PHREEQC在地下水溶质反应运移模拟中的应用

多组分离子交换吸附反应-运移的土柱试验及模拟胡海珠;毛晓敏;王铄【摘要】利用室内一维饱和垂直土柱对保守性溶质运移和反应性溶质运移分别进行了试验,并用水文地球化学模拟软件PHREEQC模拟了保守性溶质Cl-的运移以及K+、Ca2+、Na+、Mg2+4种主要阳离子的反应运移过程,分析了土壤中发生的离子交换吸附和盐分运移过程,进一步模拟分析了不同人流溶液种类、次序以及有无置换反应情况下出流溶液的差别.结果表明:这些条件的不同均会对出流溶液的种类和浓度产生明显影响,表明水文地球化学反应对地下水中污染物的迁移会产生很大影响,在相关领域的研究中不宜忽略.【期刊名称】《水文地质工程地质》【年(卷),期】2010(037)004【总页数】6页(P81-86)【关键词】多组分溶质;反应运移;饱和土柱;数值模拟;PHREEQC【作者】胡海珠;毛晓敏;王铄【作者单位】中国农业大学水利与土木工程学院/中国农业水问题研究中心,北京,100083;中国农业大学水利与土木工程学院/中国农业水问题研究中心,北京,100083;中国农业大学水利与土木工程学院/中国农业水问题研究中心,北京,100083【正文语种】中文【中图分类】P641.3随着土壤和地下水的污染问题日益突出，研究污染物运移转化规律受到越来越多的关注。

污染物在运移过程中多组分共同存在，而且不同组分间相互作用，可以发生一系列复杂的化学、生化及物理过程，其中包括氧化－还原、沉淀－溶解、离子交换、水解、降解、配位与螯合等反应［1］。

因此，有必要将溶质运移和多组分复杂水化学生物反应结合起来，全面、定量地研究污染物的反应运移情况。

阳离子交换吸附反应是盐碱土、次生盐碱土水盐运动以及海水入侵等过程中发生的重要反应，研究该问题对了解盐离子的运移规律及预测它们的相互作用和去向具有理论和实践上的意义，为盐渍土改良和咸水入侵预测及防治工作提供科学依据和理论指导［2～3］。

近年来，对于多组分溶质运移的研究逐渐受到关注，研究中涉及到了很多反应，例如两种离子或多种离子之间的交换反应、动态氧化还原反应、表面络合反应、重金属吸附作用等［2，4～5］。

地球化学反应模型phreeqc的应用
地球化学反应模型PHREEQC被廣泛用於研究大氣、地表水和深層水之間的作用並模擬多種現象，不僅是學術研究的重要工具，也是我們生活中不可缺少的一環，應用廣泛。

首先，PHREEQC可以用於對水資源的評估和管理，地下水、湖泊、河流和地表水中的物質及其反應現象均可進行模擬，有助於對水資源的保護，以及適當的開發和保存。

此外，可以通過模擬來優化工藝，提高生產效率，它促進了污染物處理、食品加工和飲料制作等行業的發展。

其次，PHREEQC也可以用於探測海底元素環境特征，它可以提供均質和鑒定的實驗，從而研究泥岩的活動性，模擬不同環境對元素的作用，探測海底沉積環境。

另外，PHREEQC可用於礦物成分和活性還原微生物活動的模擬，從而加深對礦物活動和其產生的化學作用的了解。

此外，PHREEQC也在設計碼頭及港口結構時得到了廣泛應用，它通過模擬實驗可以及時發現應力，評估碼頭和港口結構的防洪安全性，例如棲身碼頭、高洋塊碼頭等，從而為碼頭和港口結構的設計和施工提供重要指導。

總的來說，PHREEQC是一款強大的地球化學反应模型，用於模擬水資源管理、海底環境探測和碼頭港口施工及設計的應用，為我們的生活和娛樂活動提供了強有力的支撐和保證。

