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第二章地下水化學(xué)成分的組成 地下水中的大量組分 微量組分及主要?dú)怏w組分的特征 地下水中的同位素成分 地下水化學(xué)成分的綜合指標(biāo) 地下水水質(zhì)資料的分析及處理 第一節(jié)地下水化學(xué)成分的組成 在地下水中 元素多以離子 原子 分子 絡(luò)合物和化合物等形式存在 有些元素也以氣體 同位素的形式存在 1天然水組成分類(lèi)按水中所含成分的顆粒大小 按水中所含成分的相對(duì)濃度 2元素的水文地球化學(xué)特性 宏量元素 宏量元素 續(xù) 鐵的水文地球化學(xué)特性受pH和Eh的影響很大 在酸性介質(zhì)中不同的Eh值時(shí) 以Fe3 或Fe2 形式存在 在堿性介質(zhì)中以Fe OH 2或Fe OH 3形式存在 pH從6增加到8 鐵在水中的溶解度減少106倍 因此 當(dāng)含鐵的酸性水進(jìn)入弱堿性介質(zhì)中 會(huì)發(fā)生Fe OH 3沉淀 導(dǎo)致水中鐵濃度減少 中量元素 硅酸 可溶性SiO2 SiO2可以構(gòu)成多種硅酸 常用通式 xSiO2 yH2O 具有一定穩(wěn)定性并能獨(dú)立存在的硅酸有 偏硅酸H2SiO3 x 1 y 1 正硅酸H4SiO4 x 1 y 2 H4SiO4在水中可以解離形成H3SiO4 和H2SiO42 水質(zhì)分析結(jié)果中 將硅酸濃度以SiO2計(jì) 稱(chēng)為 可溶性SiO2 實(shí)際上是可溶性硅的總量 在水文地球化學(xué)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即為可溶性硅酸 H2SiO3 的含量 微量元素 地下水中 氣體以自由狀態(tài)和溶解狀態(tài)存在 地下水中常見(jiàn)的溶解氣體有 O2 N2 CO2 H2S CH4 H2以及Ar Kr He Ne Xe Rn等 按氣體來(lái)源可分為 1 空氣來(lái)源 O2 N2 CO2 Ne Ar2 生物化學(xué)來(lái)源 CH4 CO2 N2 H2S H23 化學(xué)作用來(lái)源 CO2 H2S H2 CH4 CO N2 HCl HF SO2 Cl2 NH34 放射性衰變來(lái)源 Rn 3地下水中的氣體成分 氧氣地下水中氧的來(lái)源主要是大氣 因此近地表的地下水中 其含量較大 越往深處含量越少 地下水中的溶解氧在很大程度上決定著水的氧化還原電位 在自來(lái)水管內(nèi) 使水管生銹 Fe 02 Fe2O3 Fe OH 3 2 氮?dú)獾叵滤械牡獨(dú)庵饕獊?lái)源為大氣 此外 來(lái)源于微生物作用下NO3 NO2 的轉(zhuǎn)化 N2 NO3 NO2 N2 C6H12O6 4NO3 6H2O 6CO2 2N2 反硝化菌 反硝化作用 明尼蘇達(dá)州SandPlain含水層中地下水樣的 15N直方圖 二氧化碳地下水中的二氧化碳來(lái)源很復(fù)雜 包括大氣 土壤生物化學(xué)作用 火山 巖漿活動(dòng)和變質(zhì)作用 溶解于水中的CO2稱(chēng)為游離CO2 侵蝕性二氧化碳對(duì)混凝土和金屬均有破壞作用 根據(jù) 飲用天然礦泉水 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB8537 2008 水中游離CO2在250mg L以上者為碳酸礦水 硫化氫天然水中的硫化氫既可以來(lái)自有機(jī)物 也可以來(lái)自無(wú)機(jī)物 水體底層各種有機(jī)體腐敗過(guò)程中經(jīng)常見(jiàn)到 缺氧條件下去硫菌的去硫作用可以使硫酸鹽還原成硫化氫 大量的硫化氫也可以從火山噴發(fā)氣體中析出 硫化氫含量大于2mg L的地下水 稱(chēng)為硫化氫礦水 地?zé)豳Y源地質(zhì)勘查規(guī)范 GB T11615 2010 理療熱礦水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)單位為mg L 缺氧 