地下水的物理性质与化学成分PPT课件

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3.2 地下水的化学成分
地下水中的化学元素一般以气体、离子和分子状
态存在。
3.2.1 地下水中常见的化学成分
1.气体
地下水中溶解的气体主要有CO2、O2、N2、CH4、 H2S，还有少量的惰性气体和H2、CO 等。
（1）O2、N2（来源：大气） O2含量高，表明地下水所处的地球化学环境为氧 化环境 ；
增温带：地温受地球内部热力影响，随深度的增 加而有规律地升高。温度每增加1℃所需要增加 的深度称为地热增温级，一般平均每33m升高 1℃。
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地下水的温度与它所处地区的地温状况是相适应 的。
增温带中地下水温度计算方法：
TH ＝ TB ＋（H－h）/ G TH－地表以下深度H处的地下水温度（ ℃ ） TB －所在地区年常温带温度（ ℃ ） H －地下水所处的尝试（m） h －年常温带深度（m） G －所在地区的地热增温级（m/ ℃ ）
地下水的透明度决定于水中所含盐类、悬 浮物、有机质和胶体的数量。透明度分为透 明、微混浊、混浊和极混浊四级。水深60 厘 米时能看见容器底部3 毫米粗的线者为透明； 于30～60 厘米深度能看见者为微混浊；30 厘米深度以内能看见者为混浊；水很浅也看 不见者为极混浊。
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3.1.4 味
地下水的水味来自于水中所溶解的盐分及气体 成分。如，地下水中含有重碳酸钙、重碳酸镁及 碳酸时，水味爽快、适口，为“甜水” ；含氯化 物的水有咸味；硫酸钠、硫酸镁使水变苦，还可 引起饮用者呕吐、腹痛或腹泻；大量的有机物能 使水发甜味，但不宜饮用，等等。
来源：地下水溶解碳酸盐类岩石和矿物。
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（4）钠离子 是地下水中分布广，含量变化最大的阳离子，
在高含盐量地下水中的含量可达数克到数百克每升。 含大量钠离子的水用于灌溉，可引起土壤盐渍化。
来源：地下水溶解盐岩及含钠的岩石和矿物。
（5）钾离子 来源与钠离子相似，但钾离子容易为植物所吸
收，也容易形成难溶于水的水云母等矿物，且常为 土颗粒表面所吸附，所以在地下水中的含量不大。
研究地下水的物理性质、化学成分及其形成， 不能从纯化学角度，孤立、静止地研究，必须 从水与环境长期相互作用的角度出发，去揭示 地下水化学演变的内在依据和规律。
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3.1 地下水的物理性质
地下水的物理性质一般指： 温度、颜色、透明度、嗅、味、相对密度、 导电性、放射性等。 3.1.1 温度
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3.1.2 颜色
地下水一般是无色透明的，但有时因含某种 离子、富集悬浮物或含胶体物质，也可显出各种 各样的颜色。例如含亚铁离子或硫化氢气体的水 为浅蓝绿色，含腐殖质或有机物的带浅黑色，含 黑色矿物质或碳质悬浮物的为灰色，含粘土颗粒 或浅色矿物质悬浮物的为土色，等等。
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3.1.3 透明度
地下水的物理性质 和化学成分
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地下水的物理性质和化学成分是地下水与周围 环境长期相互作用的结果，它是一种重要信息 源，研究地下水的物理性质和化学成分可以帮 助我们回溯一个地区的水文地质历史，阐明地 下水的起源和形成。
从实际应用来看，不同的用水目的，对水质要 求不同，因此研究地下水的物理性质和化学成 分是水质评价的需要。
地下水的温度主要来自于地温。 地壳按热力状态从上而下分为变温带、年常 温带和增温带。
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变温带：地温受气温控制，有昼夜变化和年变化， 变幅随深度增加而减小；
常温带：气温的影响趋于零的深度。地温一般略 高于所在地区的年平均气温，概略计算时可用所 在地区的年平均气温来代替地温。
常温带深度在低纬度地区为5～10米，中纬度 地区为10～20米；
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3.1.5 气味
地下水的气味同样来自于水中所溶解的盐分及 气体成分。如，含有硫化氢时发臭鸡蛋气味；含 有氧化亚铁时有铁腥气味；含腐植质时有鱼腥气 味等。
气味在40 ℃时最明显。 3.1.6 导电性
地下水导电性取决于其中所含电解质的数量与 性质。离子含量愈多，离子价愈高，则水的导电 性愈强。
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研究意义 指示地下水所处的地球化学环境； 影响地下水的溶解能力； O2、CO2↑，地下 水对岩石矿物的溶解能力↑。 决定地下水的利用价值。
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2. 地下水中的主要离子成分 地下水中占主要地位的离子有七种：
（1）氯离子
几乎存在于所有地下水中，含量一般较大，由 每升数毫克到数百毫克，是高含盐量水中的主要 阴离子。
N2的单独存在表明地下水起源于大气并处于还原 环境。
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（2）H2S、CH4 与有机物、微生物的生物化学过程有关；表明
地下水所处的地球化学环境为还原环境。
（3）CO2
来源：土壤（植物的呼吸作用、有机质的发酵 作用 、碳酸岩盐的高温分解、化石燃料）
含量愈高，其溶解碳酸盐岩与对结晶岩进行风 化作用的能力愈强。
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3.2.2 地下水化学成分的性质
1. 总含盐量与总溶解固体（TDS）
定义：存在于地下水中的离子、分子和微粒（不
包括气体）之总含量称为地下水的总食盐量，通
常以 g/L 表示。
通常在105～110 ℃温度下将水样蒸干的得干 涸残余物的总量称为总溶解固体（TDS）。
总溶解固体也可用理论计算：
TDS =∑阳离子＋∑阴离子－
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（6）钙离子 在地下水中分布很广，但含量不高，很少超过
1g/L，是低含盐量地下水中的主要阳离子。 来源：地下水溶解碳酸盐类岩石及矿物。
（7）镁离子 主要来源于地下水对白云岩及泥灰岩的溶解。
镁盐的溶解度虽然比钙盐大，但镁离子容易被植 物吸收，所以在地下水中的含量一般比钙离子少。
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来源：地下水溶解盐岩及含氯化物的其它矿物； 海水入侵。
特点：不被细菌及植物所摄取，不被土颗粒表 面吸附，不易沉淀析出，是地下水中最稳定的离 子。
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（2）硫酸根离子 总含量仅次于氯离子，每升可达数克。 来源：地下水溶解石膏及其他硫酸盐类沉积岩
或含硫矿物。 （3）重碳根离子
是地下水中普遍存在的阴离子，但含量一般不 超过 1 g/L。以重碳酸根为主要成分的地下水含 盐量较低，一般均为淡水。