一、天然水的化学成分
天然水经常与大气、土壤,岩石及生物体接触,在运动过程中,把大气、土壤、岩石中的许多物质溶解或挟持,使其共同参与了水分循环,成为一个极其复杂的体系目前各种水体里已发现80多种元素天然水中各种物质按性质通常分为三大类:
1)悬浮物质粒径大于100纳米(10-7米)的物质颗粒,在水中呈悬浮状态,例如泥沙、粘土、藻类、细菌等不溶物质悬浮物的存在使天然水有颜色、变浑浊或产生异味有的细菌可致病
2)胶体物质粒径为100—1纳米的多分子聚合体,为水中的胶体物质其中无机胶体主要是次生粘土矿物和各种含水氧化物有机胶体主要是腐殖酸
3)溶解物质粒径小于1纳米的物质,在水中成分子或离子的溶解状态,包括各种盐类、气体和某些有机化合物
天然水中形成各种盐类的主要离子是K+、Na+、Ca2+、Mg2+四种阳离子
还有Fe、Mn、Cu、F、Ni、P、I等重金属、稀有金属、卤素和放射性元素等微量元素;水中溶解的气体有O2、CO2、N2,特殊条件下也有H2S、CH4等总之,无论哪种天然水,八种主要离子的含量都占溶解质总量的95—99%以上天然水中各种元素的离子、分子与化合物的总量称为矿化度各种溶解质在天然水中的累积和转化,是天然水的矿化过程
2003年4月19日对白水台泉取样并进行化学组成分析(表181),可知Ca2+和Mg2+为水体的主要阳离子成分,分别占阳离子浓度的70%和20%以上; 作为水体阴离子的主要组成成分,大约占阴离子的90%,水化学类型为HCO3-Ca,Mg型,反映了岩性对水化学的控制。
通过进一步分析水体的化学成分,发现白水台1号泉和2号泉的水化学组成极其相似,这意味着它们具有相同的补给来源。
表181 白水台泉水的水化学特征(2003年4月19日)
①为水中方解石的饱和指数(SIc=lg IAP/K,式中:IAP为离子活度积;K为平衡常数)。如果SIc>0,泉水处于方解石过饱和状态并可产生碳酸钙沉积;如果SIc<0,水对方解石具有侵蚀性;而SIc=0,水处于方解石溶解/沉积平衡状态。
②二氧化碳分压用 WATSPEC软件(Wigley,1977)计算得到。
河水的水化学属性几乎完全取决于补给水源的性质及比例,与其他水源相比,河水具有以下化学成分特点:
①河水的矿化度普遍偏低。
②河水中各种离子的含量差异很大。
③河水化学组成的含量差异很大。
④河水化学组成的时间变化明显。
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