摘要PHREEQC第二版是一个用C语言编写的计算机程序，对各种各样低温下的地球化学性质进行了演算。

PHREEQC是以离子联系的水化学模型为基础的，可以推算（1）生成物和饱和系数；（2）涉及到可逆反应以及不可逆反应的批反应和一维（1D）运移计算，可逆反应包括水、矿物/无机溶液、气体、固体溶液、表面络合、离子交换平衡；涉及到的不可逆反应包括指定成分摩尔转换、动态控制反应、溶液混合和温度变化；（3）逆向模拟实验，其中多组的无机物和气体摩尔转换以解释在特定成分不确定范围水体之间混合物的不同。

和第一版相比，PHREEQC 第二版的新特点如下：具有在一维运移计算中模拟弥散（或扩散）和滞流区的能力，用用户确定的速率表达式模拟分子反应，模拟标准的多种成分或非标准的两种成分的固体溶液的沉淀和溶解，模拟定体积气相和定压力气相，考虑表面系数或交换位置随着无机物的溶解和沉淀或者分子反应的变化而变化，自动采用多套收敛参数，打印用户指定量到原始输出文件和（或）适合输入到扩展表格的文件上，以一种与扩展表程序更兼容的形式确定溶解成分。

这个版本报告中说明了化学平衡、动态平衡、运移计算以及逆向模拟计算基础方程式，描述了程序输入，以及举例说明了许多程序功能目的和范围这个报告的目的是说明PHREEQC 程序的理论和操作，包括组成成分方程的确定，转换这些方程为数值计算方法的解释，补充数值方法计算机代码组织的描述，程序输入描述，以及一系列数据组输入和许多论证的程序功能的数据输入和模拟结果的说明。

生成方程和正向模拟在报告的这一部分，说明了用于确定水样热动力活动，离子交换物质、表面络合物质、气相成分、固体溶液和纯相的代数方程式。

首先，说明了水样、交换种类和表面性质的热动力活动和质量作用方程。

然后，定义一组函数，用f 表示，他们必须能同时求解以确定给定条件下的平衡，许多这样的方程是各种元素或元素的价电子状态、交换位置和表面位置的摩尔平衡方程，或来自于纯相和固体溶液的质量作用方程。

PHREEQC模拟宝坻区地表水回灌雾迷山组地热井探析王冰;夏雨波;刘东林;田光辉;蔡芸;宗振海【摘要】Tianjin contains abundant low-temperature geothermal resources, but geothermal exploitation thermal storage pressure declined continually in recent years. It is imperative to exploring new reinjection methods for im-proving the sustainable utilization of geothermal resources. From the point of the hydrological geochemical as-pects, this paper analyzed the main iron composition changes and trend of scaling after surface water and geother-mal fluid mixing with different proportions. It used the example that Chaobai River reinjects Jxw geothermal well in Baodi District (BD-02 well), and used PHREEQC software to simulate the mixing action of different ion pro-portions. The results show that the main ion concentration is stable and had no effect on the water quality of the original geothermal fluid when the mixture ratio reached 1:1. When the water was mixed with geothermal fluids, carbonate minerals, iron bearing minerals, and the saturation index of asbestos and talc showed a decreasing trend, and there will not be a phenomenon of scaling. Reinjection can be stable for a long time.%天津市蕴藏着丰富的中低温地热资源,但是近年来地热集中开采区内热储压力持续下降,为了提高地热资源的可持续利用强度,对地热回灌方法的研究势在必行.本文从水文地球化学角度入手,分析了不同比例地表水与地热流体混合后流体主要离子组分的变化情况及结垢性,并以潮白河河水回灌宝坻区雾迷山组地热井(BD-02井)为例,采用PHREEQC软件对混合作用进行了不同比例模拟,结果显示混合比例达到1:1时,主要离子组分含量稳定,未对原地热流体水质造成影响.河水与地热流体混合时,碳酸盐矿物、含铁矿物、温石棉和滑石的饱和指数呈现降低趋势,不会出现结垢的现象,回灌能长期稳定进行.【期刊名称】《地质调查与研究》【年(卷),期】2015(038)004【总页数】4页(P317-320)【关键词】PHREEQC;河水回灌;雾迷山组地热井;结垢性【作者】王冰;夏雨波;刘东林;田光辉;蔡芸;宗振海【作者单位】天津地热勘查开发设计院,天津300250;中国地质调查局,天津地质调查中心,天津300170;天津地热勘查开发设计院,天津300250;天津地热勘查开发设计院,天津300250;天津地热勘查开发设计院,天津300250;天津地热勘查开发设计院,天津300250【正文语种】中文【中图分类】P314天津市蕴藏着丰富的中低温地热资源，是我国地热资源开发利用较早的地区之一，但是随着需求的不断增加，地热资源开采量也不断加大，造成热储压力明显下降，影响了地热资源的可持续开发利用。

