不同： 溶解性总固体(total dissolved solids)：溶解性总固体是指溶解在水中的无机盐和有机物的总称(不包括悬浮物和溶解气体等非固体组分)，用缩略词TDS １）Cl -主要出现在高矿化水中，可达几g/L ~ 100g/L 以上。