涞源盆地地下水化学演化特征初步分析
第１２卷 第５期２０１４年１０月
南水北调与水利科技
Ｓｏｕｔｈ－ｔｏ－Ｎｏｒｔｈ Ｗａｔｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒｓ ａｎｄ Ｗａｔｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＶｏｌ．１２Ｎｏ．５
Ｏ
ｃｔ．２０１４水文地质与工程地质收稿日期：２０１４－０３－１６ 修回日期：２０１４－０５－１３ 网络出版时间：
２０１４－０８－２７网络出版地址：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｏｉ／１０．１３４７６／ｊ．ｃｎｋｉ．ｎｓｂｄｑ
ｋ．２０１４．０５．０３２．ｈｔｍｌ基金项目：中国地质调查局国土资源大调查项目“华北地方病严重区地下水勘查及供水安全示范”（１２１２０１１１２１１４９）
；重要能源基地水文地质环境地质调查综合研究（Ｇ
２０１１２３）；中国地质调查局环保公益性行业科研专项项目（２０１２０９０５３）作者简介：马剑飞（１９８７－），男，河北邯郸人，研究实习员，主要从事水文地质方面研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｍｊ
ｆｔｒｘ８７８９＠１６３．ｃｏｍＤＯＩ：１０．１３４７６／ｊ．ｃｎｋｉ．ｎｓｂｄｑ
ｋ．２０１４．０５．０３２涞源盆地地下水化学演化特征初步分析
马剑飞１，
李 伟２，刘 蕴２，李红超３，毕二平３（１．
中国地质科学院水文地质环境地质研究所，石家庄０５００６１；２．中国地质调查局水文地质环境地质调查中心，河北保定０７１０５１；３．中国地质大学水资源与环境工程北京市重点实验室，北京１０００８３
）摘要：为了研究涞源盆地地下水的水质形成过程及其主要控制因素，在野外水文地质调查的基础上，对该区地下水的化学特征进行了分析，并利用水文地球化学软件ＰＨＲＥＥＱＣＣ对地下水化学演化进行了反向模拟。结果表明：团圆向斜、东沟－大宁断层和牌坊－冯村断层等地质构造影响着地下水流场；方解石、白云石是决定研究区地下水化学演化的主要矿物；地下水中的主要化学成分及其化学演化与含水层岩性在空间上呈现一致性；人类活动可能造成了局部地下水中ｐＨ值、
三氮、硫酸根和氯离子等指标的异常。关键词：涞源盆地；地下水化学；水岩作用；ＰＨＲＥＥＱＣ；
反向模拟；混合作用中图分类号：Ｐ６４１．３ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７２－１６８３（２０１４）０５－０１４１－
０６Ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ
ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｉｎ Ｌａｉｙｕａｎ ｂａｓｉｎＭＡ Ｊｉａｎ－ｆｅｉ １，ＬＩ Ｗｅｉ ２，ＬＩＵ Ｙｕｎ２，ＬＩ Ｈｏｎｇ－ｃｈａｏ３，ＢＩ Ｅｒ－ｐｉｎｇ
３
（１．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｈｙｄｒｏｇｅｏｌｏｇｙ
ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｇｅｏｌｏｇｙ，ＣＡＳＳ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ０５００６１，Ｃｈｉｎａ；２．Ｃｅｎｔｅｒ ｆｏｒ Ｈｙｄｒｏｇｅｏｌｏｇｙ
ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｇｅｏｌｏｇｙ，ＣＧＳ，Ｂａｏｄｉｎｇ０７１０５１，Ｃｈｉｎａ；３．Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆ Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
ｏｆ Ｇｅｏｓｃｉｅｎｃｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｂｅｔｔｅｒ ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄ ｔｈｅ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄ ｍａｉｎ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｆａｃｔｏｒｓ ｏｆ ｌｏｃａｌ ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ ｑｕａｌｉｔｙ ｉｎ ｔｈｅＬａｉｙｕａｎ Ｂａｓｉｎ，ｔｈｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｆｉｅｌｄ ｈｙｄｒｏｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ，ａｎｄｉｎｖｅｒｓｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｗａｓ ｐｅｒｆｏｒｍｅｄ ｔｏ ａｄｄｒｅｓｓ ｔｈｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｈｙｄｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｓｏｆｔｗａｒｅＰＨＲＥＥＱＣ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ ｆｌｏｗ ｆｉｅｌｄ ｉｓ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｓｕｃｈ ａｓ Ｔｕａｎｙｕａｎ Ｓｙｎ－ｃｌｉｎｅ，Ｄｏｎｇｇｏｕ－Ｄａｎｉｎｇ Ｆａｕｌｔ，ａｎｄ Ｐａｉｆａｎｇ－Ｆｅｎｇｃｕｎ Ｆａｕｌｔ；ｃａｌｃｉｔｅ ａｎｄ ｄｏｌｏｍｉｔｅ ａｒｅ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｍｉｎｅｒａｌｓ ｉｎｖｏｌｖｅｄ ｉｎ ｗａｔｅｒ－ｒｏｃｋ ｉｎｔｅｒ－ａｃｔｉｏｎｓ；ｔｈｅ ｍａｉｎ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｏｎｓｔｉｔｕｅｎｔｓ ｏｆ ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ ａｎｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ ａｒｅ ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔ ｗｉｔｈ ｔｈｏｓｅ ｏｆ ａｑｕｉ－ｆｅｒ ｌｉｔｈｏｌｏｇｙ ｉｎ ｓｐａｃｅ；ａｎｄ ｔｈｅ ａｂｎｏｒｍａｌｉｔｙ ｏｆ ｐＨ ａｎｄ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｏｆ ｎｉｔｒａｔｅ，ｓｕｌｆａｔｅ，ａｎｄ ｃｈｌｏｒｉｄｅ ａｒｅ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｈｕｍａｎ ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ．Ｋｅｙ
ｗｏｒｄｓ：Ｌａｉｙｕａｎ ｂａｓｉｎ；ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ；ｗａｔｅｒ－ｒｏｃｋ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ；ＰＲＨＥＥＱＣ；ｉｎｖｅｒｓｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｍｉｘｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ 涞源盆地位于河北省保定市涞源县西北部，
太行山北段东麓，涞源县城位于盆地中心。受地质构造、地形地貌、气候
以及地下水超采等因素的影响［１］
，该地区地下水资源匮乏，
且已经严重制约了当地经济、社会的可持续发展。以往对该地区的研究多注重于地下水水量，很少关注地下水水质的演
化规律［１－３］。而地下水水质与当地经济发展、居民生活紧密
相关，开展地下水化学成分的调查和研究对于掌握自然地理条件和人类活动对地下水水质的影响，明确地球化学反应变化及地下水溶质运移特征，具有重要意义。
近年来迅速发展起来的反向水文地球化学模拟技术以质量守恒为基础理论，根据地下水化学资料来确定水体在演
化过程中可能发生的水岩相互作用［
４］
。余秋生等利用该方法，对南北古脊梁岩溶裂隙水系统划分的多种方案进行了验
证，并发现所研究的两个含水系统间存在水力联系［
５］
；于艳青等通过水文地球化学反向模拟计算了郑家泉泉域补给区地下水与含水层之间的水岩作用，分析了各取样点的水力联