富含有機(jī)物質(zhì)和微生物的還原環(huán)境 地下水中SO42 被還原 CaSO4 C有機(jī) CaS CO2 H2OCaS CO2 H2O CaCO3 H2S 甲烷甲烷是由于有機(jī)質(zhì)分解時(shí)的各種生物化學(xué)作用而聚積在地下水中的 在正常溫度壓力下 甲烷的溶解度很小 因此 只有在地殼深部高溫高壓的條件下 甲烷才能大量溶解于地下水中 甲烷是強(qiáng)還原環(huán)境的標(biāo)志 2 稀有氣體稀有氣體的溶解度是溫度的函數(shù) 在給定的溫度 壓力下 與大氣平衡的水在入滲補(bǔ)給地下水 與大氣隔絕之后 在封閉環(huán)境下地下水中的稀有氣體濃度基本保持恒定 這是因?yàn)橄∮袣怏w基本不與其它元素發(fā)生反應(yīng) 稀有氣體的這種性質(zhì) 能被用來(lái)判別地下水的成因和重建地下水補(bǔ)給時(shí)的氣溫 1大氣降水的化學(xué)成分 Variationinnoblegassolubilitieswithtemperaturerelativetotheirsolubilityat0 C 1大氣降水的化學(xué)成分 4地下水中的同位素組分同位素 穩(wěn)定同位素 放射性同位素 地下水中的同位素 包括水自身的氫 氧同位素 以及水中溶質(zhì)的同位素 氫 1H 2H 3H 氧 16O 17O 18O穩(wěn)定同位素 12C和13C 32S和34S 28Si和30Si等 放射性同位素 14C 36Cl 238U 234U 131I等 4 1基本概念 1 同位素豐度 指某一元素的各種同位素在該元素中所占的百分含量 即用百分值表示的某一元素各種同位素的原子數(shù)和該元素原子總數(shù)之比 例如 自然界中18O的平均同位素豐度是0 205 它表示在十萬(wàn)個(gè)氧原子中有205個(gè)18O原子 又如 海水的氧同位素豐度為 16O 99 763 17O 0 0375 18O 0 1995 2 同位素比值 R 指物質(zhì) 樣品 中某元素的重同位素與常見(jiàn)輕同位素含量 或豐度 之比 即 式中X 和X分別表示重同位素和常見(jiàn)輕同位素含量 例如 海水氫 氧同位素的R值為 3 千分偏差值 指實(shí)際樣品的同位素比值 R樣 相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)樣品同位素比值 R標(biāo) 的千分偏差 即 值能直接反映出實(shí)際樣品同位素組成相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)樣品的變化方向和程度 若 0 表明實(shí)際樣品較標(biāo)準(zhǔn)樣品富含重同位素 若 0 實(shí)際樣品較標(biāo)準(zhǔn)樣品貧化重同位素 0則實(shí)際樣品的重同位素含量與標(biāo)準(zhǔn)樣品相同 例如 18O 10 表示實(shí)際樣品中的18O比標(biāo)準(zhǔn)樣品多10 氫 氧穩(wěn)定同位素標(biāo)準(zhǔn) 氫 氧穩(wěn)定同位素國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)樣品是 標(biāo)準(zhǔn)平均海水 SMOW standardmeanoceanwater 實(shí)際上并不存在供實(shí)驗(yàn)室使用的SMOW標(biāo)準(zhǔn) 而是使用美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)局配置的1號(hào)蒸餾水 NBS 1 它與SMOW標(biāo)準(zhǔn)之間的關(guān)系為 國(guó)際原子能機(jī)構(gòu) IAEA 推薦的氫氧同位素標(biāo)準(zhǔn) 采用海洋蒸餾水 稱(chēng)為 維也納標(biāo)準(zhǔn)平均海水 VSMOW 4 同位素分餾 同位素以不同比例分配于兩種物質(zhì)或物相中的現(xiàn)象稱(chēng)為同位素的分餾 H2O水 H2O汽同位素分餾的結(jié)果使得重同位素相對(duì)富集于一種物質(zhì)或物相中 