地下水化学成分的分类及其特征分析

中国地质大学（北京）水资源与环境学院第二节地下水化学成分分类地下水化学成分分类，是按一定规则对地下水化学成分（指标）相同或相近的水进行归类，是对实际现象的一种归纳和概括。不同类型的水，可能具有不同的成因和不同的水文地球化学作用。合理地进行地下水化学分类，有利于对地下水的研究和利用。中国地质大学（北京）水资源与环境学院1按主要离子组分分类1.1舒卡列夫分类编号命名法顺序命名法中国地质大学（北京）水资源与环境学院25%meq的离子HCO3HCO3＋SO4HCO3＋SO4＋ClHCO3＋ClSO4SO4＋ClClCa181522293643Ca+Mg291623303744Mg3101724313845Na+Ca4111825323946Na+Ca+Mg5121926334047Na+Mg6132027344148Na7142128354249将含量大于25meq%的阴离子和阳离子进行组合，每型以阿拉伯数字为代号，共49型；按矿化度又分为4组：A组矿化度1.5g/l，B组1.5-10g/l，C组10-40g/l，D组40g/l。命名时在数字与字母间加连接号，如1-A：指的是M1.5g/l,阴离子只有HCO3meq25％，阳离子只有Ca大于25meq%。注意：（1）阴、阳离子分别计毫克当量百分比；（2）矿化度的单位是g/L！中国地质大学（北京）水资源与环境学院课堂练习：一水样成分如下（mg/L）(简分析结果)：Cl-为77.1、SO42-为96.0、HCO3-为244、Ca2+为68.0、Mg2+为24.0，pH为7.3，T为15oC，矿化度为509mg/L，试用苏卡列夫编号分类对其进行命名。meq/L:Cl-：2.17SO4:2HCO3:4Ca:3.4Mg:2K+Na:2.77meq%:Cl-：2.17/8.17=26.6%HCO3:4/8.17=48.9%SO4:2/8.17=24.5%Mg:2/8.17=24.5%Ca:3.4/8.17=41.6%K+Na:2.77/8.17=33.9%25-A中国地质大学（北京）水资源与环境学院顺序命名法按水中阴阳离子含量25meq%的顺序排列命名，阴离子在前，阳离子在后：HCO3-SO4-Ca、SO4-Na型水。这样命名，可以是NO3-Na-Ca、H4SiO4-HCO3-Na型水等，应用十分广泛。中国地质大学（北京）水资源与环境学院•乌克兰南部某农业耕作层土壤水（mg/L）：HCO3为318、SO4为142、Cl为173、NO3为800、NO2为0.04、Na++K+为97、Ca2+为330、Mg2+为66、pH为6.8、Eh(mv)为300、M(g/l)为1.9，试根据苏卡列夫分类的顺序命名法对其进行命名。8.6)(9.115216319320350PHKNaMgCaClHCONOMNO3：50％meqHCO3:20%meqCl:19％meqCa：63％meqMg:21％meqNa+K:15%meq库尔洛夫式:苏卡列夫顺序命名：NO3-Ca型水中国地质大学（北京）水资源与环境学院作业•一水样成分如下(mg/L):（简分析结果）Cl-为112.1、SO42-为96.0、HCO3-为244、Ca2+为78.0、Mg2+为30.0、PH为7.3、T为15℃、矿化度为560mg/L。试根据苏卡列夫分类的顺序命名法对其进行命名。中国地质大学（北京）水资源与环境学院1.2苏林分类根据水中主要阴、阳离子（Cl-、SO42-、HCO3-、Na+、Mg2+、Ca2+）彼此化学亲和力的强弱顺序而组成盐类的原则，划分出四种类型的水。首先按照rCl-和rNa+（毫克当量数）的关系进行划分:(1)rCl-﹤rNa+（毫克当量数）时(2)rCl-﹥rNa+（毫克当量数）时然后根据阴、阳离子毫克当量比例系数进一步划分。中国地质大学（北京）水资源与环境学院CaMgNa+KHCO3SO4Cl020406080100meq%碱性增强酸性增强中国地质大学（北京）水资源与环境学院（1）rCl-﹤rNa+（毫克当量数）CaMgNaHCO3SO4Clmeq%碱性增强酸性增强14SOClNaNa2SO4型水A：B：CaMgNaHCO3SO4Clmeq%碱性增强酸性增强14SOClNaNaHCO3型水中国地质大学（北京）水资源与环境学院（2）rCl-rNa+（毫克当量数）CaMgNaHCO3SO4Clmeq%碱性增强酸性增强1MgNaClMgCl2型水A：B：CaMgNaHCO3SO4Clmeq%碱性增强酸性增强1MgNaClCaCl2型水中国地质大学（北京）水资源与环境学院课堂练习•有一地下水样的化学成分如下：Na:289mg/