第一章 地下水的化学成分

第一章地下水的化学成分第一页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四第二页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四

大气、土壤、岩石、生物体(大气圈、岩石圈、生物圈）第三页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四

第一节大气降水和地表水的化学成分1大气降水的化学成分Whenmillionsofvaporparticlesunite,theyformdropletsofmoisture.Astheseincreaseinsize,theyfinallybecomeheavyenoughtofalltoearthasprecipitationinsuchvariedformsasrain,snow,sleetandhail.第四页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四大气降水的化学成分：大气的成分；蒸发形成的水汽的成分大气：五成分三相系统

五成分：氮（75.51%），氧（23.01%)，惰性气体（<1%）,二氧化碳（0.03%),水

尘埃、扬尘、烟尘、微生物、雷电生成的含氮化合物三相：水、气、冰1大气降水的化学成分第五页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四大气中惰性气体及其丰度这些气体存在于大气中，但含量很低。1大气降水的化学成分第六页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四

大气降水在形成和降落过程中，溶解和吸收了五成分和其它成分，构成大气降水的盐类成分和气体成分。

大气降水化学成分的主要来源：大气中的气体；风从地面吹起的扬尘；海面上气泡崩解和浪花卷起的泡沫飞溅弥散在空中，水滴蒸发成极细的干盐粒；火山爆发喷入大气的易溶物质及尘埃；人类活动向大气排放的废气和烟尘（各种工农业活动、核试验等）1大气降水的化学成分第七页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四大气降水盐类成分：大气降水中含有多种离子，主要为：Na+,K+,Ca2+,Mg2+,CO32-,HCO3-,SO42-,

Cl-大气降水主要气体成分：氮，氧，稀有气体，二氧化碳（除CO2外，大气降水中溶解气体含量十分稳定）1大气降水的化学成分第八页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四大气降水的六大特点：

(1)总溶解固体（TDS）含量低

大气降水是含杂质较少、总溶解固体较低的软水，是含溶解物质最少的天然水。矿化度一般在20—50mg/L，海滨地区有时超过100mg/L。大气降水的盐类成分并不能成为地表水、地下水盐类组成的主要来源；1大气降水的化学成分第九页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四(2)溶解气体含量高

溶解气体的含量近于饱和(从15℃—0℃，雨水中溶解气体的含量约为20—29ml/L)。水汽蒸发上升及雨滴在凝结降落过程中与空气充分接触，在一定温度、压力条件下，O2、N2、CO2在降水中都近于饱和。N2/Ar=38(大气降水);83(大气).1大气降水的化学成分第十页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四(3)普遍呈酸性-弱酸性

大气降水普遍呈酸性。空气中CO2的含量为0.03％，当雨雪中饱和的CO2达到电离平衡时，其pH值为5.6，故显酸性。实际观测的降水pH值一般为5.5-7.0，与气候、地形、地貌、降水降落过程中的酸碱作用等有关.1大气降水的化学成分第十一页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四酸雨:指pH值小于5.6的降水.

酸雨中含有多种无机酸，绝大部分是硫酸和硝酸，它是人为排放的SO2和NO、NO2转化而成的。大量燃烧化石燃料、金属冶炼和化工生产，在无净化的情况排放废气，都可能酿成酸雨危害。

1大气降水的化学成分第十二页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四1大气降水的化学成分第十三页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四S+O2（点燃）＝SO2,2SO2+2H2O+O2＝2H2SO44NO+2H2O+3O2＝4HNO34NO2+2H2O+O2→4HNO3

1大气降水的化学成分硫酸的形成硝酸的形成第十四页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四(4)具有区域性特征大气降水的化学成分具有区域特征(下表：mg/L).1大气降水的化学成分干旱地区降水中杂质较多,潮湿地区降水中杂质较少(离子含量,矿化度);滨海和内陆地区降水的差别:（HCO3-，Ca2+；Cl-，