而輕同位素則在另一種物質(zhì)或物相中富集 通常用同位素分餾系數(shù) 來(lái)表示同一體系中兩種物質(zhì) 物相 之間同位素分餾的程度 其定義式為 式中 RA為A物質(zhì)的同位素比值 RB為B物質(zhì)的同位素比值 A B 1 說(shuō)明A物質(zhì)比B物質(zhì)富含重同位素 A B 1 則說(shuō)明B物質(zhì)比A物質(zhì)富含重同位素 A B 1 說(shuō)明A B物質(zhì)中的重同位素含量相同 同位素分餾系數(shù)的通常表示方法 水中 蒸汽中 氫氧穩(wěn)定同位素分餾 對(duì)于氫氧穩(wěn)定同位素來(lái)說(shuō) 蒸發(fā)和凝結(jié)是引起同位素分餾的重要作用 一般來(lái)說(shuō) 由于蒸發(fā)和凝結(jié)所造成的同位素分餾 結(jié)果往往是 氣相富集較輕的同位素 而液相和固相富集較重的同位素 水與巖石同位素交換反應(yīng)造成的分餾 巖石的 18O值比水大 因此巖石與水發(fā)生同位素交換的結(jié)果往往是 水富含18O 即水中 18O增大 這一現(xiàn)象常稱(chēng)為 氧 18漂移 WhyDnot 巖石中含氫礦物很少 且 D值較低 同位素交換反應(yīng)對(duì)水的 D值幾乎不產(chǎn)生影響 Water RockInteraction OxygenshiftSi18O2 H216OSi16O18O H218OCaC18O3 H216OCa16O18O2 H218O 4 2大氣降水的氫氧穩(wěn)定同位素組成大氣降水線 1961年Craig通過(guò)對(duì)全球降水樣品同位素資料的分析指出 雨水的 D和 18O值之間存在著線性關(guān)系 并得出了如下的相關(guān)關(guān)系式 被稱(chēng)為Craig公式 在以 18O為橫坐標(biāo) 以 D為縱坐標(biāo)的圖上 世界各地降水的同位素組成都沿著上式反映的直線分布 被稱(chēng)為全球雨水線 GMWL 不同的地區(qū) 降水的 2H與 18O值之間的關(guān)系往往偏離上述的全球降水線方程 例如 Yurtsever 1975 根據(jù)北美大陸8個(gè)臺(tái)站的資料得到雨水線為 鄭淑慧等 1982 根據(jù)我國(guó)8個(gè)城市的資料得到的我國(guó)的降水線為 與上述的全球降水線相對(duì)應(yīng) 我們把各地區(qū)的降水線稱(chēng)為地區(qū)降水線 LMWL 影響大氣降水同位素組成變化的主要因素 溫度效應(yīng)高度效應(yīng)緯度效應(yīng)大陸效應(yīng)雨量效應(yīng)季風(fēng)效應(yīng) 溫度效應(yīng)大氣降水的 D和 18O值與地面年平均氣溫往往呈線性關(guān)系 溫度升高 值增大 溫度降低 值減小 稱(chēng)這種效應(yīng)為溫度效應(yīng) 大西洋沿岸濱海地區(qū) Dansgaard 1964 在這一地區(qū) 溫度每升高1 大氣降水的 18O值大約增加0 695 D值則增加約5 6 可應(yīng)用于研究 古代 降水對(duì)地下水的補(bǔ)給 高度效應(yīng)大氣降水的 D和 18O值隨著地形高程的增高而減小的現(xiàn)象被稱(chēng)為高度效應(yīng) 一般來(lái)說(shuō) 地形高程與降水的 值之間常呈線性關(guān)系 以18O為例 這種關(guān)系式可寫(xiě)為 h為地形高程 k為同位素高度梯度 b為地區(qū)常數(shù) 對(duì)一個(gè)確定地區(qū)來(lái)說(shuō)k b通常為一定值 這一地區(qū)2H和18O的高度梯度分別為 0 31 100m和 2 6 100m 可用于判斷地下水補(bǔ)給區(qū)位置 大氣降水的同位素高程效應(yīng) 4 3氫氧穩(wěn)定同位素在地下水研究中的應(yīng)用判斷地下水補(bǔ)給來(lái)源 確定地下水補(bǔ)給區(qū) 分析地下水構(gòu)成 蒸發(fā) 混合和水 巖相互作用研究中的應(yīng)用硝酸鹽等污染研究 地下熱水 Deuteriumandoxygen 