水文地球化學基礎知識點整理

　　1.標準狀態(tài)：指溫度為298K（25℃）、壓力為一巴（100000Pa）的狀態(tài)。(熱力學常用詞）

　　2.“反應的標準焓變化”用△Hr表示�！皹藴噬�成焓”用△Hf表示。

　　△Hr為正值，屬吸熱反應�！鱄r為負值，屬放熱反應。

　　△Hr＝∑△Hf(生成物)-∑△Hf（反應物）

　　3.“標準自由能”以△Gf表示�！胺磻�的標準自由能變化”以△Gr表示。

　　△Gr=∑△Gf(生成物)-△Gf（反應物）

　　△G值為負值，反應在恒溫恒壓下可自發(fā)地進行；△G值為正值，反應在恒溫恒壓下不能自發(fā)的進行，但逆反應可自發(fā)進行，△G=0，反應處于平衡狀態(tài)。

　　4.迪拜-休克爾方程：lgr??AZ2I

　　I1?Ba(r為活度系數(shù)，Z為離子電荷數(shù)，I為離子強度（mol/L),A、B為取決于水的介

　　電常數(shù)、密度和溫度的常數(shù)；a是與離子水化半徑有關的常數(shù)。) 當I<0.1時，方程具有很好的精確性。

　　離子強度I的計算公式：I?1Z?22imi（Zi為i離子的電荷數(shù)；mi為i離子的濃度（mol/L）;淡地下水的I值一般都

　　小于0.1mol/L，多用迪拜休克爾方程計算活度系數(shù)。

　　5.戴維斯方程：lgr??AZ2I

　　I1?Ba+bI(a值與迪拜休克爾方程中a值不同。b為校正參數(shù)，規(guī)定次要離子的b值為零，

　　該方程的應用范圍是I<0.5mol/L.) 。 蓋式用于TDS高的咸地下水。

　　6.全等溶解：礦物與水接觸產(chǎn)生溶解反應時，其產(chǎn)物都是溶解祖分，這即是全等溶解。

　　7.非全等溶解：礦物與水接觸產(chǎn)生溶解反應時，其反應產(chǎn)物除溶解組分外，還有新生成的一種或多種礦物或非晶質(zhì)固體組分，這即是非全等溶解。

　　8.溶度積（Ksp）：當難容電解質(zhì)溶于水而成飽和溶液時，溶液中同時存在溶解離子和未溶解離的固體。Ksp值越大，代表越易溶解。

　　9.溶解度：在給定溫度和壓力下，達溶解平衡時，溶液中溶解物質(zhì)的總量（mg/L）。用溶度積粗略計算溶解度總體偏小。

　　10.同離子效應：一種礦物溶解與水溶液中。若水溶液中有與礦物溶解相同的離子，則這種礦物的溶解度就會降低。

　　11.飽和指數(shù)：確定水域礦物出于何種狀態(tài)的參數(shù)，以“SI”表示。aA+bB=cC+dD. 按質(zhì)量作用定律，當上述反應大平

　　?C?c?D?d

　　衡時：?A?a?B?b ?K.上式左邊為活度積，以“AP”表示；如所有組分均為離子，即是活度系數(shù)積，用“IPA”表示。

　　SI=IAP/K. (AP(或IAP)=K，AP/K=1，IAP/K=1，達溶解平衡；如AP/K,IAP/K>1，反應向左進行，過；AP/K,IAP/K<1，反應向右進行，未。) SI=lgIAP

　　K(SI<0未飽和,si=0平衡，si>0過飽和。)。

　　SI<1，或si為負值，水與caco3處非飽和狀態(tài)，反應向右，caco3繼續(xù)溶解；si>1，或SI為正值，水與CaCO3處于過飽和狀態(tài)，反應向左，產(chǎn)生碳酸鈣沉淀。

　　12.水溫25℃時，pH=7,水為中性。中性pH值隨溫度升高，pH值減小。

　　13.碳酸三種化和形態(tài)：游離碳酸（H2CO3）,重碳酸（CO3）,碳酸（CO3）.