系和补径排特征［６
］；徐丹对五大连池富ＣＯ２泉水水文地球化学演化特征进行模拟，定量讨论了泉水中矿物的溶解沉淀［
７
］。本文根据水文地质调查和水文地球化学调查结果，利用反向水文地球化学模拟的方法，对涞源盆地地下水化学成分的形成及其控制因素进行研究，探讨自然地理和人类活动对地下水化学成分的影响。
·
１４１·
水文地质与工程地质
１ 研究区概况
１．１ 气象水文
涞源盆地处于温带半湿润季风气候区，多年平均气温８．３℃，历史最高气温３８．８℃，最低气温－３０．６℃；
多年平均降水量５６４．６ｍｍ［３］
，
降水的年际变化大，年内分配不均匀，其中７月－８月降雨量占全年的７０％～８０％；
多年平均水面蒸发量１
２２９．３ｍｍ［３］
。拒马河发源自涞源盆地，属于大清河水系，为常年性河
流，在研究区内干流长４５．６５ｋｍ，流域面积１ ６５６ｋｍ２
。径流量季节变幅较大，历年平均径流量１．０３亿ｍ３
（１
９５０年－１９９９年）
。１．２ 地层岩性及地质构造
研究区内地层主要如下。
沉积岩：蓟县系雾迷山组中细晶白云岩、含燧石条带白云岩，厚度约９００ｍ，分布于研究区西北部、东部及东南部；寒武系馒头组紫红色泥岩、生物碎屑灰岩，厚度约１５０ｍ，与下伏地层呈平行不整合接触；寒武系中上统巨厚层泥晶灰岩、鲕粒灰岩、生物碎屑灰岩，厚度约２００ｍ；奥陶系泥晶灰岩、白云质灰岩，见零星燧石结核；第三系（５０～５００ｍ）胶结砾岩、砂质页岩；第四系（１
００～１５０ｍ）为冲洪积砂砾石、卵砾石、冲洪积土［
１］
。火成岩：
晚侏罗世至早白垩世黑云母花岗岩、中粒花岗闪长岩、石英闪长岩［
１］
。变质岩：新太古代阜平群变质岩系，主要为黑云斜长片麻岩、黑云钾长片麻岩；太古界五台群变质岩组，主要为黑云
石英片岩、角闪片岩［
１］。团圆向斜呈北东４０°方向展布，枢纽位于水石塘－谷家庄一带，核部地层由奥陶系马家沟和亮甲山组构成。研究区内区域断层主要发育两组：（１）牌坊－冯村压扭性断裂，北东７０°展布，倾向北西；（２）
东沟－大宁压扭性断裂，走向北东４０°
，倾向南东［３］
。１．３ 水文地质概况
研究区东部分水岭为侵入岩体，南部分水岭为上元古界片麻岩隔水层，东沟－大宁断层为隔水边界，限制了涞源盆地西北的地下水补给，因此研究区是一个较为封闭的水文地质单元。
按地下水类型，可将涞源盆地分为基岩裂隙水区和孔隙水区两个水文地质区。
（１
）基岩裂隙水区，主要分布于盆地四周中高山地区，由蓟县系到奥陶系的灰岩和白云岩组成，寒武系馒头组泥岩是
仅有的隔水岩层［８－
９］。含水层富水性不均匀，严格受到地质构
造控制，且大部分地区裂隙发育较差，接受降雨补给能力弱。
（２
）孔隙水区，主要分布于盆地中心。北部以第四系冲洪积砂砾石、卵砾石为主，形成潜水含水层，富水性相对较好，局部分布有第三系承压水；南部以第三系砾岩、砂页岩为
主，形成富水性较差的潜水含水层［
１０］
。降水入渗为研究区地下水的主要补给方式［
２］
。地下水流场多受到地质构造的控制［
１１－１３］。基岩地区受团圆向斜影响，研究区北部地下水向向斜核部汇集，再向涞源盆地以两
种方式排泄：（１）以泉水的形式汇集于冲沟河谷中；（２）以裂隙水侧向径流的形式在山前直接补给涞源盆地孔隙水。南部基岩地下水向向斜核部汇集的过程中，受到牌坊－冯村断层和寒武系泥岩隔水层的阻挡而大量涌出地表形成泉。涞源盆地中心的孔隙地下水由四周向中心汇集，最终于以泉群
或散流的方式排泄于拒马河［
１－
３］
。图１ 研究区采样点分布及模拟路径
Ｆｉｇ．１ Ｓａｍｐｌｉｎｇ
ｌｏｃａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｐａｔｈｓ２ 地下水化学特征
在详细调查研究区水文地质条件的基础上，２０１１年８月（丰水期）对区内潜水进行了采样分析。共设置１９个采样点（包括人口密集地区）
，其中９个基岩裂隙水取样点，孔深度６０～２５５ｍ，控制着涞源盆地四周的基岩山区；１０个松散岩类孔隙水取样点，孔深度２２～８６ｍ，均匀分布在涞源盆地。水样测定及质量控制按照《地下水污染调查评价规范》、由中国地质调查局水文地质环境地质调查中心完成。水样测试数据统计结果见表１。
分析表１可知：样品的ｐＨ值大多位于７．２～７．６之间。
一般情况下，地下水的ＴＤＳ值应随地下水流向逐渐升高［１
４］
。由于基岩地下水是盆地内孔隙水的补给源之一，因此前者ＴＤＳ要低于后者。团圆向斜基岩地下水从向斜两翼向核部汇集，ＴＤＳ值从２６９ｍｇ／Ｌ升高到约４００ｍｇ／Ｌ；从涞源盆地四周到中心，孔隙水的ＴＤＳ值从４００ｍｇ／Ｌ升高到５４４ｍｇ
／Ｌ。研究区内地下水的水化学类型主要为ＨＣＯ３
－
Ｍｇ·Ｃａ型（图２）。受含水层岩性影响，地下水中Ｎａ＋
和Ｋ＋浓度较低，其中Ｎａ＋
在基岩地区浓度范围为０．００４～２５．１ｍｇ／Ｌ，Ｋ＋浓度范围为０．０８～２．５０ｍｇ／Ｌ。ＳＯ４
２－
一般在１０ｍｇ／Ｌ至２０ｍｇ
／Ｌ之间，且也随地下水流浓度逐渐增加，个别点除外。Ｃｌ－
为稳定离子，在天然地下水系统中应随着地下水流向逐渐升高［１５］
，如沿ＬＹ－７→ＬＹ－８→ＬＹ－
９（Ｃｌ－浓度由４．５·２４１·第１２卷总第７４期·南水北调与水利科技·２０１４年第５期
水文地质与工程地质表１ 研究区地下水样化学成分及统计结果
Ｔａｂ．１ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｏｎｓｔｉｔｕｅｎｔｓ ｏｆ ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ
ａｒｅａｍｇ
／Ｌ地下水类型
取样点ｐＨ Ｃａ２＋
Ｍｇ２＋
Ｋ＋Ｎａ＋
Ｃｌ－
ＨＣＯ３－ＳＯ４２－
ＣＯ３２－
ＮＯ２－
ＮＯ３－
ＮＨ４＋ＴＤＳ裂隙水
孔隙水
ＬＹ－１ ７．４ ４９ ２８．３ ０．６２ １．２５
４．５ ２６６ １０．８ ０＜ＤＬ＊２．５ ０．１ ２６９ＬＹ－２ ７．４ ４８．８ ３３
０．５６ ０．７
５．５ ２３４ ３７．２ ０＜ＤＬ ２ ０．１ ３６１ＬＹ－３ ７．４ ９６．２ ２６．３ ２．５ ２５．１ １７．２ ３０７ ８５．５ ０＜ＤＬ
０
０．１ ６０４ＬＹ－４ ７．３ ３４．５ ４３．９ ０．６６ １．９ ７．０ ２７２ ２３．１ ０ ０．００３ ３．４ ０．１ ３９３ＬＹ－１０
７．４ ４６．４ ３１．１ ０．２７ ２１．３ ４．２ ２５４ ３８．２ ０ ０．００２ ２．７ ０．１ ２５８ＬＹ－１１ ７．５ ６１．９ ４３．６ ０．６７ ８．１１ ２．５
２５８ ９０．２ ０＜ＤＬ ０．９ ０ ２６７ＬＹ－１２ ７．９ ６１．８ ２６．１ ０．８
０．００４ ５．０
２８６ ７．０
０
＜ＤＬ
２．５
０ ３７５ＬＹ－１３ ８．３ ２７．９ ４６．８ ０．７６ ３．３ ６．０ ２３３ １９．１ ８．９７ ０．００１ ２．８ ０．１ ３０９ＬＹ－１４ ７．４ ３２．３ ４０．２ ０．７２ ０．０５
４．０
２４０ ２９ ０ ０．００１ １．４ ０ ３６０最小值７．３ ２７．９ ２６．１ ０．２７ ０．００４ ２．５ ２３３ ７
０
＜ＤＬ
０
０ ２６９最大值８．３ ９６．２ ４６．８ ２．５ ２５．１ １７．２ ３０７ ９０．２ ８．９７ ０．００３ ３．４ ０．１ ６０４ＬＹ－５ ７．３ ３６．８ ４０．７ ０．６３ ２．１８ ７．１ ２５０ ５．３ ０ ０．００１ ５．１ ０．１ ４１５ＬＹ－６ ７．４ ５２．５ ３８
０．４
０．７
６．５ ２８７ １４．８
０
＜ＤＬ
３．２
０．１ ３６０ＬＹ－７ ８．４ ５７．９ ２３．３ ０．０８ ０．０５ ４．５
２４８ １０．２ １２．７ ０．００４ １．９ ０．１ ３０９ＬＹ－８ ７．４ ４８．４ ２４
０．３６ １．５８ ２０．５
２７２ １０．８ ０ ０．００２ ８．４ ０ ４７７ＬＹ－
９ ７．４ ４６．６ ３９．９ ２．０５ １０．４ ２１．５ ２９５ ２９ ０ ０．０２４ ７．２ ０ ５４４ＬＹ－１５ ７．６ ４６．６ ２８．８ ０．０１ １．８１ ４．５ ２３０ １０．６ ０ ０．００１ ４ ０ ３８７ＬＹ－１６ ７．５ ５７．２ ２３．４ ０．０３ ０．８７ ５．０ ２５８ ６．２ ０＜ＤＬ ２．３ ０ ３７８ＬＹ－１７ ７．４ ３６．７ ３７．３ ０．６
０．８４
３．９ ２５６ ２０．５ ０＜ＤＬ
０．９
０．１ ３９３ＬＹ－１８ ７．３ ３０．４ ４４．１ ０．６４ ４．６１ ５．０ ２５０ １４．５ ０ ０．００１ ３．１ ０．１ ３２９ＬＹ－１９ ８．２ ４８．８ ４０．３ ０．２７ ０．９ １３．０ ２８１ １０．２ ０ ０．００１ ５ ０ ３２１最小值７．３ ３０．４ ２３．３ ０．０１ ０．０５ ３．９ ２３０ ５．３
０
＜ＤＬ
０．９
０ ３０９最大值
８．４
７８．４ ４４．１ ２．０５ １０．４
２１．５
２９５
２９．０ １２．７ ０．０２４ ８．４
０．１
５４４
注：＜Ｄ
Ｌ指低于检出限。ｍｇ
／Ｌ上升到２１．５ｍｇ／Ｌ）。但是表１显示，在向斜边缘的ＬＹ－３和ＬＹ－１９两个点，Ｃｌ－
却比较高，这是由于这两个点位于２ ０００以上人口的乡镇所在地，人类生产活动对Ｃｌ－
产生了影响。研究区地下水中三氮含量不高，且以ＮＯ３－
为主。与基岩地区（ＮＯ３－
