水文地球化学电子教案3

1、主讲：苏春利中国地质大学（武汉）环境学院v 天然天然水的分类水的分类v 大气降水与地表水的化学特征大气降水与地表水的化学特征v 地下水的化学特征地下水的化学特征v 天然水化学成分的综合指标天然水化学成分的综合指标v 地下水化学成分的数据处理地下水化学成分的数据处理天然水的组成天然水的组成v天然水是组成复杂的溶液天然水是组成复杂的溶液 存在于地壳中的存在于地壳中的8787种稳定的化学元素中，在天然水中就发现了种稳定的化学元素中，在天然水中就发现了7070种以上种以上v天然水的化学成分是指天然水的化学成分是指 离子、离子、络阴离子、复杂络合物络阴离子、复杂络合物 无机分子无机分子( (O O2 2

2、、COCO2 2、H H2 2、CHCH4 4、H H4 4SiOSiO4 4) ) 有机有机分子分子( (HClHCl-C=C-Cl-C=C-Cl2 2,Cl,Cl2 2-C=C-Cl-C=C-Cl2 2) ) 微生物（微生物（细细菌菌、病毒、寄生虫、病毒、寄生虫）（存活时间、吸附、酸性土壤）（存活时间、吸附、酸性土壤） 胶胶体体(10(10-9-9-10-10-7-7m)m)天然水组成的分类天然水组成的分类 天然水组成可按溶质颗粒大小、化合物类型、天然水组成可按溶质颗粒大小、化合物类型、相对浓度及相态等分类相对浓度及相态等分类v按溶质颗粒大小按溶质颗粒大小 真溶液真溶液 胶体胶体 悬浮液悬

3、浮液 v按化合物类型按化合物类型 无机物无机物 有机物有机物 无机络合物及有机无机络合物及有机络合物络合物 v按相态按相态 固相固相液相液相气相气相 v按相对浓度按相对浓度 宏量组分宏量组分 中量组分中量组分 微量组分微量组分 大气降水的一般特征大气降水的一般特征v大气降水是含杂质较少、矿化度较小的软水，其大气降水是含杂质较少、矿化度较小的软水，其含盐量一般为含盐量一般为20205050mg/Lmg/L。v干旱地区的雨水杂质较多，潮湿地区雨水中杂质干旱地区的雨水杂质较多，潮湿地区雨水中杂质较少。较少。v滨海地区降水中的滨海地区降水中的NaNa+ + 和和ClCl-含量较高，而内地降含量较高，而

4、内地降水中的水中的NaNa+ + 和和ClCl-含量较低。含量较低。v初降雨水杂质较多，而长期降雨后的雨水杂质较初降雨水杂质较多，而长期降雨后的雨水杂质较少。少。大气降水中的气体组分大气降水中的气体组分v大气降水中一般溶有较多的大气降水中一般溶有较多的CO2，因此酸性较强，具因此酸性较强，具有强烈破坏岩石的能力。含有强烈破坏岩石的能力。含CO2气体的降水入渗地下气体的降水入渗地下后，可发生一系列化学反应，在改变水自身的溶解组后，可发生一系列化学反应，在改变水自身的溶解组分的同时，也强烈地改变着所流经的岩土体的形状，分的同时，也强烈地改变着所流经的岩土体的形状，并形成不同类型的次生矿物。并形成不

5、同类型的次生矿物。v大气降水中还溶有一定量的惰性气体，它们可随水一大气降水中还溶有一定量的惰性气体，它们可随水一直下渗到深处，基本上不改变原来状态，因此可用惰直下渗到深处，基本上不改变原来状态，因此可用惰性气体作为判别地下水补给来源与运动途径的指标。性气体作为判别地下水补给来源与运动途径的指标。 大气降水中的其他化学特征大气降水中的其他化学特征v大气降水的大气降水的pH值一般为值一般为5.5-7.0左右；左右；v大气降水的主要盐类成分为大气降水的主要盐类成分为HCO3-，CO32-，SO42-，Cl-，Ca2+，Mg2+，Na+，K+； v大气降水中二氧化硅含量很小，一般不超过大气降水中二氧化

6、硅含量很小，一般不超过0.5 mg/L；海水的化学特征海水的化学特征v海水的无机组分海水的无机组分 宏量组分（含量宏量组分（含量10mg/L）：）：按含量由大到小的顺序依次为按含量由大到小的顺序依次为Cl-，Na+，SO42-，Mg2+， Ca2+，K+，HCO3-，Br-；中量组分（含量在中量组分（含量在0.1mg/L-10mg/L）：包括：包括Sr，SiO2，B，F，NO3-，Li，Rb等；等；微量组分（含量微量组分（含量Na+，HCO3-SO42-Cl-；总含盐量在总含盐量在100-200 mg/L之间，一般不超过之间，一般不超过500 mg/L；基本化学组成与河水流经地区的岩土类型直接

7、相关，如石基本化学组成与河水流经地区的岩土类型直接相关，如石灰岩区的河水中富含灰岩区的河水中富含Ca2+与与 HCO3-，流经含石膏地层的河，流经含石膏地层的河水水SO42-含量较高，等等。含量较高，等等。v河水的有机组分河水的有机组分河水中的有机组分来源于地面植物腐烂或死亡后的分解物河水中的有机组分来源于地面植物腐烂或死亡后的分解物质，总含量一般在质，总含量一般在10-30 mg/L之间之间。湖泊与水库水的化学特征湖泊与水库水的化学特征v湖泊水的化学特征湖泊水的化学特征 湖泊水的补给源为河流或地下水；湖泊水的补给源为河流或地下水；湖泊水的含盐量受补给量与蒸发量大小关系的影响；湖泊水的含盐量受