PHREEQC在汤市地热水化学形成作用模拟中的应用焦春春;肖江;皮建高;孙锡良【摘要】通过对湖南汤市地热田浅层地下水、常温地下水以及地热水化学特征分析,运用Phreeqc模拟软件对地热系统中水-岩作用过程进行模拟.根据质量平衡模型原理计算出从“初始水质”到“终点水质”2条模拟路线上各矿物的饱和指数及溶解(沉淀)量,推测地热水化学形成过程中组分和质量转移情况,模拟结果表明此过程中钠长石、钾长石、方解石、萤石、黄铁矿、二氧化碳产生溶解,石英、高岭石、白云石产生沉淀;地热水与热储中的矿物通常处于平衡状态,这种平衡信息可由热水的化学成分反映出来.根据地热水的水质分析结果运用组分分布模型原理计算出地热水中各矿物的饱和指数,并把热水中多种矿物的饱和指数作为温度的函数绘图,据此推断出热储的平衡矿物及热储温度,模拟结果表明热储形成温度在70～125℃之间.【期刊名称】《矿业工程研究》【年(卷),期】2018(033)001【总页数】5页(P49-53)【关键词】地下水化学;饱和指数;平衡矿物;Phreeqc;汤市【作者】焦春春;肖江;皮建高;孙锡良【作者单位】湖南科技大学资源环境与安全工程学院,湖南湘潭411201;湖南科技大学资源环境与安全工程学院,湖南湘潭411201;湖南省地质矿产开发局402队,湖南长沙410000;湖南省地质矿产开发局402队,湖南长沙410000【正文语种】中文【中图分类】P332.7地下热水的化学演化是一个复杂的水岩作用过程,汤市地下热水的化学成分在其径流途径上由浅部至深部有着明显变化,这样的变化是通过哪些化学反应产生的值得研究.这些化学反应在地下水径流过程中是动态变化的,一般的水文地球化学方法很难对这种动态的多组分多反应的化学演化过程进行定量研究[1].然而,在计算机技术上发展起来的水文地球化学模拟技术成为解决这类问题的有效方法.PHREEQC是以C语言为基础的水文地球化学模拟软件,主要用于解决水、气、岩土相互作用系统中的化学组分的分析、溶质运移和动态化学反应方面的研究[2].本文利用PHREEQC对汤市地热田几组具有代表性的水样数据点进行水文地球化学模拟,重塑了汤市热下热水的化学演化历史,推断出此对流型地热系统中地下热水化学成分的形成机制[3],为该区地热水的开发利用及保护提供理论依据.1 地下水化学基本特征图1 地下水化学成分形成作用模拟路线本次研究共采集13组水样,根据地下水径流深度的不同分为2类,浅部为地表水及浅层地下水水样5组(SY1,SY2,SY3,SY4,SY5),恒温层地下水水样3组(SY10,SY11,SY12);深部为深层地下热水水样5组(SY6,SY7,SY8,SY9,SY13),取样点分布情况见(图1).对每组地下水水样的化学成分特征进行分析,探讨其变化规律.地表及浅层地下水pH平均值为6.48,属弱酸性水,TDS变化范围为30.6～36.1 mg/L,属低矿化度水,水化学类型为HCO3-Ca型水.恒温地下水pH平均值为6.63,属弱酸性水,TDS变化范围为75.62～124.22 mg/L,属低矿化度水,水化学类型为HCO3-Ca型水.地下热水pH平均值为6.84,属弱酸性水,TDS变化范围为163.44～200.73 mg/L,属低矿化度水,水化学类型为HCO3-Na型水.研究区水化学分析诸多常量元素中,某些离子和化合物具有明显的指示性见(表1),是热水指示性元素,其中以和SiO2与温度正相关性最好,除Mg2+外,浓度总体上随地下水水温的增高而增大(图2),是热水排泄区含量最大的离子,因此为研究区典型热指示性常量元素[4].汤市地下水在径流途径上发生了何种化学反应,致使地下水的化学成分产生这样的变化,有待下文进一步的研究.