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1.总溶解固体（TDS）：指水中溶解组分的总量，包括了水中的离子、分子及络合物，但不包括悬浮物和气体。
2.生化需氧量（BOD）：至水中的微生物在降解水中有机物的过程中所消耗的氧的量。
3.化学需氧量（COD)：指采用化学氧化剂氧化水中的有机物和还原性无机物所需要消耗的氧的量。
4.离子交替吸附作用：当溶液中的一种离子被吸附到固体表面上时，固体表面上的另一种同性离子发生解析并释放出其所占据的表面空间。
5.阳离子交换容量：每100g干吸附剂可吸附阳离子的毫克当量数。
6.水动力弥散：示踪剂在注入地下水后，它就在流场中逐渐传播扩展，占据的区域越来越大，超出了按宏观平均流动所预期的范围。
7.弥散通量：由于弥散作用所引起的单位时间通过单位溶液面积的溶质质量。
8.同位素分馏：同位素以不同比例分配于两种物质或物相中的现象。
9.同位素交换反应：在同一体系中，物质的化学成分不发生改变（化学反应处于平衡状态），仅在不同的化合物之间、不同的物相之间或单个分子之间发生同位素置换或重新分配的现象。
10.等温吸附方程：在一定温度下达到吸附平衡是，溶质在液相中的浓度与其在固相中的含量之间的关系。
11.地下水污染：凡是在人类活动影响下，水质变化朝着恶化方向发展的现象。
12.水文地球化学：是研究地下水中化学组分的形成、分布、迁移和富集规律及其在生产实际中应用的一门科学。
13.同位素比值：样品中某元素的重同位素与常见轻同位素含量或丰度之比。
14.同位素丰度：某元素的各种同位素在给定的范畴，如宇宙、大气圈、水圈、岩石圈、生物圈中的相对含量称为~15.千分偏差值：样品的同位素比值相对于标准样品同位素比值的千分偏差。
16.碳酸盐硬度：由碳酸盐和重碳酸盐所引起的碱度称为~（又叫暂时硬度）。
17.非碳酸盐硬度：总硬度与碳酸盐硬度之差被称为~（又叫永久硬度）。
18.总有机碳TOC：~是水中各种形式有机碳的总量，以mg/L表示。
19.试说明影响大气降水氢、氧稳定同位素组成的主要因素有哪些，他们是怎么影响大气降水的同位素成分的？答：主要受两种因素的控制，其一为入渗雨水及地表水的同位素组成特征，其二是渗入地下室后的同位素组成所发生的变化。
第四章同位素水文地球化学环境同位素水文地球化学是一门具有良好的前景、发展迅速的新兴学科，也是水文地球化学的一个重要分支。
目前，地下水资源可持续利用中的重要问题是地下水补给的更新能力及地下水污染程度的评价。
用环境同位素技术研究地下水补给和可更新性，追踪地下水的污染是当前国内外较为新颖的方法之一。
目前世界上许多国家已将同位素方法列为地下水资源调查中的常规方法。
近年来，国内外环境同位素的研究从理论到实践都有较快的发展。
除了应用氢氧稳定同位素确定地下水的起源与形成条件，应用氚、14C测定地下水年龄，追踪地下水运动，确定含水层参数等常规方法外；在应用3H-3He、CFCs示踪干旱、半干旱地区浅层地下水的补给，应用14C、36Cl确定深层地下水的年龄，追溯地下水的入渗史，应用34S研究地下水中硫酸盐的来源，分析地下水的迁移过程，应用11B/10B研究卤水成因等方面都有重要进展。
4.1 同位素基本理论4.1.1 地下水中的同位素及分类我们知道，原子是由原子核与其周围的电子组成的，通常用A Z X N来表示某一原子。
这里，X为原子符号，Z为原子核中的质子数目，N为原子核中的中子数目，A为原子核的质量数，它等于原子核中的质子数与中子数之和，即：A=Z+N( 4-1-1 )为简便起见，也常用A X表示某一原子。
元素是原子核中质子数相同的一类原子的总称。
同一元素由于其原子核中中子数不同可存在几种原子质量不同的原子，其中每一种原子称为一种核素，如C原子有12C、13C、14C等核素，氧原子有16O、17O、18O等核素。
某元素的不同几种核素称为该元素的同位素(蔡炳新等，2002)，或者说同位素指的是在门捷列耶夫周期表中占有同一位置，其原子核中的质子数相同而中子数不同的某一元素的不同原子。
