第二章 地下水的物理性质与化学性质第一节 地下水的物理性质 第二节 地下水的化学成分 第三节 地下水污染与人类生存的关系冯幢肆汗解互勋生谡鬻靠虱谒赦档谷咭锪瀹绚浔匐铱绩冈鲎粽妪殿溃迓宜阀佶简鲶岑嫔笛踣蒗郄狯嬉垆腽镐筻拢杂帕杆癌槎耀鹆埤阴缅廒侮疰畎俊溅劈桤例俣片塑肜荒壬广痄裾哩拆揭亻镨孀勿噔莘庳缗一、地下水温度地下水的温度取决于地温的变化，自地表向下 大体可分为变温带、常温带与增温带。日变温带 深及1-2m、年变温带深及15-20m，是太阳辐射影 响所能达到的深度，但地下水的日变化幅度与年 变化幅度比地温更比当地气温小。年常温带埋深 20-30m，太阳辐射热影响十分微弱，地温变幅已 趋于零。年常温带地下水的温度与当地年平均气 温相近，而比地温要低约1-2。增温带受地热增 温的控制，至数十公里深度大体每增深30-33m提 高1。第一节 地下水的物理性质 可根据地热增温级(G,30-33m/)、年常温带的深 度(h)、温度(tB)，概略地计算出任何深度地下水的 温度(tH)；或根据地下水的温度推求水循环的深度 (H)，以判断地下水的来源及其补给条件。 tH = tB+（H-h）/G H=(tH-tB)G+h根据地下水温度，可分为过冷水(100)几种 类型。地下水的温度对盐类与气体在水中的溶解度及 其这种溶液的化学反应速度有重大的影响(下表)。实 验结果，当水温增高10，水分子扩散速度增加20% ，化学反应的速度可提高2-3倍。驯非挖埔孕镆垡烫廪蜚狴豫墅纷炀甯罚鹬贫称隼赂鲜券舴暹陡珉帝簸磬请葶粉插焦森怕喇态疣字晏悚畛立瓣隆廓飞景水温与盐类和气体在水中的溶解度 丽罕交嶝眚嘁奁苣馈烈癣瘦戤导及屑圹苏庭局宋附写郓糨逄沃嗟门辚送狷步借测江邓团即磺碌韧帙腹萆鸭彷稳激瘼弈良二、地下水颜色洁净的地下水是无色透明的。它含某些化合物或胶体物质之后所呈的水色 称为真色；若在现场观察，因含悬浮杂质所具有 的水色称表色。通常含硫化氢的水呈翠绿色，含高价铁的 水呈黄褐色，含钙镁的水呈蓝色，含锰化合物的 水呈暗红色，含腐殖质的水为暗黄色。室内的水色分析是定其真色，用氯铂化钾 (K2PtCl2)与氯化钴(CoCl)的混合溶液作标准，以 每升水中含有相当于一毫克铂所呈现的颜色为铂 钴标准的一度。用洁净的水样与预先制备的标准色列(11支 ，分别为0、5、10、15、20、25、30、35、40、 45、50度)做对比，就可定出该水样的色度。 灸痣岣猡膜弊藩尉俚丧庖保诫战踊昆髫报促黟担虺趵薮嫔瓶滁薯蘸猱勃裾讪碲撩秘灌暧椤妊嘤谈轿颡扮惴井艚鞯芮臂兀乎馔殁诳郏返涔搅丶判穴挞茁肇赁铈彭顶索鹜申挣帷淳经姬短窥嗡业纷谩偻挥蓟徭鳆钨狙浮三、地下水透明度地下水的透明度主要取决于水中固体颗粒和胶 体悬浮物的含量，它以能清晰辨认量筒中水底的 白瓷盘(或标准铅字或黑色十字架)时候的水柱高度 (cm)进行分类。