8、补给量与蒸发量大小关系的影响；氮、磷营养物质含量很高的污水排入湖泊后，可引起藻氮、磷营养物质含量很高的污水排入湖泊后，可引起藻类大量繁殖，是湖泊中常见的一种污染，称为富营养类大量繁殖，是湖泊中常见的一种污染，称为富营养化。化。v水库水的化学特征水库水的化学特征 水库为人工的淡水湖泊，其水质状态与淡水湖非常相水库为人工的淡水湖泊，其水质状态与淡水湖非常相近。近。地下水的化学特征地下水的化学特征v地下水中的地下水中的Si Si广泛存在于地壳上的各种岩石与矿物中，包括石英、广泛存在于地壳上的各种岩石与矿物中，包括石英、铝硅酸盐、粘土矿物等；铝硅酸盐、粘土矿物等；在一般环境条件下，石英的溶解非常缓慢；

9、在一般环境条件下，石英的溶解非常缓慢；硅酸盐和铝硅酸盐（如钾长石、钠长石、钙长石、黑云硅酸盐和铝硅酸盐（如钾长石、钠长石、钙长石、黑云母、白云母、钠蒙脱石、钙蒙脱石、镁橄榄石等）的不母、白云母、钠蒙脱石、钙蒙脱石、镁橄榄石等）的不全等溶解可产生硅酸；全等溶解可产生硅酸；不论是石英还是硅酸盐和铝硅酸盐的溶解，水中的不论是石英还是硅酸盐和铝硅酸盐的溶解，水中的Si几几乎全部以乎全部以H4SiO4的形式存在，的形式存在，H3SiO4-相对很少，相对很少，H2SiO42-则极少。则极少。地下水中地下水中SiO2的含量一般在的含量一般在10-30 mg/L之间，一般不超之间，一般不超过过100 mg/L

10、。地下水的化学特征地下水的化学特征v铝硅酸盐与地下水的反应铝硅酸盐与地下水的反应 辉石：辉石：CaMg0.7Al0.6Si1.7O6 + 3.4 CO2 + 4H2O = 0.3Al2Si2O5 (OH)4 + Ca2+ + 0.7Mg2+ + 1.1H4SiO4 + 3.4HCO3-黑云母：黑云母：KMg3AlSi3O10 (OH)2 + 7CO2+ 7.5H2O = 0.5Al2Si2O5 (OH)4 + K+ + 3Mg2+ + 2H4SiO4 + 7HCO3-钙长石：钙长石：CaAl2Si2O8 + 2CO2 + 3H2O = Al2Si2O5 (OH)4 + Ca2+ + 2HCO3

11、-钠长石：钠长石：2NaAlSi3O8 + 2CO2 + 11H2O = Al2Si2O5 (OH)4 + 2Na+ + 4H4SiO4 + 2HCO3-地下水的化学特征地下水的化学特征v地下水中的地下水中的Al 地下水中铝的浓度主要受铝的氢氧化物（三水铝石）的溶地下水中铝的浓度主要受铝的氢氧化物（三水铝石）的溶度积的控制；度积的控制；换言之，地下水中铝的浓度与换言之，地下水中铝的浓度与pH值有关系，酸性条件有利值有关系，酸性条件有利于于Al2O3的溶解；的溶解；地下水中铝的存在形式也与地下水中铝的存在形式也与pH值有关系。在值有关系。在pH 4的地下的地下水中，铝主要以水中，铝主要以Al3+

12、的形式存在，而在碱性地下水中，可形的形式存在，而在碱性地下水中，可形成成AlO2-、AlO33-等离子。等离子。地下水的化学特征地下水的化学特征v地下水中的地下水中的Fe地下水中的铁的水文地球化学特性受地下水中的铁的水文地球化学特性受pH值与氧化还原值与氧化还原条件的影响很大；条件的影响很大；例如：当地下水的例如：当地下水的pH值从值从8减小到减小到6，Fe3+在水中的溶解度在水中的溶解度将增加将增加106倍；倍；所以，在河流入海处的沉积物中常会出现所以，在河流入海处的沉积物中常会出现Fe(OH)3沉淀。沉淀。原因为陆地上的河水常呈弱酸性，而海水则呈弱碱性。原因为陆地上的河水常呈弱酸性，而海水

13、则呈弱碱性。地下水的化学特征地下水的化学特征v地下水中的地下水中的Ca、MgCaCa2+2+、MgMg2+2+在地下水中的行为受水溶在地下水中的行为受水溶COCO2 2的影响非常大，的影响非常大，换言之，碳酸平衡是控制钙、镁离子在水中溶解或沉淀换言之，碳酸平衡是控制钙、镁离子在水中溶解或沉淀的主导因素；的主导因素；以钙为主的地下水的以钙为主的地下水的TDSTDS一般小于一般小于1 1g/Lg/L；虽然镁盐在水中的溶解度比钙盐大，但由于虽然镁盐在水中的溶解度比钙盐大，但由于MgMg2+2+相对于相对于CaCa2+2+易被植物吸收，故其在地下水中的含量一般小于后易被植物吸收，故其在地下水中的含量一