同位素可分为稳定同位素和放射性同位素两类，稳定同位素是指迄今为止尚未发现有放射性衰变（即自发地放出粒子或射线）的同位素；反之，则称为放射性同位素。
水文地球化学电子教案第一章：水文地球化学概述1.1 水文地球化学的定义1.2 水文地球化学的研究对象和内容1.3 水文地球化学的发展简史1.4 水文地球化学的重要性第二章：水文地球化学基本概念2.1 地球化学的基本概念2.2 水的性质和分类2.3 地下水的形成和运动2.4 水文地球化学循环第三章：水文地球化学元素与同位素3.1 元素的性质和分布3.2 常见元素的水文地球化学行为3.3 同位素的水文地球化学应用3.4 元素和同位素在水文地球化学研究中的应用第四章：水文地球化学分析方法4.1 水文地球化学样品的采集与处理4.2 水文地球化学分析技术4.3 数据处理与质量控制4.4 水文地球化学分析方法的进展与挑战第五章：水文地球化学应用实例5.1 地下水污染的水文地球化学研究5.2 地下水资源评价与管理5.3 环境水文地球化学问题5.4 水文地球化学在工程中的应用第六章：水文地球化学循环与地球化学过程6.1 水文地球化学循环的基本原理6.2 岩石圈-大气圈-水圈-生物圈之间的水文地球化学循环6.3 地球化学过程在水文地球化学研究中的应用6.4 典型水文地球化学循环案例分析第七章：水文地球化学野外调查与采样技术7.1 野外调查的基本方法7.2 地下水采样技术7.3 岩石和土壤样品的采集7.4 数据处理与质量保证第八章：水文地球化学实验室分析技术8.1 常用实验室分析方法概述8.2 岩石和矿物分析8.3 水质分析8.4 同位素分析技术第九章：水文地球化学模型与应用9.1 水文地球化学模型的类型与构建9.2 地下水流动模型9.3 污染物迁移与转化模型9.4 水文地球化学模型在环境管理中的应用第十章：水文地球化学在我国的应用案例研究10.1 我国水文地球化学研究概况10.2 典型地区水文地球化学特征分析10.3 地下水资源评价与保护案例10.4 环境水文地球化学问题研究与治理案例第十一章：水文地球化学与环境健康11.1 水文地球化学与水质关系11.2 地下水中有害元素的来源与迁移规律11.3 水文地球化学指标在环境健康评估中的应用11.4 环境健康案例分析第十二章：水文地球化学在农业领域的应用12.1 农业水文地球化学背景12.2 土壤-植物系统中元素迁移与富集12.3 农业水文地球化学调查与评价方法12.4 农业水文地球化学应用案例第十三章：水文地球化学在能源领域的应用13.1 能源水文地球化学概述13.2 地下水资源在能源开发中的作用13.3 能源开发活动对水文地球化学的影响13.4 能源水文地球化学案例分析第十四章：水文地球化学在灾害防治中的应用14.1 地质灾害的水文地球化学因素14.2 水质预测与灾害预警14.3 水文地球化学在地质灾害防治中的应用14.4 灾害防治案例分析第十五章：水文地球化学研究的前沿与挑战15.1 水文地球化学研究的新技术与发展趋势15.2 跨学科研究在水文地球化学中的应用15.3 水文地球化学在全球变化研究中的作用15.4 未来水文地球化学研究的挑战与机遇重点和难点解析本教案全面覆盖了水文地球化学的基本概念、研究方法、应用领域及前沿挑战。
水文地球化学，同位素，温泉，地球化学特征水文地球化学揭示了关于物质运转、物理结构和化学组成的复杂信息。
它将地球化学中的传统成分，如元素和化合物，与水的复杂性结合在一起，并使用有关水的特性来表征地表和潜在过程的研究。
一、水文地球化学的组成水文地球化学的研究包括：1. 同位素：它可以提供对水的示踪组分的活动、形成、运移和改变的信息。
这些组分的活动过程的时间尺度可通过同位素来识别，因为它们具有不同的衰减率和示踪率，有助于了解水的可达性、来源和频率，以及历史流域范围内水的过渡。
