水文地球化学电子课案.ppt

第一讲 绪论及化学热力学基础 第一部分 绪 论 地下水在数量和质量上的时空变化规律 2、水文地球化学的研究意义 (1)理论意义 有科学家把水称为科学的镜子，即对水的研究程度反应着科技的发展水平。 以水圈的重要组成部分—地下水作为主要研究对象的”水文地球化学”，有助于阐明地下水的形成与起源。 (2)实际意义——人类生存和发展的需要 1、地下水污染和防治（人类活动影响） 包括：地下水污染调查、评价、污染源控制、污染场地治理等 2、地面沉降、塌陷、地裂缝等环境地质问题 3、地下热水、适于饮用的优质地下水与天然（医疗）矿泉水开发，并对之进行水文地球化学评价 4、为防治地方病，查明地方病与水土环境的关系 5、地下采矿技术 6、成矿理论研究、成矿预测 二、水文地球化学的含义 1、? HGC是水文地质学的一部分 首先，地下水化学成分及其规律是水文地质条件不可分割的部分。 另一方面：HGC的研究离不开水文地质条件的分析。 例如：同是嘉陵组（T1J）的白云岩：位于水交替较强部位的岩溶水为HCO3-Ca-Mg水（淡水），而位于深部交替滞缓的岩溶水为CaCl2型卤水。 2、HGC是在水文地质学与地球化学基础上发展起来的、并已成为一门独立的学科 奠基人是 地球化学家 维尔纳茨基 创使人是 水文地质学家 奥弗尼柯夫斯基 包括以下5个学科分支： （1）一般水文地球化学 地下水的成分和结构特点、地下水化学成分的形成过程、形成环境和影响因素、水—岩石—气体—有机物质系统中的相互作用、地下水中元素的迁移、个别元素的水文地球化学 3、HGC是以地下水化学成分的形成与演化以及各种化学元素在其中的迁移规律为主要研究对象的一门学科。 这句话是七十年代以前对HGC的传统含义。 已有研究证实，地壳中含有87种稳定元素，而至今已在地下水中发现了70多种。而且毫无疑问，随着分析技术灵敏度的提高，地下水中也将发现其余元素 元素在地下水中除以简单和复杂离子形式存在外，还有络合物、气体等形式存在 水中不仅有大家所熟知的无机组分如K、Na、SO4、Cl、HCO3、CO2等以外，还存在有机物质、微生物以及元素的同位素。 水文地球化学的主要研究任务 1、查明地下水化学成分（如首先查明地下水化学成分、水型、矿化度以及它们在空间上的变化规律）。 2、解释是什么作用形成了这些地下水特有的化学成分。 3、有必要研究地下水中单个元素的迁移和富集规律。 4、HGC是探索地球壳层各带中地下水的地球化学作用的一门新兴学科 大家知道，地质作用分为内生作用与外生作用两种： 外生作用发生在地球上部的岩石圈表层、水圈、生物圈和大气圈； 内生作用发生于地壳下部及地幔中。 水作为一种最活跃的地质营力，通过与岩石、气体、有机物质的相互作用，改变着水自身和其介质的性质。 如：泉钙华、石钟乳等的形成 5、水文地球化学是环境污染控制与治理的理论基础 水文地球化学的理论不仅适用于天然介质水岩作用的研究，同样适用于环境受到污染过程中污染物与水、岩土介质发生的化学作用。 土壤与地下水的污染处理需要水文地球化学作为理论依据。 四、水文地球化学的研究进展 早期的水文地球化学研究主是反映地下水水质特征、水化学组成的形成。 随着人类活动的加剧，地下水地球化学环境的恶化问题日益严重，国内外许多学者对影响地下水化学组分的演化特征，演化机理方面进行了许多研究工作，取得了一定的进展。 1、CO2-H2O-岩系统中碳循环与转换、反应速率与化学动力学方程的建立。 2、除使用常量组分外，大量使用微量组分，同位素数据揭示成因机制。 3、除使用无机组分外，越来越多地注意到有机组分的演化、迁移。 4、反映在计算机模拟软件上的变化：由统计、水质特征示踪—反应模拟—反应路径模拟—化学动力学模拟—反应性溶质迁移模拟。 五、研究方法 1、野外调查（水文地质调查、水文地球化学采样） 2、室内分析测试 3、实验室模拟 4、计算机模拟 六、应具备的知识 1、岩石、矿物知识。 2、水文地质学基础、地下水动力学知识。 3、物理化学知识 七、参考资料 1、Ground Water 2、Water Resourses Research 3、Applied Geochemistry 4、Applied chemical and isotopic ground water hydrology 5、Environmental Geology 6、Geochim Cosmochim Acta 质量作用定律 化学反应的驱动力与反应物和生成物的浓度相对大小关系相关； 发生在地下环境的水-岩相互作用同样受到质量作用定