1樓：中地數媒
大氣降水和地表水在進入地表以下之前，已經含有某些物質，在進入地下包氣帶和飽水帶與岩土接觸後進一步發生變化。所以，地下水的化學成分與原來補給水的化學成分有著很大的不同。
4.2.2.1 溶濾作用
在水與岩土相互作用下，岩土中一部分物質轉入地下水中，這就是溶濾作用。溶濾作用的結果，使岩土失去一部分可溶物質，地下水則補充了新的組分。
水是由一個帶負電的氧離子和兩個帶正電的氫離子組成的。由於氫和氧分佈不對稱(圖4.1)，在接近氧離子一端形成負極，氫離子一端形成正極，成為偶極分子。
岩土與水接觸時，組成結晶格架的鹽類離子，被水分子帶相反電荷的一端所吸引;當水分子對離子的引力足以克服結晶格架中離子間的引力時，離子便脫離晶架，被水分子所包圍而溶入水中(圖4.2)。
實際上，當礦物鹽類與水溶液接觸時，同時發生兩種方向相反的作用:溶解作用與結晶(沉澱或析出)作用。前者使離子由結晶格架轉入水中，而後者使離子由溶液中固著於晶體格架上。
隨著溶液中鹽類離子增加，結晶作用加強，溶解作用減弱。當同一時間內溶解與析出的鹽量相等時，溶液達到飽和。此時，溶液中某種鹽類的含量即為其溶解度。
圖4.1 水分子結構示意圖(據王大純等，1995)
圖4.2 水溶解nacl晶體示意圖(據王大純等，1995)
圖4.3 鹽類溶解度和溫度的關係(據王大純等，1995)
對於不同鹽類，其結晶格架中離子間的吸引力不同，因而具有不同的溶解度。
隨著溫度上升，結晶格架內離子的振盪運動加劇，離子間引力削弱，水的極化分子易於將離子從結晶格架上拉出。因此，鹽類溶解度通常隨溫度上升而增大(圖4.3)。
但是，某些鹽類例外，例如na2so4·10h2o在溫度上升時，由於礦物結晶中的水分子逸出，離子間引力增大，當溶解度上升到一定值後，溶解度隨溫度升高反而降低;caco3及mgco3的溶解度也隨溫度上升而降低，這與後面所提到的脫碳酸作用有關。
溶濾作用的強度，即岩土中的組分轉入水中的速率，取決於一系列因素。
首先取決於組成岩土的礦物鹽類的溶解度。顯然，含鹽巖沉積物中的nacl將迅速轉入地下水中，而以sio2為主要成分的石英岩，是很難溶於水的。
岩土的空隙特徵是影響溶濾作用的另一因素。缺乏裂隙的緻密基岩，水難以與礦物鹽類接觸，溶濾作用便無從發生。
水的溶解能力決定著溶濾作用的強度。如前所述，水對某種鹽類的溶解能力隨水中該鹽類濃度增加而減弱。某一鹽類的濃度達到其溶解度時，水對此鹽類便失去溶解能力。
總的來說，低礦化水溶解能力強而高礦化水溶解能力弱。
水中co2，o2等氣體成分的含量決定著某些鹽類的溶解能力。水中co2含量愈高，溶解碳酸鹽及矽酸鹽的能力愈強。o2的含量愈高，水溶解硫化物的能力愈強。
水的流動狀況是影響其溶解能力的一個關鍵因素。流動極慢接近停滯的地下水，隨著時間推移，水中溶解鹽類增多，co2，o2等氣體耗失，最終將失去溶解能力，溶濾作用便告終止。地下水流動迅速時，礦化度低的、含有大量co2和o2的大氣降水和地表水，不斷入滲更新含水層中原有的溶解能力降低了的水，地下水便經常保持強的溶解能力，岩土中的組分不斷向水中轉移，溶濾作用便持續地進行著。
由此可知，地下水的徑流與交替強度是決定溶濾作用強度的最活躍最關鍵的因素。
不應將溶濾作用等同於純化學的溶解作用。溶濾作用乃是一種與一定的自然地理與地質環境相聯絡的歷史過程。經受構造變動與剝蝕作用的岩層，接受來自大氣圈及地表水圈的入滲水補給而開始其溶濾過程。
設想岩層中原來含有包括氯化物、硫酸鹽、碳酸鹽及矽酸鹽等各種礦物鹽類。開始階段，氯化物最易於由岩層轉入水中，而成為地下水中主要化學組分。隨著溶濾作用延續，岩層含有的氯化物由於不斷轉入水中並被水流帶走而貧化，相對易溶的硫酸鹽成為遷入水中的主要組分。