浓度为０～３．４ｍｇ／Ｌ）相比，涞源盆地松散岩类地区的氮元素浓度普遍较高（ＮＯ３－
：０．９～８．４ｍｇ／Ｌ）。ＮＯ３－
浓度范围为０～８．４ｍｇ／Ｌ，ＮＨ４＋浓度均为０．１ｍｇ／Ｌ左右，而ＮＯ２－
多低于０
．００１ｍｇ／Ｌ。３ 地下水化学演化过程的模拟
３．１ 反向模拟剖面的选择
从地下水补给区到排泄区，
选择位于同一渗流途径上的几个采样点［１６－
１８］，作为反向模拟剖面。在基岩地区，选择从
向斜翼部至核部的ＬＹ－１→ＬＹ－２作为剖面线①；在盆地内部，分别选择从盆地边缘到中心的ＬＹ－５→ＬＹ－９、ＬＹ－６→ＬＹ－９、ＬＹ－７→ＬＹ－８→ＬＹ－９，作为模拟剖面线②、③和④→⑤（图１
）。设定模拟温度为２０℃。为了探究基岩裂隙水对盆地内孔隙水的补给［１
０］情况，
还选择ＬＹ－１７→ＬＹ－１８作为裂隙水到孔隙水的模拟路径（剖面⑥）。考虑到孔隙水和裂隙水存在混合作用，且无法得知二者混合的确切比例，故假设ＬＹ－１４（裂隙水）与ＬＹ－１７（孔隙水）分别以体积比１∶９、１∶１和９∶１进行混合，对其趋势进行研究与讨论
。
图２ 研究区水化学类型Ｐｉｐ
ｅｒ图示Ｆｉｇ．２ Ｐｉｐｅｒ ｃｈａｒｔ ｏｆ ｈｙｄｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｔｙｐｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ
ａｒｅａ３．２ 反应矿物相的选择
研究区内基岩地层除馒头组泥岩外，
均为灰岩和白云·
３４１·马剑飞等·涞源盆地地下水化学演化特征初步分析
水文地质与工程地质
岩；涞源盆地内的松散物质也基本来源于四周基岩地区。因此，方解石和白云石应是研究区内分布最为广泛的矿物，此
外也有石膏、黑云母、斜长石等矿物的出现［３］
。同时，地下水
和含水层间发生的阳离子交换也可能对地下水水化学特征产生影响。本文最终选择方解石、白云石、石膏、黑云母、斜
长石、萤石、岩盐、Ｃａ－
蒙脱石、ＣＯ２为反应矿物，
同时考虑了Ｍｇ２＋
、
Ｃａ２＋
和Ｎａ＋
之间的阳离子交换作用过程。３．３ 模拟计算与结果检验
利用ＰＨＲＥＥＱＣ软件对所选择的６条剖面进行模拟计算。由于所选择的矿物相的数目大于元素的数目，对模拟计算中会出现多个解。因此，应对这多个解进行分析检验，使
结果唯一［１７－
１９］。以剖面①两点的模拟结果为例（见表２
）。表２ 剖面①地下水水质演化反向模拟结果
Ｔａｂ．２ Ｉｎｖｅｒｓｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｉｎ ｐ
ｒｏｆｉｌｅ①矿物相反向水文地球化学模拟结果１ ２ ３ ４石膏 ０．２７７ ０．２７７ ０．２７７ ０．２７７ＣＯ２（ｇ）－０．２１８－０．２１８－０．２１８－０．２１８黑云母－０．００２－０．００２－０．００２－０．００２方解石－－０．４７１－０．３８５－０．１８３白云石
－０．０９２ ０．１４４ ０．１０１－Ｃａ２＋／Ｎａ
＋交换－０．１９２ ０．０４３－－０．１０１岩盐
０．０２８ ０．０２８ ０．０２８ ０．０２８Ｍｇ
２＋／Ｎａ＋交换 ０．２３５－ ０．０４３ ０．１４４斜长石 ０．００５ ０．００５ ０．００５ ０．００２萤石
－０．００３
－０．００３
－０．００３
－０．００３
注：表中数据单位为ｍｍｏｌ／Ｌ；负值表示沉淀，正值表示溶解；对于Ｃａ２＋／Ｎａ＋交换和Ｍｇ２＋／Ｎａ＋交换，正值表示Ｃａ２＋或Ｍｇ２＋交换出了含水介质中的Ｎａ＋，负值表示Ｎａ＋交换出了含水介质中的Ｃａ２＋或Ｍｇ
２＋。“－”表示模型中未考虑该矿物相的反应。
由于方解石和白云石在研究区中普遍存在，因而这两种矿物均应该参与反应。于是，结果１和结果４可排除在外。鉴于ＬＹ－１和ＬＹ－
２这两个采样点的水均出自于灰岩含水层，即Ｃａ２＋与Ｎａ＋的交换量应大于Ｍｇ２＋与Ｎａ＋
的交换量。在结果２中，方解石和Ｃａ
２＋的变化量较大。因此结果２最为恰当。其过程为：
［ＬＹ－
１水化学组成］＋０．２７７［石膏］＋０．１４４［白云石］＋０．０４３［Ｎａ＋
］＋０．０２８［岩盐］＋０．００５［斜长石］→［ＬＹ－
２水化学组成］＋０．２１８［ＣＯ２］
＋０．００２［黑云母］＋０．４７１［方解石］＋０．０４３［Ｃａ２＋
］＋０．００３
［萤石］对于另外５条剖面线，也采用相同的方式来检验模拟结果，以挑选出与实际情况最为相近的模拟结果。结果见表３和表５。
３．４ 结果讨论
通过模拟结果可以发现，
方解石、白云石是决定研究区地下水化学演化的主要矿物相。地下水中Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋
的浓
度主要取决于方解石和白云石的溶解和沉淀作用，以及阳离子交换。无论在基岩地区还是松散岩类地区，白云石多处于
溶解状态。在阳离子交换中，Ｍｇ２＋
和Ｎａ＋的交换较为普遍，且多为Ｎａ＋将含水层中的Ｍｇ２＋
交换出来，使地下水中Ｍｇ２＋
浓度不断升高，
因而在团圆向斜核部以及涞源盆地中心，地下水类型均为ＨＣＯ３－Ｍｇ·Ｃａ型。ＳＯ４２－
的来源考虑的是石膏的溶解。ＨＣＯ３－的含量除受到方解石和白云石溶
解／沉淀的控制之外，还受到ＣＯ２的影响。
３．４．１ 基岩裂隙水区
沿剖面①水流路径，
方解石以沉淀为主，在地下水中减少了０．４７１ｍｍｏｌ／Ｌ；白云石处于溶解状态，增加了０．１４４
ｍｍｏｌ／Ｌ；石膏的溶解体现在ＳＯ４
２－
浓度的增加上，由１０．８ｍｍｏｌ／Ｌ增加到了３７．２ｍｍｏｌ／Ｌ。因此，对研究区的基岩地下水水化学演化起主要作用的是方解石的沉淀、白云石的溶
解以及石膏的溶解，阳离子交换也对Ｃａ
２＋
浓度的变化有一定影响。分析剖面①的地下水化学演化机理，
由于本地区含水层为灰岩为主，因此地下水中方解石饱和指数较高，因此更易出现沉淀；而白云石饱和指数较低，呈溶解状态。
３．４．２ 松散岩类孔隙水区
剖面②至剖面⑤位于孔隙水地区，地下水补给一部分来自于大气降水，另一部分来自于四周中基岩裂隙水的侧向补给。这四条剖面的水流路径上，矿物相的变化具有一定相似性。剖面②和剖面③的方解石和白云石均呈溶解状态，但是剖面②的方解石溶解量很小，只有０．００２ｍｍｏｌ／Ｌ。剖面③的方解石溶解量大于白云石。这可能是由于涞源盆地南部基岩均为蓟县系白云岩，使地下水中白云石趋于饱和而造成的。方解石在剖面④和剖面⑤是处于沉淀状态，白云石均处于溶解状态，其原因同样与其上游含水介质岩性有关。
表３ 研究区地下水水质演化反向模拟结果
Ｔａｂ．３ Ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｉｎ ｓｔｕｄｙ
ａｒｅａ矿物相裂隙水孔隙水剖面①
剖面②
剖面③
剖面④
剖面⑤
石膏 ０．
２７７ ０．１４１ ０．００７ ０．０００ ０．０１６ＣＯ２（ｇ）－０．
２１８ ０．１３７ ４．６８０ ０．００３ ０．０１０黑云母－０．
００２ ０．０３７ ０．００７ ０．０００ ０．００２方解石－０．
４７１ ０．００２ ０．２５０－０．０１４－０．０３８白云石 ０．１４４ ０．０４９ ０．０１６ ０．０１０ ０．０２１钙蒙脱石
－
０．
０５３ ０．１００ ０．００１ ０．００３Ｃａ
２＋／Ｎａ＋交换 ０．０４３－０．０２７ ０．００９ ０．００７－０．０２４Ｍｇ
２＋／Ｎａ＋交换－
０．
０００ ０．２１９ ０．０００ ０．００２岩盐 ０．
０２８ ０．２８７ ０．４５２ ０．０１６ ０．０１２斜长石 ０．
００５－０．１１５－０．０２３－０．００１－０．００６萤石－０．００３ ０．００１ ０．００１－－不确定度
０．０４
０．０１
０．０８
０．０４
０．０６
注：表中“０．０００”表示该数值小于４．９×１０－４ ｍｍ
ｏｌ／Ｌ。其余说明与表２相同。 在阳离子交换方面，
剖面②、剖面④→⑤主要是以Ｎａ＋
／Ｃａ２
＋交换为主，剖面③以水中的Ｎａ＋／Ｍｇ２＋
交换为主。这是由于
ＬＹ－５以北、ＬＹ－７和ＬＹ－８以西的基岩地区以灰岩为主，ＬＹ－６以南的基岩地层以蓟县系的白云岩为主。含水介质不同，使得参与交换的阳离子的种类也有所不同。除此之外，石膏的
溶解使两条剖面地下水ＳＯ４
２－
浓度逐渐升高。综上所述，基岩岩性决定了盆地内部冲洪积物中的矿物分布，进而影响到盆地孔隙水水质的变化。因为研究区西北部灰岩分布较东南部分广，所以剖面②方解石由于更接近饱和，剖面④和剖面⑤的方解石已处于过饱和状态，阳离子交
换以Ｃａ２＋／Ｎａ
＋
交换为主；剖面③的白云石更趋于饱和，阳离·４４１·第１２卷总第７４期·南水北调与水利科技·２０１４年第５期
子交换以Ｍｇ２＋／Ｎａ＋交换为主。
３．４．３ 裂隙水与孔隙水混合作用模拟
对于不同溶液混合时所发生的化学作用，Ｂｕｎｅｙｅｗ于１９３２年发现了混合溶蚀现象，１９６１年Ｂｏｇｌｉ提出了混合溶蚀理论［２０］。近年来，Ｑｉａｎ等人发现两个水样混合时，可能会发生混合溶蚀沉淀作用，甚至当混合比例不同，作用类型也有所不同［２１－２３］。
剖面⑥模拟的是裂隙水（ＬＹ－１４）和孔隙水（ＬＹ－１７）以不同比例混合后径流至ＬＹ－１８的情况。首先对ＬＹ－１４和ＬＹ－１７按照不同比例混合时可能发生的混合溶蚀沉淀作用进行计算，结果见表４。
表４ 混合后水样主要矿物的饱和指数
