地下水化學成分形成的主要影響因素

1、地下水化學成分形成的主要影響因素地下水化學成分形成的主要影響因素有四大類：分別是自然地 理因素、地質因素和水文因素、生物因素和人為因素，下面將詳細分 析并舉例說明其主要的影響因素。一.自然地理因素包含地形；水文；氣候（氣象 /降水/氣溫 /蒸發(fā)）。（1）地形： 影響水交替條件， 而水交替條件又影響水的化學成分 和礦化度。地形切割強烈，水的交替條件就好，有利于淡水的形成。 反之，則形成高礦化度的咸水或鹽水。如山區(qū)形成碳酸型水，而平原 易形成硫酸水或氯化物型水（2）水文：密集的水文網(wǎng)有利含水層的水交替條件。鹽分的帶出 及淡潛水的形成。在水文網(wǎng)稀疏的條件下，地下水徑流受阻，從而使 潛水礦化度增高。（

2、3）氣候 氣象 降水 大氣降水能使地下水的儲存量、礦化度和化學成分發(fā)生明顯變 化。降雨對地下水化學成分的影響 ,可以分為直接與間接兩種作用方 式 ,所謂直接方式 ,是指雨水中的化學組分 ,通過包氣帶直接入滲補給地 下水 ;間接方式 ,是指雨水在經(jīng)過包氣帶并與巖土發(fā)生復雜的物理化學 作用過程中進入地下水。實際上 ,地下水化學成分的變化 ,是在上述兩 種過程中共同完成的只不過在降雨為 pH 值過低的酸雨時與巖土的作 用更強烈 ,地下水化學成分的變化更深刻罷了。i.據(jù)蘇州市某廠周圍1984年檢測的淺層地下水中SO42-含量和水的 化學類型,由資料看出 ,硫酸型水廣泛分布 ,面積約為五平方公里，其 中

3、 C8井點礦化度為2.21克/升，總硬度高達50.7德國度，為全市之冠； 尤其是距該廠北側30米左右的C5、C3。井孔點（為淺鉆孔，水位埋深1 米）地下水中SO42-含量居然高達2.63 一 2.494克/升，礦化度達到 4.93 一 5.21 克/ 升,總 硬 度 為 2 5.2一 4 1.6德國度,明顯的與該 廠經(jīng)常排放高濃度的SO42-所形成的酸雨有密切關系，地下水中的SO42- 含量如此之高 ,與酸雨中的高含量的 SO4 的直接入滲有關 ,也是酸雨中 高濃度 的H+與本區(qū)淺部土層 中豐富的鋁硅酸鹽（100克土中含有 SiO2 +A I2O3達到80克左右）強烈作用的結果。Word 文檔

4、律腥地下水化學廉分三感冏ii.因子F32的得分表現(xiàn)為地下水小于地表水，在馬鞍山收費站和 胡家灣最高，這兩個點屬于地表河流系統(tǒng)，說明巖溶地下水中的Na+、 C受到地表水體中溶質的影響.然而，由表3.1的分析可知，金佛山地 區(qū)的大部分巖溶地下水樣品中 Na+、Cl-并不高，基本與大氣降水接近 可以認為其主要來自大氣降水。 氣溫關中盆地氣溫對地下水富集氟離子的影響。 地下水中的氟主要來 源于基巖土壤中的含氟礦物呈吸附態(tài)的氟和氟絡合物！但是氟由固 相轉入液相，由吸附態(tài)變?yōu)榻馕鰬B(tài)，其遷移轉化過程和量受到多種因素的影響，其中溫度的影響闡述如下：圖2表示了 1012月份地下水水溫與F離子含量關系圖。在枯水期

5、，溫度較低的情況下，地下水 溫在718 C波動，而高氟地下水溫主要集中在 1316 C,最大值出 現(xiàn)在13.514.5 C。一般情況下，水溫高時有利于含氟礦物的溶解和 呈吸附態(tài)氟的解析，有利于氟在水中富集。這是因為水溫高，氟離子 的活性增強，巖石土壤表面的呈吸附態(tài)的氟易于解離，并在水中富 集；同時巖石土壤等的含氟的化合物溶解度增大，導致水中的氟含量 升高!但從圖中可以看出，在1618 C范圍內，雖然地下水溫度較高， 但氟離子的含量卻相對較小，這是因為在溫度較高時，離子的活性增 強，其他離子的溶解對氟離子起到了抑制作用。 這也說明水溫主要是 起到促進含氟礦物及呈吸附態(tài)氟的解析和溶解，并不是水中氟