Na+）第十五页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四(5)具有动态特征

大气降水的化学成分具有动态特征

Whenprecipitationcontinuesforsometime,thefirstamountstofallareapttocontainagreatdealmoresuspendedparticlesanddissolvedsolidsthanthatwhichfallslater.1大气降水的化学成分当大气降水持续一段时间，降水初期含有的悬浮颗粒和溶解固体比后期更多。第十六页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四After4hours After22hours Hardness438 Calcium 428 Magnesium 1- Sodium 11 - NH3(Ammonia) 3 5 Bicarbonate 19 5 Chloride105 Sulfate 273 Nitrate 1 -

一般降水初期杂质多,持续降水后期杂质少.

某大城市降水4小时和22小时后降水化学成分变化极大

1大气降水的化学成分

Ananalysisofthemineralcontentofrainwaterinalargecityafterfourhoursofprecipitationandagainafter22hoursshowsthevariations.第十七页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四降水对大气(空气)杂质具有清洗作用.Aswaterfallstoearthinthisnever-ceasingmoisturecirculatingsystem,itservestocleanseboththeairandtheground.Nodoubtyouhavemanytimesnotedthefresh,cleansmelloftheairafteraheavyrain.Thisisbecausetherainhasabsorbedsuspendedsolidmatter(dust,dirtandsoot),gases,andotherimpurities,pollutingtheairoverthearea.Whileprecipitationmayremovelargequantitiesofimpurities,itneversucceedsinwhollyeliminatingthem.1大气降水的化学成分第十八页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四(6)不同形式的降水化学成分存在差异：

不同形式的降水化学成分存在差异.

Ofallformsofprecipitation,thesnowfallinghighinthemountainscontainstheleastamountofmineralcontent.Thisisdue,however,tothesmalleramountofdustintheatmosphereathighaltitudes.Asaresult,manymountainstreamsderivingtheirwaterfromhighfallensnowhaveextremelylowdissolvedmineralcontent.1大气降水的化学成分第十九页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四大气降水盐类组分含量低,含有可溶性气体:

O2：使水具有氧化作用的能力；

CO2：溶于降水形成碳酸，降低了雨水的pH，提高了侵蚀性;

稀有气体:具有稳定的含量,溶解度与温度关系密切,能用来判别地下水的成因和恢复古气候记录.1大气降水的化学成分第二十页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四稀有气体的溶解度是温度和压力的函数。地下水中所含大气成因的稀有气体的浓度，与补给地下水的大气降水温度和汇流区域的平均空气压力密切相关。在给定的温度、压力下，与大气平衡的水在入渗补给地下水、与大气隔绝之后，在封闭环境下地下水中的稀有气体浓度基本保持恒定。这是因为稀有气体基本不与其它元素发生反应。稀有气体的这种性质，能被用来判别地下水的成因和重建地下水补给时的气温。1大气降水的化学成分第二十一页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四Variationinnoblegassolubilitieswithtemperaturerelativetotheirsolubilityat0ºC1大气降水的化学成分第二十二页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四

小结:大气降水特点：较低的盐类组分含量；弱酸性—中性；可溶性气体近饱和；大气降水相对于化合物（矿物）远未饱和；具有侵蚀性。因此具有溶解矿物、使各种元素在水中积聚的能力。人为因素影响下，形成酸雨，增加了大气降水侵蚀性。1大气降水的化学成分第二十三页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四2河水的化学成分河流是由降水经地面径流汇集而成。一般来说，河流流域面积十分广阔；河流又是敞开的流动水体，河水化学成分与流经地区及汇水区的地形、地质条件、气候条件密切相关，而且受生物及人类活动影响极大。第二十四页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四2.1河水化学成分的一般特征（1）河水的总溶解固体(TDS)：TDS较低，在100-200mg/L之间，一般不超过500mg/L。有些内陆河流TDS较高。世界河流平均TDS为100mg/L，我国河流平均TDS为166mg/L。