Ｔａｂ．４ Ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ ｉｎｄｅｘｅｓ ｏｆ ｍａｉｎ ｍｉｎｅｒａｌｓ
ｏｆ ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ ｓａｍｐｌｅｓ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｍｉｘｉｎｇ ｒａｔｉｏｓ
矿物相
ＬＹ－１４∶ＬＹ－１７（体积比）
９∶１ １∶１ １∶９
方解石－０．１６－０．１６－０．２３
ＣＯ２（ｇ）－２．０３－２．０１－２．００
白云石－０．０２－０．０２ ０．０１
石膏－２．５３－２．４９－２．４６
表４显示，ＬＹ－１４与ＬＹ－１７混合的比例不同，混合样品中各主要矿物的饱和指数存在差异。随着ＬＹ－１４所占比例的减小，方解石饱和指数降低，白云石和石膏均有小幅升高。其中当ＬＹ－１４与ＬＹ－１７体积比为１∶９时，白云石达到饱和状态。
Ｃｈｅｎ［２３］等人研究表明，当两种ＣａＣＯ３非饱和溶液发生混合沉淀作用时，一般来说两溶液具有如下特征：当一种溶液中Ｃａ２＋较高时，另一种溶液的ＨＣＯ３－较低。本研究中样品ＬＹ－１４和ＬＹ－１７的方解石和白云石均处于未饱和状态，且ＬＹ－１７中Ｃａ２＋和ＨＣＯ３－均高于ＬＹ－１４。在混合后这两种矿物仍处于未饱和状态，未发生混合沉淀作用。剖面⑥反向模拟结果见表５。
表５ 剖面⑥地下水水质演化反向模拟结果Ｔａｂ．５ Ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｒｏｆｉｌｅ⑥
矿物相
ＬＹ－１４∶ＬＹ－１７（体积比）
９∶１ １∶１ １∶９
石膏－０．０７１－０．１０７－０．１４２
ＣＯ２（ｇ）０．２２５ ０．０８３ ０．０５７
黑云母０．００１－０．００１－０．００２
方解石－０．２４１ ０．０４６ ０．２３４
斜长石－０．００２ ０．００２ ０．００６
白云石０．１７３－０．０３０－０．１３４
Ｃａ２＋／Ｎａ＋交换－０．０６９－０．０７５－０．０８２
Ｍｇ２＋／Ｎａ＋交换０．００００．００００．０００钙蒙脱石０．００１－０．００１－０．００３
萤石－－－
岩盐０．０３１ ０．０３０ ０．０２９
不确定度０．０３４ ０．０２２ ０．０３５注：表中数据说明与表３相同。
从表５可以看出，在裂隙水和孔隙水混合作用的影响
下，剖面⑥的地下水水质演化反向模拟结果也有所不同。随着混合水中裂隙水比例的减少，模拟路径上方解石由沉淀０．２４１ｍｍｏｌ／Ｌ转变为溶解０．２３４ｍｍｏｌ／Ｌ；白云石由溶解０．１７３ｍｍｏｌ／Ｌ转变为沉淀０．１３４ｍｍｏｌ／Ｌ；石膏的沉淀趋势加强；其余各项的溶解／沉淀趋势也有微小变化。
究其原因，可能是由于ＬＹ－１４样品为奥陶系灰岩裂隙水，地下水中方解石饱和度较高，而ＬＹ－１７取样点含水层为松散冲洪积物，来源于西北部山区，矿物成分相对多样化，因此随着裂隙水比例的减少，混合地下水中方解石饱和度逐渐降低，白云石、石膏等矿物的饱和度升高，从而出现剖面⑥的模拟结果。但是，由于实际混合比例未知，以上机理只是推测。
４ 结论
通过对研究区内地下水水化学成分的分析，以及对基岩裂隙水和松散岩类孔隙水的水－岩作用反向模拟，认为影响研究区地下水水质演化的主要因素是地质构造和含水层岩性：团圆向斜和断层控制着地下水的径流方向和径流途径上水－岩作用的反应矿物；以灰岩和白云岩为主的含水层岩性决定了方解石和白云石是整个研究区内对地下水影响最大的两类矿物。地下水中各主要离子的空间分布，以及参与阳离子交换的主要离子，与含水层岩性的空间分布呈现较好的一致性。推测硝酸根离子主要是通过农业生产活动进入地下水环境中，同时人类生产活动也可能造成了局部ｐＨ值、硫酸根和氯离子浓度的异常。
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ｗａｔｅｒｓ［Ｊ］．Ｗａｔｅｒ，２０１３，５：１７１２－１７２２．·６４１·第１２卷总第７４期·南水北调与水利科技·２０１４年第５期
常用的地下水分类方法
一、常用的地下水分类方法 （一）按赋存形式和物理性质划分 1．结合水 被分子力吸附在岩土颗粒周围形成极薄的水膜，可抗剪切，不受重力影响，不能传送静水压力，在110°C消失，主要存在于粘土中，影响其物理力学性质。 2．毛细管水 赋存于岩土毛细孔中，受毛细管力和重力的共同作用，可被植物吸收，影响岩土的物理力学性质，会引起沿海地区和北方灌区的土地盐碱化。 3．重力水 赋存于岩土孔隙、裂隙和洞穴中，不能抗剪切，受重力作用，可以传送静水压力。 结合水、毛细管水属专门研究课题，在水文地质勘察中，所指地下水一般是重力水。 （二）按含水介质特征划分 1．松散岩类孔隙水 主要赋存于第四系、第三系松散~半固结的碎石土和砂性土的孔隙中。 2．碎屑岩类裂隙孔洞水 主要赋存于中、新生代红色岩层的孔隙、孔洞中。 3．碳酸盐岩类裂隙溶洞水（岩溶水） 主要赋存于古、中生代灰岩、白云岩的裂隙溶洞中，分为： （1）裸露型：灰岩、白云岩基本上出露。 （2）覆盖型：灰岩、白云岩被第四系松散层覆盖。 （3）埋藏型：灰岩、白云岩被非碳酸盐岩类覆盖。 4．火山岩裂隙孔洞水
赋存于火山岩的裂隙、孔隙、气孔、气洞（熔岩隧道）中，在广东主要分布于雷州半岛。 5．基岩裂隙水 （1）块状岩类裂隙水 赋存于侵入岩、混合岩、正变质岩的裂隙中。 （2）层状岩类裂隙水 赋存于沉积岩、副变质岩的裂隙中。 （三）按埋藏条件和水力特征划分 1．上层滞水 位于不连续隔水层之上的季节性潜水。 2．潜水 位于地表下第一个隔水层之上，具自由水面的水。 3．承压水 充满两层隔水层之间，具压力水头的水。 （四）按地下水矿水度划分 1．淡水：M﹤1g/L。 2．咸水：M≥1g/L，分为： （1）微咸水：1g/L≤M﹤3g/L； （2）半咸水：3g/L≤M﹤10g/L； （3）咸水：M≥10g/L，可分为： ①盐水：10g/L≤M﹤50g/L； ②卤水：M≥50g/L。
初中化学《水的性质》教学设计(推荐文档)
3.1 水 第2课时水的性质 教学目标： 1.知识与技能 （1）知道水是一种重要的分散剂 （2）初步认识悬浊液、乳浊液、溶液的概念，辨析它们的区别 (3) 掌握二氧化碳、生石灰、硫酸铜和水的反应以及水合现象，懂得结晶水合物 2.过程与方法 （1）观察、收集生活中的实例，交流各种分散体系。 （2）通过实验，记录、观察二氧化碳、生石灰、硫酸铜反应，学习水的化学性质。 3.情感态度与价值观 （1）体验各种分散体系对人类生活生命的重要意义 （2）培养仔细观察的科学实验态度 重点和难点： 教学重点：二氧化碳、生石灰、硫酸铜和水的反应 教学难点：区别溶液、悬浊液、乳浊液 教学用品： 药品：植物油、汽水、食盐、蒸馏水、泥土、生石灰、石蕊、硫酸铜 仪器：烧杯、试管、玻璃棒、药匙、镊子、吸管 教学过程： [展示]烧杯中有浮动的冰，鱼照样能自由的生存。这是为什么？ 今天我们就来学习“水”，解释这一现象。 [提问]物质的物理性质包括哪几方面？ [提问]水是我们最熟悉的物质，就你知道的，观察到的水具有哪些物理性质？ [板书] 3.1水 三、水的性质 1．水的物理性质：无色、无味、液体。在标准状态下，沸点100℃，凝固点0℃。 [提问]看书p70表，比较一下水的密度，说说水在什么温度时密度最大？ [板书]4℃时，水的密度最大。 [讲述]由于，4℃时，水的密度最大，0℃时密度却变小，这种现象称为反膨胀，这种性质跟分子的缔合有关。 正由于水具有的这种反常膨胀的奇特性质，使冰能浮在水面上，在寒冷的冬天，水生生物在河流和湖泊中的以生存。 （解释课开始时的现象） 2．水的特性： 1）缔合性 [设问]为什么在工厂里、我们生活中，通常我们用冷水来降低物质的温度，又用温水去预热物质，起到节约能源的作用呢？ [讲述]由于水就有吸收大量热量的功能 [讲述]水还有极高的溶解和分散其他物质的能力。 [演示]饮料、注射用药水 [板书] 2）分散性
水的基本物理化学性质(冰水汽)解答
