PPT《...Hydrogeology水文地质学基础第六章 地下水的化学成分 及其...》

Fundamentals of Hydrogeology水文地质学基础

第六章 地下水的化学成分 及其形成作用 本章内容 6.

1 地下水的化学成分 6.2 地下水化学成分的形成作用 6.3 总矿化度与地下水化学成分分类

第六章地下水的化学成分及其形成作用 地下水不是纯的H2O,而是天然溶液,含有各种组分.水是良好的溶剂,在空隙中运移时,可溶解岩石中的成分.在自然界水循环过程中,地下水与大气圈、水圈与生物圈同时发生着水量和化学成分的交换. 物理性质:温度、颜色、嗅、味、密度、导电性、放射性. 化学性质:气体成分、离子成分、胶体物 质、有机质等. 水是岩石中元素迁移、分散与富集的载体.研究许多地质作用时都不能不涉及地下水的化学作用. 不同的用水目的在利用地下水时,对水的质量有一定要求 (如:饮用水、锅炉用水、地下水对混凝土的侵蚀性等) 研究地下水的化学成分与作用必须与地下水的流动条件结合 6.1 地下水的化学成分

一、地下水中常见的气体成分 氧(O2)、氮(N2)、二氧化碳(CO2)硫化氢(H2S)、甲烷(CH4) 常见气体成分与地下水所处环境和地下水来源有关

二、地下水中主要离子成分 地下水中含量多的有七种离子 阴离子: HCO3-、 SO42- 、 Cl- 阳离子: Ca2+ 、 Mg2+ 、 K+ 、 Na+ 6.1.1 气体成分 地下水中常见的气体成分

1、氧(oxygen, O2)、氮(nitrogen, N2) 起源:大气圈随降水入渗进入含水层中,如富含O2与N2 ― 说明地下水是大气起源的,氮还有生物起源与变质起源 环境:在封闭环境下,氧被耗尽只剩下N2,指示水是大气起源且 处于封闭环境

2、硫化氢(H2S)、甲烷(methane, CH4) 这两种气体都是在较封闭环境中,在有机质与微生物参与的生物化学过程中形成.还原环境下: SO42- → H2S,成煤过程,煤田水 成油过程,油气藏,油田水 6.1.1 气体成分

3、二氧化碳(CO2) 大气降水中的CO2含量较低,地下水中CO2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 碳酸盐岩地层:在深部高温下,也可变质生成CO2 人类活动:在化石燃料(煤、石油、天然气),导致 大气中的CO2增加,(增长20%地下水中CO2增加,水对碳酸盐岩的溶解与对结晶岩风化溶解能力愈强! 6.1.1 气体成分――研究意义 地下水中气体成分的意义: 气体成分――指示地下水所处的地球化学环境 氧化环境―oxidation 还原环境―deoxidation 气体成分―可以增加水对盐类的溶解能力 促进水→岩的化学反应,相互作用 6.1.2 主要离子成分 地下水中的主要离子成分 水中离子成分主要取决于: ①元素的丰度(克拉克值):某元素在地壳化学成分中的重量百分比;

②元素组成的化合物在水中的溶解度 地壳中主要元素有哪些? 地壳中丰度较高的元素:Si、Al、Fe (地下水中低) 地壳中丰度较低的元素:Cl、S、C (地下水中高) 地下水中主要离子有: Anion 阴离子:HCO3-、SO42-、Cl- Cation 阳离子:Ca2+、Mg2+、K+、Na+ 6.1.2 主要离子成分 这与主要离子构成的盐类溶解度有关(参见52页表6-1):碳酸盐类< 硫酸盐类< 氯化物常见离子在水中的相对含量与地下水中的总固体溶解物(TDS)―或矿化度有关: 矿化度(g/L) : 低(