原因：河水流动迅速，水与河床砂石和汇水区土壤、岩石接触时间短。在河水的各种补给水源中，雨水直接形成的地表径流矿化度很低，冰雪融水的矿化度更低，只有地下水矿化度高些。

2河水的化学成分第二十五页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四（2）河水中的溶解气体

河水处于运动状态，与空气接触充分，故溶解氧气和氮气较丰富。溶解氧主要受温度和海拔高度影响，含量接近饱和。

2河水的化学成分第二十六页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四第二十七页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四（3）河水中的主要离子成分

Na+,K+,Ca2+,Mg2+,HCO3-,SO42-,

Cl-

一般地，Ca2+〉Na+；HCO3-〉SO42-〉Cl-2河水的化学成分第二十八页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四河水平均成分2河水的化学成分第二十九页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四（4）河水化学成分的空间分布有差异性

不同河流化学成分的差异性；同一河流不同河段水化学成分的差异性2河水的化学成分第三十页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四我国及世界主要河流水化学成分（mg/L)第三十一页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四黄河水的水化学成分和同位素测试结果第三十二页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四同一河流不同河段水化学成分的差异性大的江河，流域范围广，流程长，流经的区域条件复杂，并有不同区域的支流汇入，各河段水化学特征的不均一性就很明显。离河源越远，河水的矿化度越大，同时钠和氯的比重也增大，重碳酸盐所占比重减小。

2河水的化学成分第三十三页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四（5）河水化学成分随时间变化明显

河水补给来源随季节变化明显，因而水化学组成也随季节变化。以雨水或冰雪融水补给为主的河流，在汛期河水量增大，矿化度明显降低。夏季水生植物繁茂，使NO3-、NO2-、NH4+含量减少。枯水季节以地下水补给为主，河水矿化度增大，随着水温降低，溶解氧增多。由于水生植物减少，NO3-、NO2-、NH4+的含量可达全年最大值。

2河水的化学成分第三十四页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四Duringthedryseasongroundwatercontributesmorewatertorivers；Duringtherainyseason,run-offcontributesmorewater；Concentrationscanvaryby2Xofmoreseasonally.2河水的化学成分第三十五页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四2.2影响河水化学成分的因素（1）岩石、土壤的类型和组成

河流流经地区和汇水区的土壤、岩石成分决定着该地区河水的基本化学成分。结晶岩地区，河流水中溶解离子含量较少；石灰岩地区，河水中富含Ca2+和HCO3-；白云岩和燧石层，河水中Mg2+,Si含量增高；石膏层，水中SO42-含量增高，总含盐量增大。

化学风化、物理风化2河水的化学成分第三十六页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四（2）气候

潮湿湿润气候区，河水及汇水区水—土壤、岩石间长期、频繁发生化学作用，但由于雨量充沛，河流流速较快，河水中盐分难以积累，矿化度一般较低；

干旱气候环境下，河水中蒸发作用增强，Na+,Cl-含量增高。2河水的化学成分第三十七页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四（3）地形地形地貌形态（一定程度上决定着了河水流速）；高程：大气及河水中气体含量随高程变化；一般来说，海拔越高土壤层（风化层）越薄；不同海拔降水的成分不同。2河水的化学成分第三十八页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四（4）地下水补给河流

地下水补给河流，尤其是在枯水季节，将改变河水的化学成分。2河水的化学成分第三十九页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四（5）植被的影响

植被影响汇水区内的土壤侵蚀和风化作用；植物腐烂时，其中的矿物质和有机物就部分进入水中。河水通过丛林沼泽时可以使有机质含量增高。河水中有机物含量通常为10-30mg/L，乌拉圭河水中有机质含量可以达到河水中总溶解物质的59.5%；植物可以改变土壤的酸碱条件，从而影响汇水区的水—土壤作用过程和河水的化学成分。

2河水的化学成分第四十页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四（6）人类活动的影响

污染物排放；水利工程；酸雨

2河水的化学成分第四十一页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四通常河水中营养盐含量不高。一般清洁河水中NO3--N为0.1-0.5mg/L,NH4-N含量低于0.1mg/L.受污染的河水,NO3--N和NH4-N含量将大幅增加,NO3--N高于5-10mg/L,NH4-N可增至每升数毫克.