溶濾作用長期持續，岩層中保留下來的幾乎只是難溶的碳酸鹽及矽酸鹽，地下水的化學成分當然也就以碳酸鹽及矽酸鹽為主了。因此，一個地區經受溶濾作用愈強烈，時間愈長久，地下水的礦化度愈低，愈是以難溶離子為其主要成分。
除了時間上的階段性，溶濾作用還顯示空間上的差異性。氣候愈是潮溼多雨，地質構造的開啟性愈好，岩層的導水能力愈強，地形切割愈強烈，地下徑流與水交替愈迅速，岩層經受的溶濾便愈充分，保留的易溶鹽類便愈貧乏，地下水的礦化度愈低，難溶離子的相對含量也就愈高。
4.2.2.2 濃縮作用
溶濾作用將岩土中的某些成分溶入水中，地下水的流動又把這些溶解物質帶到排洩區。在乾旱半乾旱地區的平原與盆地的低窪處，地下水位埋藏淺，蒸發成為地下水的主要排洩去路。由於蒸發作用只排走水分，鹽分仍保留在餘下的地下水中，隨著時間延續，地下水溶液逐漸濃縮，礦化度不斷增大。
與此同時，隨著地下水礦化度升高，溶解度較小的鹽類在水中相繼達到飽和而沉澱析出，易溶鹽類(如nacl)的離子逐漸成為水中主要成分。
設想未經蒸發濃縮前，地下水為低礦化水，陰離子以hco－
3為主，居第二位的是so2－
4，cl－的含量很小，陽離子以ca2+和mg2+為主。隨著蒸發濃縮的進行，溶解度小的鈣、鎂的碳酸鹽部分析出，so2－
4及na+逐漸成為主要成分。繼續濃縮，水中硫酸鹽達到飽和並開始析出，最後便將形成以cl－，na+為主的高礦化水。
產生濃縮作用必須同時具備下述條件:①乾旱或半乾旱的氣候;②低平地勢控制下較淺的地下水位埋深;③有利於毛細作用的顆粒細小的鬆散沉積物;④地下水流動系統的勢匯(排洩)處。最後一個是必備的條件，因為只有水分源源不斷地向某一範圍**，才能從別處帶來大量的鹽分，並使之集聚。
乾旱氣候下濃縮作用的規模從根本上說取決於地下水流動系統的空間尺度以及其持續的時間尺度。
當上述條件都具備時，濃縮作用十分強烈，在有些情況下可以形成礦化度大於30～300g/l的地下鹹水和地下滷水。
4.2.2.3 脫碳酸作用
水中co2的溶解度受環境的溫度和壓力控制。co2的溶解度隨溫度升高或壓力降低而減小，一部分co2便成為遊離co2從水中逸出，這便是脫碳酸作用。脫碳酸作用的結果，使地下水中hco－
3及ca2+，mg2+減少，礦化度降低，變化過程可用下式表示:
地下水科學概論
少數深部地下水上升形成的泉，在泉口附近往往形成鈣華，這是脫碳酸作用的結果。由於脫碳酸作用使ca2+，mg2+從水中析出，泉水中陽離子通常以na+為主。
4.2.2.4 脫硫酸作用
在還原環境中，當有有機質存在時，脫硫酸細菌能使so2－
4還原為h2s，反應可用下式表示:
地下水科學概論
結果使地下水中so2－
4減少以至消失，hco－
3增加，ph值升高。
封閉的地質構造，如儲油構造，是產生脫硫酸作用的有利環境。因此，某些油田水**現h2s，而so2－
4含量很低。這一特徵可以作為尋找油田的輔助標誌。
4.2.2.5 陽離子交替吸附作用
岩土顆粒表面帶有負電荷，能夠吸附陽離子。一定條件下，顆粒將吸附地下水中某些陽離子，而將其原來吸附的部分陽離子轉為地下水中的組分，這便是陽離子交替吸附作用。
不同的陽離子，其吸附於岩土表面的能力不同，按吸附能力，自大而小的順序為:h+>fe3+>al3+>ca2+>mg2+>k+>na+。離子價愈高，離子半徑愈大，水化離子半徑愈小，則吸附能力愈大，h+則是例外。
當含ca2+為主的地下水，進入主要吸附有na+的岩土時，水中的ca2+便置換岩土所吸附的一部分na+，使地下水中na+增多而ca2+減少。
地下水中某種離子的相對濃度增大，則該種離子的交替吸附能力(置換岩土所吸附的離子的能力)也隨之增大。例如，當地下水中以na+為主，而岩土中原來吸附有較多的ca2+，那麼，水中的na+將反過來置換岩土吸附的部分ca2+。海水在陸相沉積物中入侵時，就可能發生這種情況。