图2 常量元素浓度与水温关系表1 浅层地下水与地热水化学元素含量对比 mg/L样品编号对比项目Na+K+Mg2+Al3+Fe2+Ca2+Cl-NO-3F-HCO-3SO2-4SiO2PH温度SY-13.1001.3810.6730.0000.00003.2313.792.830.00020.751.999217.92926.717. 2SY-24.1831.6250.9310.0000.00413.4182.741.390.00034.170.000028.67146.518. 2SY-33.2002.1160.6790.0240.04202.9132.905.750.00045.154.595325.62866.231. 7SY-43.8241.6070.7860.0120.11954.3233.711.380.00039.052.636919.82366.526. 9SY-53.8611.2080.7700.0100.06004.3643.521.570.00040.272.469120.50076.525. 6SY-639.2502.6570.1570.0100.00509.9753.850.005.670123.2015.823774.59297.0 42.1SY-740.7602.3210.0910.0000.00009.7703.920.005.958126.9016.950076.32867.050.6SY-840.8802.4580.0920.0000.00009.8473.880.005.928120.8015.996577.46407.3 50.3SY-94.6002.5000.0000.0100.010010.5204.610.056.020120.5420.670060.32107.2 44.5SY-103.3002.0000.6200.0000.04002.8603.391.240.01060.812.640021.65106.523 .6SY-113.7002.2000.6600.0000.53003.7503.782.510.01057.023.190023.74506.524 .6SY-120.4001.3000.1200.0000.19001.54019.2332.950.75095.336.300024.51606.9 24.9SY-133.8001.0000.0800.0000.00000.6004.460.056.090128.3320.510050.35107.3 53.62 水岩作用模拟2.1 主要化学成分形成机制汤市地热区地层除局部区域第四系覆盖外,主要为彭公庙花岗岩体,主要矿物成分为石英、长石、黑云母等,区内有萤石采矿厂,萤石矿物储藏丰富.地热系统中Na+主要来自碱金属硅酸盐的溶解,溶解使得溶液pH值升高,因此出现地热水的pH值普遍高于地表水及浅层地下水pH值的现象,在深部围岩中,斜长石(以钠长石为主)浓度高于钾长石;SiO2主要来自地下水系统围岩中主要矿物成分为含钠、钙、钾、镁、氟的硅铝酸盐的溶解;F-由含氟矿物(萤石、长石、和云母等)较高的水温条件下水解出,因为研究区内萤石矿物储藏丰富,下文中只考虑萤石矿物的溶解与沉淀,不考虑云母;和Fe2+主要来自含硫矿物黄铁矿在含氧地下水流和相应温度的作用下形成的FeSO4的溶解与沉淀.2.2 地下热水形成过程模拟由上文水化学分析对比结果可看出地热水中浓度远高于地表水及浅层地下水,表明研究区内形成地热水的主要水文地球化学过程与降水入渗过程中围岩硅铝酸盐及其他矿物成分(包括碳酸盐、硫酸盐等)的溶解(沉淀)作用有关[5,6].结合区内地下热水的补径排关系,以及地质特征、水文地质条件、地下热水流动过程中可能发生的化学反应,使用质量平衡模拟确定地下热水流动过程中的矿物溶解(沉淀)量.根据地下热水的补给深度的差异,对汤市地下热水化学成分形成作用的模拟,分浅层地下水补给地热水和恒温地下水补给地热水2种情况分别进行.