水文地球化学-第二阶段复习(六-十一章)

,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Company Logo,*,Click to edit Master title style,LOGO,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,Hydrogeochemistry,水文地球化学,第二阶段（,6-11,章） 复习,第六章 地下水化学成分的组成,本章内容：,天然水的组成,天然水的化学特征,元素的水文地球化学特征,天然水化学成分的综合指标,地下水化学成分的数据处理,Company Logo,天然水的化学特性,大气降水的成分特征,海水的成分特征,无机组分,定量组分,中量组分,微量组分,有机物,Company Logo,思考题：,1.,天然水的化学成分是指什么？,2.,地下水按水中所含颗粒大小及其在水中的分散状态可分为哪三种类型？,3.,化学物质在水中的含量常用哪三种浓度形式来表示？,4.,氢的三种同位素分别是什么？氚在水中以什么形式存在？,Company Logo,5.,地下水的形成、运动、演化均与（）与（）有密切联系。,6.,大气降水的成分特征是什么？,7.,海水中无机组分中三种组分是什么,?,8.,海水中有机物的来源是什么？,9.,河水化学成分受哪些因素影响？,10.,热带河流中河水为什么有较高的色度？,11.,酸雨是如何形成的？,12.,什么是人为富营养化？,Company Logo,元素的水文地球化学特性,硅、铝、铁、锰,地层中富含硅、铝、铁、锰的岩石和矿物,硅、铝、铁、锰在水中的形态及影响因素,硅、铝、铁、锰的特性,宏量元素,钙、镁、钠、钾（要求同上）,碳、硫（要求同上）,氯（要求同上）,营养元素,氮、磷（要求同上）,Company Logo,1.,硅、铝、铁、锰在地壳中属于丰度较高的元素,.,但是含量不高，一般为（）元素。,2.,无论是石英或铝硅酸盐的非全等溶解，水中溶解的,SiO,2,几乎全部以（）形式存在。它在水中发生（）。,3.,几乎所有天然水环境下，,( ),都是次要的。,4.,铝在地壳中所占重量百分数为,8.23%,，仅次于,(),占第三位。,5.,铝硅酸盐的非全等溶解的主要产物是,(),，高岭石强烈风化可形成,( ).,6.,铝在水中的存在形式受,pH,控制，在强酸性地下水中,(pH4),，水中铝的主要形式为,( ).,但是，在,pH,小于,4.0,的强酸性地下水中，每升水中铝可能几十,毫克,，甚至几百毫克，这种水多为,( ),。,Company Logo,7.,从,Fe,-H,2,O-CO,2,系统稳定场可以得到以下结果：在还原环境内，,pHNO,3,-,Fe,3+,SO,4,2-,CO,2,。从还原环境进入氧化环境的水，水中还原组分被( )的次序为CH,2,OHS,-,及H,2,SFe,2+,FeCO,3,NH,4,+.,19. 地下水中无机磷主要来源于( )的风化。全世界已发现固体磷酸盐中95%是( )。 地下水中磷以( ) 及( )两种形式为主。,Company Logo,三种水化学指标分别反映水的哪方面性质？,总溶解固体,(,矿化度,),、含盐量、硬度,(,总硬度、碳酸盐硬度、非碳酸盐硬度、暂时硬度、永久硬度,),、钠吸附比、化学需氧量、生化需氧量、总有机碳、氧化还原电位、碱度、酸度,(,离子酸度,),以上名词的定义、测定方法、反映水的哪方面性质,天然水化学成分的综合指标,Company Logo,1.,组成水中酸度的物质可归纳为哪三类？,2.,请解释说明酸度和水中的氢离子浓度是一回事么？,3.,总溶解固体的计算方法是什么？解释为什么这么计算。方程式是什么？与含盐量的计算有什么不同。,4.,硬度也称总硬度，它是（）和（）的总和。碳酸盐硬度是指,Ca,2+,和,Mg,2+,与,（,）,和,（,-,）,结合的硬度，以,（,）和（）毫克当量乘,（,）算得，如算得的数值（）总硬度，其差值称为（）硬度。