14、般小于后者。者。 地下水的化学特征地下水的化学特征v地下水中的地下水中的Na、K地下水中的钠、钾一般来源于硅酸盐地层及易溶盐类地地下水中的钠、钾一般来源于硅酸盐地层及易溶盐类地层；层；钠是高矿化度水的主要成分；钠是高矿化度水的主要成分；钾在地壳中的含量与钠相似，钾盐也非常易溶于水，但钾在地壳中的含量与钠相似，钾盐也非常易溶于水，但钾是营养元素，及其容易被植物吸收，所以在地下水中钾是营养元素，及其容易被植物吸收，所以在地下水中含量非常低；含量非常低；钾在海水中的含量可以达到很高。钾在海水中的含量可以达到很高。 地下水的化学特征地下水的化学特征v地下水中的地下水中的C地下水中的碳主要来源于石灰岩、

15、白云岩、泥灰岩的溶地下水中的碳主要来源于石灰岩、白云岩、泥灰岩的溶解；解；地下水中溶解的地下水中溶解的COCO2 2气体对地下水中的碳酸平衡有非常气体对地下水中的碳酸平衡有非常重要的意义，并控制着碳的浓度与水的酸碱性。重要的意义，并控制着碳的浓度与水的酸碱性。地下水中的各种含碳组分的含量受地下水中的各种含碳组分的含量受pHpH影响非常大；影响非常大；地下水的化学特征地下水的化学特征v地下水中的地下水中的SSOSO4 42-2-也是地下水的重要成分之一，来源于石膏等硫酸盐也是地下水的重要成分之一，来源于石膏等硫酸盐的溶解，也可能来自硫化矿床氧化产物的溶解。的溶解，也可能来自硫化矿床氧化产物的溶解

16、。地下水中硫的主要存在形式为地下水中硫的主要存在形式为SOSO4 42-2-，在酸性条件下出现在酸性条件下出现HSOHSO4 4- -，在还原环境出现在还原环境出现H H2 2S S，在还原的碱性条件下出现在还原的碱性条件下出现HSHS- -；在富含有机物的地下环境中，如油田、富腐殖质的土在富含有机物的地下环境中，如油田、富腐殖质的土壤，脱硫酸作用将使地下水中的壤，脱硫酸作用将使地下水中的SOSO4 42-2-含量极少或不含含量极少或不含SOSO4 42-2-。地下水的化学特征地下水的化学特征v地下水中的地下水中的Cl地下水中的地下水中的Cl-主要来源于岩盐的溶解，主要来源于岩盐的溶解，Cl是

17、高矿化度是高矿化度水的主要成分；水的主要成分；Cl在地下水中含量变化规律一般与在地下水中含量变化规律一般与TDS一致。一致。地下水的化学特征地下水的化学特征v地下水中的地下水中的N地下水中高含量的含氮离子的出现往往是人类污染地下水中高含量的含氮离子的出现往往是人类污染的结果的结果 ；224332COSOFeNOO43222NHFeCOFeSHHSOCH及当氧化环境的水进入富有机质的还原性地层时，水中组分被氧当氧化环境的水进入富有机质的还原性地层时，水中组分被氧化的次序是：化的次序是：从还原环境的水进入氧化环境的水，其组分被氧化的次序是：从还原环境的水进入氧化环境的水，其组分被氧化的次序是：地下

18、水的化学特征地下水的化学特征v地下水中的地下水中的P地下水中的磷来自于污染或地下水中的磷来自于污染或磷酸盐矿物的风化。磷酸盐矿物的风化。磷酸盐矿物的溶解度都很低，土壤中动植物及微生物的作用磷酸盐矿物的溶解度都很低，土壤中动植物及微生物的作用是使难溶性或不溶性磷酸盐进入地下水循环的关键所在。是使难溶性或不溶性磷酸盐进入地下水循环的关键所在。/v地下水中地下水中P的的存在形式有四种，即的的存在形式有四种，即H3PO4(aq)、 H2PO4-、HPO22-和和PO43-。水中水中pH的的存在形式严格受的的存在形式严格受pH控制：控制：vpH4时，才出现时，才出现H3PO4(aq);vpH10时，才出

19、现时，才出现PO43-vpH=7.21时，时， H2PO4-和和 HPO22-各占一半各占一半v总溶解固体总溶解固体(TDS)指水中溶解组分的总量，包括溶于水中的离子、分子、络合指水中溶解组分的总量，包括溶于水中的离子、分子、络合物，但不包括悬浮物与气体；物，但不包括悬浮物与气体；通常以通常以105-110105-110下水蒸干后留下的干涸残余物的重量来表下水蒸干后留下的干涸残余物的重量来表示，单位为示，单位为mg/Lmg/L；常用的常用的TDSTDS计算方法为水中溶解组分总和减去计算方法为水中溶解组分总和减去HCOHCO3 3- -浓度的一浓度的一半。半。v含盐量含盐量指水中各种组分的总和；

20、指水中各种组分的总和；为计算值，与为计算值，与TDSTDS的差别在于不需减去的差别在于不需减去HCOHCO3 3- -浓度的一半。浓度的一半。天然水化学成分的综合指标天然水化学成分的综合指标v硬度硬度总硬度：水中总硬度：水中Ca2+、Mg2+、Sr2+、Ba2+等碱土金属离子的总等碱土金属离子的总和，计算方法为和，计算方法为Ca2+、Mg2+毫克当量总数乘以毫克当量总数乘以50，以以CaCOCaCO3 3表表示，单位为示，单位为mg/L。碳酸盐硬度（暂时硬度）：指与碳酸盐硬度（暂时硬度）：指与CO32-、HCO3-结合的硬度，结合的硬度，可通过煮沸的方式除去。计算方法为可通过煮沸的方式除去。计