6、含量高 的主要因素，只是引起地下水中氟離 子含量高的一個有利因素。三一二j白總1冕Word文檔 蒸發(fā)關中盆地蒸發(fā)對地下水富集氟的影響。 高氟地下水形成的首要條 件是具有供氟能力強的氟源， 包括基巖和土壤中的含氟礦物， 以及呈 吸附態(tài)的氟和氟絡合物。 由關中盆地氟病區(qū)分布圖可以看出， 輕病區(qū) 處大部分位于渭北黃土臺塬處及河流高級階地區(qū)， 包氣帶主要為黃土 或黃土狀亞粘土， 垂直節(jié)理發(fā)育， 大氣降水垂向入滲， 土質上疏下實， 溶濾作用強烈，包氣帶中可溶性氟含量較高，該區(qū)域水力坡度較大， 側向徑流條件較好， 潛水位埋深較深， 地下水中的氟主要來自水巖 界面間的含氟礦物的溶解與溶濾 ; 中病區(qū)位于二三

7、級階地處，水力坡 度變緩，側向溶濾作用更加明顯，地下水中的氟含量變高 ; 重病區(qū)主 要位于構造洼地處，該區(qū)域水位埋深淺，蒸發(fā)濃縮作用強烈，地下水 中的氟隨著毛細帶上升， 受到某些礦物的吸附而滯留在包氣帶中， 隨 著降雨的入滲，水巖界面間的含氟礦物通過溶濾作用進入地下水 中。圖 6 反映了土壤樣本的不同深度處的可溶性氟含量的大小。圖 7 表示氟含量與不同的水文地球化學地段間的關系。從圖 6 中可以看 出， 00.2m 包氣帶土壤中的可溶氟含量隨著深度的增加而增加，基 本上在 0.2m 左右可溶氟的含量最高，說明 0.2m 以下的包氣帶可溶 性氟主要來自表層，溶濾作用使得可溶性氟在包氣帶中向下遷移

8、 ; 而 XAT001 土壤表層的可溶性氟含量最大，說明表層土已受到了污染。 可溶性氟的含量總體上呈減少趨勢， 0.20.5m 處的包氣帶土壤可溶 性氟的含量基本上變化很小，說明 0.20.5m 為可溶性氟的吸附帶， 由于吸附作用的存在使得可溶性氟向水中遷移的量減小， 但溶濾作用 促進土壤中可溶性氟向地下水中氟轉化的總方向并未改變。圖7則說明，PTW004、FCW001和PTW001位于沖洪積扇處，該處水力坡度大水循環(huán)交替積極，以溶濾作用為主，地下水中的氟含量 普遍較低；而淋溶一蒸發(fā)地段位于黃土塬和高級階地處，氟含量的升 高主要是因為側向溶濾作用的加強。由于受到洛河的稀釋作用，D004、D00

9、1兩點的氟含量相對較小；強烈蒸發(fā)地段位于鹵泊灘的塬 面洼地處，該地段水位埋藏較淺，水流滯緩，以蒸發(fā)濃縮作用為主。圖6和圖7則說明了氟向地下水中的遷移主要取決于溶濾作用， 而 地 下水中氟的聚集主要取決于蒸發(fā)濃縮作用。圖7做育鼠與水文地球化學地段間的關系一便住rb遲謔Word文檔二地質因素和水文地質因素：包含地質構造；土壤、巖石的礦物成分和水巖作用時間（地下水流速）地質及水文地質條件對地下水化學成分的形成在一定程度上起 著決定性的作用 ,這主要表現(xiàn)在地形地貌、巖層性質、地下水循環(huán)條 件及埋藏的不同，其化學成分往往有很大的差別。在新生界含水巖組的地下水中，水化學成分在空間上的變化較 大，在鹽池南北