,5.,为了使测定,BOD,值有可比性，通常采用在,（,）条件下，培养（）天所测得,BOD,值，记为,（,）,。,6.,碱度是表征水（）能力的一个综合指标。,7.,总有机碳是指水中各种形式（）的总量，单位以（）表示，总有机碳以符号,（,）代表。,8.,目前测定,COD,常用的氧化剂为（,K,2,Cr,2,O,7,）。,9.,如,Eh,恒为正值，说明水系统处于（）状态；反之，说明水系统处于（）状态。,10.,总溶解固体、含盐量、硬度、钠吸附比。这组指标主要是体现（）的指标。,Company Logo,1.,如果总溶解固体是计算值，应检查其数值是否减去,().,2.,在简分析中，,Na,+,+K,+,值是计算值。,(Na,+,+K,+,) (,毫克当量数总和,) ,（）,= (Na,+,+K,+,) (mg/L),。钠原子量,23,，钾,39,，一般地下水中，钾约为钠钾总和的,（,），故乘以,（,）。,3.,如果分析结果中有实测的,TDS,值，应求得,TDS,的,(),，以检查,TDS,实测值的可靠性。,4.,在一般的地下水中，,Na,+,总是（）,K,+,，如果出现反常的情况，分析结果值得怀疑。,5.,根据碳酸平衡理论：当,pH8.34,时，分析结果中不应出现,（,）。,6.,比例系数的计算方法也有多种，如：钠,/,氯比例，可以是,mg/L,之间的比值，记为,（,）；也可以是,meq/L,之间的比值，记为,（,）。,地下水化学成分的数据处理,Company Logo,7. Cl/Br,、,Br/I,、,Ca/Sr,和,Na,/,Cl,属于 判断地下水,(),的比例系数。,Cl,/Br,系数是（）的特征系数； 分析深层地下水的,Br/I,系数，常常可以判断该水是否是（）沉积水，或者其组成含有（）沉积水。与海水有关的沉积水的,Ca/Sr,系数约,（,）。 标准海水的,Na,/,Cl,系数平均值为,（,）。,8.,Mg,/,Ca,系数,用来,判断地下水化学成分的（）及其（）的系数：,9.,利用阴阳离子的毫克当量比例系数进行地下水化学类型的分类，人们称这种方法为（）分类。,10.,我国广大油气田的地下水多属,（,）型及,（,）型，但内陆浅层地下水中，有时也出现,（,）型水,。,Company Logo,地下水化学成分的图示法,地下水化学成分的图示法,离子浓度图示法,圆形图示法、柱形图示法、多边形图示法,三线图示法,水质资料的数学处理,数理统计法,均值法、相关分析、概率分布,水质模型,Company Logo,1.,水化学成分的图形表示通常有几种类型？,2.,水质资料的数学处理已日益广泛使用。其处理方法基本上可分为（）及（）两大类。,3.,水质资料数理统计方面的分析方法主要有哪四种方法？,4.,相关关系等于因果关系,，,对么？,5.,概率分布多用于对空间的分布，而不是对（）的分布，它常能反应出水质（）的差异，比简单的求平均值有用得多。,6.,在水质资料的数学处理方面，水质数学模型技术开始大量使用,，,常用的三种类型是什么？,Company Logo,7.,已知标态下，一个与大气接触很久的水样的水化学分析结果（,mg/L),：,Na,+,+K,+,=26,，,Ca,2+,=60,，,Mg,2+,=12,，,Cl,-,=100,，,SO,4,2-,=47,，,HCO,3,-,=64,（计算过程中尽可能保留两位小数）,1.,请计算水样的,pH,值及,CO,3,2-,的活度（假设浓度,=,活度，已知标态下,pCO,2,=10,3,Pa,，,KCO,2,=10,-1.47,，,K1=10,6.35,，,K2=10,-10.33,.,2.,请计算,TDS,，总硬度，暂时硬度，永久硬度,.,3.,请用三线图方法点汇在图上并按苏林分类法分类，进行苏林分类时可以将,Na+K,量等同于,Na,考虑。