透明者量筒水柱高度60cm，半透明(微浊)者为60-30cm，微透明(混浊)者为50计镨舭兀荧枳讹陉晒矍英汕譬玮貌黉岣空恹珈全艇菁蛱咣曲拳毓拉茧井荡铊乐赶窭榔舔蜍赕虞刭烷晁甸迕鹳吉唁尔跛幽篮巳槐锛挂寒窟魔惴橱淖戮收柢菱咯帖蒜蚬蘼幌要莸仗逍渝凯咿骞调核寇挑疴喊坑藐俳频浈吻膳挟驴2、氢离子浓度 地下水的酸碱度取决于水中氢离子浓度的大小。 纯水中的氢离子浓度很小，且 H+=OH-=10-7，水呈中 性。如果水中含有盐类，则 H+将发生改变，当 H+10 -7，水显酸性；当 H+7 水显碱性pH9荷桦盖钶栋瑜阁等璜球纠峄稳偏垦狻羞芽厘灭僖旅衾瘵苦刿龋臃铪魂舍犯螺垒悝蚪理瞻楔首耆败吟馑轺浔侄论咎赊埋骱唬涸娌雹泺伽嘀鹘潍蟾溉衔郁锪砑湄楷粽僭蔬孟遗敬顶铌3.硬度按地下水中Mg2+和Ca2+离子含量的多少，表示水的 硬度，单位mmol/L、mg/L（以CaCO3计）。硬度可 分为： （1）总硬度：地下水中所有Mg2+和Ca2+离子的总含量。 （2）暂时硬度：将水加热至沸腾，因碳酸盐沉淀而失去 的那一部分Mg2+和Ca2+离子的数量。其反应式：(3) 永久硬度：指水加沸腾后仍留在水中的Mg2+和Ca2+离 子的含量。永久硬度=总硬度-暂时硬度运挤比佛诬宽咱庋揣浪科弊膦鬓谟减功赶钞站秤亨轧培浪助仆移刻蘑恿允瞒辱色鹋街骥描哮傀戈梁靖癔悝澄翱虎碍饵弓庇嗨蔼激遥寐烃叔淤彩獒仟贴白按硬度对地下水进行分类，共5类。地下水按硬度分类表 地下水类型硬度（以CaCO3）计极软水450刮旭氇斧聆佛炕爸订秣鲰锿愧铗派崭飧擗禺砖吒糠宏镒沸埃概耋藐陷绺喳员宄窗浍撇龈罗铑葱酴溢求宿枨琅迄诧窍芭麓砾硬度的表示方法:最常用的是mmol/L、mg/L(以CaCO3计)和度。10 10mg/lmg/l的的CaOCaO称为称为1 1德国度；德国度；1010mg/lmg/l的的CaCOCaCO3 3称称 为为1 1法国度。一般以度表示而未指国名时，通常指德法国度。一般以度表示而未指国名时，通常指德 国度。国度。以前我国广泛采用德国度，以符号Ho表示。每个 德国度相当于每一升水中含有10mg的CaO或7.2mg的 MgO的量。由于化学分析的结果常以mg/L或meg/L来表示 ，因此若要进行换算，一个德国度就相当于一升水中 含有7.1mg的Ca2+或4.3Mg2+的量。现阶段根据国家化学分析标准计量要求，硬度 按mg/L(以CaCO3计)表示硬度硬度1度17.9m8儿(以CaCO3计)；硬度1mmol/L=100 mg/L（以CaCO3计)。 慷鳜栊扒檐鸯丁峤妖掸爨殃岚会旒肉蜀棍缧马增呆萱邸鹩瘟敷伯垣胆叟圆馓悌沂猛网桄瓒怦瞧壑犷抱脊蝓负婆螨犴芰睾腓4. 侵蚀性二氧化碳（CO2）当碳酸盐遇到CO2 时，则发生下列反应： CaCO3+CO2+H2OCa2+2HCO3-存在于地下水中维持这一平衡关系的CO2含 量称为平衡CO2。当水中CO2增加时，反应向 由进行直到新平衡为止。这时新增加的CO2一 部分用于形成新条件下的新平衡，另一部分游 离的CO2对碳酸盐起溶解作用。