第二章-地下水化學(xué)成分的形成作用

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第二章 地下水化學(xué)成分的形成作用 地下水在其運(yùn)移過程中，與介質(zhì)發(fā)生著多種多樣的物理化學(xué)作用，其中包括溶解/沉淀、酸堿平衡、吸附/解吸及氧化還原作用等。依據(jù)地質(zhì)、水文地質(zhì)條件的不同，這些作用往往控制著一個(gè)地區(qū)地下水的化學(xué)成分，因此有必要對(duì)其進(jìn)行深入研究。而化學(xué)熱力學(xué)理論則是深入理解這些作用過程的重要基礎(chǔ)。2.1 化學(xué)熱力學(xué)基礎(chǔ) 熱力學(xué)是研究物質(zhì)熱運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其應(yīng)用的一門科學(xué)，熱力學(xué)的基本定律是人們?cè)诳偨Y(jié)大量實(shí)驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上建立起來的，它們有著廣泛、牢靠的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，因此其結(jié)論是完全正確可靠的。把熱力學(xué)定律、原理和方法應(yīng)用于研究化學(xué)過程及伴隨這些化學(xué)過程所發(fā)生的物理變化，就

2、形成了化學(xué)熱力學(xué)?；瘜W(xué)熱力學(xué)有兩個(gè)最基本的內(nèi)容，其一是利用熱力學(xué)第一定律來解決化學(xué)變化中的熱效應(yīng)問題，其二為利用熱力學(xué)第二定律來解決指定化學(xué)變化實(shí)現(xiàn)的可能性、方向性及進(jìn)行限度問題。后一個(gè)問題是我們?cè)谘芯刻烊凰厍蚧瘜W(xué)作用時(shí)非常感興趣且需要經(jīng)?；卮鸬膯栴}。2.1.1 熱力學(xué)狀態(tài)函數(shù)與平衡判據(jù) 熱力學(xué)第二定律提供了多個(gè)對(duì)自然過程（包括化學(xué)反應(yīng)）的方向和限度進(jìn)行判斷的狀態(tài)函數(shù)，在這些函數(shù)中，熵（S）、Helmholtz自由能（ ，亦稱功函）和Gibbs自由能（ ）是最常見的三種。由于Gibbs自由能判據(jù)所限定的等溫等壓條件是自然界中最常見的一種情況，因此上述狀態(tài)函數(shù)中以Gibbs自由能函數(shù)在實(shí)際中的

3、應(yīng)用最為重要。根據(jù)Gibbs自由能判斷等溫等壓系統(tǒng)中化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的依據(jù)是（傅鷹，1981；李大珍，1982；傅獻(xiàn)彩等，1983；登比，1985）： =0 表明反應(yīng)達(dá)到了平衡狀態(tài)； 0 表明反應(yīng)可正向自發(fā)進(jìn)行； 0 表明反應(yīng)可逆向自發(fā)進(jìn)行。即：0 （2-1-1）這里等于號(hào)表示平衡狀態(tài)，不等號(hào)表示化學(xué)反應(yīng)能夠自發(fā)正向進(jìn)行。式（2-1-1）表明：在所限定的條件下，化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，體系的Gibbs自由能取最小值。在均勻的單相多組分體系中，各組分物質(zhì)的量是變化的，體系的Gibbs自由能作為一種容量性質(zhì)的狀態(tài)函數(shù)，亦隨著各組分物質(zhì)量的變化而變化。若體系中含有N種組分，第 種組分物質(zhì)的量為ni（

4、i=1,2,N），則有：（ ， ， ） （2-1-2）求式（2-1-2）的全微分可得到： （2-1-3）式中 為第i種組分的化學(xué)勢(shì)，其定義式為（K.J.登比，1985）： （2-1-4）i表示在保持T、P、n1、n2、n1ni-1、ni+1nN恒定的情況下，第i種組分的含量變化1 mol時(shí)體系自由能的變化量。根據(jù)式（2-1-3），在等溫等壓條件下則有： （2-1-5）結(jié)合式（2-1-1）的平衡判據(jù)可知，在等溫等壓條件下，體系中化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡的條件是： （2-1-6）而 （2-1-7）則表示所指定的化學(xué)反應(yīng)可正向自發(fā)進(jìn)行。由此可見，化學(xué)勢(shì)在化學(xué)平衡的判斷及復(fù)雜化學(xué)平衡的計(jì)算問題中有重要的作用，

5、而且對(duì)化學(xué)反應(yīng)問題的一般性討論也需要掌握化學(xué)勢(shì)的有關(guān)知識(shí)，因此在討論其他相關(guān)問題之前，有必要對(duì)化學(xué)勢(shì)在氣相、液相及固相中的定義予以總結(jié)。2.1.2 各種形態(tài)物質(zhì)化學(xué)勢(shì)的表達(dá)式 各物質(zhì)形態(tài)的化學(xué)勢(shì)可統(tǒng)一地表示為（李大珍，1982）： （2-1-8）式中，io為第 種組分的標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)勢(shì)，即該組分以純態(tài)物質(zhì)存在時(shí)在指定溫度 、壓力 下的化學(xué)勢(shì)。ai為第 種組分的活度，對(duì)于理想氣體，它表示分壓；對(duì)于實(shí)際氣體，它表示逸度；對(duì)于理想溶液，它表示濃度；對(duì)于非理想溶液，它表示活度，等等。表2-1-1給出了各種不同物質(zhì)形態(tài)時(shí)活度ai的具體含義。表2-1-1 不同物質(zhì)形態(tài)中活度ai的含義 物質(zhì)形態(tài) 計(jì)算公式 含義

6、理想氣體 ai=Pi 壓力 實(shí)際氣體 ai=fi 逸度（有效壓力） 理想溶液各組分 ai=mi 濃度 稀溶液各組分 ai=mi 濃度 非理想溶液各組分 ai=i mi 活度 純液體 ai=1 濃度 純固體 ai=1 濃度 （據(jù)李大珍1982，修改） 2.1.3 化學(xué)反應(yīng)與平衡 設(shè)體系中僅有一個(gè)獨(dú)立的化學(xué)反應(yīng)發(fā)生，該化學(xué)反應(yīng)可表示為： （2-1-9）式中， 、 為反應(yīng)物 、 的化學(xué)計(jì)量數(shù)， 、 生成物 、 的化學(xué)計(jì)量數(shù)。當(dāng)在等溫等壓條件下由于反應(yīng)（2-1-9）的進(jìn)行，使A、B物質(zhì)分別消耗了Ad和Bd，所形成C、D物質(zhì)的量分別為Cd和Dd時(shí)。根據(jù)式（2-2-5），體系的自由能變化為：或 （2-1-