　　14.閉系統(tǒng)：與大氣無CO2交換，水與碳酸鹽間的溶解反應所消耗的CO2得不到補充，碳酸鹽的溶解受到CO2的控制。 特征：CO2?HCO3濃度低，而pH值較高；最后達到溶解平衡的Pco2值小于原始Pco2,一般在10?2巴左右。

　　15.開系統(tǒng)：與大氣有CO2交換，水與碳酸鹽間溶解反應所消耗CO2可得到補充，碳酸鹽溶解不受CO2控制。 特征：CO2?HCO3濃度高，而pH值較低；水中Pco2一般保持定值，其范圍一般在10?2—10?3巴之間。

　　16.氧化還原電位（Eh）：參加氧化還原反應的組分其活度一半都不是1mol，該反應達平衡時的電位。（V）

　　17.氧化數(shù)：在單質(zhì)或化合物中，假設把每個化學鍵中的電子指定給所連接的兩原子中電負性較大的一個原子，這樣所得的某元素一個原子的電荷數(shù)就是該元素的氧化數(shù)。氧化態(tài)=氧化數(shù)=價態(tài)。

　　18.吸附作用：pH低時（到一定程度），正的表面電荷吸附陰離子；pH高時，完全負的表面電荷吸陽離子；pH為中間值時，表面電荷為零，即電荷零點，pH值是電荷零點pH值，記為pHz。價態(tài)越大，吸附越大。

　　pHpHz表面電荷為負，吸陽離子。 ???2?

　　19.鋁在水中的存在形式受pH控制，在強酸性地下水中（pH<4.0），水中鋁的主要形式為Al3?；在堿性地下水中，可

　　?形成AlO?、AlO3。 32

　　20.總溶解固體：水中溶解組分的總量，它包括溶于水中的離子、分子及絡合物，但不包括懸浮物和溶解氣體。 TDS（礦化度）=陰離子+陽離子-1/2的碳酸氫根離子

　　21.硬度：以水中鈣鎂鍶鋇離子等非堿土金屬以外的金屬離子的總和來度量。

　　總硬度（鈣離子meq/L+鎂離子meq/L）*50=mg/L(CaCO3)，.

　　含鹽量=陰離子+陽離子

　　暫時硬度/碳酸鹽硬度（碳酸氫根離子meq/L+碳酸根離子meq/L）*50=mg/L

　　總>暫，總—暫=永久/非碳酸鹽硬度；暫>總，暫—總=負；

　　22.化學需氧量（COD）:化學化劑氧化水中有機物和還原無機物所消耗的需氧量，以mg/L表示。

　　23.生化需氧量（BOD）：微生物降解水中有機物過程中所消耗的氧量，以mg/L表示，一般小于COD。

　　24.堿度：表征水中和酸能力的指標。

　　25.酸度：表征水中和強堿能力的指標。

　　強酸：HCl,HNO3,H2SO4; 弱酸：CO2,H2CO3,HCO3,各種有機酸；強酸弱堿鹽：FecCl3,Al(SO4)3.

　　26.水分析數(shù)據(jù)可靠性的審查，分析結果中一些計算值的檢查：

　�。�1）總溶解固體是計算值，檢測是否減去0..5倍的碳酸氫根離子，是最常見錯誤。

　　（2）Na + K 值：（鈉離子+鉀離子）meq×25=（鈉離子+鉀離子）mg/L，鈉23，鉀29，一般*25.

　　計算法：陰離子meq-（鈣離子+鎂離子）meq=（鈉離子+鉀離子）meq

　�。�3）硬度：計算值，檢測法：（鈣離子+鎂離子）*50=總硬度mg/L（CaCO2）

　�。�4）TDS實測值與TDS計算值之差:

　　TDS<100mg/L,相對誤差應<±10％;TDS=100-1000mg/L,相對誤差應<±7％;tds>1000mg/L,相對誤差應<±5％;

　　（5）當pH<8.34，不應有碳酸根離子；當ph>8.4，不應有H2CO3。

　　27.自然界中三種可溶鹽：

　　氯化物(Cl) ①>硫酸鹽巖(SO4)②>碳酸鹽巖(HCO3)③;①>②>③礦化度大小順序；①←②←③沉淀順序，③起。 最先是氯化物自巖石中溶出，形成氯化物水，多出現(xiàn)在含鹽層及鹽漬化了的少數(shù)地區(qū)；