在研究区选取浅层地下水水样SY-5和恒温地下水水样SY-12作为“初始水质”,取样点均位于控热构造F深大断裂上盘,F1断裂与F断裂交汇处的地热水水样点分布较为集中,水样分析各项目值较为接近,取其水样化学成分的平均值作为“终点水质”,记做水样R1,模拟路径见(图1).用计算机编程计算3组水样的矿物饱和指数以及从“初始水质”变化至“终点水质”过程中各矿物溶解(沉淀)的量[7,8].将“初始水质”与“终点水质”的数据输入PHREEQC程序中进行计算,得到计算结果如表2所示.计算出水样SY-5,SY-12,R1的矿物饱和指数,以及从“初始水质”变化到“终点水质”过程中各矿物溶解(沉淀)的量.模拟路线A上石英处于过饱和状态,萤石、二氧化碳、白云石、黄铁矿均处于未饱和状态.在模拟路线A上,钠长石、钾长石、萤石、黄铁矿、二氧化碳、白云石、石英、方解石发生了溶解,高岭石产生沉淀.其中溶解作用以钠长石、钾长石、石英、黄铁矿的溶解量相对较大,溶解量分别为39.82,26.35,19.64,13.67 mmol/L;而高岭石沉淀量为25.77 mmol/L.表2 地下热水化学反应模拟路线结果模拟路线A水样SI钾长石SI钠长石SI白云石SI方解石SI黄铁矿SI萤石SI石英SICO2(g)SY-5-3.6082-2.2640-0.6740-0.8809-0.1700-0.58360.6203-2.4580R1-2.7781-1.6016-0.4530-0.8276-0.5872-0.3316-0.4597-3.6610矿物溶解(沉淀)/(mmol/L)钾长石钠长石高岭石白云石二氧化碳萤石石英方解石黄铁矿26.3539.82-25.771.373.5610.2319.6415.9813.67模拟路线B水样SI钾长石SI钠长石SI白云石SI方解石SI黄铁矿SI萤石SI石英SICO2(g)SY-12-3.8928-2.48890.6740-0.8949-0.5636-0.66150.6774-1.6910R1-2.7781-1.60160.4500-0.8276-0.5872-0.33160.4597-3.6610矿物溶解(沉淀)/(mmol/L)钾长石钠长石高岭石白云石二氧化碳萤石石英方解石黄铁矿23.5829.76-26.37-2.323.899.2318.7212.5412.15模拟路线B上石英处于过饱和状态,萤石、钾长石、钠长石、二氧化碳、黄铁矿均处于未饱和状态.在模拟路线B上,钠长石、钾长石、萤石、石英、方解石、白云石、黄铁矿、二氧化碳发生了溶解,高岭石产生沉淀.其中溶解作用以钠长石、钾长石、石英、方解石的溶解量相对较大,溶解量分别达到29.76,23.58,18.72,12.54mmol/L;而沉淀高岭石的沉淀量为26.37 mmol/L.2条模拟路线计算结果表明,浅层地下水经过深循环加热生成地热水过程中,主要发生了钠长石、钾长石、方解石、萤石、石英、白云石、黄铁矿、二氧化碳的溶解,和高岭石的沉淀.2.3 地下热水形成温度模拟图3 地热水矿物饱和指数随温度的变化关系在地热系统中,热水的运移速度相当缓慢,地热水在热储中长时间滞留,使得地下热水中的矿物与热储中的矿物通常处于平衡的状态,这种平衡的状态可从热水的化学成分中反映出来.本文根据地热水的水质分析资料运用组分分布模型原理计算矿物在不同温度下的饱和指数,并分析热水中多种矿物的饱和指数与温度的关系.地热水中若有一组矿物在某一温度范围内同时接近平衡,据此便可判断热水在热储中与这组矿物达到了平衡状态,平衡时的温度即可看作为深部热储的温度.因此根据地下热水的水质分析结果可确定热储中的平衡矿物及热储的形成温度.