18contentofgroundwater riverwater andrainfallfromtheLittleRiverstudyarea Floridacomparedtotheglobalmeteoricwaterline Thestableisotoperatiosofhydrogenandoxygen Dand18O weredeterminedbymassspectrometer MAT251EM andreportedrelativetoSMOW withprecision 2 and 0 2 respectively 第二節(jié)地下水化學(xué)成分的綜合指標(biāo) 1第一組指標(biāo)總?cè)芙夤腆w含鹽量硬度鈉吸附比體現(xiàn)水的質(zhì)量的指標(biāo) 總?cè)芙夤腆w totaldissolvedsolids TDS 總?cè)芙夤腆w是指水中溶解組分的總量 它包括了水中的離子 分子及絡(luò)合物 但不包括懸浮物和氣體 其單位為mg L或g L 直接測(cè)定 105 110 下把水蒸干 對(duì)所得到的干涸殘余物的總量進(jìn)行稱(chēng)重而得到 根據(jù)水質(zhì)分析結(jié)果計(jì)算 把所有溶解組分 溶解氣體除外 的濃度加起來(lái)再減去HCO3 濃度二分之一 在水樣蒸干的過(guò)程中 約有一半的HCO3 轉(zhuǎn)化成了CO2氣體而散失掉了 122601844 18 44 122 0 508礦化度與總?cè)芙夤腆w含義相同 地下水按礦化度分類(lèi) 中國(guó)淡水M50 0g l飲用水標(biāo)準(zhǔn) 1000mg L 含鹽量 totaldissolvedsalts TDS 含鹽量是指水中各組分的總量 即單位體積水中總陽(yáng)離子的含量和總陰離子的含量之和 其常用的單位是mg L或g L 該指標(biāo)是計(jì)算值 它與總?cè)芙夤腆w的區(qū)別在于無(wú)需減去HCO3 濃度的二分之一 硬度水的硬度反映了水中Ca2 Mg2 Sr2 Ba2 等離子含量的總和 天然水的硬度往往主要是由Ca2 Mg2 引起的 因此 硬度一般以水中鈣和鎂的含量來(lái)量度 計(jì)算和表示方法 以CaCO3的mg L數(shù)來(lái)表示 水中鈣和鎂離子毫克當(dāng)量濃度的總和乘以50 CaCO3的當(dāng)量 Ca2 Mg2 50 mg L 以CaCO3計(jì) 以德國(guó)度表示 1德國(guó)度定義為每升水中含CaO10mg L1德國(guó)度 10mg L CaO 17 8mg L CaCO3 硬度可分為總硬度 碳酸鹽硬度和非碳酸鹽硬度 總硬度 硬度的別稱(chēng) 以CaCO3的mg L數(shù)表示的水中鈣和鎂離子的總和 碳酸鹽硬度 指Ca2 和Mg2 可與水中的CO32 和HCO3 結(jié)合的硬度 等于CO32 與HCO3 的毫克當(dāng)量數(shù)之和乘以50 HCO3 CO32 50 mg L 以CaCO3計(jì) 碳酸鹽硬度通常被稱(chēng)為暫時(shí)硬度 非碳酸鹽硬度 總硬度與碳酸鹽硬度的差值 指的是與水中Cl SO42 NO3 等結(jié)合的Ca2 和Mg2 的總量 非碳酸鹽硬度也被稱(chēng)為永久硬度 負(fù)硬度 當(dāng)暫硬 總硬 無(wú)永久硬度負(fù)硬度 暫時(shí)硬度 總硬度 硬度 總硬度 暫時(shí)硬度 永久硬度 暫時(shí)硬度 負(fù)硬度 一水樣分析結(jié)果如下 mg L Na K 171 Ca2 119 Mg2 16 Cl 15 SO42 42 HCO3 817 請(qǐng)計(jì)算TDS及各種硬度 提示 Na K 25 Ca2 40 Mg2 24 3 Cl 35 5 SO42 96 HCO3 61 在簡(jiǎn)分析中 常給出的是 Na K 總量 meq L 該值一般是計(jì)算值 Na K 濃度單位之間的換算 系數(shù)25 一般的地下水中 K 約 Na K 的1 10 水按硬度的分類(lèi) 鈉吸附比評(píng)價(jià)灌溉水質(zhì)的有用指標(biāo) 