顯然，陽離子交替吸附作用的規模取決於岩土的吸附能力，而後者決定於岩土顆粒的比表面積。顆粒愈細小，比表面積愈大，交替吸附作用的規模也就愈大。因此，粘土及粘性土類沉積物最容易發生陽離子交替吸附作用，而在緻密的結晶岩中，實際上不發生這種作用。
4.2.2.6 混合作用
成分不同的兩種水匯合在一起，可以形成化學成分與原來兩者都不相同的地下水，這便是混合作用。海濱、湖畔或河邊，地表水往往混入地下水中;深層地下水補給淺部含水層時，則發生兩種地下水的混合。
混合作用的結果，可能發生化學反應而形成化學型別完全不同的地下水。例如，當以so2－
4，na+為主的地下水與hco－
3，ca2+為主的水混合時，發生以下反應:
地下水科學概論
結果，石膏沉澱析出，形成以hco－
3及na+為主的地下水。
兩種水的混合也可能不發生明顯的化學反應。例如當高礦化的cl-na型海水混入低礦化的hco3-ca·mg型地下水中，基本上不發生化學反應。這種情況下，混合水的礦化度與水化學型別取決於參與混合的兩種水的成分及其混合比例。
4.2.2.7 人類活動的影響
近幾十年來，隨著經濟的發展與人口的增長，人類活動對地下水化學成分的影響愈來愈明顯。一方面，人類生活與生產活動產生的廢棄物汙染地下水;另一方面，人為作用大規模地改變了地下水形成條件，從而使地下水化學成分也發生變化。
工業生產的廢氣、廢水與廢渣以及農業上大量使用化肥農藥，使天然地下水富集了原來含量很低的有害元素，如酚、氰、汞、砷、鉻、亞硝酸等。
人為作用通過改變形成條件而使地下水水質變化表現在以下各方面。濱海地區過量開採地下水引起海水入侵，不合理打井開採地下水使鹹水運移，這兩種情況都會使水質良好的淡水含水層變鹹。乾旱半乾旱地區不合理地引入地表水灌溉，會使淺層地下水位上升，引起大面積次生鹽漬化，並使淺層地下水變鹹。
原來分佈地下鹹水的地區，通過挖渠打井，降低地下水位，使原來主要排洩去路由蒸發改為徑流排洩，從而逐步使地下水水質淡化。在這些地區，通過引來區外淡的地表水，以合理的方式補給地下水，也可以使地下水變淡。
人類干預自然的能力正在迅速增強。因此，防止人類活動對地下水水質的不利影響，採用有效措施使地下水水質向有利方向演變，顯得愈來愈重要(王大純等，1995)。
地下水水化學系統分析,地下水流動系統的水化學特徵
一 水化學系統劃分 地下水是含有氣體成分 離子成分 微量元素 有機質和微生物的一個複雜的溶液。受含水層系統 地下水迴圈特徵的控制，以及地形地貌 水文氣象 土壤植被等水文地球化學環境的影響，在不斷變化著。同時，地下水是各種化學物質的載體，所以在地下水的補給 徑流 排洩 或儲存 過程中，各種元素亦隨著載...
怎樣尋找地下水如何才能找到地下水
1 撮箕地，找水最有利 三面環山的撮箕地，地下水集中流向撮箕口，所以在撮箕口附近打井，出水量較多。2 兩山夾一溝，溝巖有水流 兩山之間夾一溝谷，在河谷下游兩岸的岩層中容易找到水源。3 兩溝相交，泉水滔滔 兩溝交匯之處的山嘴下，可能有泉水流露，在這裡打井，水源較為可靠。4 山嘴對山嘴，嘴下有好水 兩個...
為什麼植被不會大量吸收地下水？是因為地下水太深還是因為隔水層還是因為別的什麼？另外，不是會有桉樹
桉樹的根系很發達，可以直達地下水，一般植物根系不會太大太深，所以只能吸收沿土壤毛管上升到地表或降雨貯存在地表中的水 強行在沙漠邊緣 草原植樹造林，為什麼會使地下水越來越透支？我們改善沙漠地區的惡劣環境的一個重要的措施就是植樹造林，這是我們傳統意義上的綠化保水保土。但是在沙漠或者草原地區強行的進行綠植...