清洁河水中磷一般为0.05-0.1mg/L，但若受人类活动影响，河流磷含量可显著增加.N、P的增加导致地表水富营养化第四十二页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四3湖水的化学成分

湖泊是陆地表面天然洼陷中流动缓慢的水体。湖泊的形态和规模、吞吐状况及所处的地理环境，造成了湖水化学成分及其动态的特殊性。

第四十三页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四湖泊是由河流和地下水补给而形成的。气候、地质、生物条件影响湖泊的化学成分。虽然湖泊的化学成分与补给来源水的化学成分有密切关系，但二者化学成分也可能相差很远。若水量较大，蒸发量相对较小，则湖泊可保持较低含盐量而成为淡水湖；若流入湖泊的水量较少，且大部或全部被蒸发，那么输入的溶解盐类便在湖水中积累起来，形成咸水湖或盐湖。3湖水的化学成分第四十四页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四湖水化学成分的特征：（1）湖水的矿化度差异大.按照矿化度，通常将湖泊分为淡水湖（＜1g/L）、微咸水湖（1—24.7g/L）、咸水湖（24.7—35g/L）、盐湖（＞35g/L）几种类型。

湖水主要离子之间，无一定比例关系(淡水湖,咸水湖,盐湖)。

3湖水的化学成分第四十五页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四

(2)不同类型的湖泊，其地理分布具有地带性规律。在湿润地区，年降水量大于年蒸发量，湖泊多为吞吐湖，水流交替条件好，湖水矿化度低，为淡水湖,例如鄱阳湖

、洞庭湖、太湖等;在干旱地区，湖面年蒸发量远大于年降水量，内陆湖的入湖径流全部耗于蒸发，导致湖水中盐分积累，矿化度增大，形成咸水湖或盐湖（例如青海湖为微咸水湖）。3湖水的化学成分第四十六页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四第四十七页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四第四十八页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四第四十九页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四第五十页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四第五十一页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四（3）湖泊中生物作用强烈营养元素（N、P）在湖水、生物体、底(质)泥中循环，各地的淡水湖泊都有不同程度的富营养化的趋势。3湖水的化学成分第五十二页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四（4）湖水交替缓慢，深水湖有分层性

垂向上：随着水深的增加，溶解氧的含量降低，CO2的含量增加。

平面上，在湖水停滞区域，会形成局部还原环境，以致湖水中游离氧消失，出现H2S、CH4类的气体。3湖水的化学成分第五十三页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四水体富营养化现象:

在湖泊、水库、河口及近海水域常发生水体富营养化现象。天然水体富营养化现象本来是一种十分缓慢的自然形成过程，使水体衰老的一种现象。

3湖水的化学成分第五十四页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四由于人类活动的影响，含有较多氮、磷营养物质的生活污水、工业废水和农田地表径流汇入湖泊、水库、河流河口及近海水域，在水体中积累，尤其是当氮、磷间达到一定比例时，刺激水体中藻类大量繁殖，在表层水中形成巨大生物量，导致淡水水体中“水华”和海水中赤潮的“发生”。这就是常称的人为富营养化。3湖水的化学成分第五十五页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四据我国对20个湖泊水的调查，有13个处于富营养化，占65%，而且多位于我国东部平原、长江中下游的人口稠密区(上世纪90年代中期)。我国七成江河湖泊被污染;75%出现富营养化状况(2005年).