21、算方法为CO32-、HCO3-的毫克当的毫克当量总数乘以量总数乘以50，以以CaCOCaCO3 3表示，单位为表示，单位为mg/L。非碳酸盐硬度（永久硬度非碳酸盐硬度（永久硬度/负硬度）：指与负硬度）：指与Cl-、NO3-、SO42-结结合的硬度，不能通过煮沸的方式除去。计算方法为总硬度减去合的硬度，不能通过煮沸的方式除去。计算方法为总硬度减去暂时硬度，如结果为负值称为负硬度。暂时硬度，如结果为负值称为负硬度。v钠吸附比钠吸附比用于评价灌溉水水质或土壤与地下水之间的阳离子交换反应。用于评价灌溉水水质或土壤与地下水之间的阳离子交换反应。SAR值高的水灌溉会引起土壤板结。值高的水灌溉会引起土壤板结

22、。天然水化学成分的综合指标天然水化学成分的综合指标v化学需氧量化学需氧量 (COD)指指在强酸性条件下在强酸性条件下化学氧化剂氧化水中有机物所消耗的氧量，以化学氧化剂氧化水中有机物所消耗的氧量，以mg/L为单位，通常所用氧化剂为为单位，通常所用氧化剂为KMnO4、K2Cr2O7。v生化需氧量生化需氧量 (BOD)指微生物降解水中有机物所消耗的氧量，以指微生物降解水中有机物所消耗的氧量，以mg/L为单位，通常为单位，通常采用采用20条件下，培养微生物条件下，培养微生物5天所得的天所得的BOD值。值。v总有机碳总有机碳 (TOC)v水中各种形式有机碳的总量，以水中各种形式有机碳的总量，以mg/L为

23、单位。为单位。v氧化还原电位氧化还原电位 (Eh)v为表征水系统氧化还原状态的指标，单位为为表征水系统氧化还原状态的指标，单位为V，正值表明水系统正值表明水系统处于相对氧化状态，负值表明水系统处于相对还原状态。处于相对氧化状态，负值表明水系统处于相对还原状态。天然水化学成分的综合指标天然水化学成分的综合指标v碱度碱度表征水系统中和酸的能力的指标，主要取决于水中表征水系统中和酸的能力的指标，主要取决于水中CO32-、HCO3-的的含量；含量；天然水中的天然水中的OH-、硼酸、磷酸、硅酸也具有中和酸的能力，但由于含硼酸、磷酸、硅酸也具有中和酸的能力，但由于含量甚小而一般不予考虑。量甚小而一般不予考

24、虑。计算方法为计算方法为CO32-、HCO3-的毫克当量总数乘以的毫克当量总数乘以50，以以CaCOCaCO3 3表示，单表示，单位为位为mg/L。在数值上等于暂时硬度。在数值上等于暂时硬度。v酸度酸度表征水系统中和强碱的能力的指标；表征水系统中和强碱的能力的指标；对水系统酸度有贡献的指标包括强酸（如对水系统酸度有贡献的指标包括强酸（如HCl、HNO3、H2SO4）、）、弱酸（如弱酸（如CO2、H2CO3、有机酸）、强酸弱碱盐（如有机酸）、强酸弱碱盐（如FeCl3）等。等。总酸度包括水中已电离的总酸度包括水中已电离的H+和将会电离的和将会电离的H+，已电离的已电离的H+称为离子称为离子酸度，与

25、酸度，与pH值一致。值一致。天然水化学成分的综合指标天然水化学成分的综合指标Acquisition and Processing of Hydrochemical Data在自然界中，单纯由在自然界中，单纯由H2O分子组成的化学意义上的分子组成的化学意义上的“纯水纯水”是是不存在的。不存在的。1、天然水都是成分复杂的多相水溶液。、天然水都是成分复杂的多相水溶液。2、地下水中存在着各种元素、气体、有机化合物、胶体、地下水中存在着各种元素、气体、有机化合物、胶体等等3、随着测试技术的完善，地下水中测出的元素和化合物随着测试技术的完善，地下水中测出的元素和化合物种类越来越多。种类越来越多。天然水都是

26、水溶液天然水都是水溶液1、首先在野外现场取样，现场测试，水样预处理、首先在野外现场取样，现场测试，水样预处理2、将水样带回室内，送实验室分析、将水样带回室内，送实验室分析3、获得水质报告、获得水质报告在这种报告中，通常仅有水中化学组分的含量。在这种报告中，通常仅有水中化学组分的含量。4、对这些组分进行分类、整理。、对这些组分进行分类、整理。从中提取水文地球化学信息，并揭示其蕴含之内在的规律性。从中提取水文地球化学信息，并揭示其蕴含之内在的规律性。获取地下水的化学成分资料是水文地球化学工作获取地下水的化学成分资料是水文地球化学工作的第一步的第一步第一节第一节 水分析概述水分析概述Introduc