根据地下热水水质分析资料,利用5组热水水样水化学成分的平均值,即水样R1,运用PHREEQC水文地球化学模拟软件编程,从20～200 ℃每隔5 ℃对热水溶液相对多种矿物的饱和指数进行计算,分析研究区地下热水平衡矿物及平衡温度范围.地下热水平衡矿物多以钠长石、石英、黄铁矿、钾长石、萤石、方解石等矿物为主,在70～125 ℃达到饱和(图3),所以热储温度在70～125 ℃之间[11,12].3 结论1)地下水径流过程中主要发生了钠长石、钾长石、石英、方解石、萤石、白云石、黄铁矿、二氧化碳的溶解作用,以及高岭石的沉淀作用.2)高岭石的沉淀主要是由钾长石和钠长石经过风化作用后溶解而引起的.而其余矿物的溶解作用,则主要与不同深度地下水所处的物化环境有关.3)地热水中矿物除高岭石和白云石外,钠长石、石英、黄铁矿、钾长石、萤石、方解石等矿物均能在70～125 ℃之间达到饱和,由此推断热储形成温度在70～125 ℃之间.4)运用PHREEQC模拟可以为今后地热田地热资源评价工作中出现的一些技术难题提供解决的依据和办法,能更好地为地热资源开发利用与地热环境保护工作服务. 参考文献:【相关文献】[1] 谭家华.小三江地热田地温场特征及成因分析[J].地下水,2010,32(2):16-17.[2] 徐衍兰,高宗军,李佳佳.PHREEQC在济南泉水来源判别中的应用于效果[J].地下水,2015,37(1):4-5.[3] 张保建,沈照理,乔增宝.聊城市东部岩溶地热田地下热水水化学特征及成因分析[J].中国岩溶,2009,28(3):263-268.[4] 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地下水模拟常用软件介绍作者：徐乐昌作者单位：核工业铀矿开采研究所,湖南,衡阳,421001刊名：铀矿冶英文刊名：URANIUM MINING AND METALLURGY年，卷(期)：2002，21(1)被引用次数：29次参考文献(5条)1.Anderson M P.Woessner W W Applied Groundwater Modeling:Simulation of Flow and Advective Transport 19922.Anon SSG Software 20003.Anon Visual MODFLOW V.2.8.2 User's Manual for Professional Applica tions in Three-Dimensional Groundwater Flow and Contaminant Transport Modeling 20004.Anon Visual Groundwater User's Manual 20005.Parkhurst D L.Appelo C A J User's Guide to PH-REEQC(Version 2)--A Computer Program for Speciation,Batch-Reaction,One-Dimen sional Tran-sport,and Inverse Geochemical Calculations 1999相似文献(10条)1.期刊论文王军.容玲聪安庆铜矿地下水渗流场的模拟-矿业研究与开发2004,24(6)水力坡度较大的矿坑地下水渗流场的模拟一直是一个难点.在分析矿区水文地质条件的基础上,对矿坑附近渗流场采用基于达西定律的解析法进行模拟,而对矿坑外围则采用有限单元法进行模拟,再将两者巧妙地结合起来,从而完成了矿床地下水渗流场的模拟,取得了较好的效果.2.学位论文曹德福鄂尔多斯盆地南区洛河组地下水演化水文地球化学模拟2005地下水环境演化是国际水文地质、环境科学研究的前沿和热点领域，主要通过研究地下水化学特性的时空分布规律，刻画地下水化学分区和各种水文地球化学过程，重建和预测地下水系统的地球化学演化过程。