3湖水的化学成分第五十六页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四蓝藻是原核生物，又叫蓝绿藻.所有的蓝藻都含有一种特殊的蓝色色素，蓝藻就是因此得名。但是蓝藻也不全是蓝色的，不同的蓝藻含有一些不同的色素，有的含叶绿素，有的含有蓝藻叶黄素，有的含有胡萝卜素，有的含有蓝藻藻蓝素，也有的含有蓝藻藻红素。红海就是由于水中含有大量藻红素的蓝藻，使海水呈现出红色。

3湖水的化学成分第五十七页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四在一些营养丰富的水体中，有些蓝藻常于夏季大量繁殖，并在水面形成一层蓝绿色而有腥臭味的浮沫，称为“水华”，大规模的蓝藻爆发，被称为“绿潮”（和海洋发生的赤潮对应）。绿潮引起水质恶化，严重时耗尽水中氧气而造成鱼类的死亡。更为严重的是，蓝藻中有些种类（如微囊藻）还会产生毒素.3湖水的化学成分第五十八页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四

蓝藻爆发成因为富营养化。过量的养分主要来自于以下这些源头：

化肥流失，化肥是很多富营养化区域的主要养分来源，例如在密西西比河流域，67％的氮流入水体，随之流入墨西哥湾，波罗的海和太湖中超过50%的氮也来自化肥的流失。

生活污水，包括人类的生活废水和含磷清洁剂。

畜禽养殖，畜禽的粪便含有大量营养废物如氮和磷，这些元素都能导致富营养化。

工业污染，包括化肥厂和废水排放。

燃烧矿物燃料，在波罗的海中约30%的氮，在密西西比河中约13%的氮来源于此.3湖水的化学成分第五十九页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四第二节地下水化学成分的组成

地下水中的大量组分、微量组分及主要气体组分的特征

第六十页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四1地下水化学成分的一般特征

地下水赋存、运动于岩石、土壤空隙中，与岩石、土壤广泛接触，渗透速度很小，循环交替缓慢，而且地下水贮存于岩石圈上部相当大的深度（~10公里），构成了地下水圈。从地表到地下深处，介质的温度、压力、渗流运动等热力、动力条件大不相同，使得土壤和岩石圈各种元素及化合物都可能存在于地下水中。地下水化学组成类型之多，成分之复杂，动态变化之大，地区性差异之大，是其它天然水不可比的。第六十一页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四（1）地下水的来源、成因不同，化学成分差异很大。

渗入成因、沉积成因、内生（岩浆、火山、变质）（2）地下水赋存、运动的介质条件、物理化学环境不同，化学成分差异很大。第六十二页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四（3）地下水的矿化度变化范围大，从淡水直到盐水。在淡水中阴离子以HCO3-为主，阳离子以Ca2+为主。随着矿化度的增加，阴离子按HCO3-→SO42-→Cl-次序递增；阳离子中Na+的含量增多，逐渐代替Ca2+成为主要成分，而且Mg2+的含量稍有增加。（4）地下水的pH值变化很大。从酸性—碱性。第六十三页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四

（5）地下水中的气体复杂多样。地下水与大气接触有很大的局限性，一般来说仅限于距地表最近的含水层，此层可溶入氧气成为地下水氧化作用带。因为生物的呼吸、有机质的分解，地下水中CO2的含量比较多，土壤空气中C02的含量可达1－7％。如果地下水交替缓慢，则氧很快耗尽，成为还原环境。围岩中若含有机质，则地下水可能会富集H2S、CH4等气体。第六十四页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四

（6）地下水化学成分的动态变化差异很大。相对于河水和湖水，地下水的化学成分随时间变化极为缓慢，有时以地质年代衡量。

（7）地下水化学成分常具有分带性。第六十五页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四

2天然水组成分类在地下水中,元素多以离子、原子、分子、络合物和化合物等形式存在；有些物质也以气体、元素同位素的形式存在。第六十六页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四按水中所含成分的颗粒大小：