水的基本物理化学性质 一. 水的物理性质（形态、冰点、沸点）： 常温下（0~100℃），水可以出现固、液、气三相变化，利用水的相热转换能量是很方便的。 纯净的水是无色、无味、无臭的透明液体。水在1个大气压时（105Pa），温度 1)在0℃以下为固体，0℃为水的冰点。 2)从0℃-100℃之间为液体（通常情况下水呈液态）。 3)100℃以上为气体（气态水），100℃为水的沸点。 4)水是无色、无臭、无味液体，在浅薄时是清澈透明，深厚时呈蓝绿色。 5)在1atm时，水的凝固点(f.p.)为0℃，沸点(b.p.)为100℃。 6)水在0℃的凝固热为5.99 kJ/mole(或80 cal/g)。 7)水在100℃的汽化热为40.6 kJ/mole(或540 cal/g)。 8)由於水分子间具有氢键，故沸点高、莫耳汽化热大，蒸气压小。 9)沸点： (1)沸点：液体的饱和蒸气压等於液面上大气压之温度，此时液体各点均呈剧烈汽 化现象，且液气相可共存若液面上为1 atm(76 mmHg)时，则该沸点称为「正常沸点」，水的正常沸点为100℃。 (2)若液面的气压加大，则液体需更高的蒸气压才可沸腾；而更高的温度使得更高 的蒸气压，故液体的沸点会上升。液面上蒸气压愈大，液体的沸点会愈高。 (3)反之，若液面上气压变小，则液面的沸点将会下降。 10)水在4℃(精确值为3.98℃)时的体积最小、密度最大，D = 1g/mL。 11)三相点：指在热力学里，可使一种物质三相（气相，液相，固相）共存的一个温度 和压力的数值。举例来说，水的三相点在0.01℃（273.16K）及611.73Pa 出现。 12)临界点（critical point）：物理学中因为能量的不同而会有相的改变(例如：冰 →水→水蒸气),相的改变代表界的不同,故当一事物到达相变前一刻时我们称它临 界了,而临界时的值则称为临界点。之温度为临界温度，压力为临界压力。 13)临界温度：加压力使气体液化之最高温度称为临界温度。如水之临界温度为374℃， 若温度高於374℃，则不可能加压使水蒸气液化。 14)临界压力：在临界温度时，加压力使气体液化的最小压力称之。临界压力等於该液 体在临界温度之饱和蒸气压。 二. 水的比热： 把单位质量的水升高1℃所吸收的热量，叫做水的比热容，简称比热，水的比热为4.18xKJ/Kg.K。 在所有的液体中，水的比热容最大。因此水可作为优质的热交换介质，用于冷却、储热、传热等方面。 三. 水的汽化热： 在一定温度下单位质量的水完全变成同温度的气态水（水蒸气）所需的热量，叫做水的汽化热。 水从液态转变为气态的过程叫做汽化，水表面的汽化现象叫做蒸发，蒸发在任何温度下都能进行。 水的汽化热为2257KJ/Kg。一般地：使水在其沸点蒸发所需要的热量五倍于把等量水从1℃加热到100℃所需要的热量。
水化学类型表示方法
水化学类型表示方法． 老：水质分析结果用各种形式的指标值及化学表达式来表示：1、离子含量指标
溶解于地下水中的盐类，以各种阴、阳离子形式存在，其含量一般以mmol/L （毫摩尔/升）、mg/L（毫克/升）、me/L（毫克当量/升）表示。海水中的主要离子以单位ml/L（摩尔/升）、g/L（克/升）表示。超微量元素的离子以，其单位以mg/L（毫克/升）表示。 2、分子含量指标 溶解于地下水的气体和胶体物质，如CO、SiO，其含量一般用单位
mmol/L、22mg/L表示。 3、综合指标 氢离子浓度（pH值）、酸碱度、硬度、矿化度四项指标，集中地表示了地下水的化学性质。 +]，[HpH=﹣㏒pH值反映了地下水的酸碱性，由酸、碱和盐的水pH ⑴值：解因素所决定。pH值与电极电位存在一定的关系，影响地下水化学元素的迁移强度，是进行水化学平衡计算和审核水质分析结果的重要参数。 ⑵酸度和碱度：酸度是指强碱滴定水样中的酸至一定pH值的碱量，地下水中酸度的形成主要是未结合的CO2、无机酸、强酸弱碱盐及有机酸。碱度是指强酸滴定水样中的碱至一定pH值的酸量，地下水碱度的形成主要是氢氧化物、硫化物、氨、硝酸盐、无机和有机弱酸盐以及有机碱。酸碱度一般表示单位有mmol/L、me/L表示。 硬度：水中硬度取决于水中钙、镁和其它金属离子（碱金属除外）的含⑶． 量。总硬度：地下水中钙镁的重碳酸盐、氯化物、硫酸盐和硝酸盐的总含量。：水煮沸后呈碳酸盐形态的析出量。暂时硬度（碳酸盐
硬度） ：水煮沸后，留于水中的钙盐和镁盐的含量。永久硬度（非碳酸盐硬度）：地下水中碱金属钾钠的碳酸盐、重碳酸盐和氢氧化物负硬度（钠钾硬度）的含量。碳酸盐硬度+非碳酸盐硬度=总硬度暂时硬度+永久硬度= 负硬度（钠钾硬度）=总碱度－总硬度（总硬度＞总碱度）. H°（德国度）表示mg/Lmmol/L、、me/L、硬度一般以单位矿化度：地下水含离子、分子及化合物的总量称为矿化度，或称总矿化⑷度。
金属的化学性质教学案例
金属的化学性质教学案例 一、教学设计思路 在课题1介绍金属的物理性质的基础上，本课题侧重介绍金属的化学性质，重点介绍金属和氧气的反应，以及金属活动性顺序。 学生在前一阶段的学习中已经做过镁条、铝箔、铁丝等在氧气中反应的实验，基于学生已有的知识基础，教材采用实验事实→归纳的编写方法，重点说明大多数金属都能与氧气反应，但反应的难易和剧烈程度不同，由此也可在一定意义上反应金属的活泼程度；如镁、铝比较活泼，铁、铜次之，金属不活泼。教材的重点放在对金属活动顺序的探究上，采用实验──讨论的探究模式，通过对实验事实的分析，层层诱导，由学生自己归纳得出置换反应的特点，并通过对某些金属活动性的比较，进而引出金属活动性顺序。通过练习，使学生能应用置换反应和金属活动性顺序解释一些与日常生活有关的化学问题。 为加深学生的感性认识，特意让学生补做镁条、铝片、铜片与氧气反应的实验；为节省时间，在做金属与酸的反应时把全班学生分为两部分，一半做
金属与稀盐酸反应，一半做金属与稀硫酸反应。 二、教学目标 1、知识与技能 （1）知道铁、铝、铜等常见金属与氧气的反应。 （2）初步认识常见金属与盐酸、硫酸的置换反应，以及与盐溶液的置换反应，能用置换反应解释一些与日常生活有关的化学问题。 （3）能用金属活动性顺序对有关的置换反应进行简单地判断，并能利用金属活动性顺序解释一些与日常生活有关的化学问题。 2、过程与方法 （1）认识科学探究的基本过程，能进行初步的探究活动。 （2）课堂中，教师组织、引导和点拔，学生通过实验探究和讨论交流，认识金属的化学性质及其活动性顺序。 （3）初步学会运用观察、实验等方法获取信息，并能用图表和化学语言表达有关的信息。 （4）初步学会运用比较、归纳、概括等方法对获取的信息进行加工，使学生逐步形成良好学习习惯和方法。
水的化学性质
水的化学性质 化学式：H?O 结构式：H—O—H（两氢氧键间夹角104.5°）。 相对分子质量：18.016 化学实验：水的电解。方程式：2H?O=通电=2H?↑+O ?↑（分解反应） 分子构成：氢原子、氧原子。 水具有以下化学性质： 1.稳定性：在2000℃以上才开始分解。 水的电离：纯水中存在下列电离平衡：H?O==可逆 ==H?+OH?或H?O+H?O=可逆=H?O?+OH?。注：“H?O?”为水合氢离子，为了简便，常常简写成H?，更准确的说法为H9O4?，纯水中氢离子物质的量浓度为 10??mol/L。 2.水的氧化性：水跟较活泼金属或碳反应时，表现氧化性，氢被还原成氢气。 2Na+2H?O=2NaOH+H?↑ Mg+2H?O=Mg（OH）?↓+H?↑ 3Fe+4H?O（水蒸气）=Fe?O?+4H?（加热）C+H?O=CO+H?（高温）
3.水的电解： 水在直流电作用下，分解生成氢气和氧气，工业上用此法制 纯氢和纯氧2H?O=2H?↑+O?↑。 4.水化反应： 水可跟活泼金属的碱性氧化物、大多数酸性氧化物以及某些不饱和烃发生水化反应。 Na?O+H?O=2NaOH CaO+H?O=Ca（OH）? SO?+H?O=H?SO? P?O?+3H?O=2H?PO? CH?=CH?+H?O←→C?H?OH 5.水解反应 盐的水解氮化物水解： Mg?N?+6H?O（加热）=3Mg（OH）?↓+2NH?↑ NaAlO?+HCI+H?O=Al（OH）?↓+NaCI（NaCI 少量） 碳化钙水解：CaC?（电石）+2H?O（饱和氯化钠）=Ca（OH）?+C?H?↑ 卤代烃水解：C?H?Br+H?O（加热下的氢氧化钠溶液）←→C?H?OH+HBr 醇钠水解：
水文地球化学方法在地下水研究中的应用
水文地球化学方法在地下水研究中的应用 水文地球化学方法，特别是同位素和热力学基本原理方法的应用，解决了定量、半定量的水文地球化学的实际问题，使得水文地球化学研究地下水的方法更加严谨、完善。解决某些地下水问题时，要结合水文地质条件和地质发展历史来研究地下水的化学成分形成。通过研究地下水的水化学组成可以了解地下水的补给、径流条件，分析地下水化学演变规律和形成机制。现今的水文地球化学研究方法按照其应用技术可分为地质学法、同位素法以及热力学法。在研究具体问题时，经常是多种方法联合应用，相互补充、促进，使得研究成果更具说服力。 水化学类型法：地下水中主要离子的形成、含量及其变化受各含水层岩性和水文地球化学环境的影响。查明地下水水化学类型的时空分布规律，可以判断地下水的来源，揭示不同含水层间的水力联系，有助于认识区域地下水水化学特征，了解地下水水质状况，分析地下水水化学演化规律。地下水化学类型的分类不同的学者提出了不同的方法，有根据含氧酸根的形式将地下水按含盐度、硬度和碱度划分为三个水组，还有按地下水按矿化度、区域性进行分类，应用最广泛的是舒卡列夫将水中的 6 种主要成分作为分类的基础，提出的天然水化学分析资料的分类方法。 多元统计方法：通过综合考查地下水水化学成分，揭示水化学样品或指标之间复杂的内在联系，并从众多水质指标中归纳出影响水化学特征的主要因素，识别影响地下水水化学特征的主要水文地球化学作用，定量解释地下水的分类和各类地下水水化学特征的形成规律。 离子比例系数分析法：在地下水循环过程中，各离子组分及部分离子比值会呈现出规律性变化，因此地下水中离子组合及相关离子比值特征可用来判断地下水的成因，识别地下水化学成分的来源和不同水体混合过程，是分析地下水演化的有效手段之一。相对比水化学类型进行的单一分析，离子比例系数分析可以揭示地下水化学成分变化的主要驱动力。例：可以分析单个阴离子或阳离子之比，对苏锡常地区浅层地下水中rNa /rCl特征及其成因进行了初步探讨，发现rNa/rCl 值与海水入侵形成的沉积环境和沉积历史有关；也可以分析不同离子组 合的比值之间的关系计算 ( Na /Cl) /EC、( Ca + Mg) /( SO 4+ HCO 3 ) 、( Na－ Cl) /( Ca + Mg－HCO 3－SO 4 ) 等离子比例系数，表明影响水化学特征的主要控