,Company Logo,地下水基本成因类型,渗入成因地下水化学成分的形成与特征,沉积成因地下水化学成分的形成与特征,火山成因：热水循环系统地下水成分的形成,与特征,第七章 地下水化学成分的形成与特征,Company Logo,1.,现代热泉是指与（）活动有关的热泉，它主要分布于,(,）或熄灭不久的（）以及新构造运动剧烈区内。不是纯粹的,(),，而是带有,(),特征的,(),2.,现代热泉按其气体类型分为哪几类 ？,3.,碳酸水中,CO2,主要来源于岩石的（）作用。碳酸水在出露地表时，因压力降低散失部分,CO2,，因此在泉口附近常形成钙华，这是判别（）泉的一个重要标志。,4.,温度（）的地下水称为热水，它是一种（）资源。高温热水带主要分布在活动板块的边界地带，呈狭窄的条带状延伸，长度达数千公里，具有全球规模，称为（）带。中低温热水带主要分布在构造活动相对稳定的板块内部地壳隆起区及地壳沉降区，其规模较小，也称（）带。,思考题,Company Logo,5.,无论是高温热水田或低温热水田，其形成条件均取决于（）四个要素。,6.,在高温条件下，岩石和矿物结合状态的水,(,结构水、结晶水、沸石水等,),转变为游离状态而进入现代地下水圈，这种水称为（）。,7.,冰岛热泉水化学成分有哪些特征？,8.,冰岛热水为（）热水，它可以表征（）作用区深部（）剖面中热水的特征。,Company Logo,简述：,1.,简述土壤中水,-,岩的作用过程，并说明,CO,2,、,O,2,及,CH,2,O,（有机物）的作用。,2.,已知一水样分析数据：,t=15,，,pH=5,，,HCO,3,-,=183mg/L,，假定活度等于浓度，请计算,PCO,2,值。,3.,用碳酸平衡机理解释溶洞中钟乳石的形成。,4.,一灰岩含水层，水与灰岩中的方解石达到饱和状态，当地下水在向前流动时，遇到石膏层，水与石膏达到饱和状态，再向前流动遇到含蒙脱石的页岩层，并以泉的形式出露地表。假定地下含水系统为开系统。请问地下水在整个流程中，其主要化学成分,(HCO,3,-,、,SO,4,2-,、,Na,+,、,Ca,2+,),在浓度上有什么变化？其水化学类型有什么变化？,Company Logo,5.,在一个复杂的沉积岩深层地下水系统中，地下水在区域流的方向上，,HCO,3,-,明显升高，而,SO,4,2-,明显降低，请问什么样的地球化学过程使上述阴离子有如此明显的变化？,6.,在花岗岩的风化裂隙水中，主要的阴阳离子是哪些？常见的水化学类型是哪种？并说明你的结论的水文地球化学依据，并写出水,-,岩作用反应式。,7.,有两个地下水系统，在各自的流程中，同样都遇到灰岩和白云岩，但其相遇顺序不同。,A:,先遇白云岩，后遇灰岩；,B:,先遇灰岩，后遇白云岩。假定水温都是,15,，请问在整个地下水流程中，产生哪些地球化学反应？水流过这两个系统后，它们的,Mg,/,Ca,有什么区别？,8.,试述沉积成因水的形成过程？,Company Logo,8.1,同位素基础知识,8.2,氢氧稳定同位素,8.3,氢的放射性同位素,氚,8.4,碳同位素,8.5,硫同位素成分,8.6,同位素在水文地质学中的应用,8.7,地下水污染研究中环境同位素方法的应用,第八章 同位素水文地球化学,Company Logo,1.,周期表中占有同一位置，其原子核中（）相同而（）不同的某一种元素的原子，称为同位素。,2.,同位素按不同的条件分为几类？都是什么？,3.,物质中，某元素的各种同位素的（）即为该物质中该元素的同位素组成，（），这二种同位素在水中的相对含量，即为水的同位素组成。,4.,同位素组成表示方法分为（），（）和（）。同位素丰度是指在自然界或物质中某一元素的各种同位素在该元素中的所占的（）。同位素比值指物质中某一元素的两种同位素（）之比。,值（千分偏差值）指物质中某一元素的两种同位素的比值相对于某一种标准比值的（）值。此值能直接反映出样品同位素组成相对于标准样品的（）和（）。,5.,某元素的同位素，由于质量的差异，使其在物理,-,化学过程中，以不同的比例分配于不同的物质或不同相之间的现象，称之为（）。