分类颗粒直径主要物质及形式真溶液（分子－离子分散系）<10Å各种无机、有机低分子物质的溶解分子、自由离子；胶体（胶体分散系）10Å至1000～2000Å

高分子物质及溶胶微粒

悬浮液（粗分散系）>2000Å悬浊液和乳浊液;大多数微生物第六十七页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四按水中所含成分的相对浓度：分类含量主要成分宏量元素>10mg/LCl-、SO42-、HCO3-、Na+、K+、Ca2+、Mg2+中量元素10～n*10mg/LFe3+、Fe2+、NO3-、CO32-、SiO2微量元素0.01～10.0mg/L；一般<1mg/LBr、I、As、Sr第六十八页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四3元素的水文地球化学特性

元素来源特性氯离子盐岩的沉积层、钾盐矿床、风化岩浆岩；火山喷溢；降水；废水

氯化钠、镁、钙盐的溶解度都很大，它不形成难溶的矿物；不被胶体所吸附；也不能被生物积累。具有很强的迁移能力。在高矿化度水和盐水中占主导地位。

宏量元素第六十九页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四元素来源特性硫酸根离子

各种沉积岩中的石膏、硬石膏及其它硫酸盐的沉积物；硫化物，火山喷发，降水，废水

迁移性能仅次于氯离子；含量由于Ca2＋的存在而受到限制；在缺氧的条件下，可以被还原成硫化氢；能被生物捕获；在中等矿化度水中占主导地位。

第七十页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四元素来源特性重碳酸根和碳酸根离子

各种碳酸盐岩和多种沉积岩中碳酸盐胶结物；CO2溶于水

主要受碳酸平衡的控制；碳酸钙、碳酸镁的溶解度很低，含量受到的Ca2＋限制。可以在酸性水以外的任何天然水中遇到；在低矿化度水中占主导地位。

第七十一页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四元素来源特性钠离子铝硅酸盐矿物的风化；盐岩沉积层，分散在岩石土壤中的盐岩

钠的所有盐类都具有较高的溶解度，因此钠的迁移性是很强的，仅次于氯；交换吸附反应使之从溶液中析出，所以在水的矿化度增长过程中，Na＋的增长有时会落后于Cl－。高矿化度时钠成为主要阳离子

宏量元素（续）第七十二页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四元素来源特性钾离子铝硅酸盐矿物的风化；钾盐矿床一般只有钠含量的4～10％，动植物有机质可以从水中吸收钾

第七十三页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四元素来源特性钙离子石灰岩、白云岩，石膏的溶解和含钙硅酸岩的风化，阳离子交换

硫酸钙和碳酸钙的溶解度低，天然水中Ca2＋的含量一般很低；只有在深层氯化钙卤水中，Ca2＋的含量才可以达到n*10g/L。低矿化度的水中，钙离子经常占优势。第七十四页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四元素来源特性镁离子主要是白云岩、泥灰岩和其他岩石的溶解。

镁盐溶解度比钙盐大，但镁盐在地壳中分布不广，易被植物吸收，所以很少见到镁占主要成分的水。

第七十五页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四铁的水文地球化学特性受pH和Eh的影响很大。在酸性介质中不同的Eh值时，以Fe3+或Fe2+形式存在；在碱性介质中以Fe(OH)2或Fe(OH)3形式存在。pH从6增加到8，铁在水中的溶解度减少106倍。因此，当含铁的酸性水进入弱碱性介质中，会发生Fe(OH)3沉淀。导致水中铁浓度减少。中量元素第七十六页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四硅酸（可溶性SiO2)

SiO2可以构成多种硅酸，常用通式：xSiO2·yH2O.具有一定稳定性并能独立存在的硅酸有：

偏硅酸H2SiO3（x=1，y=1），

正硅酸H4SiO4（x=1，y=2）H4SiO4在水中可以解离形成H3SiO4-和H2SiO42-。第七十七页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四

