1地下水化学成份概述

地下水的化学组成
地下水的化学组成是指地下水中各种化学成分的含量和组成构成。

其中主要包括溶解性无机物、有机物和微量元素等。

地下水的化学组成与地下水的来源、渗漏途径、流动速度等有关，同时也受到人类活动的影响。

溶解性无机物是地下水中含量最丰富的成分之一，包括碳酸盐、硫酸盐、钙、镁、钠、钾、氯等离子。

这些离子会影响地下水的PH 值、硬度、电导率等特性，也会对水的滋味和用途造成影响。

有机物通常指有机酸、氨基酸、脂肪酸等化合物，由于地下水中有机物含量较低，因此对水质的影响相对较小。

微量元素是地下水中含量极低的矿物质，但却具有重要的生态、环境和健康价值。

例如，硒、铁、锰等元素在适宜含量下对人体健康有益，但在超标情况下则可能造成水质污染。

总之，地下水的化学组成是一个复杂的综合体，需要全面了解其成分和含量，才能更好地保护地下水资源。

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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。

第六章地下水的化学成分及其形成作用学习目的和要求：掌握地下水的主要化学成分、化学成分的来源及特点，理解和掌握地下水化学成分的形成作用，熟悉和掌握地下水化学成分的分析内容与分类图示。

了解地下水的温度、地下水化学成分的基本成因类型。

6．1 概述地下水不是化学纯的H2O，而是一种复杂的溶液。

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。

6．2 地下水的化学特征1．地下水中主要气体成分（1）O2、N2，地下水中的O2含量多说明地下水处于氧化环境；（2）H2S 、甲烷（CH4），地下水中出现H2S、CH4，说明处于还原的地球化学环境；（3）CO2，主要来源于土壤，地下水中含CO2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-、SO42-、HCO3-、Na+、K+、Ca2+、Mg2+。

3．主要离子成分的来源及其特点（1）Cl-，主要出现在高矿化水中。

来源：① 来自沉积岩氯化物的溶解；② 来自岩浆岩中含氯矿物的风化溶解；③ 来自海水；④ 来自火山喷发物的溶滤；⑤人为污染。

特点：① Cl-不为植物及细菌所摄取，不被土粒表面所吸附，氯盐溶解度大，不易沉淀析出，是地下水中最稳定的离子；② Cl-含量随着矿化度增长而不断增加，Cl-的含量常可用来说明地下水的矿化程度。

（2）SO42-，中等矿化的地下水中，SO42-为主要阴离子。

来源：① 含石膏（CaSO4·2H2O）或其它硫酸盐的沉积岩的溶解；② 硫化物的氧化。

注意：① 由于煤系地层（C－P）常含有很多黄铁矿（硫铁矿），因此流经这类地层的地下水往往以SO42-为主；② 金属硫化物矿床附近的地下水中常含有大量的SO42-；③ 煤的燃烧产生大量SO2，与大气中的水汽结合形成含硫酸的降雨→酸雨，从而使地下水中SO42-增加；④在我国能源消耗中，煤占70%以上，我国每年向大气排放的SO2已达1800×104t之多，因此，地下水中SO42-的这一来源不容忽视。

第六章 地下水的化学成分及其形成作用6．1 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。

6．2 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： １）Cl -主要出现在高矿化水中，可达几g/L ~ 100g/L 以上。

来源：① 来自沉积岩氯化物的溶解；② 来自岩浆岩中含氯矿物的风化溶解； ③ 来自海水；④ 来自火山喷发物的溶滤；⑤ 人为污染：工业、生活污水及粪便中含有大量Cl -，因此居民点附近矿化度不高的地下水中，如Cl -含量超过寻常，则说明很可能已受到污染。

第六章地下水的化学成分及其形成作用一、名词解释1．永久硬度：指水中钙离子和镁离子与氯离子、硫酸根离子和硝酸根离子结合的硬度。

2．暂时硬度：指水中钙离子和镁离子与碳酸根离子和重碳酸根离子结合的硬度。

3．总硬度：水中所含钙离子和镁离子的总量。

4．混合作用：成分不同的两种水汇合在一起，形成化学成分与原来两者都不相同的地下水，这便是混合作用。

5．地温梯度：指每增加单位深度时地温的增值。

6．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。

7．浓缩作用：由于蒸发作用只排走水分，盐分仍保留在余下的地下水中，随着时间延续，地下水溶液逐渐浓缩，矿化度不断增大的作用。

8．脱碳酸作用：地下水中CO2的溶解度随温度升高或压力降低而减小，一部分CO2便成为游离CO2从水中逸出，这便是脱碳酸作用。

9．脱硫酸作用：在还原环境中，当有有机质存在时，脱硫酸细菌能使硫酸根离子还原为硫化氢的作用。

10．阳离子交换吸附作用：一定条件下，颗粒将吸附地下水中某些阳离子，而将其原来吸附的部分阳离子转为地下水中的组分，这便是阳离子交替吸附作用。

二、填空1．地下水中含有各种气体、离子、胶体物质、有机质以及微生物等。

2．地下水中常见的气体成分有氧气、氮气、二氧化碳、甲烷及硫化氢等。

3．地下水中分布最广、含量较高的阴离子有氯离子、硫酸根离子及重碳酸根离子等。

4．地下水中分布最广、含量较高的阳离子有钠离子、钾离子、钙离子及镁离子等。

5．一般情况下，低矿化水中常以重碳酸离子、钙离子及镁离子为主；高矿化水则以氯离子及钠离子为主。

6．一般情况下，中等矿化的地下水中，阴离子常以硫酸根离子为主，主要阳离子则可以是钠离子，也可以是钙离子。

7．地下水化学成分的形成作用有溶滤作用、浓缩作用、脱碳酸作用、脱硫酸作用、阳离子交替吸附作用和混合作用。

8．据地下水化学成分的成因类型，可将地下水分为溶滤水、沉积水和内生水。

9．在低矿化水中，阴离子以重碳酸盐为主，阳离子以钙离子、镁离子为主。