7、10）Lewis和Randall把 稱為化學(xué)反應(yīng)的自由能變化（登比，1985），并記為 ，這樣： （2-1-11）根據(jù)式（2-1-1）的平衡判據(jù)可知，在等溫等壓條件下，當(dāng)化學(xué)反應(yīng)（2-1-9）達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)有： （2-1-12）而 （2-1-13）則表示化學(xué)反應(yīng)（2-1-9）能夠正向自發(fā)進(jìn)行。把式（2-1-9）代入式（2-1-11）可得： （2-1-14）令 （2-1-15）并稱其為反應(yīng)（2-1-9）的標(biāo)準(zhǔn)Gibbs自由能，則有： （2-1-16）定義 （2-1-17）當(dāng)反應(yīng)（2-1-9）處于平衡狀態(tài)時(shí)， 、Q等于平衡常數(shù)K，故由式（2-1-16）有： （2-1-18）把式（2-1-17）、（

8、2-1-18）代入式（2-1-16）可得任意條件下反應(yīng)的自由能變化為： （2-1-19）由式（2-1-19）可知，當(dāng)Q/K1（即QK）時(shí)，GR 1（即QK）時(shí)，GR 0，反應(yīng)（2-1-9）將逆向自發(fā)進(jìn)行；當(dāng)Q/K=1（即Q=K）時(shí)，GR =0，反應(yīng)（2-1-9）處于平衡狀態(tài)。2.1.4 平衡常數(shù)的計(jì)算 由式（2-1-18）有： （2-1-20）式（2-1-20）即為根據(jù)化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)Gibbs自由能計(jì)算反應(yīng)平衡常數(shù)的常用公式，使用該計(jì)算公式的關(guān)鍵問題是如何確定式（2-1-15）中io的數(shù)值。我們知道io為第 種組分的標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)勢(shì)，即該組分以純態(tài)物質(zhì)存在時(shí)在指定溫度 、壓力 下的化學(xué)勢(shì)。由于純態(tài)物

9、質(zhì)的化學(xué)勢(shì)等于其摩爾自由能，而物質(zhì)的摩爾自由能又等于在指定條件下由化學(xué)元素的穩(wěn)定單質(zhì)形成1摩爾該物質(zhì)時(shí)的自由能變化，即該物質(zhì)的生成自由能Gf,i，因此有： （2-1-20）通常把1 atm下物質(zhì)的生成自由能稱為標(biāo)準(zhǔn)生成自由能，并記為Gf,io，顯然 （2-1-21）這樣，把式（2-1-20）代入式（2-1-15）中可得化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)Gibbs自由能為： （2-1-22）現(xiàn)已積累了298.15K時(shí)物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)生成自由能的大量數(shù)據(jù)，并據(jù)其匯入了有關(guān)的熱力學(xué)數(shù)據(jù)表中（見附錄），根據(jù)這些數(shù)據(jù)很容易求得298.15 K、1 atm下有關(guān)化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)值。此外，在缺乏物質(zhì)生成自由數(shù)據(jù)的情況下，根據(jù)一定溫度

10、下化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)焓變HRo和標(biāo)準(zhǔn)熵變SRo，應(yīng)用下式亦可求得反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)Gibbs自由能： （2-1-23）式中： （2-1-24） （2-1-25）這里，Hof,i和Sof,i分別為第 種組分的標(biāo)準(zhǔn)焓和標(biāo)準(zhǔn)熵。當(dāng)溫度不等于298.15 K 時(shí)，可根據(jù)Vant Hoff公式計(jì)算化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)隨溫度的變化。根據(jù)Vant Hoff公式，在恒壓條件下有： （2-1-26）如果HRo與溫度無關(guān)，或溫度的變化范圍比較小，在此溫度范圍內(nèi)，HRo可近似作為常數(shù)處理，這時(shí)積分式（2-1-26）可得： （2-1-27）由（2-1-27）可以很方便地根據(jù)溫度為T1時(shí)的化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)K1，求得溫度為T時(shí)的化學(xué)反應(yīng)

11、平衡常數(shù)K。同時(shí)由式（2-1-27）可以看出，在這種情況下lnK與 成直線關(guān)系?！纠看_定25和40時(shí)方解石溶解反應(yīng)的平衡常數(shù)?！窘狻?1) 首先寫出化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)式，在本例中為：CaCO3 Ca2+ + CO32-(2) 由附錄可查得相關(guān)組分的標(biāo)準(zhǔn)生成自由能分別為：組分 Ca2+ CO32- CaCO3 Gf,io（kJ/mol） -553.6 -527.0 -1128.4 Hof,i（kJ） -543.0 -675.2 -1207.4 (3) 由式（2-1-22），方解石溶解反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)Gibbs自由能為：(4) 由式（2-1-20）可求得25時(shí)方解石溶解反應(yīng)的平衡常數(shù)為：故 K2510-8

12、.37(5) 由式（2-1-24）可求得方解石溶解反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)焓變?yōu)椋焊鶕?jù)Vant Hoff公式（2-1-27），40時(shí)方解石溶解反應(yīng)的平衡常數(shù)為：故 K4010-8.462.1.5 非理想性的校正 天然水是一種多組分的溶液，在這種溶液中，由于陰陽離子間的相互作用，使得其中離子的行為與理想溶液有一定的差別。長(zhǎng)期以來，主要使用Debye和Hkel理論來解釋溶液與理想溶液的差別。Debye-Hkel理論是現(xiàn)代溶液理論的基礎(chǔ)，它是由Debye和Hkel于1923年提出的，該理論以離子間的靜電作用為基礎(chǔ)，通過引入離子云的概念，用數(shù)學(xué)方法導(dǎo)出了離子溶液中活度系數(shù)的計(jì)算公式如下： （2-1-28）稱式（2-