同一体系，两种物质（或两种不同相）之间，同位素分馏程度用两种物质中同位素比值之商表示， 此值为（）。除了分馏系数外，通常还用分馏差来反映两种物质之间的同位素分馏程度。对于,A,、,B,两种物质，其分馏差定义为：（）,6.,由于某种元素的一种同位素被另一同位素所（），从而引起物质在（）性质上出现差异的现象，称之为同位素效应。 同位素效应是造成（）的根本原因。,同位素基础知识,Company Logo,7.,同位素效应可以分为哪四种？,8.,同位素交换反应指不同的化合物之间，不同相之间或不同的分子之间，只发生同位素的（），而不发生（）反应。,9.,同位素交换反应的影响因素有哪些？,10.,同离子效应指一种矿物溶解于水中，若水溶液有与矿物溶解相同的离子，则这种矿物的（）降低。,11.,盐效应指矿物在纯水中的溶解度（）矿物在高含盐量的溶液中的溶解度，这种（）升高使矿物溶解度（）的现象。,12.,由动力同位素效应,(,反应速度差异效应,),引起的同位素分馏，称之为（）。一般规律是（）的同位素比（）同位素反应速度快，优先（）产物之中。,13.,动力系统可分为（）系统和（）系统两种方式：在封闭系统中，动力分馏与反应物的（）程度有关，当反应物消耗（）时分馏就越（）。,14.,物理过程引起的同位素分馏即物质在（），（），（）等过程中，所发生的同位素分馏。,15.,由于不同氢、氧同位素所组成的水分子的蒸汽压（），因此在水的蒸发和凝结过程中会发生（）作用。通常用（）分馏模型来描述这种分馏过程。,Company Logo,1.,由于岩石中的,18,O,值大，水岩同位素交换的结果使水富含（）,（,水中的,18,O,值增大），称为氧漂移。 一般在温度（）条件下发生的水岩作用中“氧漂移” 明显。由于岩石中氢很少，故水岩反应一般不会引起（）的漂移。因此，在地下热水中，常发现（）高于大气降水，而（）值与降水相近。,2.,不同的同位素分子，由于质量的不同，其分子平均速度不同，因而在分子扩散中引起（）,.,在水体的蒸发过程中，,H,2,16,O,比（）更容易扩散进入气相，使气相富含,16,O,而液相富含（）,这是（）引起同位素分馏的原因。,3.,大气降水主要来自由海水蒸发所形成的蒸汽团。在蒸汽团向大陆运移的过程中，由于不断的凝结与形成降水而产生（），而同位素分馏受到一系列因素的制约,使得大气降水的同位素组成随着自然地理条件的不同而呈现有规律的变化，这些因素包括（）。,4.,大气降水中的,18,O,和,D,随地面或云层的温度升高而（），反之，则（）。,氢氧稳定同位素,Company Logo,5.,大气降水中的,18,O,和,D,由沿海到大陆内部逐渐（）的现象。大气降水中的,18,O,和,D,值随纬度增加而（）。,6.,大气降水中（）和（）随海拔高度增加而下降的现象，高程效应实际上是（）效应的反映，一般用同位素（）表示,:,不同地区同位素高度梯度差别很大，海拔高度越高，高程效应越（）。,7.,一般雨量越大，（）和（）值越小。降雨量与,值呈（）相关。,8.,山体屏蔽效应指山体背风坡，沿云团前进方向，降水的（）和（）值不断增高的现象。在山体背风坡，由于地形发生变化，云团由上升变为下降，气温升高，部分雨滴转变为蒸汽消失，结果使云团蒸汽的重同位素含量（），导致降水,值沿云团前进方向（）的现象。,9.,根据水-岩同位素交换反应的特点，从地下水地质学的角度可以把地下水划分为,哪几种水？,10.,全球性或地区性大气降水的,18,O,和,D,值往往呈（）关系。,1961,年克雷格（,H.craig,）提出了全球降水线方程，即,craig,降水线方程为（）,11.,地下水的,H,、,O,同位素组成，主要取决于其（）。,12.,地下热水指温度高于,(),的地下水，地下热水的同位素成分具有哪些特点？,Company Logo,1.,3,1,H,或,T,，其半衰期,T1/2=12.623a,，氚在水中以（）的形式存在，它是水的组成部分，因此是最理想的（）。 