27、tion on Water Analysis 水分析的目的：获取所研究水体水质的数据。水分析的目的：获取所研究水体水质的数据。要求有：要求有：1）灵敏度高，精密度好的分析方法）灵敏度高，精密度好的分析方法 2）根据使用目的，正确选定采样时间、地点、取）根据使用目的，正确选定采样时间、地点、取样深度以及样品的保存技术。样深度以及样品的保存技术。在现行的工作实践中，有许多人简单地把水化学工作理解成在现行的工作实践中，有许多人简单地把水化学工作理解成取样取样化验（分析）化验（分析）水质评价，是大错而特错的！水质评价，是大错而特错的！上上面提到的这几项需正确选定的内容，都不可忽视。面提到的这几项需正确

28、选定的内容，都不可忽视。 主要内容：主要内容：一、地下水样品的采集、保存与现场分析一、地下水样品的采集、保存与现场分析（一）采样时间（一）采样时间（t t）旱、雨两季取样旱、雨两季取样（二）采样地点（二）采样地点（x x，y y） 直接关系到水样的直接关系到水样的典型性或代表性典型性或代表性 （三）取样深度（三）取样深度（z z）：）：在目前的地下水采样工在目前的地下水采样工作中，深度而言，有两种：作中，深度而言，有两种： 1 1、不分深度的采样、不分深度的采样 2 2、分深度取样、分深度取样 （四）样品的现场保存与分析（四）样品的现场保存与分析Collection, Preservation

29、 and in-situ Analysis of Water Samples1 1、不分深度的采、不分深度的采样样 判别地下判别地下水化学成水化学成分区域性分区域性变化规律变化规律及其与围及其与围岩的关系岩的关系时十分有时十分有用。用。 缺点：缺点：所取水样实际上是不同成分水的混合物混合物；在取样过程中，就可能导致出现混合作用混合作用。 因此，所采水样并不能代表含水层中水的真实化学面貌，从而阻碍因此，所采水样并不能代表含水层中水的真实化学面貌，从而阻碍了正确认识地下水水质状况和含水层中所发生的地球化学过程。了正确认识地下水水质状况和含水层中所发生的地球化学过程。 Q长长滤网滤网Q短滤网短滤网2

30、 2、分深度取样、分深度取样滤网或滤网或长眼端长眼端头头测压管测压管A 常规测压管常规测压管三种常用分深度取三种常用分深度取样技术的固定装置样技术的固定装置细细径径测压管测压管套管套管滤网滤网充气栓塞充气栓塞B 单个套管单个套管 多层测压管多层测压管C 单个长过滤管单个长过滤管 中栓塞取样中栓塞取样（四）样品的现场保存与分析（四）样品的现场保存与分析 当地下水被带至地表时，它便当地下水被带至地表时，它便进入了一个与含进入了一个与含水层中不同的新的物理化学环境中水层中不同的新的物理化学环境中，从而使其成分，从而使其成分发生变化。因此，采样送往实验室分析之前，需要发生变化。因此，采样送往实验室分析

31、之前，需要采取一系列的措施，采取一系列的措施，防止防止/ /减缓水样化学成分的变化减缓水样化学成分的变化。 容器选择容器选择 高密度聚乙烯高密度聚乙烯：硅、钠、总钾、氯化物、电导率、：硅、钠、总钾、氯化物、电导率、pHpH和和硬度硬度 玻璃容器玻璃容器：有机化合物和微生物：有机化合物和微生物 塑料容器塑料容器：放射性核素和大部分无机物：放射性核素和大部分无机物 琥珀色玻璃瓶琥珀色玻璃瓶：对光敏性物质：对光敏性物质 塑料瓶塑料瓶：冷冻保存的样品：冷冻保存的样品 不锈钢容器不锈钢容器：高温或高压样品或痕量浓度的有机物样品：高温或高压样品或痕量浓度的有机物样品 以清洁剂清洗的塑料瓶或玻璃瓶以清洁剂清

32、洗的塑料瓶或玻璃瓶 清洁剂稀水溶液和自来水清洗样品瓶和瓶盖清洁剂稀水溶液和自来水清洗样品瓶和瓶盖 用自来水彻底冲洗用自来水彻底冲洗 用适当质量的纯水连续冲洗三次用适当质量的纯水连续冲洗三次 彻底排干并盖上盖子彻底排干并盖上盖子 注：自动洗碟机可用于此清洗程序注：自动洗碟机可用于此清洗程序 以酸清洗的塑料或玻璃瓶以酸清洗的塑料或玻璃瓶 用清洁剂稀水溶液和自来水清洗样品瓶和瓶盖用清洁剂稀水溶液和自来水清洗样品瓶和瓶盖 用自来水彻底冲洗用自来水彻底冲洗 用用10%10%硝酸溶液冲洗硝酸溶液冲洗 排除残液后用排除残液后用10%10%硝酸溶液完全充满硝酸溶液完全充满 加盖并存放至少加盖并存放至少2424

33、小时小时 倒出样品瓶中的硝酸，用适当质量的水冲洗后立倒出样品瓶中的硝酸，用适当质量的水冲洗后立即旋紧瓶盖即旋紧瓶盖 注：全自动强酸洗涤器可用于此清洗程序注：全自动强酸洗涤器可用于此清洗程序 以溶剂清洗的玻璃瓶以溶剂清洗的玻璃瓶 用清洁剂稀水溶液和自来水清洗样品瓶和瓶盖用清洁剂稀水溶液和自来水清洗样品瓶和瓶盖 用自来水彻底冲洗用自来水彻底冲洗 用适当质量的纯水连续冲洗三次并干燥用适当质量的纯水连续冲洗三次并干燥 用适当质量的丙酮冲洗并排空用适当质量的丙酮冲洗并排空 用适当质量的适合于特定检测组分的溶剂冲洗、干燥后立即旋紧用适当质量的适合于特定检测组分的溶剂冲洗、干燥后立即旋紧瓶盖瓶盖 注：所用清