13、1-28）為Debye-Hkel公式，簡(jiǎn)稱D-H公式。式中：i為第i種組分的活度系數(shù)；A、B為主要取決于水的溫度的常數(shù)，表2-1-2列出了不同溫度下A、B的值；ai為與離子水化半徑有關(guān)的常數(shù)，見表2-1-3；I為溶液的離子強(qiáng)度，其定義式為： （2-1-29）這里，M為水溶液中離子組分的個(gè)數(shù)，mi為第i種離子組分的濃度（mol/L），zi為第i種離子所帶的電荷數(shù)。表2-1-2 不同溫度下的Debye-Hkel公式中的A、B值 0 0.4883 0.3241 5 0.4921 0.3249 10 0.4960 0.3258 15 0.5000 0.3262 20 0.5042 0.3273 25

14、0.5085 0.3281 30 0.5130 0.3290 40 0.5221 0.3305 50 0.5319 0.3321 60 0.5425 0.3338 （據(jù)Kehew，2001） 使用上述參數(shù)，即可方便地對(duì)溶液中不同離子在不同溫度下的活度系數(shù)進(jìn)行計(jì)算。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，Debye-Hkel公式僅適用于離子強(qiáng)度小于0.1的溶液，而對(duì)更高離子強(qiáng)度的溶液通常是不適用的。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的根本原因是Debye-Hkel理論把溶劑處理為連續(xù)介質(zhì)，同時(shí)又對(duì)溶質(zhì)離子的分布函數(shù)作了近似處理。因此，若要從理論上對(duì)Debye-Hkel理論進(jìn)行修正，使其適用于更高濃度的溶液，必須提出新的溶液中主子的分布函數(shù)，并

15、對(duì)離子水化作用對(duì)活度系數(shù)的予以考慮。在這方面Robinson和Stokes、Eigen和Wickel以及Pitzer等人作了大量的工作（劉光等，1987；Pitzer，1975），取得了很好的成果，對(duì)此有興趣的讀者可參閱有關(guān)的文獻(xiàn)。表2-1-3 Debye-Hkel公式中所使用的水溶液中離子的有效直徑 ai 一價(jià)離子 9 6.5 6 , 5.4 5 44.5 3.5 3 2.5 二價(jià)離子 8 6 5.4 5 4.5 4 三價(jià)離子 9 4.5 4 四價(jià)離子 11 6 5 （據(jù)Nordstrom and Munoz （1985）和Arnorsson等（1982）的資料修改） 為了使Debye-Hk

16、el公式適用于更高濃度的溶液，同時(shí)也為了使該公式更便于使用，眾多學(xué)者對(duì)其進(jìn)行了經(jīng)驗(yàn)性的修正，這里對(duì)此作以簡(jiǎn)要介紹。Gnteberg（1926）在使用式（2-1-28）時(shí)，令 ,從而得到： （2-1-30）使用該式計(jì)算離子活度系數(shù)省去了求取參數(shù) 的問題。但實(shí)際上這種修正相當(dāng)于在25時(shí)指定 =3.0510-8 cm，因?yàn)檫@時(shí)B=0.3281。對(duì)于一些電解質(zhì)，一直至離子強(qiáng)度I=0.1mol時(shí)，式（2-1-30）的計(jì)算結(jié)果仍能較好地吻合實(shí)驗(yàn)值。Guggenheim（1955）把一個(gè)線性離子強(qiáng)度項(xiàng)加入到式（2-1-30）中，并令 ，從而得到： （2-1-31）式中b為一調(diào)節(jié)參數(shù)。雖然（2-1-31）不含

17、有參數(shù) ，但又需要由實(shí)測(cè)的活度系數(shù)用擬合法求得參數(shù)b，因而它的使用也受到了限制。Davies在1938和1962年先后提出了下列兩個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式： （2-1-32） （2-1-33）一般來說，當(dāng)離子強(qiáng)度小于0.1時(shí)，以上兩式都可使用。值得一提的是Tresdell和Jones（1974）在計(jì)算天然水中Ca2+、Mg2+、Na+、K+、Cl-和SO42-的活度系數(shù)時(shí)，直接在式（2-1-28）中加入了一個(gè)線性離子強(qiáng)度項(xiàng)，即： （2-1-34）式中b為一常數(shù)，Tresdell和Jones所使用的有關(guān)參數(shù)如表2-1-3 （Nordstrom等，1985）。表2-1-4 Tresdell和Jones所使用的單

18、離子活度系數(shù)參數(shù) 離子 ai b Ca2+ 5.0 0.165 Mg2+ 5.5 0.20 Na+ 4.0 0.075 K+ 3.5 0.015 Cl- 3.5 0.015 SO42- 5.0 -0.04 HCO3- 5.4 0 CO32- 5.4 0 圖2-1-1給了不同濃度條件下CaCl2溶液平均活度系數(shù)的實(shí)測(cè)結(jié)果，D-H公式及式（2-1-34）的計(jì)算結(jié)果。由圖可見D-H公式的計(jì)算結(jié)果在m=0.2 mol（I=0.6）時(shí)開始偏離實(shí)驗(yàn)曲線，而Tresdell和Jones的計(jì)算公式的計(jì)算結(jié)果直到m=2 mol（I=6）時(shí)仍是可信的。2.2 溶解/沉淀作用 地下水賦存并運(yùn)動(dòng)于含水介質(zhì)中，地下水中

19、的主要溶解組分通常來源于與水接觸的固體物質(zhì)，所有固體都不同程度地溶于水，從而使其遷移能力增強(qiáng)。地下水中的溶解組分也可通過沉淀作用形成固體物質(zhì)，或通過吸附作用被吸附到固體表面上。因此對(duì)地下水化學(xué)成分及其形成機(jī)制的研究，離不開對(duì)含水介質(zhì)物質(zhì)組成深入系統(tǒng)地認(rèn)識(shí)。2.2.1 地下水系統(tǒng)固體物質(zhì)的組成 地下水系統(tǒng)的固體物質(zhì)首先包括了組成地殼的主要是固態(tài)物質(zhì)巖石，它們構(gòu)成了地球的巖石圈，此外還包含對(duì)地下水化學(xué)成分的形成有重要影響的有機(jī)物。巖石通常由一種或多種礦物組成，這些礦物又是由元素所形成的。自然界的巖石按其成因不同可分為巖漿巖、變質(zhì)巖和沉積巖三類，各類巖石分別具有特有的礦物組成特征。1. 巖漿巖及其礦