PHREEQC是由美国地调所开发的水文地球化学模拟软件，是用C语言编写的进行低温水文地球化学计算的计算机程序，可进行正向模拟和反向模拟，几乎能解决水、气、岩土相互作用系统中所有平衡热力学和化学动力学问题，包括水溶物配合、吸附一解吸、离子交换、表面配合、溶解沉淀、氧化一还原。

PHREEqc是一个加入了非确定项控制的水一岩作用模拟软件。

正向模拟能根据给定的反应机理来预测水的组分和质量的迁移，可以进行配分和饱和指数以及一次投药反应和一维运移计算。

反向模拟根据观测的化学和同位素资料来确定水岩反应机理，即计算造成水流途径上初始和最终水组分差异所必须溶解或析出的矿物和气体物质的量。

PHREEQC有一个强大的热力学数据库供输入和运行使用。

该数据库主要由 phreeqc．dat、wateq4f．dat、minteq．dat、LLNL．dat 4个数据库组成。

每一数据库均有水溶液主要组分，水溶液一般组分，相 (气体和矿物 )、表面主要组分和表面一般组分数据块。

PHREEQC在不同化学条件下的地下水化学环境中的应用作者摘要：在高矿化度地下水分布地区实行地浸采矿是一项世界性难题, 因为当地下水矿化度超过5g/ L时就不适合进行地浸。

我国某砂岩型矿含矿含水层地下水的矿化度达到8～12 g/ L ,无论是采用酸法和碱法地浸,都发生堵塞现象。

为了解决这个难题,通过淡化,降低矿区地下水的矿化度,即降低水中Ca2 + 、Mg2 + 及SO42 - 的含量,从而避免了石膏的析出。

在充入CO2 气体的条件下,碳酸盐的饱和指数降为负值。

从而达到地浸顺利进行的目的。

应用PHREEQC模拟软件,对我国某高矿化度地下水的矿地浸溶浸剂进行模拟,通过计算饱和指数,确定溶质水解沉淀的水文地球化学条件的临界值。

研究在该地地浸工艺过程中溶质的存在形式，以及用常规地浸产生沉淀堵塞的原因，为解决地下水高矿化度的难题提供依据和办法。

关键字：高矿化度；地浸；淡化；PHREEQCAbstract:In high salinity groundwater distribution area of in-situ leaching mining is a worldwide problem, because the local water mineralization degree more than 5g/ L is not suitable for in-situ leaching. A sandstone type ore in China ore-bearing aquifer groundwater mineralization degree reached 8 ~ 12 g/ L, either by acid and alkali leaching, are blocked. In order to solve this problem, through desalination, reduce the degree of mineralization of groundwater in the lower water content, Ca2 +, Mg2 + and SO42 -, so as to avoid the precipitation of gypsum. In filling CO2 gas conditions, the saturation index of carbonate fall below zero. So as to achieve the purpose of in-situ leaching smoothly. Application of PHREEQC simulation software, to simulate the high salinity groundwater ore leaching infusion, by calculating the saturation index, the critical value to determine the hydrogeochemical conditions of solute precipitation. In the form of in-situ leaching of solutes in the process, as well as with conventional immersion precipitation blockage reason, provides the basis and the way to solve the problem of groundwater with high mineralization.Keywords:High salinity; leaching; desalination; PHREEQC1.PHREEQC模拟软件简介PHREEQC 是由美国地调所（USGS）在PHREEQE 的基础上开发的用于计算多种低温水文地球化学反应的计算机软件[1] ,是用 C 语言编写的进行低温水文地球化学计算的计算机程序,可进行正向模拟和反向模拟,几乎能解决水、气、岩土相互作用系统中所有平衡热力学和化学动力学问题,包括水溶物配合、吸附-解吸、离子交换、表面配合、溶解-沉淀、氧化-还原。

phreeqc在地下水溶质反应-运移模拟中的应用
地下水溶质反应-运移是深层地下水中溶质以及化学成分变化规律、溶质交换处置规律的重要组成部分，是地下水污染防治研究和水资源调度的重要基础。