34、洗溶剂应与被测组分所用检测方法中使用注：所用清洗溶剂应与被测组分所用检测方法中使用的溶剂一致，例如萃取溶剂的溶剂一致，例如萃取溶剂（2 2）样品的保存）样品的保存金属元素和阳离子金属元素和阳离子 一般通过加酸（硝酸）来实现一般通过加酸（硝酸）来实现100ml水样加入水样加入0.7ml 65% HNO3，即可中和其碱，即可中和其碱，使其使其pH1%)，微量分析，微量分析(0.011%)和痕量分析和痕量分析(0.1g或或10100ml)，半微量半微量(0.010.1g或或110ml),微量微量(0.110mg或或0.011ml ，如流动注射分析法，只需几如流动注射分析法，只需几l)和超微量和超微量

35、(0. 1mg或或 5 5 meqmeq/L/L时，要求：时，要求：（1 1）一般天然水：）一般天然水：（2 2）一般污染水）一般污染水 不适用于卤水、严重污染水及不适用于卤水、严重污染水及c+a5meq/Lc+a8.3时，水中不应含时，水中不应含H2CO3,当当pH10%的阴、阳离子，若认为需要，也可将的阴、阳离子，若认为需要，也可将10%10%），这时，主体式中就须列出），这时，主体式中就须列出实例：实例：江西崇仁县马鞍坪，某下降泉水化学成分为（江西崇仁县马鞍坪，某下降泉水化学成分为（mg/L）Ca2+： 1.02（8.2%）Mg2+： 0.912 （12.3%）Na+K+：10.235（

36、78.7%）Fe3+： 0.08（0.6%）Fe2+： 0.02（0.1%）pH为为6.3、Eh为为475.5mv、耗氧量为耗氧量为0.24、M为为43.28，t为为14 其库尔洛夫式为：其库尔洛夫式为： 3 . 61403 .127 .78443463)(043. 0pHtMgKNaHCOHSiOM Cl-： 1.7（7.6%）SO42-： 0.5（1.6%）HCO3-：16.71（44.3%）HSiO3-：22.1（46.4%）3 3、气体成分的单位一般为、气体成分的单位一般为g/lg/l，只有放射性气体氡气例外，只有放射性气体氡气例外，其单位是其单位是MEME（马赫）马赫）, ,爱曼，或

37、爱曼，或BqBq( (贝可贝可) )，1ME=3.641ME=3.64爱爱曼，曼，1 1爱曼爱曼3.7Bq3.7Bq。如某放射性泉的化学成分库尔洛夫式为：如某放射性泉的化学成分库尔洛夫式为： 9 . 4933052961 . 30032. 02012. 0120pHtCaNaClMSHBrRnoBq 一水样成分如下一水样成分如下(meq/L):（简分析结果）简分析结果）Cl-为为1.0、SO42-为为1.0、HCO3-为为2.0Ca2+为为1.5、Mg2+为为1.0pH为为7.3、T为为15、M为为340mg/L 试写出其库尔洛夫式试写出其库尔洛夫式 3 . 7150255 .3725 .37

38、2542550334. 0pHtMgCaNaSOClHCOM三、水化学图示法三、水化学图示法用内容明确、重点突出、简明易懂的图件来表达自已的思想用内容明确、重点突出、简明易懂的图件来表达自已的思想观点，整理在工作中搜集到的资料。观点，整理在工作中搜集到的资料。表达天然水化学成分的图示法有表达天然水化学成分的图示法有:水化学玫瑰花图、水化学玫瑰花图、Stiff图、柱状图、圆形图、三线图等等图、柱状图、圆形图、三线图等等。目前应用最广、最实用的是三线图，当一个地区水样测试数目前应用最广、最实用的是三线图，当一个地区水样测试数据较丰富时，用据较丰富时，用三线图解可有助于分析该地区的地下水化学三线图解

39、可有助于分析该地区的地下水化学成分的空间分布规律和形成作用。成分的空间分布规律和形成作用。Diagrammatic Representation of Water Chemical ComponentsCaMgK+NaHCO3SO4Cl总总meq/LCaMgNa+KHCO3SO4Cl020406080100meq%碱性增强碱性增强酸性增强酸性增强n直观、有效地表现水化学成分的直观、有效地表现水化学成分的方法。方法。n以以meq%表示离子含量表示离子含量n左侧自上而下按碱性由弱到强，左侧自上而下按碱性由弱到强，依次列出依次列出Ca、Mg、Na+Kn右侧自上而下按酸性由弱到强，右侧自上而下按酸性由

