水文地球化学基础知识点整理

1.标准状态：指温度为298K（25℃）、压力为一巴（100000Pa）的状态。(热力学常用词）

2.“反应的标准焓变化”用△Hr表示。“标准生成焓”用△Hf表示。

△Hr为正值，属吸热反应。△Hr为负值，属放热反应。

△Hr＝∑△Hf(生成物)-∑△Hf（反应物）

3.“标准自由能”以△Gf表示。“反应的标准自由能变化”以△Gr表示。

△Gr=∑△Gf(生成物)-△Gf（反应物）

△G值为负值，反应在恒温恒压下可自发地进行；△G值为正值，反应在恒温恒压下不能自发的进行，但逆反应可自发进行，△G=0，反应处于平衡状态。

4.迪拜-休克尔方程：lgr??AZ2I

I1?Ba(r为活度系数，Z为离子电荷数，I为离子强度（mol/L),A、B为取决于水的介

电常数、密度和温度的常数；a是与离子水化半径有关的常数。) 当I<0.1时，方程具有很好的精确性。

离子强度I的计算公式：I?1Z?22imi（Zi为i离子的电荷数；mi为i离子的浓度（mol/L）;淡地下水的I值一般都

小于0.1mol/L，多用迪拜休克尔方程计算活度系数。

5.戴维斯方程：lgr??AZ2I

I1?Ba+bI(a值与迪拜休克尔方程中a值不同。b为校正参数，规定次要离子的b值为零，

该方程的应用范围是I<0.5mol/L.) 。 盖式用于TDS高的咸地下水。

6.全等溶解：矿物与水接触产生溶解反应时，其产物都是溶解祖分，这即是全等溶解。

7.非全等溶解：矿物与水接触产生溶解反应时，其反应产物除溶解组分外，还有新生成的一种或多种矿物或非晶质固体组分，这即是非全等溶解。

8.溶度积（Ksp）：当难容电解质溶于水而成饱和溶液时，溶液中同时存在溶解离子和未溶解离的固体。Ksp值越大，代表越易溶解。

9.溶解度：在给定温度和压力下，达溶解平衡时，溶液中溶解物质的总量（mg/L）。用溶度积粗略计算溶解度总体偏小。

10.同离子效应：一种矿物溶解与水溶液中。若水溶液中有与矿物溶解相同的离子，则这种矿物的溶解度就会降低。

11.饱和指数：确定水域矿物出于何种状态的参数，以“SI”表示。aA+bB=cC+dD. 按质量作用定律，当上述反应大平

?C?c?D?d

衡时：?A?a?B?b ?K.上式左边为活度积，以“AP”表示；如所有组分均为离子，即是活度系数积，用“IPA”表示。

SI=IAP/K. (AP(或IAP)=K，AP/K=1，IAP/K=1，达溶解平衡；如AP/K,IAP/K>1，反应向左进行，过；AP/K,IAP/K<1，反应向右进行，未。) SI=lgIAP

K(SI<0未饱和,si=0平衡，si>0过饱和。)。

SI<1，或si为负值，水与caco3处非饱和状态，反应向右，caco3继续溶解；si>1，或SI为正值，水与CaCO3处于过饱和状态，反应向左，产生碳酸钙沉淀。

12.水温25℃时，pH=7,水为中性。中性pH值随温度升高，pH值减小。

13.碳酸三种化和形态：游离碳酸（H2CO3）,重碳酸（CO3）,碳酸（CO3）.