2第二組指標(biāo)人類(lèi)排放的生活污水和大部分工業(yè)廢水中都含有大量有機(jī)物質(zhì) 其中主要是耗氧有機(jī)物如碳水化合物 蛋白質(zhì) 脂肪等 耗氧有機(jī)物種類(lèi)繁多 組成復(fù)雜 因而難以分別對(duì)其進(jìn)行定量 定性分析 因此 一般不對(duì)它們進(jìn)行單項(xiàng)定量測(cè)定 而是利用其共性 如它們比較易于氧化 故可用某種指標(biāo)間接地反映其總量或分類(lèi)含量 氧化方式有化學(xué)氧化 生物氧化和燃燒氧化等 都是以有機(jī)物在氧化過(guò)程中所消耗的氧或氧化劑的數(shù)量來(lái)代表有機(jī)物的數(shù)量 化學(xué)需氧量生化需氧量總有機(jī)碳氧化還原電位表征水體環(huán)境狀態(tài)的指標(biāo) 化學(xué)需氧量 ChemicalOxygenDemand COD 是指采用化學(xué)氧化劑氧化水中有機(jī)物和還原態(tài)無(wú)機(jī)物所需消耗的氧的量 單位為mg L 高錳酸鉀 KMnO4 重鉻酸鉀 KCr2O7 和碘酸鉀 KIO3 是測(cè)定水中COD的三種常用的氧化劑 重鉻酸鉀是這三種氧化劑中測(cè)定效果最好的一種 氧化率約為90 它可以把大多數(shù)種類(lèi)的有機(jī)物完全氧化為二氧化碳和水 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中過(guò)量使用的重鉻酸鉀也比其它氧化劑相對(duì)容易測(cè)定一些 CODCr常用于測(cè)定工業(yè)廢水和生活污水 廢水排放標(biāo)準(zhǔn)是依據(jù)的CODCr結(jié)果 CODMn用于測(cè)定地表水 地表水質(zhì)量評(píng)價(jià)是依據(jù)的CODMn結(jié)果 地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中也是依據(jù)的CODMn結(jié)果 生化需氧量 BiochemicalOxygenDemand BOD 是指水體中的微生物在降解水中有機(jī)物的過(guò)程中所消耗的氧的量 以mg L表示 在人工控制的條件下 使水樣中的有機(jī)物在微生物作用下進(jìn)行生物氧化 在一定時(shí)間內(nèi)所消耗的溶解氧的數(shù)量 可以間接地反映出有機(jī)物的含量 BOD的測(cè)定實(shí)質(zhì)上是一個(gè)氧化過(guò)程 生物降解 在該過(guò)程中 微生物只起到了一種中間介質(zhì)的作用 通常采用20 下培養(yǎng)5天的測(cè)定結(jié)果來(lái)表示BOD值 并將其記為BOD5 總有機(jī)碳 TotalOrganicCarbon TOC 總有機(jī)碳是水中各種形式有機(jī)碳的總量 以mg L表示 測(cè)定方法是在特殊的燃燒器中 以鉑為催化劑 在900 溫度下 使水樣氣化燃燒 燃后測(cè)定氣體中CO2含量 從而確定水樣中碳元素總量 在此總量中減去無(wú)機(jī)碳元素含量 即可得總有機(jī)碳量 TOC雖可以總有機(jī)碳元素量來(lái)反映有機(jī)物總量 但因排除了其他元素 仍不能直接反映有機(jī)物的真正濃度 COD BOD和TOC是表征水體環(huán)境有機(jī)污染的水質(zhì)指標(biāo) 在河流污染控制的研究中 BOD的測(cè)試非常重要 氧化還原電位氧化還原電位是表征水體氧化還原狀態(tài)的一個(gè)綜合性指標(biāo) 其單位為V或mV 天然水體中的氣體 無(wú)機(jī)物 有機(jī)物和微生物共同組成了一個(gè)復(fù)雜的氧化還原動(dòng)平衡體系 氧化還原電位即是這種作用的綜合表現(xiàn)和結(jié)果 Eh值為正 說(shuō)明水系統(tǒng)處于比較氧化狀態(tài) Eh值為負(fù) 說(shuō)明水系統(tǒng)處于比較還原狀態(tài) 3第三組指標(biāo)堿度酸度表征水系統(tǒng)酸堿平衡特征的指標(biāo) 堿度 Alkalinity 表征水中和酸的能力的指標(biāo) 堿度是指水中所含能與強(qiáng)酸發(fā)生中和作用的全部物質(zhì) 