40、弱到强，依次列出依次列出CO3、HCO3、SO4和和Cln一般地下水中一般地下水中CO32-和和K+含量较低，含量较低，故一般不列出故一般不列出CO32-和和K+ 。 三线图解由两个三角形及一个菱形组成，左下角三角形的三条边线三线图解由两个三角形及一个菱形组成，左下角三角形的三条边线分别代表阳离子中分别代表阳离子中Na+K+、Ca2+及及Mg2+的的meq%；右下角三角形表右下角三角形表示阴离子示阴离子Cl-、SO42-及及HCO3-的的meq%.任一水样的阴阳离子的相对含量分别在两个三角形中用标点、圆圈任一水样的阴阳离子的相对含量分别在两个三角形中用标点、圆圈或圆点表示，引线在菱形中得出交点

41、以圆圈或圆点表示，按一定比或圆点表示，引线在菱形中得出交点以圆圈或圆点表示，按一定比例尺画出的圆圈大小表示矿化度高低。例尺画出的圆圈大小表示矿化度高低。优点：优点： (1) 能把大量的分析资料点绘在图上，依据其分布情况可以能把大量的分析资料点绘在图上，依据其分布情况可以解释许多水文地质问题。解释许多水文地质问题。（2）Piper认为该法能判断某种水是否是另外两种水简单混认为该法能判断某种水是否是另外两种水简单混合的结果。合的结果。000000100100100100100100K+Na: 15Ca: 60Mg: 25Cl : 20SO4: 40HCO3: 40四、水化学分类四、水化学分类 为了

42、科学、合理地开发利用地下水资源，除了要定量地评价为了科学、合理地开发利用地下水资源，除了要定量地评价水资源的量，而且必须评价水质水资源的量，而且必须评价水质在水量方面可把水资源分为补给资源和储存资源在水量方面可把水资源分为补给资源和储存资源在水质方面对地下水的划分有三种：在水质方面对地下水的划分有三种：A 按成因分：渗入成因、沉积成因、内生成因按成因分：渗入成因、沉积成因、内生成因B 按溶解组分和水化学指标分（本节讲）。按溶解组分和水化学指标分（本节讲）。C 按潜在用途分：饮用水、农业用水、用业用水、医疗矿水、按潜在用途分：饮用水、农业用水、用业用水、医疗矿水、工业矿水工业矿水Hydroche

43、mical Classification of Water、按矿化度（总溶解固体）分类：、按矿化度（总溶解固体）分类： OHCOCaCOHCOCa223322 通过溶解组分之和减去通过溶解组分之和减去1/2 HCO3-,可得到可得到TDS的计算值。的计算值。 A 矿化度矿化度(mineralization，M)：水中所含各种离子、分子及化合物的水中所含各种离子、分子及化合物的总量，以克升总量，以克升(g/L)表示表示B 总溶解固体（总溶解固体（TDS，total dissolved solids），），亦称固形物（欧美常亦称固形物（欧美常用）用）:包括分解和未分解的物质，但不包括悬浮物质、胶体

44、或溶解气体。包括分解和未分解的物质，但不包括悬浮物质、胶体或溶解气体。一般是通过蒸干水样后，在一般是通过蒸干水样后，在105-110下烘干下烘干1-2小时后得到。小时后得到。在蒸干过程中，碳酸盐和硫酸盐要沉淀，一些物质（有机物、氯在蒸干过程中，碳酸盐和硫酸盐要沉淀，一些物质（有机物、氯化物、硝酸盐等）要损失。化物、硝酸盐等）要损失。CO2的损失为的损失为按照矿化度大小，可将地下水分为以下几类：按照矿化度大小，可将地下水分为以下几类：淡水淡水 M50.0g/l欧美划分（据欧美划分（据TDS, mg/L）淡水淡水 0-1000咸水咸水 1000-10000盐水盐水 10000-100000卤水卤水

45、 1000002 2、按温度划分、按温度划分 地下水的温度变化范围较宽。我国目前把水温低于地下水的温度变化范围较宽。我国目前把水温低于25的地下水称地下冷水，高于的地下水称地下冷水，高于25的地下水称地下的地下水称地下热水，并细分：热水，并细分：25-40 温水温水40-60 温热水温热水60-90 热水热水90-150 中温地热资源中温地热资源150 高温地热资源高温地热资源3 3、按硬度、按硬度(Hardness)(Hardness)划分划分 CaCOOHCCaCOOHC)(2351723517OHCOCaCOHCOCa223322 此外，水中此外，水中Ca离子含量多少与人体健康密切相关。

46、人骨骼主要成分是磷酸钙，血液中离子含量多少与人体健康密切相关。人骨骼主要成分是磷酸钙，血液中也含有一定的钙离子，没有它，皮肤划破了，血液不易凝结。临床研究表明，长期饮也含有一定的钙离子，没有它，皮肤划破了，血液不易凝结。临床研究表明，长期饮用硬水，可防止高血压和其它心血管疾病。但也有报导，长期饮用硬水，可导致尿石用硬水，可防止高血压和其它心血管疾病。但也有报导，长期饮用硬水，可导致尿石症等结石病。由上述可见，水的硬度与人民生活和经济建设关系密切。研究水的硬度，症等结石病。由上述可见，水的硬度与人民生活和经济建设关系密切。研究水的硬度，具有重要的实际意义。具有重要的实际意义。 水中含有一些容易生