地下水的类型
地下水类型 地下水按埋藏条件可分为三大类：包气带水、潜水、承压水。根据含水层的空隙性质，地下水可分为三个亚类：孔隙水、裂隙水、岩溶水。 一、包气带水 包气带水处于地表面以下潜水位以上的包气带岩上层中，包括土壤水、沼泽水、上层滞水以及基岩风化壳（粘土裂隙）中季节性存在的水。包气带水的主要特征是受气候控制，季节性明显，变化大，雨季水量多，旱季水量少，甚至干涸。包气带水对农业有很大意义，对建筑工程有一定影响。 二、潜水 埋藏在地表以下第一层较稳定的隔水层以上具有自由面的重力水叫潜水。潜水的自由表面，承受大气压力，受气候条件影响，季节性变化明显，春、夏季多雨，水位上升，冬季少雨，水位下降，水温随季节而有规律的变化，水质易受污染。 潜水主要分布在地表各种岩、土里，多数存在于第四纪松散沉积层中，坚硬的沉积岩、岩浆岩和变质岩的裂隙及洞穴中也有潜水分布。 潜水的补给来源主要有：大气降水、地表水、深层地下水及凝结水。大气降水是补给潜水的主要来源。 潜水的排泄，可直接流入地表水体。一般在河谷的中上游，河流下切较深，使潜水直接流入河流。在干旱地区潜水也靠蒸发排泄。在地形有利的情况下，潜水则以泉的形式出露地表。 三、承压水 地表以下充满两个稳定隔水层之间的重力水称为承压水或自流水。由于地下水限制在两个隔水层之间，因而承压水具有一定压力，特别是含水层透水性愈好，压力愈大，人工开凿后能自流到地表。因为有隔水顶板存在，承压水不受气候的影响，动态较稳定，不易受污染。承压水的形成与所在地区的地质构造及沉积条件有密切关系。只要有适宜的地质构造条件，地下水都可形成承压水。适宜形成承压水的地质构造大致有两种：一为向斜构或盆地，称为自流盆地；另一为单斜构造亦称为自流斜地。 四、裂隙水 埋藏在基岩裂隙中的地下水叫裂隙水。这种水运动复杂，水量变化较大，这与裂隙发育及成因有密切关系。裂隙水按基岩裂隙成因分类有： （ 1 ）风化裂隙水 分布在风化裂隙中的地下水多数为层状裂隙水，由于风化裂隙彼此相连通，因此在一定范围内形成的地下水也是相互连通的水体，水平方向透水性均匀，垂直方向随深度而减弱，多属潜水，有时也存在上层滞水。 （ 2 ）成岩裂隙水 具有成岩裂隙的岩层出露地表时，常赋存成岩裂隙潜水。岩浆岩中成岩裂隙水较为发育。玄武岩经常发育柱状节理及层面节理。裂隙均匀密集，张开性好，贯穿连通，常形成贮水丰富、导水畅通的潜水含水层。成岩裂隙水多呈层状，在一定范围内相互连通。具有成岩裂隙的岩体为后期地层覆盖时，也可构成承
地下水动态均衡研究方法
地下水动态均衡研究方法 来源:地大热能2015-07-24 地下水动态长期以，观测网的布置： 动态观测网分区域性基本观测网和专门性观测网两种。 1、选择不同气候带中有代表性的各种水文地质单元，设置由泉、井、孔等观测点组成的观测肉。 2、以主干观测线控制各单元中的主要动态类型，按当地水文地质变化最大的方向布置观测线。对次要的、有差异性的地段和特殊变化点上设辅助性观测点。也常布置垂直地表水体的观测线。 3、观测肉应与均衡研究结合起来。 主要技术要求常用的观测点为钻孔和泉。此外还有其它地下水、地表水或气象要素等的观测点。观测孔结构取决于含水层性质、观测层数和内容。如松散层应下过滤器，一孔观测多层则在求分层止水，孔径应保证能定置进各层测水位管。孔深应保证观测到最低水位。选泉点应考虑测流方便，并能安设测流装置。有时还应建防污设施。所有观测点应有水文地质特征、观测和利用等历史资料。经常的观测项目有地下水水位，泉、自溢孔和生产井的流量，水温及水化学成分等。必要时还需观测地表水及气象要素等。 观测频度取决于观测内容及要素变化快慢。通常，水位、水温、流量每5日观测1次。地表河和地下河流洪峰时期，可加密至每日两次。同一水文地抩单元力求对和点同时观测，否则应在季节代表性日期内统一观测。如区域过大，观测频度高，可免于统一观测。 地下水动态与均衡的研究 来源:地大热能2015-07-24 动态均衡研究还可以用来 （1）确定含水层参数、补给强度、越流因素、边界性质及水力联系等； （2）评价地下水资源，尤其是对大区域和一些岩溶地区的水资源评价主要是用水均衡法； （3）预报水源地的水位、调整开采方案和管理制度，拟定新水源地的管理措施及对措施未来效果的评价； （4）土壤次生盐渍化及沼泽化，矿坑涌水水源及突水，水库廻水的浸没，地下水污染进行监测与预测，以及相应防治措施的拟定和效果评价； （5）预报地震。影响地下水动态的因素地下水动态要以定义为地下水各要素随时间变化的规律。其中包括水位，流量，流速，流向，
初三化学：金属的化学性质
初三化学：金属的化学性质 一、金属的化学性质 ↓金属与氧气的反应 金属+氧气→金属氧化物 金属的活动性：Mg>Al>Fe, Cu>Au。 铝在常温下与氧气反应，表面生成致密的氧化铝薄膜，阻止铝进一步氧化。因此，铝有很好的抗腐蚀性能。 ↓ 总结：镁、锌、铁、铜的金属活动性由强到弱。 金属+酸→化合物+H2↑ ↓置换反应 由一种单质和一种化合物反应，生成另一种单质和另一种化合物的反应叫做置换反应。(一般形式：A+BC →AC+B)。 置换反应的金属活动性要求是：以强换弱。 金属单质化合物溶液(可溶于水) 特例：⑴K+CuSO4≠K2SO4+Cu 2K+2H2O=2KOH+H2↑ 2KOH+CuSO4=Cu(OH)2↓+K2SO4 ⑵F e+2AgNO3=Fe(NO3)2+2Ag Fe+2AgCl（难溶）≠FeCl2+2Ag 总结：Fe>Cu>Ag 二、金属活动性顺序 ↓金属与金属化合物溶液的反应
总结：铝、铜、银的金属活动性由强到弱。 ↓金属活动性顺序 金属活动性顺序的理解： 1.在金属活动性顺序里，金属的位置越靠前，它的活动性越强。 2.在金属活动性顺序里，位于氢前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢。 3.在金属活动性顺序里，位于前面的金属能把位于后面的金属从它们的化合物的溶液里置换出 来。 注意： 1.酸应用非氧化性酸，如盐酸、稀硫酸等。不使用挥发性酸(如浓盐酸)制取氢气，因为挥发性 酸会使制得的气体不纯。 2.金属与酸的反应生成的盐必须溶于水，若生成的盐不溶于水，则生成的盐会附着在金属表面， 阻碍酸与金属继续反应。盐必须为可溶性盐，因为金属与盐的反应必须在溶液中进行。 3.钾、钙、钠等非常活泼的金属不能从它们的盐溶液里置换出来。 金属活动性顺序的使用： 1.在金属活动性顺序里，只有氢前面的金属才能与酸反应生成氢气。 2.在金属活动性顺序里，只有排在前面的金属才能把排在后面的金属从它们的化合物溶液中置 换出来。 3.当溶液中含有多种离子时，活泼的金属总是先置换那些最不活泼的金属离子。 4.当多种金属与溶液反应时，总是更活泼的金属先与溶液发生化学反应。 ■几种金属单质的图片 金属活动性顺序由强逐渐减弱 K Ca N a M g A l Zn Fe Sn Pb (H)Cu H g A g Pt A u
地下水水化学特征分析方法研究
资源环境 节能减灾 与s/cm ，它不仅反映了水中例子强度，还可以指示总 例子组成以及溶解态的无机物组成。2.1.3水中溶解氧 地下水水体中元素在三相中转化，同水中的氧化还原反映强度有很大关系，水中溶解氧的浓度直接反映生态环境的 节能技术改造节能汇总表 4结论 项目改造前公司2009年2座混合式一段煤气发生炉耗煤53900t/a （热值7200kcal/kg 的高热值块煤，折标煤55441tce/a ），5座链排式燃煤喷雾干燥塔粉煤67231.8t/a （热值5780kcal/kg ，折标煤55514.3tce/a ），合计烧成热耗110955.3tce/a （相当于5000kcal/kg 的原煤155336t/a ），产品烧成单耗为4.5287kgce/m 2；水消耗量为88.7949万m 3/a ，电消耗量4988.81万kwh/a 。 煤气炉改造后烧成单耗下降为3.53985kgce/m 2，公司用5000kcal/kg 的原煤121419.865t/a ，煤气炉改造节煤折标煤 24226.825tce/a （相当于5000kcal/kg 的原煤33916.135t/a ），改造后用电4397.3156万kwh/a ，项目改造节电591.4944万kwh/a,项目改造节能折标煤26297tce/a 。 煤气发生炉气化后的炉渣基本不含可溶性的有害物，对环境不会造成危害，可以用于铺路、制砖。 由以上所述，本项目改造完成后，公司可年节约原煤折标煤24226.825tce/a ；建成后的环保效益显著，从源头上削减烟尘和SO 2等污染物，明显改善周边的环境。参考文献： [1]高力明.陶瓷工业的燃烧技术进步与节能减排[J ].中国陶瓷 工业,2008,15(4)∶1-6. [2]杨洪儒,苏桂军,曾明峰.我国建筑卫生陶瓷工业能耗现状及 节能潜力研究[J ].陶瓷,2005,11:9-20. [3]骆晓玲,徐坤山.煤气发生炉工作原理的研究[J ].煤炭工程, 2009,8:98-100 [4]顾群音.煤气发生炉气化过程分析与提高煤气品质的技术 措施[J ].上海理工大学学报,2006.1:99-102.