堿度主要取決于水中HCO3 CO32 的含量 堿度一般使用當(dāng)量濃度為50 meq L 的硫酸H2SO4通過(guò)滴定法來(lái)測(cè)定 由碳酸鹽和重碳酸鹽所引起的堿度通常被稱(chēng)為碳酸鹽堿度 碳酸鹽堿度可根據(jù)水質(zhì)分析結(jié)果來(lái)進(jìn)行計(jì)算 其方法是用50乘以CO32 和HCO3 的毫克當(dāng)量濃度之和 酸度 Acidity 酸度是表征水中和堿的能力的指標(biāo) 組成水中酸度的物質(zhì)可歸納為三類(lèi) 1 強(qiáng)酸 如HCl HNO3 H2SO4等 2 弱酸 如CO2 H2CO3 HCO3 及各種有機(jī)酸等 3 強(qiáng)酸弱堿鹽 如FeCl3 Al SO4 3等 水中這些物質(zhì)對(duì)強(qiáng)堿的總中和能力稱(chēng)為總酸度 氫離子濃度是水中呈自由離子狀態(tài)的H 數(shù)量 而總酸度則表示了中和過(guò)程中可與強(qiáng)堿反應(yīng)的全部H 數(shù)量 包括了已電離的和將要電離的兩部分 試述一般情況下 地下水中總硬度與總堿度的關(guān)系 第三節(jié)地下水水質(zhì)資料的分析及處理 地下水科學(xué)是一門(mén)數(shù)據(jù) 密集型 科學(xué) 水文地球化學(xué)研究往往需要大量的數(shù)據(jù)來(lái)正確地解釋水文地球化學(xué)問(wèn)題 數(shù)據(jù)分析和處理在水文地球化學(xué)研究中十分重要 水質(zhì)分析結(jié)果的可靠性檢驗(yàn)比例系數(shù)分析法的應(yīng)用地下水化學(xué)成分的圖示法 1水質(zhì)分析結(jié)果的可靠性檢驗(yàn)為了使用水質(zhì)分析資料對(duì)水文地球化學(xué)問(wèn)題進(jìn)行正確解釋 首先應(yīng)對(duì)水質(zhì)分析結(jié)果的可靠性進(jìn)行檢驗(yàn) 只有正確的分析結(jié)果才能得出可靠的結(jié)論 主要的檢驗(yàn)方法 陰陽(yáng)離子平衡的檢驗(yàn)分析結(jié)果中一些計(jì)算值的檢驗(yàn)根據(jù)碳酸平衡關(guān)系的檢驗(yàn) 1 1陰陽(yáng)離子平衡的檢驗(yàn)水中陰陽(yáng)離子的平衡誤差可用下式來(lái)計(jì)算 式中 E為相對(duì)誤差 nc na分別為陽(yáng)離子和陰離子的毫克當(dāng)量濃度 meq L 如Na K 為實(shí)測(cè)值 E應(yīng)小于 5 如Na K 為計(jì)算值 E應(yīng)等于零或接近于零 電中性條件 Zmc Zma 1 2分析結(jié)果中一些計(jì)算值的檢驗(yàn)總?cè)芙夤腆w 如果總?cè)芙夤腆w是計(jì)算值 應(yīng)檢驗(yàn)其數(shù)值是否減去了1 2的HCO3 含量Na K 在簡(jiǎn)分析中 Na K 是計(jì)算值 其計(jì)算方法是 硬度 總硬度也是計(jì)算值 可按下述方法檢驗(yàn) TDS 如果水質(zhì)分析結(jié)果中有實(shí)測(cè)的TDS值 應(yīng)求得TDS的計(jì)算值 以檢驗(yàn)TDS實(shí)測(cè)值的可靠性 1 3根據(jù)碳酸平衡關(guān)系的檢驗(yàn)方法1 當(dāng)pH8 34時(shí) 水質(zhì)分析結(jié)果中不應(yīng)出現(xiàn)H2CO3 如果分析結(jié)果不符合上述的情況 則說(shuō)明pH或CO32 和H2CO3的測(cè)定有問(wèn)題 方法2 用計(jì)算的方法 也可以檢查pH和HCO3 CO32 測(cè)試結(jié)果的可靠性 可以推出 如果分析結(jié)果中 有CO32 檢出 則可以通過(guò)計(jì)算求出pH 判斷其與實(shí)測(cè)pH是否相差過(guò)大 1 4其它檢驗(yàn)方法在一般的地下水中 Na 的含量總是大于K 的含量 如果出現(xiàn)反常情況 則分析結(jié)果就值得懷疑 地下水中的Na 或Na K 一般不會(huì)等于零 