10、分水嶺以東地區(qū)，地下水水力坡度大，徑流較好，水 交替作用強烈，地下水類型以HCO3SO4水為主，分水嶺以西地區(qū)，地 下水水力坡度小，水化學類型通常為 SO CI型水。羅漢洞含水巖組的地下水化學類型以 SO CI水為主。該含水巖組 在鹽池南北分水嶺以東多被薄層第四系覆蓋， 在鹽池縣周圍的新生界 和羅漢洞組的TDS含量均較高，在鹽池南北分水嶺以西大部分地區(qū)被 薄層第四系和第三系雙重覆蓋， 在研究區(qū)的西南部兩個含水巖組的含 量都有明顯的減小。另外兩個含水巖組SC42-和CI-的含量分布特征在鹽 池縣城周圍以及研究區(qū)的西南部都有相似的分布特征。 由此可以看出 ，該含水巖組地下水的主要來源為新生界含水巖

11、組里補給。環(huán)河含水巖組的地下水總體由南向北徑流， 且凈流滯緩， 水力坡 度約為 1.7%，水質較差，由于地下水流緩慢，水化學類型變化不明顯 ，以SO CI型和SC4 HCC3為主。（1）地質構造：斷裂使巖石發(fā)生破壞并形成裂隙，由于斷裂構造發(fā) 育很深，這樣沿著這些深大斷裂從深部涌出熱的， 有時帶氣體的礦水， 甚至鹵水，從而使淺部地下水化學成分發(fā)生急劇變化。（2）土壤等自然因子對巖溶水的影響F22因子的得分值表明：值較高的水樣點（如蓬萊林$知音山莊和碧 潭泉） 基本都位于金佛山下土壤層較厚的地方3 說明土壤等自然因素對金佛山巖溶水中的HC03-和Mg2+具有決定性影響土壤是一個 巨大的碳庫，全球土

12、壤碳容量是森林的 23 倍，土壤中 CO2 含量超 過大氣的10倍，其溶于水，形成HCO3-，成為地下水中HCO3-的 主要來源。（3）水巖作用時間（地下水流速）從因子F嚴的得分值來看，從地表水到地下水，得分值逐漸增大，特 別是深部來源 （ 如金佛山溫泉） 的水中各種離子質量濃度都較高，反 映了大氣降水來源補給的地下水經(jīng)過充分的水 （巖作用后沿裂隙、斷 裂運移，并在地表出露，意味著在因子 F1 上具有高載荷的離子受到 水巖作用時間長短等的控制。三生物因素（ 1 ）植物：使水富集微量元素；選擇性地吸收離子 植物的蒸發(fā)：干旱條件下，植物蒸發(fā)量大，引起潛水礦化度提高。 植物選擇吸收離子，改變水的 P

13、H值和化學類型。例如鹽生植物吸 收 Cl- 植物的有機殘骸影響土壤的酸堿度，從而影響潛水的 PH值和水化 學類型。例如針葉林產(chǎn)生酸性水， PH 值可達到 4，闊葉林產(chǎn)生堿性。 植物根放出的 CO2 降低土壤的 pH 值，并促使很多礦物質轉入溶Word 文檔液。在土壤溶液和潛水中，HCOJ含量取決于土壤中的C02（2）微生物：脫硫細菌；硝化細菌主要是起催化作用，不影響反應方向，但影響反應速率。例如：在 含石膏的灰?guī)r地層里，約470m深處，發(fā)現(xiàn)了硫酸鹽還原菌；在含油 地層1000m深處、在海相地層 2700m深處（壓力為3*107pa）、在 無煙每層500m深處，發(fā)現(xiàn)了硫酸鹽還原菌。四.人為因素：

14、灌溉，排污，農(nóng)藥、肥料使用：地下水硬度增高，污 染物含量增大，改變地下水化學類型。1 .人工開采地下水對潛水化學成分的影響及原因 .開采區(qū)含水層的礦化度提高。原因是潛水位下降，包氣帶加厚， 充氧作用加強，氧化作用加強，使不溶解的硫化物轉化為可溶硫酸鹽， 并被水所溶濾，礦化度提咼。 .在?；螓}湖附近開采淡水，有可能使鹽水由海或鹽湖進入含水層， 使淡水被鹽化。 .開采時，由于同一含水層或含水層的鹽水侵入，使地下淡水礦化 度提高。2. 人工開采地下水時對承壓水化成分的影響 開采承壓地下水時，形成降落漏斗，在漏斗范圍內壓力降低，使水 流從高壓流向低壓時，由于減壓，從水中逸出 CO2，析出鐵和堿金屬 的