20、物成分 巖漿巖由巖漿的固化作用而形成。巖漿是指處在地殼以下的高溫、高壓（1000以上，520108 Pa）且富含揮發(fā)分的硅酸鹽熔融體，其組成中O、Si、A1、Fe、Ca、Na、K、Mg等元素占90%左右，揮發(fā)組分約占89%，其它組分約占12%。自然界中巖漿固化作用發(fā)生的環(huán)境條件差別很大，從而形成了不同類型的巖漿巖。巖漿在地下深處冷凝固所形成的巖漿巖稱為侵入巖（深成巖），巖漿通過火山活動(dòng)噴發(fā)到地表以后冷凝所形成的巖漿巖稱為火山熔巖（火山巖或噴出巖），在上述兩者之間的環(huán)境中冷凝固化形成的巖漿巖稱為淺成巖和次火山巖。巖漿巖大部分為塊狀的結(jié)晶質(zhì)巖石，巖石中的原生結(jié)晶礦物都是在較高的溫度下形成的。各種各

21、樣的巖漿巖與其圍巖之間一般都有清楚的界限，巖體的邊部還常有圍巖的碎塊捕虜體或其他變質(zhì)產(chǎn)物。地殼中已知的礦物種類達(dá)3000多種，而巖漿巖中最常見的礦物不過2030種，其中最主要的是長(zhǎng)石、石英、云母、輝石、角閃石、橄欖石、霞石、白榴石、磁鐵礦、磷灰石等l0種，這10種礦物占巖漿巖礦物總量的99。它們?cè)趲r漿巖中的平均含量見表2-2-1，由表可見，在組成巖漿巖的礦物中，長(zhǎng)石的含量最多，占到了整個(gè)巖漿巖成分的60以上，其次是石英，其他礦物的含量則較少。根據(jù)巖漿巖礦物的顏色和化學(xué)持征，可將礦物分為：（1）鐵鎂暗色礦物：包括橄欖石類、輝石類、角閃石類、黑云母類等。這些礦物在化學(xué)成分上Mg、Fe含量高，SiO

22、2含量相對(duì)較低；在外觀上顏色較深，故稱為鐵鎂暗色礦物。（2）硅鋁淺色礦物：包括石英、長(zhǎng)石等類。其化學(xué)成分是SiO2和A1的含量高，不含Mg、Fe；在礦物的外觀上顏色較淺，故稱為硅鋁淺色礦物。根據(jù)礦物在巖漿巖中的含量和在分類命名中所起的作用，又可將礦物分為：（1）主要礦物：是指巖漿巖中含量較多，對(duì)劃分巖石大類起決定作用的礦物。如鉀長(zhǎng)石和石英就是花崗巖的主要礦物，若沒有它們或含量很少，就不能稱為花崗巖。（2）次要礦物：指在巖漿巖中數(shù)星較少（110左右），不影響巖漿巖的大類命名，但它們的存在與否或含量多少，可決定其巖石種屬命名的礦物，稱為次要礦物。如黑云母花崗巖中的黑云母、角閃石花崗巖中的角閃石，就

23、是次要礦物。（3）副礦物：是指在巖漿巖中含量很少（一般為1左右，最多可達(dá)35），其存與否對(duì)巖石大類或種屬的命名，一般不起作用的礦物稱為副礦物。巖漿巖中最常見的副礦物有磁鐵礦、磷灰?guī)r、榍石、鋯石、石榴子石、褐簾石等。表2-2-1 巖漿巖的平均礦物成分 礦 物 含量（） 礦 物 含量（） 長(zhǎng)石類 60.2 白云母 1.4 石英 12.4 磷灰石 0.6 輝石 12.0 霞石 0.3 黑云母 3.8 金屬礦物 4.1 橄欖石 2.6 其他 0.9 角閃石 1.7 總計(jì) 100.00 2. 沉積巖及其礦物成分 沉積巖是在地表?xiàng)l件下，由母巖（巖漿巖、變質(zhì)巖和已形成的沉積巖）風(fēng)化剝蝕的產(chǎn)物經(jīng)搬運(yùn)、沉積和成

24、巖作用而形成的巖石。從三大巖類在地表的分布來看，沉積巖約占地球表面積的3/4，其他巖類只占到了1/4。從地表向下沉積巖所占的比例逐漸減小，到地表以下1020 Km，沉積巖僅占5，結(jié)晶巖則占到了95%。沉積巖最顯著的特點(diǎn)是具有層理和各種層面構(gòu)造，常見的沉積巖有砂巖、粉砂巖、石灰?guī)r、白云巖、泥質(zhì)巖、礫巖、角礫巖等。其中砂巖、碳酸巖鹽、泥質(zhì)巖的分布最廣，占到了沉積巖總量的9899。目前在沉積巖中發(fā)現(xiàn)的礦物約有160余種，比較重要的僅有20余種，如石英、長(zhǎng)石、云母、粘土礦物、碳酸鹽礦物、鹵化物、及含水氧化鐵、錳、鋁等。與巖漿巖相比，沉積巖的礦物成分有如下特征：（1）橄欖石、輝石、角閃石及黑云母等鐵鎂礦

25、物在巖漿巖中可大量存在，但在沉積巖中很少見，這是因?yàn)樗鼈兪窃诟邷?、高壓下形成的礦物，在地表?xiàng)l件下通常不穩(wěn)定；（2）長(zhǎng)石、石英、白云母等礦物，在巖漿巖和沉積巖中都比較多，但長(zhǎng)石類礦物在巖漿巖中的含量多于沉積巖中的含量，石英則相反；（3）鹽類礦物、碳酸鹽及粘土礦物等是沉積巖中特有的礦物，它們是在沉積階段新生成的，這類礦物在巖漿巖中則沒有或很少；（4）生物組分在沉積巖中可大量存在，在巖漿巖中則是沒有的。3. 變質(zhì)巖及其礦物成分 變質(zhì)巖是巖漿巖、沉積巖或變質(zhì)巖在地殼中受到高溫、高壓及化學(xué)活動(dòng)性流體的影響發(fā)生變質(zhì)形成的巖石。如大理巖是變質(zhì)巖，它是由石灰?guī)r變質(zhì)而形成的。各種巖石都可以形成變質(zhì)巖，它在礦物成