47、成难溶盐类的金属阳离子，如水中含有一些容易生成难溶盐类的金属阳离子，如Ca2+、Mg2+、Fe2+、Mn2+、Sr2+、Fe3+、Al3+等，其中最主要的是等，其中最主要的是Ca2+、Mg2+，其它离子一般在水中含量较低其它离子一般在水中含量较低3 3、按硬度划分（续）、按硬度划分（续）总硬度：总硬度： 水体中所含水体中所含Ca、Mg离子的总量离子的总量Ca2+Mg2+暂时硬度：暂时硬度：水中水中HCO3-+CO32-（如此命名是因为加热时如此命名是因为加热时Ca、Mg与之生与之生成沉淀析出）或碳酸盐硬度成沉淀析出）或碳酸盐硬度永久硬度：永久硬度： Ca2+Mg2+ - HCO3-+CO32-

48、 自然界还存在另外一种情况：即自然界还存在另外一种情况：即Ca2+Mg2+ HCO3-+CO32-,这这时只有暂时硬度和总硬度，而没有永久硬度，这时若加热水样，时只有暂时硬度和总硬度，而没有永久硬度，这时若加热水样， HCO3-和和CO32- 只有一部分与只有一部分与Ca2+ 、 Mg2+结合，沉淀析出，而另有一部分结合，沉淀析出，而另有一部分HCO3-和和CO32-与与K+、Na+等结合，构成非硬度离子对，把这部分称为负硬等结合，构成非硬度离子对，把这部分称为负硬度。度。负硬度：负硬度：HCO3-+CO32- Ca2+Mg2+ 3 3、按硬度划分（续）、按硬度划分（续）硬度的单位常用硬度的单

49、位常用meq/L，但最常用的单位是德国度，定义为但最常用的单位是德国度，定义为每升水中含每升水中含CaO 10mg/L时为时为1德国度（德国度（1H），），简称德度简称德度meq/L与德度的换算关系为：与德度的换算关系为：1 meq/L=128.04/10=2.8 H根据硬度值大小，可把天然水作以下划分：（德度）根据硬度值大小，可把天然水作以下划分：（德度）极软水极软水 304 4、按主要离子组分分类、按主要离子组分分类 大多考虑主要阴、阳离子的相对含量。大多考虑主要阴、阳离子的相对含量。两种常用的水化学分类方法。两种常用的水化学分类方法。 （）舒卡列夫分类：（）舒卡列夫分类： 编号命名法编号

50、命名法 顺序命名法顺序命名法 （）苏林分类（）苏林分类 编号命名法编号命名法根据地下水中根据地下水中Ca、Mg、Na(Na+K)、Cl、SO4、HCO3将含量大将含量大于于25 meq%的阴离子和阳离子进行组合，每型以阿拉伯数字为的阴离子和阳离子进行组合，每型以阿拉伯数字为代号，共代号，共49型；型；按矿化度又分为按矿化度又分为4组：组：A组矿化度组矿化度40g/l。命名时在数字与字母间加连接号，如命名时在数字与字母间加连接号，如1-A型：指的是型：指的是M meq 25，阳离子只有阳离子只有Ca大于大于25meq%。1.有的水型至今在自然界未见到；有的水型至今在自然界未见到；2.未能包括一些

51、其它类型的水如偏硅酸钠水、硝酸钙水；未能包括一些其它类型的水如偏硅酸钠水、硝酸钙水；3.从此分类中看不出阴阳离子的大小顺序。从此分类中看不出阴阳离子的大小顺序。含量含量25%meq的离子的离子HCO3HCO3+SO4H+S+ClH+ClSO4SO4+ClClCa181522293643Ca+Mg291623303744Mg3101724313845Na+Ca4111825323946Na+Ca+Mg5121926334047Na+Mg6132027344148Na7142128354249 编号命名法编号命名法 顺序命名法顺序命名法 这样命名，有时涉及的离子就不限于上述六种，而可以是这样命名，

52、有时涉及的离子就不限于上述六种，而可以是NO3-Na-Ca水，水，H4SiO4-HCO3-Na水等。这种命名法应用水等。这种命名法应用十分广泛。十分广泛。（）苏林分类（）苏林分类 根据水中主要阴、阳离子（根据水中主要阴、阳离子（Cl-、SO42-、HCO3-、Na+、Mg2+、Ca2+）彼此化学亲和力的强弱顺序而组成盐类彼此化学亲和力的强弱顺序而组成盐类的原则，划分出四种类型的水。的原则，划分出四种类型的水。具体划分方案如下：具体划分方案如下： (1)rCl-rNa+（毫克当量数）时毫克当量数）时(2)rCl-rNa+（毫克当量数）时毫克当量数）时（1 1）rCl-rCl-rNarNa+ +（

53、毫克当量数）毫克当量数）CaMgNaHCO3SO4Clmeq%碱性增强碱性增强酸性增强酸性增强14SOClNaNa2SO4型水A：B：CaMgNaHCO3SO4Clmeq%碱性增强碱性增强酸性增强酸性增强14SOClNaNaHCO3型水（2）r Cl- r Na+（毫克当量数）毫克当量数）CaMgNaHCO3SO4Clmeq%碱性增强酸性增强1MgNaClMgCl2型水A：B：CaMgNaHCO3SO4Clmeq%碱性增强酸性增强1MgNaClCaCl2型水苏林分类的意义苏林分类的意义 苏林苏林19481948年提出这一分类原则时，是为了区分四种产于不同年提出这一分类原则时，是为了区分四种产于不同环境中的地下水：环境中的地下水： 大陆环境大陆环境 重碳酸钠型水、重碳酸钠型水、 硫酸钠型水硫酸钠型水 海洋环境海洋环境 氯化镁型水（如海水）氯化镁型水（如海水）