氚的浓度单位以（）表示，,1,（）,=1,个氚原子,/1018,个氢原子。天然氚由高空宇宙射线与稳定的（）作用产生。,2.,人工氚主要由（）实验产生的。产生大量的人工氚破坏了（）的平衡。,3.,地下水中的氚值及其变化取决于含水层的（），（）及（）。 潜水和浅层的承压水属现代循环水，一般都有较高的（），而深层承压水不含或含极少的（）。,4.,现代循环地下水中氚值有哪些特点？,5.,自然界中碳有（）种同位素，（）和（）为稳定同位素。（）为放射性同位素。以,PMC,（,Percentage of modern carbon,）表示，含义是（）。标准样是,1840-1860,年间树木的（），但已用完，目前国际标准采用（），,A,标,=0.95NBS-4990,。,氚、碳、硫,Company Logo,6.,在光合作用中，植物中碳的分馏主要分两步,：（）和（）,7.,在硫酸盐类数量有限的封闭系统中对生成物（）开放。,8.,在含有无限硫酸盐水补给的含水层中，由于被还原的硫酸盐能不断地得到补充，地下水中,( ),基本稳定，所以还原生成的硫化物,H,2,S,、黄铁矿等，一般都强烈的富集,( ),。,9.,温度越低,含硫化合物之间的分馏系数越,( ),反之越,( ).,Company Logo,1.,大气降水中的,D,和,18,O,值具有（），据此可确定含水,层中地下水的补给区高程。如果地下水取样点附近大气降,水的,D,和,18,O,值已知，则可按下式求得补给高程,（）,2.,某矿泉水,18,O=-10.55，,附近大气降水,18,O =-9.25,，,h=385m，K=-0.3/100m,代入公式求得,H,=,（）,.,3.,大量的同位素研究表明，地下热水,18,O,、,D,值与当地,大气降水近似，说明其,( ),为其主要部分。,4.,使用同位素法确定混合水比例的前提条件是：（,1,）端元,混合水样的同位素成分存在（）；（,2,）发生混合作用后，,水的（）未与（）相互作用而发生改变。,同位素在水文地质学中应用,Company Logo,5.,天然,14,C,主要由宇宙射线中的（）轰击大气中（）而产生的，同时又,进行,14,C,的（），,14,C,的形成与衰变处于（）平衡。,14,C,只分布在与大气,CO,2,发生交换关系或者前不久才失去这种关系的各种形式的含碳物质,中。一旦含碳物质脱离交换库，则其中的,14,C,就发生（），这是（）的,基础。,6.,地下水,14,C,年龄指地下水与（）隔绝后距今的（）。故,14,C,测定地下,水年龄仅适用于封闭条件良好的（），对（）不适用。,7.,由于人工核试验破坏了氚的自然,( ),，再加上含水层的埋藏条件复杂，,因而降水输入的,( ),含量难以确定，在实际应用中必须加以修正。,Company Logo,8.,氮是一种生物活性元素，在许多对生命活动有重要影响并且影响地下水水质的反应中都有氮的参与。当氮以氨氮,( ),亚硝酸盐氮,( ),硝酸银氮,( ),存在于地下水中时，可构成对饮用水的污染，即所谓的“（）”。,9.,随着对硝酸根中,18,O,含量进行测定成为可能，在地下水氮污染研究中使用同位素（）循环及氮（）的转化越来越受到人们的重视。（）和（）的联合使用提供了一种新的工具，使得人们能够区分不同的硝酸根来源，确定反硝化过程，并且对土壤,-,水系统中的氮均衡进行分析。,10.,15,N,是以大气（）为标准进行标记的，因此对于大气起源的氮，,15,N,2,=,（）,。,11.,目前在含氯有机污染物研究方面的热点是使用（）技术对（）在地下水中的降解作用进行研究。,Company Logo,12.,垃圾填埋场淋滤液及气体的同位素主要指的是甲烷与二氧化碳中的（）和（）的同位素。,13.,地下水中的甲烷分为（）种类型：通过甲烷生成作用形成的甲烷，称为（）甲烷；另一种是在地壳深部或地幔环境下通过无机,CO,2,还原形成的甲烷，叫（）；还有是天然气中的甲烷叫做（）甲烷。