26、分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造上具有變質(zhì)過程中所產(chǎn)生的特征，也常常殘留著原巖的某些特點(diǎn)。就礦物成分而言，可分為兩大類：一類是與巖漿巖、沉積巖相同的，如石英、長(zhǎng)石、云母、角閃石、輝石等，它們大多是原巖殘留下來的，或者是在變質(zhì)作用中形成的；另一類是通過變質(zhì)作用產(chǎn)生的變質(zhì)巖所特有的礦物，如石墨、滑石、蛇紋石、石榴子石、紅柱石、硅灰石等。在變質(zhì)巖中，礦物的生成一般是在溫度上升的情況下析出的，而巖漿巖是在溫度下降的情況下析出的，因此，在變質(zhì)巖中不含玻璃質(zhì)，副長(zhǎng)石（霞石、白榴石）、鱗石英、透長(zhǎng)石等也不存在。巖漿巖中的次要礦物，如綠泥石、絹云母和綠簾石等在變質(zhì)巖中都可成為主要礦物。與沉積巖相比，除常見的石英、鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石

27、、云母、角閃石等以外，沉積巖中常見的粘土礦物、膏鹽礦物、蛋白石、玉髓等，在變質(zhì)巖中已不存在。變質(zhì)巖礦物成分及物理性質(zhì)方面具有以下特點(diǎn)：（1）富鋁的硅酸鹽礦物是變質(zhì)巖中特有的礦物。如紅柱石、藍(lán)晶石、硅線石、十字石、堇青石、剛玉等均由粘土礦物受熱變質(zhì)而來。（2）含鈣的硅酸鹽礦物，如透輝石、透閃石、綠簾石、符山石、石榴石等是變質(zhì)巖（尤其是接觸交代變質(zhì)巖）的另一個(gè)成分持征。（3）變質(zhì)巖中不含玻璃質(zhì)和不穩(wěn)定的副長(zhǎng)石（霞石、白榴石）等礦物，蛋白石和隱晶質(zhì)玉髓及一些易溶于水的膏鹽類礦物已不復(fù)存在。（4）變質(zhì)巖中廣泛發(fā)育有纖維狀、鱗片狀、長(zhǎng)柱狀及針狀礦物，常見它們作有規(guī)律的定向排列，這是受應(yīng)力作用的結(jié)果。（5

28、）由于受壓力作用的影響，常形成一些體積小、比重大的礦物，如綠簾石、紅柱石、橄欖石、十字石、石榴石等。常見礦物在巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖中的分布見表2-2-2。表2-2-2 常見礦物在巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖中的分布 巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖中均可出現(xiàn)的礦物 主要在巖漿巖中出現(xiàn)的礦物 主要在沉積巖中出現(xiàn)的礦物 主要出現(xiàn)在變質(zhì)巖中的礦物 石英、橄欖石 鱗石英 粘土礦物 紅柱石、蛇紋石 鉀長(zhǎng)石、磁鐵礦 透長(zhǎng)石 蛋白石 蘭晶石、滑石 白云母、磷灰石 霞石 玉髓 硅線石、石墨 黑云母、榍石 白榴石 海綠石 硅灰石、十字石 絹云母 方鈉石 褐鐵礦 綠簾石、堇青石 斜長(zhǎng)石 黝方石 石膏 符山石、透閃石 角閃石 玄

29、武角閃石 硬石膏 方柱石、石榴石 輝石 鹽類礦物 透輝石、陽起石 金紅石 有機(jī)碳 鎂橄欖石、剛玉 鋯石 硬綠泥石 4. 地下水系統(tǒng)中的反應(yīng)性礦物 地下水系統(tǒng)中的反應(yīng)性礦物是指在含水層中合理的滯留時(shí)間范圍內(nèi)能夠發(fā)生較大量的溶解或從地下水中沉淀出來的礦物。反應(yīng)性礦物主要有兩種類型，一種是在地下水中溶解度較大、溶解速度較快的礦物，另一種則是由巖石化學(xué)風(fēng)化作用產(chǎn)生的次生礦物，它們的共同特點(diǎn)是能夠在一般的含水層環(huán)境條件下與地下水達(dá)到平衡狀態(tài)。表2-2-3列出了反應(yīng)性礦物的常見類型以及各類型中的代表性礦物。反應(yīng)性礦物對(duì)水文地球化學(xué)的研究是非常重要的，因?yàn)樗鼈儗?duì)相關(guān)組分在地下水中的濃度具有控制作用。我們把巖

30、石在水、空氣、太陽能及生物作用和影響下發(fā)生破壞的作用稱為風(fēng)化作用，而把母巖在氧、水和溶于水中的各種酸的作用下遭受氧化、水解和溶濾等化學(xué)變化，使其分解而產(chǎn)生新礦物的過程稱為化學(xué)風(fēng)化作用?；瘜W(xué)風(fēng)化作用破壞了母巖中原有的巖石和礦物，形成了新的巖石和礦物。一些性質(zhì)活潑的元素，如堿金屬元素、堿土金屬元素、鹵族元素、大多數(shù)有色金屬元素等，可從礦物中分化出來，進(jìn)入水中，而性質(zhì)穩(wěn)定的元素如Fe、Al、Mn、Ni等則會(huì)殘留在原地。在化學(xué)風(fēng)化作用過程中，一些在與地表溫度、壓力和水、氣條件差別很大的環(huán)境中形成的礦物，如橄欖石、輝石和角閃石等，將不可逆地發(fā)生溶解，把相關(guān)組分釋放到水中，但在含水層中正常的溫、壓條件下，