14.闭系统：与大气无CO2交换，水与碳酸盐间的溶解反应所消耗的CO2得不到补充，碳酸盐的溶解受到CO2的控制。 特征：CO2?HCO3浓度低，而pH值较高；最后达到溶解平衡的Pco2值小于原始Pco2,一般在10?2巴左右。

15.开系统：与大气有CO2交换，水与碳酸盐间溶解反应所消耗CO2可得到补充，碳酸盐溶解不受CO2控制。 特征：CO2?HCO3浓度高，而pH值较低；水中Pco2一般保持定值，其范围一般在10?2—10?3巴之间。

16.氧化还原电位（Eh）：参加氧化还原反应的组分其活度一半都不是1mol，该反应达平衡时的电位。（V）

17.氧化数：在单质或化合物中，假设把每个化学键中的电子指定给所连接的两原子中电负性较大的'一个原子，这样所得的某元素一个原子的电荷数就是该元素的氧化数。氧化态=氧化数=价态。

18.吸附作用：pH低时（到一定程度），正的表面电荷吸附阴离子；pH高时，完全负的表面电荷吸阳离子；pH为中间值时，表面电荷为零，即电荷零点，pH值是电荷零点pH值，记为pHz。价态越大，吸附越大。

pHpHz表面电荷为负，吸阳离子。 ???2?

19.铝在水中的存在形式受pH控制，在强酸性地下水中（pH<4.0），水中铝的主要形式为Al3?；在碱性地下水中，可

?形成AlO?、AlO3。 32

20.总溶解固体：水中溶解组分的总量，它包括溶于水中的离子、分子及络合物，但不包括悬浮物和溶解气体。 TDS（矿化度）=阴离子+阳离子-1/2的碳酸氢根离子

21.硬度：以水中钙镁锶钡离子等非碱土金属以外的金属离子的总和来度量。

总硬度（钙离子meq/L+镁离子meq/L）*50=mg/L(CaCO3)，.

含盐量=阴离子+阳离子

暂时硬度/碳酸盐硬度（碳酸氢根离子meq/L+碳酸根离子meq/L）*50=mg/L

总>暂，总—暂=永久/非碳酸盐硬度；暂>总，暂—总=负；

22.化学需氧量（COD）:化学化剂氧化水中有机物和还原无机物所消耗的需氧量，以mg/L表示。

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

24.碱度：表征水中和酸能力的指标。

25.酸度：表征水中和强碱能力的指标。

强酸：HCl,HNO3,H2SO4; 弱酸：CO2,H2CO3,HCO3,各种有机酸；强酸弱碱盐：FecCl3,Al(SO4)3.

26.水分析数据可靠性的审查，分析结果中一些计算值的检查：

（1）总溶解固体是计算值，检测是否减去0..5倍的碳酸氢根离子，是最常见错误。

（2）Na + K 值：（钠离子+钾离子）meq×25=（钠离子+钾离子）mg/L，钠23，钾29，一般*25.

计算法：阴离子meq-（钙离子+镁离子）meq=（钠离子+钾离子）meq

（3）硬度：计算值，检测法：（钙离子+镁离子）*50=总硬度mg/L（CaCO2）

（4）TDS实测值与TDS计算值之差:

TDS<100mg/L,相对误差应<±10％;TDS=100-1000mg/L,相对误差应<±7％;tds>1000mg/L,相对误差应<±5％;

（5）当pH<8.34，不应有碳酸根离子；当ph>8.4，不应有H2CO3。

27.自然界中三种可溶盐：

氯化物(Cl) ①>硫酸盐岩(SO4)②>碳酸盐岩(HCO3)③;①>②>③矿化度大小顺序；①←②←③沉淀顺序，③起。 最先是氯化物自岩石中溶出，形成氯化物水，多出现在含盐层及盐渍化了的少数地区；