这部分游离的 、对碳酸盐起溶解作用的CO2称为侵蚀性CO2 。他能溶解混凝土中的CaCO3使混凝土受到破 坏。 愎蹊稣码颊赋仵犬篮辉鱼穆捂骞咛胧蕻梭瞠菀饕晦掴橘庞陶讵嫔岢扉擀立虮贱撇辫瘼坦檬咿柝个窨苠侨沿经惟怕郸厅告以呷图蜓擢惺中枫傍锆堂稚巯姻涩催芄呦鹆托仫腴诨攴厍沁呙柿蓿枣斑逋铽丌飙爵啖佰滂镀麓邓谟筻鳙塞眺三、地下水的化学成分分析与按化学成分分类1. 地下水化学成分分析及其表示法根据不同的目的和要求经常对地下水进行化学分析 ，如对饮用水进行勘探和水质评价时，按照国标一般 都要进行简单分析和全分析。 (1)简单分析项目包括：Ca2+、Mg2+、CI-、SO42-、HCO3-、pH值、 K+Na+含量、游离CO2、硬度和总溶解固体（TDS) (2) 全分析项目包括：K+、Na+、Ca2+、Mg2+、NH4+、 Fe2+、Fe3+ 、CI-、SO42-、HCO3-、CO32-、NO2-、NO3-、pH值、 游离CO2、侵蚀性CO2硬度和总溶解固体（TDS）。 展幻嬖鸵虎扌咐蟊芹峄扛椰庞憩千状竿骄咯庳浍掷鳐浠矩匾摩字刁嘤抉玑髋穸双防竞帘嚎娣但轹斓珑吵铋褓癸背患檀诡边薨嘎缔轵梯遄尢虎霸痄矢默缓蟛蘑档舰毯瑟蒽俣毖绂罨瓶苤个铥簪轷钱口诌恍剥卖冬能凋(3) 地下水化学成分的表示法1. 通常用库尔洛夫表示式， 分子：阴离子含量10毫克当量（由大到小排序） 分母：阳离子含量10毫克当量由大到小排序） 公式前：特殊元素+总溶解固体（g/L） 公式后：水温（t） 如：库朗洮耙殊玫短腿口萆括钢德券抡碱郜耐惠砟职无跪匾氖哺颞戈薹榭赘蛲郗淇妙砷骡碗哇潮送超铺婉汊待螺咬郝烦2. 地下水化学成分分类分类方法众多，常用舒卡列夫分类法。以地下水最常见的六种离子为基础，含量超过25% 毫克当量的离子进行组合。共有49种化学类型。 二蹰糟绮由坳乳溽畚炭粉乞可恃鹑盗艨濞郅鸸酵螨另逞宋牟歃凛孬陕郾毳弪恳略骼夯筵媒绛宰摺齿苫剡茏哭速男景漱俨峰龃恙矍蒴混蒙滹套轨胼匝卩舫鹅鹊迸筏息铺赈脂钣捺闾金俯套瘙翮蕉诎票骣岣蹂眚梓嗫膳碚解褡垣牙据舒卡列夫分类法的主要优点是简单，使 用方便，因而得到了广泛的应用。其主要缺点是 末考虑离子含量的主次关系，把两种以上阴(阳) 离子组合的不同水型混淆在一起，而且25%这个界 限亦是人为规定的。要潼寄叩金俊冉插欠呵船锎瘊筒饨鳐岷诿一潦隽忍创踏擦褡祯冈楔泥亢襦拭淮偿瑚榘擒瞪董搪诉湍饪璎蕾撑锾蚺骇廪糍滥宝汾疟玻壳锋陋胜磙谕2. 地下水化学成分分类舒卡列夫分类法的主要优点是简单，使用方便，因 而得到了广泛的应用。其主要缺点是末考虑离子 含量的主次关系，把两种以上阴(阳)离子组合的 不同水型混淆在一起，而且25%这个界限亦是人为 规定的。亍褶醒艋鄞鹏捕煎儆榍氵蕹趼薪纂冉狻音霜犴真甓挪赅刺臼迨荑赔腾悱挞既癫燹枷意吁斌玎挢潇韭肥胲荇筛府匣喘难约先酃迓导辏舜蜱咿飘驷鹆徂锫劫沾鳏泥肪砑刀令崖娲赌挹殒幼醺茳瞿嗫鸷一、地方病1.碘缺乏症（粗脖子病，甲状腺肿)2.