31、它們將不會(huì)與地下水達(dá)到平衡狀態(tài)。另外一些礦物可在含水層中正常的溫、壓條件下形成，這些礦物的溶解反應(yīng)是可逆的，它們可與地下水達(dá)到平衡狀態(tài)，石灰?guī)r中的方解石和巖鹽沉積物中的石膏就是屬于這種類型。風(fēng)化作用的產(chǎn)物是溶解組分以及可在含水層環(huán)境中形成的次生礦物，這些次生礦物不但對(duì)相關(guān)組分在地下水中的濃度具有控制作用，而且還是含水層中最常見的吸附劑。表2-2-3 反應(yīng)性礦物的常見類型以及代表性礦物 碳酸鹽 硫酸鹽 氧化物/氫氧化物 方解石（CaCO3） 石膏（CaSO42H2O） 氫氧化鐵（Fe（OH）3） 白云石（CaMg（CO3）2） 明礬石（KAl3（SO4）2（OH）6） 針鐵礦（FeOOH） 菱鐵

32、礦（FeCO3） 黃鉀鐵礬（KFe3（SO4）2（OH）6） 三水鋁石（Al（OH）3） 菱錳礦（MnCO3） 斜鋁礬（AlSO4OH）6） 二氧化錳（MnO2） 鎂質(zhì)方解石（CaMg（CO3）2） 硫化物 二氧化硅 硅酸鹽 黃鐵礦（FeS2） 玉髓 粘土 鐵硫礦（FeS） 非晶質(zhì)硅 沸石 雌黃（As2S3） 5. 土壤帶 土壤帶是巖石風(fēng)化作用的結(jié)果，也是水文地球化學(xué)研究中一個(gè)需要重點(diǎn)關(guān)注的部分，補(bǔ)給地下水的雨水首先在土壤帶中與無機(jī)和有機(jī)固體物質(zhì)發(fā)生接觸。其中的無機(jī)物可能是新鮮的巖石或者是由反應(yīng)性次生礦物組成的風(fēng)化產(chǎn)物，它們有與入滲水達(dá)到平衡狀態(tài)的趨勢(shì)。土壤中的天然有機(jī)物包括易分解的植物碎片、

33、根，死去的植被以及被土壤部分分解的腐殖質(zhì)。腐殖質(zhì)可分為腐植酸和富里酸，它們?cè)谕寥乐械钠骄煞忠来螢镃187H186O89N9S和C135H182O95N5S2。在溶解有機(jī)物的運(yùn)移過程中，固體有機(jī)物起著重要的作用，因?yàn)楣腆w相能夠吸引溶解相并使其從溶液中被吸附出來。固體有機(jī)物也能夠吸附水中金屬離子，在無機(jī)吸附劑含量相對(duì)較少的情況下，有機(jī)吸附劑有可能成為影響微量金屬離子遷移能力的控制因素。土壤中的有機(jī)碳也對(duì)地下水的無機(jī)化學(xué)過程產(chǎn)生著影響，因?yàn)橛袡C(jī)物的氧化能夠形成二氧化碳?xì)怏w，二氧化碳可與水結(jié)合形成碳酸以及其他的無機(jī)碳組分重碳酸根和碳酸根。碳酸的形成使水的侵蝕性大大增強(qiáng)，重碳酸根及碳酸根含量的增大使它

34、們與其他離子間的絡(luò)合作用增強(qiáng)。6. 地殼巖石的元素成分 除了一些氣體元素外，元素周期表中幾乎所有的元素都被人們?cè)诘貧さ囊环N或多種固體中發(fā)現(xiàn)了。地殼中各種元素的含量差別很大，不同元素的克拉克值（元素在地殼中含量的重量百分比）最大可相差幾十億倍。氧的克拉克值為46.95、硅為27.88。僅氧、硅、鋁、鐵、鈣、鈉、鉀、鎂這8種元素就占了地殼總重量的99.2，其中氧幾乎占了地殼總重量的一半、硅占了1/4還強(qiáng)，其余的元素含量極少（見圖2-2-1）。實(shí)際上地殼的各種巖石主要就是由克拉克值高的硅、鋁、鐵及堿土金屬、堿金屬的氧化物及含氧鹽礦物構(gòu)成的。表2-2-3列出了近地表環(huán)境中一些常見元素的豐度。請(qǐng)注意一些

35、組分既是巖石的主要成分也是地下水中的主要成分，如Ca、Mg、Na、無機(jī)碳等。但在巖石中含量最高的Si、Al、Fe常常不是地下水中的主要溶解組分，這主要是由于Si、Al和Fe礦物的低溶解度所造成的。表2-2-3 一些主要元素在土壤和巖石中的含量 組分 土壤/巖石（ppm） 土壤中的平均值（ppm） 主要陽離子 Ca 7000 13700 Mg 6006000 5000 Na 7507500 6300 K 40030000 8300 Si Fe 7000 38000 Al 10000 71000 主要陰離子 Cl 20900 100 SO42- 3010000 700 無機(jī)碳 10050000 2

36、0000 NO3- 2004000 1400 2.2.2 溶解/沉淀作用及其對(duì)地下水化學(xué)成分的影響 1. 全等溶解和非全等溶解 地下水與含水介質(zhì)中的礦物共同組成了一個(gè)含有固體相和液體相的地球化學(xué)系統(tǒng)，如果在初始狀態(tài)下地下水中不含礦物中的任何組分，則系統(tǒng)中固、液兩相間就處在不平衡狀態(tài)下，含水層中一些礦物就會(huì)溶解，從而使相關(guān)組分進(jìn)入到水溶液中。礦物在地下水中的溶解可分為兩種類型，這就是全等溶解（congruent dissolution）和非全等溶解（incongruent dissolution）。全等溶解是指礦物與水接觸發(fā)生溶解反應(yīng)時(shí)，其反應(yīng)產(chǎn)物均為溶解組分。例如，方解石（CaCO3）和硬石膏

37、（CaSO4）的溶解即為全等溶解，其溶解反應(yīng)的產(chǎn)物Ca2+、CO32-和SO42-均為可溶于水的組分。非全等溶解是指礦物與水接觸發(fā)生溶解反應(yīng)時(shí)，其反應(yīng)產(chǎn)物除了溶解組分外，還新生成了一種或多種礦物或非晶質(zhì)固體物質(zhì)。例如，在鈉長(zhǎng)石和鉀長(zhǎng)石的溶解過程中，除了向水溶液釋放Na+和K+等溶解組分外，還形成了次生固體礦物高嶺石，因此它們的溶解是非全等溶解，其溶解反應(yīng)式分別如下：2Na Al Si3O8 （鈉長(zhǎng)石） + 2H2CO3 + 9H2O Al2Si2O5（OH）4（高嶺石） + 2Na+ + 2HCO3- + 4H2SiO42- （2-2-1）2KAl Si3O8 （鉀長(zhǎng)石） + 11H2O Al