因此，运用数值模拟手段来预测地下水溶质反应-运移，是地下水相关研究的重要工具。

近年来，phreeqc 在地下水溶质反应 - 运移模拟中的应用日趋广泛，作为模拟多种地下水溶质反应的强大工具，它根据PDE（偏微分方程）、岩心水分析及其它地质资料，采用有限体积方程以计算系统中溶质及其交换处置变化情况，从而有助于提出关于地下水水质及其变化规律、地下水运移规律及其污染防治策略等问题的定量研究和探讨。

首先，phreeqc在模拟地下水溶质运移时，采用有限体积方程来模拟各种反应，可以有效调整溶质的浓度，从而反映准确的渗流、转移和流动性等机理。

其次，phreeqc的模拟是通过综合考虑各水体中的各种物质浓度和反应状态等信息，采取连续考虑多方面参数来实现，可以得到更为准确的地下水溶质再生成的模拟结果。

第三，phreeqc 还考虑了地下水溶质输入和输出，以及地下水溶质渗透和混合等扰动因素，能够通过模拟动态平衡模型以计算实际反应条件下地下水中溶质的实际交换处置规律，并得到更加精确的反应处置结果。

此外，phreeqc还可以运用在由于采矿、建筑及其它人类活动而导
致的地下水环境变化过程中，给出污染及其迁移预测，从而实现对地下水污染的预测和管理，并有效避免环境质量恶化。

总之，phreeqc 在地下水溶质反应-运移模拟中的应用具有广泛的
计算功能，对于地下水污染预测及防治技术有着重要的实际应用价值。

PHREEQC实例分析例1——物种形成分析这个例子计算了海水中矿物质的分布以及一组有关矿物在海水中的饱和程度。

为了证明如何在这个模型中应用新的元素，将元素铀添加入由phreeqc.dat定义的液相模型中[wateq.dat是包含于程序分类中的一个数据库文件，它来自于WATEQ4F（Ball and Nordstrom, 1991），并包含铀]。

物质形成计算所需要的数据包括温度、Ph、元素的浓度和/或其元素的化合价。

海水中的这些数据见表10。

这个例子计算中输入的数据组见表11。

在模拟中所运用的有关计算的注释包含在TITLE关键字中。

SOLUTION数据块定义了海水的成分。

注意：元素的化合价用元素化学符号后面圆括号中的数字表示[S(6), N(5), N(-3)和O(0)]。

表10—海水的成分[未指定浓度时，其浓度的单位为ppm]分析的组分PHREEQC符号浓度钙Ca 412.3镁Mg 1291.8钠Na 10768.0钾K 399.1铁Fe .002锰Mn .0002硅石，SiO2Si 4.28氯化物Cl 19353.0碱度，HCO3-Alkalinity 141.682硫酸盐，SO42-S(6) 2712.0硝酸盐，NO3-N(5) .29铵，NH4+N(-3) .03铀U .0033pH，标准单位pH 8.22pe，无单位pe 8.451温度，℃temperature 25.0密度，千克/升density 1.023用于分配氧化还原元素和计算饱和指数的pe由redox标识符所指定。

在这个例子中，用氧化还原电对O(-2)/O(0) 计算的pe值相对应于溶解氧/水，并且这个pe适用于需要pe值的所有的计算。

如果redox没有指定，那么缺省的值将会是所输入的pe。

缺省的氧化还原标识符可被任何氧化还原元素代替，如输入元素锰时，则输入的pe被用来表示各种化合价状态的锰；输入铀时，这里是氮/铵电对将会用来计算所形成各种价态铀的pe值。