如果出現(xiàn)這種情況 可認(rèn)為分析結(jié)果有錯(cuò)誤 電導(dǎo)與總?cè)芙夤腆w TDS 有較好的相關(guān)性 TDS mg L K 電導(dǎo) mS K為系數(shù) 0 55 0 75 電導(dǎo) mS 100 陰離子或陽(yáng)離子毫克當(dāng)量總數(shù) 升 一水樣分析結(jié)果如下 mg L 試從陰陽(yáng)離子平衡角度和碳酸平衡角度審查分析結(jié)果的可靠性 提示 25 下 pK2 10 33 2比例系數(shù)分析法的應(yīng)用對(duì)水質(zhì)分析數(shù)據(jù)可靠性檢驗(yàn)之后 就可以對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理 結(jié)合其它數(shù)據(jù)和資料 進(jìn)行水文地球化學(xué)分析和研究 比例系數(shù) 指的是水中溶解組分濃度之間的比例 這些組分可以是離子或氣體 單位可能是mg L或者meq L 比例系數(shù)分析法 常用于判斷地下水的成因和地下水化學(xué)成分的來(lái)源或形成過(guò)程 較為成熟的的比例系數(shù)如下所列 常用于判斷深層地下水是否是海相沉積水或者有海相沉積水的組成 殘余海水 鹽水 鹵水 海水 Na Cl 0 85 毫克當(dāng)量 升比值 Cl Br 300 毫克 升比值 鹽巖溶濾水 Na Cl 1 Cl Br 300變質(zhì)封存海水 殘余海水 Na Cl 0 85 Cl Br 300也可判斷海水入侵淡水含水層的范圍和程度 3地下水化學(xué)成分的圖示法離子濃度圖示法三線圖示法庫(kù)爾洛夫式 3 1離子濃度圖示法圓形圖示法 餅圖法 濃度單位為meq L 圓形的大小按陰陽(yáng)離于總毫克當(dāng)量數(shù)大小而定 把圓形分為兩半 一半表示陽(yáng)離子 一半表示陰離子 某離子所占的扇形的大小 按該離子毫克當(dāng)量占陰或陽(yáng)離子毫克當(dāng)量總數(shù)的比例而定 柱形圖示法 以毫克當(dāng)量數(shù)或毫克當(dāng)量百分?jǐn)?shù)表示 柱型分兩半 一半為陰離子 一半為陽(yáng)離子 柱子的高度與陽(yáng)離子或陰離子的毫克當(dāng)量總數(shù)成比例 注意離子的排列順序 多邊形圖示法 濃度為meq L 有四條平行軸 頂軸有meq L的比例刻度 在垂直軸的左右兩側(cè)分別表示陽(yáng)離子和陰離子 3 2三線圖示法 陰陽(yáng)離子毫克當(dāng)量百分?jǐn)?shù) Mg 14 Ca 35 Na K 51 SO4 1 Cl 8 HCO3 CO3 91 PlottingonaPiperDiagram Ca Mg Na K HCO3 CO3 Cl SO4 Ca Mg SO4 Cl HCO3 CO3 Na K Classification GroupingofwatersonthePiperDiagramsuggestsacommoncompositionandorigin iperDiagramsforLimestoneandAlluviumAquifers PiperDiagramsforLimestoneandAlluviumAquifers aquachem 3 3庫(kù)爾洛夫式為了簡(jiǎn)明地反映水的化學(xué)特點(diǎn) 可采用化學(xué)成分表示式 即庫(kù)爾洛夫式表示 數(shù)學(xué)分式形式表示水的化學(xué)成分 但并無(wú)數(shù)學(xué)上的意義 一般只寫(xiě)出其含量超過(guò)區(qū)域背景值或國(guó)家水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的微量元素和氣體組分 只列出meq 10 的陰 陽(yáng)離子 水中偏硅酸根 硝酸根含量有時(shí)較高 構(gòu)成了主要陰離子 10 這時(shí) 主體式中就須列出 氣體成分的單位一般為g L 只有放射性氣體氡氣例外 1愛(ài)曼 3 7Bq pH為6 8 M g l 為1 9 RockWare Inc AqQA