当水呈中性和弱碱性时，溶于水的H4SiO4处于不解离状态，只有当水为强碱性时，才发生解离形成其它组分。

含硅组分的浓度、石英及非晶质SiO2的溶解度随pH值的变化第七十八页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四水质分析结果中，将硅酸浓度以SiO2计（称为“可溶性SiO2”），实际上是可溶性硅的总量；在水文地球化学研究中，也以偏硅酸H2SiO3表示可溶性硅的含量。分析的SiO2含量乘以1.3即为可溶性硅酸（H2SiO3）的含量。第七十九页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四元素来源特性溴自然界极少遇到含溴的矿物，岩石中分散状态的溴和海洋中的溴是地下水中溴的主要来源溴和氯一样，随着水的矿化度增加而不断增加，但是在成盐过程中，进入石盐沉积阶段，溴离子和氯离子即分开，氯离子进入固相而溴离子的大部分仍留在水中，这说明溴化物的溶解度比氯化物更高。

锶

火成岩,沉积岩,粘土在水中迁移时,锶是钙的“伴侣”。在深层氯化物卤水中可见到其高含量。在海水浓缩产生盐类沉淀时，天青石的沉淀在方解石之后，石膏和硬石膏之前。微量元素第八十页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四地下水中，气体以自由状态和溶解状态存在；地下水中常见的溶解气体有：O2、N2、CO2、H2S、CH4、H2以及Ar、Kr、He、Ne、Xe、Rn等。按气体来源可分为：1）空气来源：O2、N2、CO2、Ne、Ar2）生物化学来源：CH4、CO2、N2、H2S、H23）化学作用来源：CO2、H2S、H2、CH4、CO、N2、HCl、HF、SO2、Cl2、NH34）放射性衰变来源：Rn4地下水中的气体成分第八十一页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四氧气

地下水中氧的来源主要是大气，因此近地表的地下水中，其含量较大，越往深处含量越少。地下水中的溶解氧在很大程度上决定着水的氧化还原电位。在自来水管内，使水管生锈：

Fe+02→Fe2O3→Fe(OH)3第八十二页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四氮气

地下水中的氮气主要来源为大气；此外，来源于微生物作用下NO3－、NO2－的转化（N2）。第八十三页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四二氧化碳地下水中的二氧化碳来源很复杂，包括大气，土壤生物化学作用，火山、岩浆活动和变质作用。溶解于水中的CO2称为游离CO2。侵蚀性二氧化碳对混凝土和金属均有破坏作用。根据中国医疗矿水标准草案，水中可溶性CO2在500mg/L以上者为碳酸矿水。第八十四页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四硫化氢

天然水中的硫化氢既可以来自有机物，也可以来自无机物。水体底层各种有机体腐败过程中经常见到；缺氧条件下去硫菌的去硫作用可以使硫酸盐还原成硫化氢；大量的硫化氢也可以从火山喷发气体中析出。硫化氢含量大于2mg/L的地下水，称为硫化氢矿水。

第八十五页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四甲烷

甲烷是由于有机质分解时的各种生物化学作用而聚积在地下水中的。在正常温度压力下，甲烷的溶解度很小，因此，只有在地壳深部高温高压的条件下，甲烷才能大量溶解于地下水中。甲烷是强还原环境的标志

。第八十六页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四第三节地下水化学成分的综合指标1第一组指标总溶解固体含盐量硬度钠吸附比

体现水的质量的指标。第八十七页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四总溶解固体（totaldissolvedsolids,TDS)

总溶解固体是指水中溶解组分的总量，它包括了水中的离子、分子及络合物，但不包括悬浮物和气体。其单位为mg/L或g/L.