15、碳酸鹽沉淀，導致水化學成分變化（減壓脫氣）. 開采承壓地下水時，由于承壓水位下降低時，使隔水層和上覆巖層 的靜水壓力降低，造成粘土層有效壓力增加而產(chǎn)生壓實作用，使粘 土中的水進入含水層，引起水化學成分變化。 開采承壓地下水時，區(qū)域性大降落漏斗的形成，（直徑可達幾十公里） ，可以把它看作一個特殊的排泄窗口，使下部含水層的水的導入， 而引起地下水礦化度的增高 （越流滲透 ）。3. 實例 1: 一供水井， 井深 91.5 米，含水層為含黃鐵礦的絹云母片巖。 連續(xù)抽水 13 個月，水位下降 36.5 米，在這個期間內，水中 SO42- 濃度在 13mg/l 左右。停抽 4 個月后， 再次抽水時， 第一

16、天的水樣中， SO42-=1330mg/l, Fe2+ 不斷降低， pH 值升高。這種現(xiàn)象出現(xiàn)的原因 是（1）由于水位下降很大，所以形成了一個漏斗區(qū)；在漏斗區(qū)內， 原來的含水層變?yōu)榘鼩鈳В?因絹云母片巖中的黃鐵礦被氧化， 其反應 如下：702 + 2FeS2 + 2H2O = FeSO + 2H2SO4（2）停抽期間，水位逐漸恢復，使第一次抽水所形成降落漏斗區(qū)又 主充滿了水，黃鐵礦氧化所產(chǎn)生的 SO42-和H+進入水中，溶解FeSO 結果，在漏斗區(qū)內形成一個 SO42-，F(xiàn)e2+，H+濃度的局部污染暈。（3）再次抽水時，這部分水首先被抽出，從而出現(xiàn)第一天水樣中 SO42-，F(xiàn)d+濃度高，pH值

17、降低的現(xiàn)象。（4）隨著抽水繼續(xù)，原漏斗區(qū)外的水流入與漏斗區(qū)的水混合。因此， 產(chǎn)生SO42-，F(xiàn)e2+，H+逐漸降低的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象是典型的氧化還原過 程。4. 實例 2：因子 F4 得分離人類活動中心越近，值越高，得分最高的大彎道和頭度酒廠， 受到人類農(nóng)業(yè)活動和工業(yè)生產(chǎn)活動的影響， 具有 較高的NO3-質量濃度。而位于保護區(qū)深處的許多泉點在因子F4上的得分都較低，說明金佛山保護區(qū)內表層巖溶地下水受人類活動的影 響不明顯。人類生產(chǎn)活動對巖溶水中的 N03質量濃度具有重要貢獻。5.實例3:下面的表5是蘇州市19 84年16 1個淺 層地下水檢測井 點SO42-、NO3-含量按功能區(qū)統(tǒng)計值，工業(yè)區(qū)和

18、交通車輛稠密區(qū)地下水 中SO42-、NO3-含量最高，這與表表2,表3中各功能區(qū)大氣 SO2、NOx 濃度完全吻合。滋州市不同功倦?yún)^(qū)潛水化學 成分含量（單位黑克/升）項目含雖NO；*f啓民區(qū)工業(yè)區(qū)交通區(qū)|102.17130.03fil.80 1農(nóng)業(yè)區(qū)92.2552.63注：表中數(shù)值為161個井點均值參考文獻：1 張春潮王文科孫一博李慧魏哲高氟地下水影響因素信息的提取. 水資源與水工程學報.2013年6月第24卷第3期.J2 曾敏沈立成肖瓊邱述蘭住鵬基于SPSS的巖溶地下水質變化及其影響因素一以重慶市金佛山表層巖溶地下水為例.2012年4月第35卷第2期.J3 竇妍.鹽池地區(qū)地下水化學成分演化規(guī)律研究中國優(yōu)秀碩士學位論 文全文數(shù)據(jù)庫.DBWord文檔Zj 了進-步什折齊亍嶄常缸朋點的水質伏況采用冋歸方袪求出因子得分兩較年陣如炭盤所示* 由系貌矩悴桁4卜公因子養(yǎng)示為KJ牛指標的線性他式.囚了得分憾數(shù)為：F = 0. 169.1 + 0. I R.i, * 0. 2.15.1-. +11 CH 1 a- + 0. 27.r + 0r 217.v - Q, J 53as + 1 L15.rh +0. 口丁工* + 0.竺9. r f7 =