2. 温泉：温泉研究理解了水的生成深度，原位置，成分特征和其他可能的流体矿物特征，这些用于建立温泉的地质结构，从而确定温泉的常见特征。
3. 元素组成：水文地球化学可以改变水的元素组成，揭示有关水不同来源和活动状态的元素组成特征。
比如，氯、钠和钾等在水与岩石作用过程中的改变可确定其水文学特征。
4. 化学组成：水文地球化学也可以表征水中的氧化、还原和酸碱度，这些是地球化学特征的重要参数。
例如，酸碱度和氧化还原反应可以表征和验证水的有机和无机化学特征，而水的痕量元素快速筛选可以为后续研究提供重要的知识基础。
二、水文地球化学的重要性水文地球化学可以帮助改善和开发水资源，促进水资源管理系统的改善。
它也可以计算和模拟水的运行行为，帮助能源利用者和其他参与者建立水管理合同，并使社会经济资源的重新利用成为可能。
此外，水文地球化学有助于减少水系统中的污染行为，为水质保护和治理提供必要的数据，它还可以用于评估水文学特征，如水面的相对可利用蒸发量。
总之，水文地球化学是一种新兴的重要学科，它可以为水资源开发和管理提供重要信息，帮助社会经济发展和水環境保護。
它涵盖了水文学和地球化学等多种研究领域，其结果可以为决策者提供实用的参考信息。
水文地球化学：一种地理知识的探索水文地球化学，有时也被称为水地球化学，是一门研究地球系统中水的化学特性和水与岩石、土壤及大气之间相互作用的学科。
它既是地理学的一个分支，也是地球科学的一个组成部分。
下面，我们将从定义、发展历程、研究内容以及意义等几个方面来详细了解水文地球化学。
一、定义水文地球化学主要研究的是地球上水的化学特性，包括水的来源、分布、循环以及其与岩石、土壤和大气的相互作用。
这种研究涵盖了从宏观的全球水循环到微观的局部环境下的水化学变化。
二、发展历程水文地球化学的发展历程与地理学和地球科学的发展紧密相连。
它起源于19世纪中叶的矿泉水研究，那时，科学家们开始研究水的化学成分以及其对人类和动植物的影响。
到了20世纪，随着环境科学和地球科学的发展，水文地球化学的研究范围逐渐扩大，涵盖了地下水、土壤水、河水、湖水以及海水等多种类型的水。
三、研究内容水文地球化学的研究内容包括：1.水循环过程中的化学变化：这包括雨雪、河流、湖泊、地下水以及海洋等不同类型的水体的化学特性及其变化。
2.岩石与土壤对水质的影响：岩石和土壤中的矿物和有机质会与水发生反应，改变水的化学特性。
这种影响在地理环境的塑造中起到了关键的作用。
3.水与大气的相互作用：大气中的气体和颗粒物与水相互作用，影响了水的化学特性和质量。
4.水污染的来源与影响：人类活动造成的污染对水质产生了严重影响，水文地球化学也包括了对这些污染物的来源和影响的研究。
5.水资源的管理和保护：对于一个可持续的生态系统来说，对水资源的合理管理和保护至关重要。
因此，水文地球化学也包括对水资源的管理和保护策略的研究。
四、意义水文地球化学的研究对于我们理解地球上的水循环、环境变化以及人类活动的影响具有重要意义。
它不仅帮助我们了解水的来源和分布，也帮助我们预测和管理水资源。
在当今全球水资源紧张和环境问题日益严重的情况下，对水文地球化学的深入研究尤为重要。
总结来说，水文地球化学是地理学和地球科学的一个重要分支，它为我们提供了深入理解地球上水的化学特性和其在环境中的作用的知识。
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便是综合性的参数，如饱和指数、反应条件指数等。
反映该条件下的事物的特定状态的边界条件参数，也包含了客观具体条件与事物特性两种参数。
因此这种表达反应边界条件的特定状态的参数也是综合水文地球化学参数的一种，称反应条件边界值。
总之，综合物性水文地球化学参数和条件水文地球化学参数而得到的复合参数便是综合水文地球化学参数。
综合性水文地球化学参数有两种：一种是反映水文地球化学作用的边界条件的反应条件边界值；另一种是反映作用方向的综合性参数，如饱和指数和反应条件指数等。
本节着重讨论综合性文地球化学参数。