其次是岩石中的硫酸盐及残余氯化物被溶出，形成硫酸盐。

28.沉积成因水的形成：与沉积物同时沉积的水。从松散的颗粒（泥和沙）到成岩一般三阶段：压实、脱水、固结。

29.地下水成矿作用：地下水溶液中的成矿组分，在适宜的地球化学环境中，在有利的地质部位富集、沉积形成矿床的过程。

30.地下水的存在形式：固态水（多年雪线以上及冻土层）、毛细水（包气带）、重力水（井、河水）、气态水（包气带）结合水（静电引力）、结构水。

31.地下水：埋藏于地表以下岩石空隙中的水。

32.地下水的污染：凡是人类活动导致进入地下水并使水质恶化的溶解物或悬浮物。

33.地下水污染物（性质）：

化学污染物：a无机物：NO3最普遍，浓度最高，面积最大，其次是Cl?，硬度（Ca2?+Mg2?）,SO4及TDS。

B有机物：一般是PPb级（10?9,10亿分之一），或是PPt级（10?12），或是三致物（致癌，致畸形，致突变）。 生物污染物：细菌，病毒，寄生虫。

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

34.地下水污染源：

原因：a人为：生活污水，工业污水，地表雨水径流（主要城市），固体废弃物，生活垃圾，工业垃圾污泥，农业污染。 b天然：它们天然存在，只是人为活动的影响下才进入地下水的环境的。过量抽地下水，采矿活动。

35地下水污染特点：A隐蔽性。B难以逆转性。

36污染方式：直接和间接。

37.污染途径：间歇入渗型，连续入渗型，越流型。

38有机氮矿化过程：有机氮矿化过程（异养型）

铵化过程?2?NH4?硝化过程（自养型）NO2,NO3??反硝化过程（异养型）N

,N2O2固氮过程同化过程有机氮.

34.硝化过程：它使NH -N通过自养型微生物氧化为NO3-N的过程，该过程作用越强，水污染越严重，用无机碳源，

CO2。

35.反硝化过程：它使NO3-N通过微生物还原为氧化态氮（N2,N2O）的过程，该过程作用越强，水污染越轻,用有机

碳（来自地表），还原环境。吸附作用为反硝化提供充分的时间。

36.生物降解：有机污染物在细菌作用下，从大分解到小分子，从有毒（有害）转变为无毒（无害），最后变为CO2,H2O,CH4， 等的过程。

37.盐污染:地下水受硬度、氯离子、硫酸根离子、总可解固体等常规组分的污染。

38.盐污染特点：空间，从城区中心向外延伸，浓度逐渐降低；污染对象：浅层潜水或潜水-承压水含水层，深难污。

39.盐污染原因：城市固体垃圾的淋滤，包气带中的Na-Ca交换，水盐均衡的破坏。

40.硬度（水，钙离子+镁离子）与心血管疾病成负相关；硬度越低越易得心血管疾病，硬度越高越易得肠胃炎。

41.钠：长期吃咸（含钠量高）的易得高血压，细胞外液中主要阳离子，占65％；24％在骨骼里，人体钠来自食物。

42.碘：长期缺碘易得大脖子病，首批生命元素之一；大部分在甲状腺里，碘合成重要元素，缺和高碘可引发病。

43.钙：是人体和动物重要的必需元素。主要以磷酸盐形式存在，集中骨骼和牙齿中。主在牛奶中，肉鱼蛋少，果蔬微。

44.镁99％在细胞和骨骼中。主要来自坚果、海产品、豆科植物和蔬菜，肉类中等，糖、脂肪中低；很有生命力的元素。

45.硒（Se）：有毒，是人体不可缺的微量元素，可预防克山病，克山病缺硒是重要因素。以硒酸盐和盐广泛存在人体的肝、肾、血、脾、心、肺、肌肉中。硒无致癌性，与爱死亡率成负相关，有抗癌性。

46.锌（Zn）：人体必需重要微量元素。主要在肌肉、骨骼、皮肤，指甲、发、皮肤可代表锌的营养状况。海产品最高，新果蔬最低；动物组织中的锌可物利用性高，谷物、牛奶中的可生物利用性低。锌不仅有生理功能，且具有营养作用，胰岛素不可少元素，影响80多种酶的活性。

47.铬（Cr）：人体必需元素之一，粗食品中大于精食品中铬，补助胰岛素发挥作用，促进糖元的合成，刺激葡萄糖氧化。 铬也是自身有毒元素。

48.氟（F）：对牙齿很重要，必需元素，我国饮用水标准规定，氟的浓度为1毫克每升最优浓度，小了可能 ，高了可能出现斑釉齿。

54砷（As）：有毒，，砒霜。主要分布食道，肾，敢，肺，皮肤。

55.镉（Cd）：是老年人骨质疏松，年轻人没有，是人体不需的有毒元素。主要在肝肾。在人体累加。