LK:5.9mg/LMg:82.7mg/LCa:142mg/LF:0.09mg/LCl:198mg/LHCO3:488mg/LSO4:332mg/LNa:12.6meq/LK:0.15meq/LMg:6.8meq/LCa:7.07meq/LF:Cl:5.58meq/LHCO3:8.0meq/LSO4:6.9meq/L可得：rNarCl;(rNa-rCl)/rMg1;因此，MgCl2型水中国地质大学（北京）水资源与环境学院•苏林分类：当考虑以水中出现某种盐类为标准时，命名为****型水；•苏林1948年提出这一分类原则时，是为了区分四种不同环境中的地下水：大陆环境重碳酸钠型水硫酸钠型水海洋环境氯化镁型水深成环境氯化钙型水中国地质大学（北京）水资源与环境学院1.3阿廖金分类天然水重碳酸盐水（C）硫酸盐水（S）氯化物水（Cl）CaMgNaCaMgNaCaMgNa123123123423423123423423123按主要的阴离子和阳离子将水分类和分组，然后再按主要离子间的对比关系划分为型水按主要阴离子划分为3类每一类又根据主要阳离子划分为3组每一组又根据离子含量对比关系划分为型第一型：第二型：第三型：第四型：)(223MgCarrHCO)()(243223SOHCOrMgCarrHCO)()(22243MgCarSOHCOr03rHCO先写“类”，“组”写在“类”的右上方，“型”用罗马字母标在类的右下方。如C类Ca组II型可表示为CaIICOrClNa中国地质大学（北京）水资源与环境学院2按主要气体成分分类奥弗琴尼柯夫分类：含氧化环境气体（氮，氧，二氧化碳等）的水，主要是地表水，浅层地下水；含还原环境气体（甲烷、硫化氢、二氧化碳，氮等）的水，主要是油田水，天然气矿床水；含变质环境气体（主要是二氧化碳）的水，岩浆活动区的碳酸水（潜育环境或岩浆变质作用）。中国地质大学（北京）水资源与环境学院3水文地球化学分类的基本原则前述水文地球化学分类：按地下水主要离子组分分类按地下水主要气体成分分类都有片面性，不能全面地反映地下水化学成分与水文地球化学环境的关系；化学成分分类与地下水成因类型和形成过程联系不够。中国地质大学（北京）水资源与环境学院标型元素（离子、化合物）的迁移决定着表生过程的地球化学特点。空气迁移的标型元素和标型化合物主要影响地下水的氧化还原条件；水迁移的标型元素和标型化合物在很大程度上决定着天然水的酸碱条件和矿化度。按标型元素和标型化合物对地下水进行分组、分类，是水文地球化学分类的基本原则。中国地质大学（北京）水资源与环境学院水文地球化学分类（李学礼）根据空气迁移标型元素进行水文地球化学分组，按水中溶解气体分为6组：A—氧化水组（O2为主）；B—潜育水组（生物成因CO2为主）；C—硫化氢还原水组（H2S为主，有部分生物成因CO2）；D—甲烷强还原水组（CH4为主，有部分生物成因CO2，N2和H2S）E—变质或岩浆二氧化碳水组F—含氮热水组（大气成因CO2为主）每组中又可分为潜水亚组和承压水亚组。中国地质大学（北京）水资源与环境学院根据水迁移标型元素进行水文地球化学分类，按水中主要阴离子将水分为9类：ⅠSiO3（SiO3—HCO3）ⅡHCO3ⅢHCO3—SO4（SO4—HCO3）ⅣSO4ⅤSO4—Cl（Cl—SO4）ⅥHCO3—SO4—ClⅦHCO3—Cl（Cl—HCO3）ⅧClⅨ卤水（Cl）不含大量Cl,水积极交替带形成的溶滤水不含石膏和岩盐的正常海相沉积岩中水消极交替带的水水交替停滞带的海相封存水过渡类，水有各种来源，多为大气降水和海相封存水的混合产物每类中又可根据阳离子划分亚类（型）。中国地质大学（北京）水资源与环境学院pH,Eh（变动范围）；特殊组分；矿化度；温度中国地质大学（北京）水资源与环境学院按水中溶解主要气体成分分组分组氧化水组A潜育水组B硫化氢还原水组C甲烷强还原水组D变质或岩浆碳酸水组E含氮热水组FEh变动范围特殊组分按地下水埋藏情况分亚组按主要阴离子分类按主要阳离子分亚类（型）pH变动范围潜承矿化度ⅠSiO3ⅡHCO3ⅢHCO3—SO4ⅣSO4ⅤSO4—ClⅥHCO3—SO4—ClⅦHCO3—ClⅧCl1Na2Na-Ca3Na-Ca-MgⅨ卤水（Cl）水文地球化学分类主要指标示意图C承-250Ⅷ17.511硫化氢还原水组，承压水亚组，Eh=-250毫伏氯化物类，钠型热水，pH7.5，矿化度11g/L××××××潜承中国地质大学（北京）水资源与环境学院4几种在自然界不能形成的水化学类型•在含大量甲烷（CH4）D组水中，不存在Ⅳ类（硫酸盐类）水•不能形成含大量游离碳酸的E组的硫酸盐类（Ⅳ类）水•Ⅵ类以下各承压水亚组，不能形成氧化水组（A）的水