　　其次是巖石中的硫酸鹽及殘余氯化物被溶出，形成硫酸鹽。

　　28.沉積成因水的形成：與沉積物同時沉積的水。從松散的顆粒（泥和沙）到成巖一般三階段：壓實、脫水、固結。

　　29.地下水成礦作用：地下水溶液中的成礦組分，在適宜的地球化學環(huán)境中，在有利的地質(zhì)部位富集、沉積形成礦床的過程。

　　30.地下水的'存在形式：固態(tài)水（多年雪線以上及凍土層）、毛細水（包氣帶）、重力水（井、河水）、氣態(tài)水（包氣帶）結合水（靜電引力）、結構水。

　　31.地下水：埋藏于地表以下巖石空隙中的水。

　　32.地下水的污染：凡是人類活動導致進入地下水并使水質(zhì)惡化的溶解物或懸浮物。

　　33.地下水污染物（性質(zhì)）：

　　化學污染物：a無機物：NO3最普遍，濃度最高，面積最大，其次是Cl?，硬度（Ca2?+Mg2?）,SO4及TDS。

　　B有機物：一般是PPb級（10?9,10億分之一），或是PPt級（10?12），或是三致物（致癌，致畸形，致突變）。 生物污染物：細菌，病毒，寄生蟲。

　　放射性污染物：主要以Ra-226,Sr-90,Pu-239,Cs-137為主。

　　34.地下水污染源：

　　原因：a人為：生活污水，工業(yè)污水，地表雨水徑流（主要城市），固體廢棄物，生活垃圾，工業(yè)垃圾污泥，農(nóng)業(yè)污染。 b天然：它們天然存在，只是人為活動的影響下才進入地下水的環(huán)境的。過量抽地下水，采礦活動。

　　35地下水污染特點：A隱蔽性。B難以逆轉(zhuǎn)性。

　　36污染方式：直接和間接。

　　37.污染途徑：間歇入滲型，連續(xù)入滲型，越流型。

　　38有機氮礦化過程：有機氮礦化過程（異養(yǎng)型）

　　銨化過程?2?NH4?硝化過程（自養(yǎng)型）NO2,NO3??反硝化過程（異養(yǎng)型）N

　　,N2O2固氮過程同化過程有機氮.

　　34.硝化過程：它使NH -N通過自養(yǎng)型微生物氧化為NO3-N的過程，該過程作用越強，水污染越嚴重，用無機碳源，

　　CO2。

　　35.反硝化過程：它使NO3-N通過微生物還原為氧化態(tài)氮（N2,N2O）的過程，該過程作用越強，水污染越輕,用有機

　　碳（來自地表），還原環(huán)境。吸附作用為反硝化提供充分的時間。

　　36.生物降解：有機污染物在細菌作用下，從大分解到小分子，從有毒（有害）轉(zhuǎn)變?yōu)闊o毒（無害），最后變?yōu)镃O2,H2O,CH4， 等的過程。

　　37.鹽污染:地下水受硬度、氯離子、硫酸根離子、總可解固體等常規(guī)組分的污染。

　　38.鹽污染特點：空間，從城區(qū)中心向外延伸，濃度逐漸降低；污染對象：淺層潛水或潛水-承壓水含水層，深難污。

　　39.鹽污染原因：城市固體垃圾的淋濾，包氣帶中的Na-Ca交換，水鹽均衡的破壞。

　　40.硬度（水，鈣離子+鎂離子）與心血管疾病成負相關；硬度越低越易得心血管疾病，硬度越高越易得腸胃炎。

　　41.鈉：長期吃咸（含鈉量高）的易得高血壓，細胞外液中主要陽離子，占65％；24％在骨骼里，人體鈉來自食物。

　　42.碘：長期缺碘易得大脖子病，首批生命元素之一；大部分在甲狀腺里，碘合成重要元素，缺和高碘可引發(fā)病。

　　43.鈣：是人體和動物重要的必需元素。主要以磷酸鹽形式存在，集中骨骼和牙齒中。主在牛奶中，肉魚蛋少，果蔬微。

　　44.鎂99％在細胞和骨骼中。主要來自堅果、海產(chǎn)品、豆科植物和蔬菜，肉類中等，糖、脂肪中低；很有生命力的元素。

　　45.硒（Se）：有毒，是人體不可缺的微量元素，可預防克山病，克山病缺硒是重要因素。以硒酸鹽和鹽廣泛存在人體的肝、腎、血、脾、心、肺、肌肉中。硒無致癌性，與愛死亡率成負相關，有抗癌性。

　　46.鋅（Zn）：人體必需重要微量元素。主要在肌肉、骨骼、皮膚，指甲、發(fā)、皮膚可代表鋅的營養(yǎng)狀況。海產(chǎn)品最高，新果蔬最低；動物組織中的鋅可物利用性高，谷物、牛奶中的可生物利用性低。鋅不僅有生理功能，且具有營養(yǎng)作用，胰島素不可少元素，影響80多種酶的活性。

　　47.鉻（Cr）：人體必需元素之一，粗食品中大于精食品中鉻，補助胰島素發(fā)揮作用，促進糖元的合成，刺激葡萄糖氧化。 鉻也是自身有毒元素。

　　48.氟（F）：對牙齒很重要，必需元素，我國飲用水標準規(guī)定，氟的濃度為1毫克每升最優(yōu)濃度，小了可能 ，高了可能出現(xiàn)斑釉齒。

　　54砷（As）：有毒，，砒霜。主要分布食道，腎，敢，肺，皮膚。

　　55.鎘（Cd）：是老年人骨質(zhì)疏松，年輕人沒有，是人體不需的有毒元素。主要在肝腎。在人體累加。

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