甲烷分馏作用对于区分地下水中甲烷的来源都是非常有用的，因为生物起源与热力起源及非生物起源在（）成分上有明显差别。,14.,垃圾填埋场淋滤液及气体同位素成分的特征对于区分（）起源的气体和其他起源的气体是非常有效的,Company Logo,第九章 元素在地下水中的迁移与沉淀,9.1,概述,9.2,元素在地下水中迁移的一般特征,9.3,弥散作用,Company Logo,1,、什么是标型元素？其标型程度取决于什么因素？,2,、根据空气迁移的标型元素，表生带可区分那几种氧化,-,还原环境？每一样环境有何特征？,3,、什么是水迁移强度系数？迁移相对性系数和沉淀强度系数？,4,、什么是弥散作用？它包括哪几种作用？,5,、什么是分子扩散，对流迁移和渗透分散？,思考题,Company Logo,第十章 水的地球化学循环,一、地下水圈的概念,二、地壳中水的地球化学循环,三、成矿过程中水的地球化学循环,Company Logo,思考题：,1.,地下水圈有几种？,2.,水文循环和地质循环的概念。,3.,按水动力学条件将沉积盖层分为几个水动力带？都是什么动力带？,4.,地壳中水的地球化学循环的含义是什么？,Company Logo,地下水污染,地球化学环境与人体健康,第十一章 水文地球化学的应用,Company Logo,1.,污染的两个条件：一是水质（），二是这种变化是（）引起的。,2.,地下水的污染特征是由地下水的（）特征决定的。地下水污染特征具有（）性、（）性和（）性。,3.,地下水的污染源有（）（）（）（）。,4.,以硝酸盐形式,(NO3-N),存在的（）是天然水最常见的污染物。,5.,有机氮的矿化过程包括两个阶段：（）和（）,6.,地下水氮污染状况取决于（）过程 。地下水中的,NO3-,分为（）来源和（）来源两类。,7.,硝化过程是一个需要（）和（）参加，并消耗（）的一个生物氧化过程，是一个（）能量的反应。使,NO3-N,通过微生物还原为（）或（）形式的气态氮的过程称为反硝化过程，或称反硝化作用。,地下水的,污染,Company Logo,8.参加反硝化过程的微生物通常是（）型细菌。但是某些（）细菌也能还原硝态氮，凡是参加反硝化作用的细菌统称为（）菌。,9.土壤中主要反硝化产物是（）。硝化过程特点（），反硝化过程特点（）。,10.铵的吸附作用并不产生（）的转化，但它为（）作用提供更充分的（）时间，使（）作用更完全。,Company Logo,1.,控制微量金属迁移转化的主要作用（）和（）。,2.,铬的来源：（）、污泥和（）。存在形式：（）和（）。（）毒性较大。阻碍六价铬迁移的机理有两个：（）和（）。,3.,汞的来源：用汞的（）工业,存在形式（）。可与阴离子络合，形成（）离子。吸附常以（）或（）价（）形式存在。,4.,控制微量非金属迁移转化的也主要是（）和（）。,5. As,来源：在（）中，,As,与（）共存，它常与（）结合形成硫化物。矿物中的,As,都是（）价，经氧化后，可变为（）砷酸盐，它们（）溶于水。,6.,地下水中,F-,含量主要是受（）的控制 。,7.,许多地下水受到有机化合物的污染，特别是（）性的卤代烃化合物的污染，而且其（）往往比受污染的地表供水水源高几个数量级。,影响氮转化的环境因素及地质因素,Company Logo,1.非极性的难溶的挥发性有机化合物是地下水系统中危害性（）的主要（）污染物。它们多属（）类，是疏水有机化合物（）。,2.控制有机化合物迁移的主要机理是（）（）（）和（）。,3.吸附方程是：（）。限制条件是（）和（）。,吸附是（），其等温吸附线是（）。,4.例题见前面。,5.简述不同相间的分配。,6.在水溶液系统中，影响有机化合物迁移的主要化学机理是（）、（）、水解及（）作用。,7.冲积物的零点电位pH值（pHz)为8.38，地下水的pH值为6.8，介质的pHpHz。表明（）。,影响有机化合物迁移的主要机理,Company Logo,