38、2Si2O5（OH）4（高嶺石） + 2K+ + 2OH- + 4H4SiO4 （2-2-2）地下水系統(tǒng)中許多礦物的溶解都屬于非全等溶解，尤其是巖漿巖和一些變質(zhì)巖礦物的溶解更是如此。此外，當(dāng)含水層中同時(shí)存在多種礦物時(shí)，雖然單個(gè)礦物的溶解可能均為全等溶解，但由于不同礦物的溶解度不同，可能發(fā)生一種礦物的溶解導(dǎo)致另一種礦物沉淀的情況，這種溶解作用也是非全等溶解。例如，當(dāng)?shù)叵滤到y(tǒng)中同時(shí)存在方解石和白云石時(shí)，就可能發(fā)生由于方解石溶解而導(dǎo)致白云石沉淀的情況。2. 溶解/沉淀平衡 隨著礦物溶解反應(yīng)的進(jìn)行，溶解組分在地下水中的含量不斷增大，溶液中溶解組分間相互碰撞并形成沉淀的幾率和速度在不斷地增加，當(dāng)?shù)V物的

39、溶解速度與沉淀速度相等時(shí)，礦物與地下水之間就達(dá)到了平衡狀態(tài)。雖然在實(shí)際中地下水與礦物之間正好處于平衡狀態(tài)的情況是不多見的，但對(duì)礦物溶解與沉淀平衡的研究有助于對(duì)非平衡狀態(tài)的認(rèn)識(shí)。因此，采用化學(xué)平衡理論研究地下水系統(tǒng)化學(xué)成分的演化規(guī)律是水文地球化學(xué)的一種重要方法。根據(jù)這種方法，不但可以對(duì)簡(jiǎn)單水溶液體系中礦物的溶解度進(jìn)行計(jì)算、對(duì)地下水系統(tǒng)中礦物的穩(wěn)定性進(jìn)行判斷，而且還可對(duì)礦物的溶解/沉淀及地下水化學(xué)成分的變化趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)。目前已積累了大量礦物溶解反應(yīng)平衡常數(shù)的資料，這為使用化學(xué)平衡理論研究礦物的溶解/沉淀平衡奠定了基礎(chǔ)，表2-2-4給出了一些常見礦物的溶解反應(yīng)式及25時(shí)這些反應(yīng)的平衡常數(shù)。（1）簡(jiǎn)單

40、水溶液體系中礦物溶解度的計(jì)算 石膏（CaSO4H2O）：石膏在水中的溶解度由下述溶解反應(yīng)所控制：表2-2-4 部分礦物溶解反應(yīng)的反應(yīng)式及25時(shí)的平衡常數(shù) 序號(hào) 礦物 溶 解 反 應(yīng) 式 pK 1 鉀長(zhǎng)石 KAlSi3O8 + 8H2O = K+ + Al（OH）4- + 3H4SiO40 2 低鈉長(zhǎng)石 NaAlSi3O8 + 8H2O = Na+ + Al（OH）4- + 3H4SiO40 3 方沸石 NaAlSi2O6H2O + 5H2O = Na+ + Al（OH）4- + 2H4SiO40 4 硬石膏 CaSO4 = Ca2+ + SO42- 5 方解石 CaCO3 = Ca2+ + C

41、O32- 6 玉髓 SiO2 + 2H2O = H4SiO40 7 鎂綠泥石 Mg5Al2Si3O10（OH）8 + 10H2O = 5Mg2+ + Al（OH）4- + 3H4SiO40 8 螢石 CaF2 = Ca2+ + 2F- 10.53 9 針鐵礦 FeOOH + H2O + OH- = Fe（OH）4- 10 濁沸石 CaAl2Si4O124H2O + 8H2O = Ca2+ + 2Al（OH）4- + 4H4SiO40 11 微斜長(zhǎng)石 KAlSi3O8 + 8H2O = K+ + Al（OH）4- + 3H4SiO40 12 磁鐵礦 Fe3O4 + 4H2O = 2Fe（OH）4

42、- + Fe2+ 13 鈣蒙脫石 6Ca0.167Al2.33Si3.67O10（OH）2 + 60H2O + 12OH- = Ca2+14Al（OH）4-+ 22H4SiO40 14 鉀蒙脫石 3K0.33Al2.33Si1.67O10（OH）2 + 30H2O + 6OH- = K+ + 7Al（OH）4- + 11H4SiO40 15 鎂蒙脫石 6Mg0.167Al2.33Si3.67O10（OH）2+60H2O+12OH- = Mg2+ + 14Al（OH）4- + 22H4SiO40 16 鈉蒙脫石 3Na0.33Al2.33Si1.67O10（OH）2 + 30H2O + 6OH-

43、 = Na+ 7Al（OH）4-+11H4SiO40 17 白云母 KAl3Si3O10（OH）2 + 10H2O + 2OH- = K+ + 3Al（OH）4- + 3H4SiO40 18 葡萄石 Ca2Al2Si3O10（OH）2 + 10H2O = 2Ca2+ + 2Al（OH）4- + 2OH- + 3H4SiO40 19 磁黃鐵礦 8FeS + SO42- + 22H2O + 6OH- = 8Fe（OH）4- + 9H2S0 20 黃鐵礦 8FeS2 + 26H2O + 10OH- = 8Fe（OH）4- + SO42- + 15H2S0 21 石英 SiO2 + 2H2O = H4

44、SiO40 22 斜鈣沸石 CaAl2Si4O122H2O + 10H2O = Ca2+ + 2Al（OH）4- + 4H4SiO40 23 硅灰石 CaSiO3 + 2H+ + 12H2O = Ca2+ + H4SiO40 24 黝簾石 Ca2Al3Si3O12（OH）+12H2O = 2Ca2+ 3Al（OH）4-+3H4SiO40+ OH- 25 綠簾石 Ca2FeAl2Si3O12（OH）+12H2O = 2Ca2+ Fe（OH）4-+2Al（OH）4-+3H4SiO40+ OH- 26 白鐵礦 8FeS2 + 26H2O + 10OH- = 8Fe（OH）4- + SO42- + 1

