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第四章 地下水的物理性质和化学性质 学习导航 地下水有哪些物理性质和化学成分？ 地下水物理性质和化学成分形成的原因？ 研究地下水物理性质和化学成分的意义和方法。 第一节 地下水的物理性质 地下水的温度：地下水的温度与其存在的地层温度是基本一致的。 地温及其变化的因素：气温和地球内部热源。 常温带：在地表以下某一深度带，地温变化很小或者说没有变化，这一深度带称为常温带。 常温带深度计算： 变温带：在常温带以上到地表，地温随时间发生有规律的周期性变化，这一地带称变温带。 第一节 地下水的物理性质 增温带：位于常温带以下，地温随着深度增大而有规律地增高，这一地带称增温带，见图4 -1 。 地温梯度：指年常温带以下，深度每增加100m时地温的增加值。其倒数称为地热增温级。 地下水的温度 地下水按温度分类 第一节 地下水的物理性质 地下水的颜色，表4-2. 地下水的透明度，表4-3 地下水的气味， 地下水的味道，表4-5 地下水的比重， 地下水的导电性 地下水的放射性 物理性质的应用：大致判断化学性质、利用物理性质。 第二节 地下水的化学成分 地下水主要气体成分 氧（O2）：具有氧化作用 来源于大气、地表及植物光合作用 氮（N2）：主要来源大气，也有生物变质 二氧化碳（CO2）：具有溶蚀作用 有机物分解、变质或火山作用、大气中的CO2 硫化氢（H2S）：一般出现在有机质存在的封闭环境。 生物化学作用、变质或火山作用 第二节 地下水的化学成分 地下水中主要离子成分 氯离子 CL- 主要来源：岩盐或其它含氯沉积岩、岩浆岩中含氯矿物、海水入渗、直接来自深部热水或火山喷发物、人为污染 特点：分布很广，最为稳定，是高矿化水的主要阴离子 硫酸根离子（SO42-） 主要来源：含石膏或其它硫酸盐岩石、含硫矿物硫化矿物的水解氧化、酸雨渗入地下 特点：含量变化范围较大，是中等矿化度水中最主要的阴离子 第二节 地下水的化学成分 重碳酸根离子（HCO31-） 来源：水对碳酸盐岩的溶解、长石类铝硅酸盐矿物的风化水解 特点：分布很广，但其绝对含量始终不高，是低矿化度水的主要阴离子，在中性和弱碱性水中含量最高。 钠离子（Na+ 来源：沉积岩中岩盐及其它钠盐的溶解、岩浆岩和变质岩类含钠矿物的风化水解 特点：分布很广，含量变化很大，是高矿化水的主要阳离子，但其含量总小于CL- 第二节 地下水的化学成分 钾离子（K+） 来源：含K+类沉积岩的溶解、正长石等含钾矿物的风化水解 特点：分布情况与Na+相近，但其含量明显小于Na+ 钙离子（Ca2+） 来源：碳酸盐类岩石溶解、含石膏等沉积岩的溶解、钙长石等含钙矿物的风化水解及生物残骸分解 特点：地下水分布很广，含量变化很大。 镁离子（Mg2+） 来源：白云岩、泥灰岩等碳酸盐岩的溶解、橄榄石辉石等含镁矿物的风化溶滤 特点：含量由每升数毫克到数十克。大部分地区含量小于Ca2+ 第二节 地下水的化学成分 地下水中的同位素 主要同位素有：氢（1H、2H、 3H）、氧（16O、 18O）、碳（12C、13C、 14C）、硫（32S、34S、）表4-8 富集程度： 不同成因的地下水都有其特定 和 值变化范围，故据此可以判断地下水成因和形成条件 第二节 地下水的化学成分 地下水中的其它成分 微量成分：Br、I、F、Ba、Li、Sr、Se、Co、Mo、Cu、Pb、Zn、B、P、As。它们有的来自地球深部，有的来自海洋。 胶体化合物：Fe OH 3、Al OH 3、SiO2等及有机胶体。它们主要来源于有关岩石的风化溶滤 有机物：有机质是以碳、氢、氧为主的高分子化合物，其他成分尚有氮、磷、硫等，存在形式为胶体形式、悬浮状态、真溶液。来源自生物排泄物或生物遗骸分解。 微生物：细菌和病毒。指示物、腐蚀、危害健康 第三节 地下水主要化学性质 地下水的酸碱性 PH值 地下水的酸碱性用氢离子浓度或PH值来表示，PH -lg[H+] PH值决定了水中的HCO31-、 CO2、 CO32-的含量，图4-3 地下水中的酸碱性的意义：对水与围岩的化学反应有影响，酸性水有腐蚀作用。 第三节 地下水主要化学性质 第三节 地下水主要化学性质 总矿化度的两种测试方法及比较 地下水按矿化度分类，见表4-11 地下水的总矿化度与化学成分之间的关系图4-5，图4-6 地下水的硬度 地下水硬度：由于水中含有Ca2+、Mg2+而具有的性质，水中Fe3+、Al3+也具有硬度。 地下水硬度的分类：总硬度、永久硬度、暂时硬度、碳酸盐硬度、负硬度 硬度的表示方法（毫克当量数、德国度H0） 地下水按硬度分类，见表4-12 第三节 地下水主要化学性质 地下水的侵蚀性 侵蚀性CO2对混凝土的侵蚀 硫酸盐侵蚀 酸性侵蚀 第四节 地下水化学成分的形