人教版高中化学必修一第三章《金属及其化学性质》测试
高中化学学习材料 （灿若寒星**整理制作） 必修1第三章《金属及其化学性质》测试 广东省梅州市平远县平远中学 H = 1 C = 12 N = 14 O = 16 Na = 23 Al = 27 Cl = 35.5 K = 39 Ca = 40 Fe = 56 Cu = 64 第一卷（选择题，共57分） 一．选择题：（本题有8个小题，每小题只有一个选项符合题意，每小题3分，共39分。） 1、自然界里常见金属元素存在最多的是Al，其次是铁，接着是铜。然而人类冶炼金属获得成功最早的反而是含量 少的铜，含量最多的铝最迟冶炼出来，究其原因，合理的是（）。 A．矿石在地下埋藏，铜矿最浅，容易开发，铝矿埋得深，难开发 B．铜矿颜色较深，易发现，铝矿颜色较浅，不易发现 C．铜矿较易还原，铝矿很难还原 D．以上说法是错误的 2、设N A表示阿伏加德罗常数，下列叙述中正确的是（）。 A. 常温常压下，11.2 L氧气所含的原子数为N A B. 标准壮况下，1.12 L氦气所含的原子数为0.1N A C. 1.8 g NH4+离子中含有的电子数为N A D. 15.6 g Na2O2与过量CO2反应时，转移的电子数为0.4N A 3、用于飞机制造的材料应具备强度高、密度小、质地轻的特点。以波音747为例，机身每减轻1 kg，因油耗降低，一年可获利2000美元。下列材料中哪种可用于飞机制造业（）。 A．Li-Al合金 B. 黄铜（Cu-Zn合金）C．Na-K合金 D. 生铁（Fe-C合金） 4、钠与水反应的现象和钠的下列性质无关的是（）。 A．钠的熔点较低B．钠的密度小于水C．钠的硬度较小D．钠的还原性强 5、下列灭火剂能用于扑灭金属钠着火的是（）。 A．干冰灭火剂B．黄沙C．干粉灭火剂D．泡沫灭火剂 6、下列离子在溶液中能大量共存的是（）。 A. Na+、CO32-、SO42-、H+ B. K+、AlO2-、H+、Cl- C. Fe2+、K+、H+、NO3- D. Al3+、H+、NO3-、SO42- 7、下列离子方程式正确的是（）。
水文地质课件习题六 地下水的化学成分及其形成作用
习题六 地下水的化学成分及其形成作用 一、名词解释 1．总溶解固体：地下水中所含各种离子、分子与化合物的总量。 2．变温带：受太阳辐射影响的地表极薄的带。 3．常温带：变温带以下，一个厚度极小的温度不变的带。 4．增温带：常温带以下，随深度增大而温度有规律地升高的带。 5．地温梯度：指每增加单位深度时地温的增值。 6．溶滤作用：在水与岩土相互作用下，岩土中一部分物质转入地下水中，这就是溶滤作用。 7．浓缩作用：由于蒸发作用只排走水分，盐分仍保留在余下的地下水中，随着时间延续，地下水溶液逐渐浓缩，矿化度不断增大的作用。 8．脱碳酸作用：地下水中CO2的溶解度随温度升高或压力降低而减小，一部分CO2便成为游离CO2从水中逸出，这便是脱碳酸作用。 9．脱硫酸作用：在还原环境中，当有有机质存在时，脱硫酸细菌能使硫酸根离子还原为硫化氢的作用。 10．阳离子交换吸附作用：一定条件下，颗粒将吸附地下水中某些阳离子，而将其原来吸附的部分阳离子转为地下水中的组分，这便是阳离子交替吸附作用。 11．混合作用：成分不同的两种水汇合在一起，形成化学成分与原来两者都不相同的地下水，这便是混合作用。 12．溶滤水：富含CO2与O2的渗入成因的地下水，溶滤它所流经的岩土而获得其主要化学成分，这种水称之为溶滤水。 13．沉积水：指与沉积物大体同时生成的古地下水。 14．内生水：来自地球深部层圈物质分异和岩石变质作用过程中化学反应生成的水。 15．总硬度：水中所含钙离子和镁离子的总量。 16．暂时硬度：指水中钙离子和镁离子与碳酸根离子和重碳酸根
离子结合的硬度。 17．永久硬度：指水中钙离子和镁离子与氯离子、硫酸根离子和硝酸根离子结合的硬度。 二、填空 1．地下水中含有各种 气体、离子、胶体物质、有机质 以及微生物等。 2．地下水中常见的气体成分有 氧气、氮气、二氧化碳、甲烷 及硫化氢 等。 3．地下水中分布最广、含量较高的阴离子有 氯离子、硫酸根离子及重碳酸根离子 等。 4．地下水中分布最广、含量较高的阳离子有 钠离子、钾离子、钙离子 及 镁离子 等。 5．一般情况下，低矿化水中常以 重碳酸离子、钙离子 及 镁离子 为主；高矿化水则以 氯离子及 钠离子 为主。 6．一般情况下，中等矿化的地下水中，阴离子常以 硫酸根离子为主，主要阳离子则可以是 钠离子 ，也可以是 钙离子 。 7．地下水化学成分的形成作用有 溶滤作用、浓缩作用、脱碳酸作用、脱硫酸作用、阳离子交替吸附作用和混合作用。 8．据地下水化学成分的成因类型，可将地下水分为 溶滤水、沉积水 和 内生水 。 9．在低矿化水中，阴离子以重碳酸盐为主，阳离子以钙离子、镁离子为主。随着蒸发浓缩，溶解度小的钙、镁的碳酸盐部分析出， 硫酸根 及 钠离子 逐渐成为主要成分，继续浓缩，水中硫酸盐达到饱和并开始析出，便将形成以 氯离子 、钠离子 为主的高矿化水。 10．当含钙为主的地下水，进入主要吸附有钠离子的岩土时，水中的钙离子便置换岩土所吸附的一部分 钠离子 ，使地下水中 钠离子增多而 钙离子 减少。
太原盆地地下水系统水化学特征及形成演化机制
第23卷 第1期2009年2月 现 代 地 质 GE OSC IE NCE Vol 123 No 11 Feb 12009 太原盆地地下水系统水化学特征及形成演化机制 李向全,侯新伟,周志超,刘玲霞 (中国地质科学院水文地质环境地质研究所,河北正定 050803) 收稿日期:2008208230;改回日期:2009201205;责任编辑:戚开静。 基金项目:中国地质调查局地质调查项目(1212010331301);国家自然科学基金项目(40672169)。 作者简介:李向全,男,研究员,1966年出生,水文水资源专业,主要从事水文地质、地质灾害方面的研究工作。 Email:lxql m 2003@yahoo 1com 1cn 。 摘要:在对太原盆地水文地质进行详细调查基础上,集成应用水化学统计、水化学模拟技术,系统研究了盆地地下水水化学类型、空间分布特征,并对其形成演化机制进行了系统分析,取得了一系列新的认识。按水质类型和分布特征,盆地浅层地下水(含水层埋深小于50m )大致分为盆地边缘地带浅层淡水、盆地中心浅层咸水和浅层高矿化硫酸盐水3种类型。高矿化硫酸盐水主要是由于接受了富含硫酸根离子的周边基岩水补给所致。盆地中深层孔隙水可分为盆地边缘中深层水、盆地中心中深层水和中深层混合水3种类型。浅层地下水存在2种形成机制,一种是高矿化Ca ?M g —S O 4型岩溶水的混合补给形成,另一种高矿化水是在径流演化过程中受蒸发浓缩作用影响,使地下水矿化度不断增高而形成。自盆地边缘至中心地带,中深层地下水水化学特征具有明显的水平变化规律,在盆地中心形成2个高值区,水化学类型依次为Ca ?Mg -HCO 3→Na ?Ca -HCO 3?S O 4→Na ?Mg -HC O 3?Cl →Na -HC O 3。关键词:太原盆地;地下水;水化学特征;演化机制 中图分类号:X523;P641 文献标志码:A 文章编号:1000-8527(2009)01-0001-08 Hydrogeochem i ca l Character isti cs and For ma ti on Evoluti ona l M echan is m of the Groundwa ter System s i n the Ta i yuan Ba si n L I Xiang 2quan,HOU Xin 2wei,ZHOU Zhi 2chao,L IU L ing 2xia (Institute of Hydrogeology and Environm ental Geology,Chinese A cade m y of Geological Sciences,Zhengding,Hebei 050803,China ) Abstract:I n the Taiyuan basin,the statistical methods and geoche m ical model have been syste matically used t o study the hydr oche m ical types of gr ound waters,s patial distributi on of geoche m istry,and evoluti onal mechanis m.The results sho w that the shall ow gr oundwater of the basin can be divided int o the fresh gr oundwater in the bor 2der of the basin,the salt gr oundwater in the center of the basin,the high m ineralizati on degree sul phate gr ound 2water .The third type of the shall o w gr oundwater has been recharged by the bedr ock fissure gr ound water rich in S O 2- 4in the border of the basin .The moderate deep gr ound waters of the basin have been divided int o the moder 2ate deep gr ound water in the border of the basin,the moderate deep gr oundwater in the center of the basin,and the moderate deep m ixed gr ound water .There are t