直接测定：105～110℃下把水蒸干，对所得到的干涸残余物的总量进行称重而得到

；

根据水质分析结果计算：把所有溶解组分（溶解气体除外）的浓度加起来再减去HCO3-浓度二分之一。在水样蒸干的过程中，约有一半的HCO3-转化成了CO2气体而散失掉了：

122601844（18+44）/122=0.508矿化度与总溶解固体含义相同。第八十八页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四地下水按矿化度分类

中国淡水M<1.0g/l微咸水M=1.0-3.0g/l咸水M=3.0-10.0g/l盐水M=10.0-50.0g/l卤水M>50.0g/l饮用水标准：1000mg/L第八十九页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四含盐量

含盐量是指水中各组分的总量，其常用的单位是mg/L或g/L。该指标是计算值，它与总溶解固体的区别在于无需减去HCO3-浓度的二分之一。第九十页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四硬度

水的硬度反映了水中Ca2+、Mg2+、Sr2+、Ba2+等离子含量的总和。天然水的硬度往往主要是由Ca2+、Mg2+引起的。因此，硬度一般以水中钙和镁的含量来量度。

计算和表示方法：以CaCO3的mg/L数来表示：

水中钙和镁离子毫克当量浓度的总和乘以50（CaCO3的当量）：（Ca2++Mg2+）×50=？mg/L(以CaCO3计)

以德国度表示：1德国度定义为每升水中含CaO10mg/L

1德国度=10mg/L（CaO）=17.8mg/L（CaCO3）第九十一页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四

硬度可分为总硬度、碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度。

总硬度：硬度的别称。以CaCO3的mg/L数表示的水中钙和镁离子的总和。

碳酸盐硬度：指Ca2+和Mg2+可与水中的CO32-和HCO3-结合的硬度，等于CO32-与HCO3-的毫克当量数之和乘以50：（HCO3-+CO32-）×50=？mg/L(以CaCO3计)

碳酸盐硬度通常被称为暂时硬度。

非碳酸盐硬度：总硬度与碳酸盐硬度的差值。指的是与水中Cl-、SO42-、NO3-等结合的Ca2+和Mg2+的总量。非碳酸盐硬度也被称为永久硬度。负硬度：当暂硬>总硬，无永久硬度负硬度=暂时硬度-总硬度第九十二页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四一水样分析结果如下（mg/L）：Na+＋K+=171,Ca2+=119,Mg2+=16,Cl-=15，SO42-=42,HCO3-=817。请计算TDS及各种硬度。[提示]：（Na+＋K+）25,Ca2+40,Mg2+24.3,Cl-35.5，SO42-96,HCO3-61。

第九十三页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四在简分析中，常给出的是（Na+＋K+）总量（meq/L)，该值一般是计算值：（Na+＋K+）浓度单位之间的换算：系数25：一般的地下水中，K+约（Na+＋K+）的1/10。第九十四页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四水按硬度的分类硬度范围分类CaCO3的mg/L数德国度<75<4.2极软水75～1504.2～8.4软水150～3008.4～16.8微硬水300～45016.8～25.2硬水>450>25.2极硬水第九十五页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四钠吸附比

评价灌溉水质的有用指标.第九十六页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四2第二组指标

人类排放的生活污水和大部分工业废水中都含有大量有机物质，其中主要是耗氧有机物如碳水化合物、蛋白质、脂肪等。耗氧有机物种类繁多，组成复杂，因而难以分别对其进行定量、定性分析。因此，一般不对它们进行单项定量测定，而是利用其共性，如它们比较易于氧化，故可用某种指标间接地反映其总量或分类含量。氧化方式有化学氧化、生物氧化和燃烧氧化等，都是以有机物在氧化过程中所消耗的氧或氧化剂的数量来代表有机物的数量。

第九十七页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四化学需氧量生化需氧量总有机碳氧化还原电位表征水体环境状态的指标。第九十八页，共一百零七页，编辑于2023年，星期四化学需氧量（ChemicalOxygenDemand，COD）

是指采用化学氧化剂氧化水中有机物和还原态无机物所需消耗的氧的量，单位为mg/L。

高锰酸钾（KMnO4）、重铬酸钾（KCr2O7）和碘酸钾（KIO3）是测定水中COD的三种常用