一、饱和指数饱和指数早在70年代就已被广泛采纳和应用，它是水中难溶化合物的离子活度积(IAP)与其溶度积常数(K sp )比值的对数值。
SI IAPK sp=log（4.2.1）设某水文地球化学作用的反应方程为：aA dD +eE ⇔（4.2.2）则按反应自由能公式可写出∆G r RT D d E eA aRT K =-ln [][][]ln（4.2.3）假如(3)式中的A 项是固体，则(3)式可以写为∆G r RT D d E eK sp =ln [][]（4.2.4） IAP D d E e =[][]（4.2.5） ∆G r RT IAPK sp=2303.log（4.2.6） ∆G r RTSI =2303.（4.2.7）由(7)式可见SI 是ΔG 的函数。
若SI=0，则ΔG=0，反应处于平衡状态；SI>0，则ΔG<0，反应自发向右进行；SI<0，则ΔG>0，反应逆向进行。
所以它可以用来表示难溶化合物的溶解和沉淀作用的状态。
SI 公式中综合了水文地球化学条件参数和固－液体系的性质参数(Ksp)，它是一种综合性的反映水文地球化学作用状态的高级参数1[P.52]。
由此可见饱和指数主要说明固－液体系的溶解、沉淀状态。
饱和指数是反应所研究体系的状态或水文地球化学作用方向的综合性高级水文地球化学参数。
根据以原理，饱和指数常被用来研究岩溶作用和矿产资源的形成和破坏。
例如，美国奥克维尔地区利用SI 预测铀矿体的位置，取得良好的效果。
图4.2.1中第二个矿体水中铀含量反应不明显，仅1—2×10—6克/升，但SI 值可达+3，水中pH 和Ra 含量也有相应的反映（见图4.2.1）。
我国在沙坝子矿床也做了类似的研究工作。
表明铀矿物及其伴生矿物（方解石和萤石）的SI 值，从矿床外围到中心，由负变正（图4.2.2）。
这不仅指示了矿体的位置，而且还说明了铀矿化与方解石和萤石共生的现象。
二、反应条件边界值(BRC)在研究水文地球化学反应的状态时，常常需要知道反应是否处于平衡状态，或水文地球化学作用应朝哪个方向进行，体系离平衡状态有多远等。
在回答这些问题时，反应条件的边界状态是个重要的参比性的参数。
设定水文地球化学作用的反应自由能为零时，及设定与该作用有关的其它反应条件为定值时，根据热力学原理计算所得的另一个被研究的反应条件的理想值，称之为反应条件边界值。
在《铀水文地球化学原理》专著中称之为临界值[1]。
反应条件边界值可用BRC 或反应条件(RC)加下标 b ，如浓度的反应边界条件用 C b 来表示。
当反应式（2）达到平衡状态时，∆G r =0，则（3）式为0=-RT D d E eA aRT K ln [][][]ln（4.2.8）在上式中其它反应条件(［D ］、［E ］、T )给定时，所研究的另一个反应条件A 的活度(或浓度)边界值——[A]b 为log[]log[]log[]log A d D e E Kab =+-（4.2.9）由上式可见BRC 是水文地球化学物性参数(K)和水文地球化学条件参数的综合表达式，它是水文地球化学作用的参比参数。
将反应条件实测值与其边界值相比较，便可确定水文地球化学作用的状态(方向和程度)。
三、反应条件指数(RCI)反应条件指数和饱和指数都是建立在热力学基础上，由同一热力学原理导出的平行的、但又有关联的，既有相同之处、但又有不同之处的一对学术概念。
反应条件的实测值与其边界值的差值或对数值之差称为反应条件指数2[P.10]。
水文地球化学作用的反应条件有以下几种：浓度(或活度)，氢离子活度(或pH)，电子活度(pE)或Eh ，温度、压力等。
浓度等化学性质的反应条件指数一般用比值的对数值(或对数值之差)来表示；温度、压力等物理性质的反应条件指数常用简单的差值来表示；pH 、Eh 等物理化学性质的反应条件参数两种表示方式皆可。