45、5H2S0 27 高嶺石 Al2Si2O6 + 2H2O = 2Al3+ 2H2SiO42- 28 白云石 CaMg（CO3）2 = Ca2+ + Mg2+ + 2CO32- 29 石膏 CaSO42H2O = Ca2+ + SO42- + 2H2O 4.858 30 羥鈣石 Ca（OH）2 = Ca2+ + 2OH- CaSO4H2O Ca2+ + SO42- + 2H2O （2-2-3）25時(shí)上述反應(yīng)的平衡常數(shù)為10-4.85。由于石膏的溶解在水溶液中分別形成了等摩爾數(shù)的Ca2+和SO42-，因此，若假定達(dá)到溶解平衡時(shí)每升水溶液中石膏的溶解量為x （mol），則有：x2=10-4.85x

46、=10-2.425 （mol/L） =578.79（mg/L）即25時(shí)石膏在水中的溶解度為578.79 mg/L。需注意的是上述計(jì)算過程中沒有考慮組分活度系數(shù)及絡(luò)合作用的影響，若考慮這種影響，則石膏溶解度的計(jì)算結(jié)果要更大一些。螢石（CaF2）：決定螢石在水中溶解度的化學(xué)反應(yīng)為：CaF2 Ca2+ + 2F- （2-2-4）25時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)是10-10.53。由于1 mol螢石的溶解在水溶液中分別形成了1 mol的Ca2+和2 mol 的F-，因此，若假定達(dá)到溶解平衡時(shí)每升水溶液中螢石的溶解量為x （mol），則有：x（2x）2=10-10.53因此，25時(shí)螢石在水中的溶解度為15.21

47、mg/L。上述計(jì)算中對(duì)組分活度系數(shù)及絡(luò)合作用的影響也沒有考慮。石英（SiO2）：當(dāng)不存在有機(jī)物、且水溶液處于中等pH值時(shí)，石英的溶解度很低。石英的溶解反應(yīng)式為：SiO2 + 2H2O H4SiO4 （2-2-5）其平衡常數(shù)為：K=H4SiO4=10-4 （25） （2-2-6）式中大括弧標(biāo)記組分的活度。盡管溶解二氧化硅在水溶液中的真正存在形態(tài)為硅酸，但在一些水質(zhì)分析結(jié)果中，仍將其濃度以Si2O計(jì)。地下水中硅酸的活度超過10-4 mol/L，即水溶液相對(duì)石英處于過飽和狀態(tài)的情況是很常見的。由于石英在低溫下不可能發(fā)生沉淀，因此石英的溶解度不對(duì)地下水中二氧化硅的濃度起控制作用。在低溫條件下發(fā)生沉淀，

48、從而對(duì)二氧化硅在地下水中的濃度起控制作用的固體相是非晶質(zhì)二氧化硅。非晶質(zhì)二氧化硅的溶解反應(yīng)式與式（2-2-5）相同，但25時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)為210-3。當(dāng)水溶液的pH值高于9時(shí)，硅酸可通過下述的反應(yīng)依次離解為H3SiO4-和H2SiO42-：H4SiO4 H3SiO4- + H+ （2-2-7） （25） （2-2-8）H3SiO4- H2SiO42- + H+ （2-2-9） （25） （2-2-10）溶解二氧化硅總量即等于三種溶解組分的濃度之和：SiO2T = H4SiO4+H3SiO4-+H2SiO42- （2-2-11）式中方括號(hào)標(biāo)記組分的濃度。當(dāng)忽略組分活度系數(shù)的影響（即假定各組分

49、的活度系數(shù)等于1）時(shí)，則根據(jù)式（2-2-8）和（2-2-10）可把H3SiO4-與H2SiO42-的濃度分別表示為： （ 2-2-12 ） （ 2-2-13 ）代式（2-2-12）和（2-2-13）入式（2-2-11）得： （ 2-2-14 ）圖2-2-2繪出了H4SiO4及其離解產(chǎn)物的濃度隨pH值的變化關(guān)系。由圖可見，當(dāng)pH值較高時(shí)，溶液中H3SiO4-和H2SiO42-的含量顯著增大，從而導(dǎo)致二氧化硅在水溶液中的溶解度明顯升高。圖2-2-2 含硅組分的濃度、石英及非晶質(zhì)SiO2的溶解度隨pH值的變化 除了pH值外，地下水中有機(jī)物的存在也可使石英的溶解度大大增加。Bennett和Siegel

50、（1987）在美國(guó)明尼蘇達(dá)州一個(gè)被破裂原油管道污染的地下水中發(fā)現(xiàn)了二氧化硅含量升高的現(xiàn)象。事實(shí)上，石油化合物的分解可產(chǎn)生高濃度的有機(jī)酸，它們能夠在地下水中形成大量的配合基，Bennett和Siegel認(rèn)為包括有機(jī)酸在內(nèi)的配合基的影響是造成英溶解度升高的根本原因。三水鋁石（Al（OH）3）：三水鋁石的溶解反應(yīng)是含鋁類礦物的一個(gè)代表，這類礦物的溶解度受pH值的影響很大。其溶解反應(yīng)式為：Al（OH）3 Al3+ + 3OH-25時(shí)反應(yīng)的平衡常數(shù)為：K=Al3+OH-3=10-32.64 （25） （2-2-15）式（2-2-15）表明，在中等至高pH值的情況下，Al3+的活度會(huì)很小。但三水鋁石的溶解度在并不是隨著pH值的升高而降低，這是因?yàn)樵诟遬H值情況下，Al3+可與OH-形成絡(luò)合物，從而使三水鋁石的溶解度升高，這些絡(luò)合反應(yīng)及相應(yīng)的平衡常數(shù)依次如下Al3+ + H2O Al（OH）2+ + H+ lgK1=-4.99 （2-2-16）Al3+ + 2H2O Al（OH）2+ + 2H+ lgK2=-10