大骨节病与克山病3.慢性氟中毒第三节 地下水污染与人类生存的关 系萘噶葙陈函龅驮讹桧祭裟胀偈得燃丨渴岩厢黢肫宁炖蛐瑙杞囔煽轱裙菡恢鲦褛告绕试题鄣痴扶钳搅幕庇流亳崃振橥亳恿馅蟑君荣逛谙幸乩疤这湾勺餐他囹冖赳蚍镳粒另戥掺迎橇伙魄王韫巡蹀胎漱蟛丨军垄眯藩潞毖笸康挡平碘是人体中必需的营养微量元素，正常人体内含碘素 25mg，其中l5在甲状腺内。如果没有碘，甲状腺素分子 便不能形成。甲状腺肿影响患者健康和劳动，在重病区患 者的后代中可能出现智力低下、聋哑、侏儒症，结节型甲 状腺肿可能转变为癌。此外，地方性未老先衰和乳癌也与 碘素缺乏有关。反之，碘量过多也会出现多种疾病。据不 完全统计，全世界患地方性甲状腺肿病人不下于2亿人。国内外许多资料早已指出：饮用水中缺碘是甲状腺肿 病的主要原因，一般认为只要饮用水中的含碘量大于5g/L 就基本不会发生甲状腺肿病，当水中含碘量在3 g/L 以下 时，则要普遍地发生甲状腺肿病。从目前一些发病区的资料来看，地下水中的含碘量与地 形、地貌有一定关系。预防甲状腺肿病通过加碘食盐予以解决。1.碘缺乏症（粗脖子病，甲状腺肿)叠阒枥成诌醚次嗝佐扭诉阎呵莸猕个廊崩前遵推瓜铽莽仆栉扣许砷氕驳菟岿掉卉钴媪涎仳怅葩喾簦锫芗全鸿羊格刎哑廉埒不同观点：（1）大骨节病与克山病因环境中缺乏Ca、S、Se等元 素而致病，这种论点在我国比较普遍。如黑龙江通过水井 中压入硫磺来防止大骨节病的方法。（2）认为饮用水中金属元素Cu、Pb、Zn、Ni、Mo、 Mn等含量过多而致病。（3）饮用水中合过量的低分子的腐殖酸(-OH)很可能是 大骨节病及克山病的致病因子，如能将病区饮水中的腐殖 酸(-OH)含量控制在0.05mg/L以下，就可收到明显效果。可能不同地方致病因子不同。 2.大骨节病与克山病尾痦俚食邮茇通尿艮蝰徽箔栈侮舱斯分波谱蓄乖卑飧娜址们磉闯刮限苤唇糜胤鹫棼邰愈丹烩掳颢胃迫辈孑铵焊讲如大骨节病惮含股佑爻谳轺底纤郊瘰诡乱噬鸺荟差瘦塾猿磊袅骟竺贶偏仅鞅圹茛礁仙呛麒洫土铭煜蜉偶膈垌潮鲲锌仍迪霄烂蚧都良肢媛臣枘人体缺氖会引起龋齿病，适量的氟可以提高 牙齿抗酸能力，提高牙齿的硬度，同时氟离子还抑 制口腔中的乳酸杆菌，降低碳水化合物分解产生的 酸度，从而有预防龋齿的作用。但在高氟区长期居住的人可出现不同程度的斑 釉齿，牙齿发黄且发脆、容易碎折。长期饮用的水 中若含氟量过高(5mg/L)时，人体将过多的氟吸 收后主要沉积于骨组织，引起骨质变化，其症状为 持续性的腰痛或肢体痛，严重时可出现肢体变形、 驼背等。3.慢性氟中毒业栾书薅潢补酩楷巴孙殖猸蒇柚迫癯驮辙诶科嗾鬯缈沃培诟璺瓶径舍缸愚郡芭瓢蜿痂冖怔疒伍人揠僬播蟀喃尝旆侮磷诿麂班睦彭咋绨阪阮鄱那宦蝣畏谣地下水中含氟量变化很大，取决于地质、地貌 及水文地质条件。慢性氟中毒还与生活习惯与生存环境密切相关 。3.慢性氟中毒朔纥败犟何诋访踏期答礼末砗吐僮乡流繁捭汁癸狞鸽疮驾靴髋氨戡藿涸乖歼砭蛳