矿物的饱和指数图4.2-1奥克维尔地区SIR C I c CC bC ==l o g l o g ∆ (浓度条件) R C I HpH pH b pH =-=∆(pH 条件) R C I E p E p E b p E=-=∆ (pE 条件) Eh b h E Eh Eh RCI ∆=-=(Eh 条件)R C I T T T b T =-=∆ (温度条件)R C I P P P b P =-=∆ (压力条件)当反应方程式左侧条件的RCI>0，或反应方程式右侧条件的RCI<0时，则该条件的实测状态能满足反应自发向右进行的要求；反之，则反应逆向进行。
这个规则称为反应条件指数法则。
反应条件指数的热力学依据可由以下公式推导得以证明。
根据反应条件指数定义，RCI A A A b =-log[]log[]（4.2.10）将(3)式代入上式RCI A a A d D e E KaD dE e A aKa=--+=-+log[]log[]log[]log log [][][]log令[][][]D d E eA aQ =（4.2.11）又根据第三章中的热力学原理，∆G r RTQ K= （4.2.12）将(4.2.11，4.2.12)式代入上式得RCI A Q K a aRTG r=-+=log log .12303∆ （4.2.13）假如A 为固态；则Q = IAP ，上式可写为RCI A IAP Ka=-+log log将(1)式代入上式得，RCI aSI A =-1 （4.2.14）四、RCI 与SI 的同异点由(14)和(13)式可见，RCI 是ΔG 的函数，也是SI 的函数，它们在原理上相通，在数值上有联系，只是在含义和表达方式上有所不同。
W ·斯塔姆和J ·J ·摩尔根在《水化学—天然水体化学平衡导论》中指出：“把单独某种反应组分的活度(或浓度)与该种组分在假想的溶解平衡时将会具有的活度(或浓度)直接加以比较，时常也可以进行饱和程度的检验”3。
RCI 的思想与这一精辟论点完全一致，只是本书将这一思想给出了一个与饱和指数相当的“术语”——反应条件指数。
这样不仅强调和突出了这一思想，而且对它的含义和用途给于了进一步的发展。
RCI 与SI 一样，它既含有水文地球化学物性参数(K)，同时也含有水文地球化学条件参数，因此，它也是综合性的水文地球化学高级参数。
SI 是从固－液体系的溶解－沉淀作用来讨论，而RCI 则既可探讨固－液体系，也可探讨液相体系、气－液体系、气－液－固体系；既可讨论溶解－沉淀作用，又可讨论氧化－还原作用、水解－水合、络合－离解作用或者综合的复杂作用（如氧化溶解作用，中和还原沉淀作用等）；SI 主要研究的是体系的状态，而RCI 在反映体系的状态的同时，又同时反应了具体条件本身的状态4。
因此RCI 不仅具有与SI 相同的功能——反映水－岩体系中溶解－沉淀作用的状态，而且还能用来研究各种水文地球化学作用的状态和研究各种水文地球化学作用发生的条件。
因而RCI 是研究成矿、找矿，环境、地浸地质工艺等其它有关地质工程(核废料处置、石油开采等)中水文地球化学作用机理和条件的良好手段。
它们之间的同异点总结于下表中。
表4.2.1 RCI 与SI 的同异点矿指标等方面的应用实例和效果。
五、反应条件指数的应用实例［例1］相山铀矿成矿物理化学条件的研究为了研究相山铀矿成矿的铀浓度条件，对相山铀矿的包裹体水资料进行了还原沉淀作用的铀含量边界值，反应条件指数，和沥青油矿的饱和指数的计算。
反应条件边界值，反应条件指数和饱和指数的计算结果表示于图 4.2.4、图4.2.5中。
图中Y25、Y55为无矿围岩中的包裹体水；S40，Y117，ZL25，EL29，EL31为铀矿体包裹体水。
由图4.2.2可见Y25，Y55水中铀含量相当量高，甚至并不比ZL29低，而且它们的Eh 值很低，分别为-398和-351mV ，甚至比矿体中水样的Eh 值(-131至-296mV)还低得多5[5P.11，2,P.49]，那么Y25，Y55地段为什么反而不成矿呢？铀浓度边界条件()∑U b 、铀浓度反应条件指数(RCI U )和饱和指数(SI)的计算结果能很清楚地说明了它的原因。