w o kinds of hydr oche m ical mechanis m s of the gr ound water evoluti on:the first is that the gr oundwater is recharged by the high m ineralizati on sul phate karst gr oundwater;the second is that the increase of T DS of gr ound water is attributed t o the evaporati on during the evoluti on p r ocess .Fr o m the border t o the center in the Taiyuan basin,the moderate deep gr oundwater obvi ously show the hydr oche m ical distributi onal regularities,and there are t w o high value areas in the center of the Taiyuan basin .The hydr oche m ical types of the gr ound water are successively Ca ?Mg 2HCO 3→Na ?Ca 2HCO 3?S O 4→Na ?Mg 2HCO 3?Cl →Na ?Mg 2HCO 3?Cl →Na 2HCO 3. Key words:Taiyuan basin;gr oundwater;hydr ogeoche m istry characteristic;evoluti onal mechanis m
(完整)初三化学金属的化学性质教案
金属的化学性质 【金属与氧气的反应】 1. 镁、铝在常温下能与空气中的氧气反应：2Mg+O 2 2MgO 4Al+3O 2=2Al 2O3 铝的抗腐蚀性能好的原因：铝在空气中与氧气反应，其表面生成一层致密的氧化铝薄膜，从而阻止铝进步氧化。 2. 铁、铜在常温下、干燥的环境中，几乎不与氧气反应，但在潮湿的空气中会生锈。铁、铜在高温时能与氧气反应：3Fe+2O2 Fe3O4 2Cu+O 2 2CuO 金即使在高温时也不与氧气反应。 【置换反应】定义：由一种单质和一种化合物反应，生成另一种单质和另一种化合物的反应是置换反应。当铁单质参加置换反应时，生成物中的铁元素呈+2 价。 【常见金属在溶液中的活动性顺序】 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au 金属活动性由强逐渐减弱 在金属活动性顺序里，金属的位置越靠前，它的活动性就越强。 在金属活动性顺序里，位于氢前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸(不可以用浓硫酸和硝酸)中的氢。在金属活动性顺序里，位于前面的金属能把位于后面的金属从它们化合物的溶液里置换出来。 “湿法冶金”的反应原理：Fe+CuSO4=Cu+FeSO4 Fe2+的盐溶液是浅绿色的，Fe3+的盐溶液是黄色的，Cu2+的盐溶液是蓝色的。 比较Cu、Fe、Ag 三种金属的活动性顺序使用铁、银和溶液，一次性得出结果：操作及现象：把铁、银分别放入硫酸铜溶液中，铁表面没有现象；而银表面会附着一层红色物质，并且溶液会由蓝色逐渐变为无色。 使用铜、硫酸亚铁溶液和硝酸银溶液，一次性得出结果：操作及现象：把铜分别放入硫酸亚铁溶液和硝酸银溶液中，硫酸亚铁溶液没有现象；而在硝酸银溶液中，铜表面会附着一层白色物质，溶液由无色逐渐变为蓝色。 【基础练习】 1. 下列金属中，金属活动性最强的是( ) A. Zn B.Mg C.Fe D.Cu 2. 根据金属活泼性顺序判断，下列各组内的两种物质，相互之间不能发生化学反应的是( ) A ．镁与稀硫酸B．银与稀盐酸C．锌与硫酸铜溶液D．铝与硝酸银溶液 3. 将一枚洁净的铁钉浸入稀硫酸中，下列叙述： ①铁钉表面产生气泡①液体由无色逐渐变为浅绿色 ①铁钉的质量减轻①液体的质量减轻．其中正确的是( ) A．①①B．①①① C．①①①D．①①①① 4. 下列物质可以由相应的金属和酸发生置换反应而制得的是( )
浅述地下水水化学特征分析方法研究
浅述地下水水化学特征分析方法研究 发表时间：2012-12-20T09:33:38.530Z 来源：《建筑学研究前沿》2012年9月供稿作者：丁时晨[导读] 地下水是地质环境构成要素中最为活跃、动态变化最为剧烈的要素之一。丁时晨江苏地矿局第五地质大队 221004 摘要：地下水是地质环境构成要素中最为活跃、动态变化最为剧烈的要素之一，最重要的方式就是对地下水物理特性及水化学特征进行分析，地下水化学特征分析常用描述方法有矿化度、化学组分、同位素分析、污染源分析、氨氮含量、重金属含量等，为资源保护和生态文明提供决策支持。 关键词：水文地质；地下水; 水化学性质；水化学特征；特征分析近年来，研究地下水水化学特征以及进行地下水水质评价已经成为水文地质界比较热得话题，国内外众多学者都采用不同的方法对不同地区进行水质评价和水化学特征研究，促进了地下水科学的极大发展。地下水化学特征受补给来源，地球化学，排水系统，表层厚度，大气和土壤以及人类活动的共同影响，表现出时间和空间异质性特征。地下水在岩石圈运移过程中不断的与岩石发生化学反应，并与大气圈和生物圈进行长期的水循环过程，同时也进行着化学成分转化，随着人类活动在地球表面系统圈进一步深度的发展，人为因素也对地下水产生重要的影响。地下水水化学特征一般从水文地质和化学特征两个方面进行说明，水文地质调查一般从现场勘查可以对地质状况有个比较清晰地认识，对于地下水水化学特征则需要现场检测和实验分析过程进行了解。 1 地下水的化学性质 矿化度:存在于地下水中的离子、分子及化合物的总含量称为地下水的矿化度。矿化度是反映地下水化学成分的主要指标一般情况下,地下水随着矿化度的变化，所占主要离子的种类也相应改变。低矿化度的淡水常以HCO3-为主要成分，中矿化度的盐质水常以SO42-为主要成分，高矿化度的咸水和卤水则常常是以Cl-为主要成分。酸碱度水的酸碱度常以PH值表示，是水中氢离子浓度的负对数值，当PH=7时，说明水为中性;当PH<7时，说明水呈酸性，当PH>7时，说明水呈碱性。硬度水中Ca2+和Mg2+的含量多少用“硬度”概念表示。水中所含Ca2+和Mg2+的数量称为水的总硬度。 2 地下水水化学分析指标 2.1 地下水水化学特征现场观测 地下水物理性质与所含化学成分密切联系，在一定程度上反映地下水的化学成分与形成环境。因此，在进行地下水化学成分研究时，首先要研究地下水的物理性质。 2.1.1 温度监测 自然界许多化学变化都是在一定温度下才能发生的，温度对水体中的化学元素的浓度和存在状态都有一定的影响，甚至表层地下水对气候的干湿冷暖都有响应。地下水温度对气温的响应一般都存在一个滞后期且变化幅度可能会是微弱的。 2.1.2 电导率监测 电导率是地下水传送电流的能力，它和电阻值相对应，测量单位为，它不仅反映了水中例子强度，还可以指示总例子组成以及溶解态的无机物组成。 2.1.3 水中溶解氧 地下水水体中元素在三相中转化，同水中的氧化还原反映强度有很大关系，水中溶解氧的浓度直接反映生态环境的状况。 2.1.4 PH值监测 地下水的PH值（即酸碱度）主要取决于地下水中的H+浓度，是制约元素迁移和沉淀的主要条件。水中的PH值能够直接影响迁移强度大的元素。 2.2 地下水水化学特征实验分析 2.2.1 矿化度 水中化学组分含量的总和称为总矿化度。地下水在运移过程中通过淀滤，蒸发和沉积作用，使得地下水矿化度发生变化。天然水按矿化度的分类，矿化度在0.000—1.000g/L之间的为淡水；矿化度在1.000—3.000g/L之间的为微咸水；矿化度在3.000—10.000g/L之间的为咸水；矿化度在10.000—100.000g/L之间的为盐水；矿化度在＞100.000g/L之间的为卤水；按照各个划分标准可以对研究区地下水性质进行划分。 2.2.2 化学成分分析 化学成分主要是研究地下水多汗阴阳离子浓度，主要的例子监测室以K+,Na+，Ca2+，Mg2+为主；阴离子主要以Cl-，SO42-，PO43-,NO3-,HCO3-为主。阴离子和阳离子一起不仅可以反映水体的化学组成，还可以进一步揭示不同端元对研究水体的影响。（Stallard，1983）利用Piper三线图的方法可以得出水化学类型。此种方法可以看出地下水与岩石耦合发生反应得岩石类型。主要影响地下水的矿物主要是方解石，白云石，石膏等，天然情况下阳离子Ca2+，Mg2+和阴离子HCO3-和SO42-空地下空间变化来源于水岩作用中对岩石溶解，据此可以推算出相关的溶解率等指标。其中还要有降水对其离子变化的贡献。人类生产生活对地下水Ca2+，Mg2+，HCO3-和SO42-扰动也比较大。 K+,Na+和NO3-，SO42-，Cl-离子主要来源于除降水之外还要受到花费，人畜粪便，生活废水等。 Cl-被认为是具有惰性的离子，它既不容易吸附在黏土上，也不容易产生氯化物沉淀，除非其浓度超过200g/L。单纯雨水中Cl-来自海洋，随距海洋距离越远其浓度呈指数级衰减，运移过程中受到大陆上空尘埃和气体（天然的和工农业生产）影响会改变雨水中Cl-浓度。Cl-在地下运移中不会在透水层停留就不会明显产生Cl-。 2.2.3 同位素在水化学特征分析中应用 人气降水卞要来源于海水蒸发形成的蒸汽团，故人气降水的同位素组成特征取决于海水的同位素组成及海水蒸发冷凝中同位素的分馏作用，它决定了人气降水形成初期氢氧同位素组成特征，即人气降水的 D和 18O成线性关系。大气降水形成后，其氢氧同位素组成特征在其空间运移上还会随着温度和空间变化产生新的效应，即温度效应、纬度效应、高程效应和降水量效应。1991年原地矿部水文地质工程地质研究所得出西南地区降水线方 D=7.87 18O+11.09。