8地下水水质评价.

专门水文地质学主讲教师：刘金辉2015年学位课程第八章地下水水质评价§l概述§2饮用水水质评价§3工业用水水质评价§4农田灌溉用水水质评价§5矿泉水的水质评价第八章地下水水质评价§1概述§1概述地下水水质是指地下水中所含的物理成分、化学成分和生物成分所表现的综合特征。地下水水质指标则表示地下水中物质的种类、成分和数量，是衡量地下水水质的具体标准。地下水水质指标可划分为物理性质指标、化学性质指标和生物性质指标。地下水水质评价是地下水资源评价的重要组成部分，只有水质符合要求的地下水才是可以利用的地下水资源。第八章地下水水质评价§1概述§1概述不同目的用水（饮用水、工业用水、农田灌溉用水、矿泉水）对水质的要求不同。各种不同目的用水对水质要求的标准，是地下水水质评价的准则。在进行水质评价时，应以最新标准为依据:(1)考虑水质的现状是否符合标准;(2)考虑是否有改善的可能，即经过处理后能否达到用水标准；(3)预测地下水开采后水质可能发生的变化，并提出卫生防护和管理的措施。第八章地下水水质评价§l概述§2饮用水水质评价§3工业用水水质评价§4农田灌溉用水水质评价§5矿泉水的水质评价第八章地下水水质评价§l饮用水水质评价生活饮用水水质评价：（1）首先要按照规定进行取样、检测分析，分析项目应不少于生活饮用水水质标准中所列项目；（2）其次要对分析结果和采用的分析方法进行全面的复查；（3）然后按照《生活饮用水卫生标准》(GB5749-85)中规定的指标逐项进行对比评价。只有全部项目符合标准要求时，才能作为生活饮用水。我国《生活饮用水卫生标准》中的水质指标项目类别分为感官性状指标、一般化学指标、毒理学指标、细菌学指标和放射性指标。第八章地下水水质评价§l饮用水水质评价一、感官性状指标也称物理性状指标，包括色、浑浊度、透明度、嗅、味及肉眼可见物等，是反映水质状况的直接指标。感官性状指标虽然不属于危害人体健康的直接指标，但它们不符合要求时使人产生厌恶感，也可能是水中含有致病物质和毒性物质的标志。例如，含腐殖质的水呈黄色，含低价铁的水呈淡蓝色，含H2S的水有臭鸡蛋；含氯化钠过多的水有咸味等。因此，饮用水首先要求无色、无味、无嗅、无肉眼可见物、清澈。第八章地下水水质评价§l饮用水水质评价二、一般化学指标一般化学指标包括pH值、总硬度、硫酸盐、氯化物、总铁、总溶解性固体（TDS）、锰、铜、锌等。自然水体中存在这些化学物质，一般情况下对人体健康不会造成直接危害，但在金属硫化物矿区和煤矿所在地区，铁、锰、铜、锌及硫酸盐会出现异常高值而严重影响人体的正常生长发育。因此，饮用水对这些化学物质的含量有严格的限制。第八章地下水水质评价§l饮用水水质评价二、一般化学指标我国《生活饮用水卫生标准》中对总溶解性固体只规定了上限不超过1g/L，对下限未做规定。其实，人体所需的矿物质和微量元素大多来源于饮用水，若长期饮用总溶解性固体含量过低(如100mg/L)的水，如纯净水、蒸馏水、雨水等，会对身体产生不良影响，可能引发某些疾病。美国和西欧一些国家都明确规定不能长期饮用纯净水或蒸馏水。第八章地下水水质评价§l饮用水水质评价二、一般化学指标在饮用水水质评价中，以下情况值得重视：饮用水的总硬度（以碳酸钙计）不应超过450mg/L。饮水中缺钙，易患牙病，并影响心血管系统及骨骼的生长等，可出现许多不适应的症状。当水中含过量的锶或铍时，可能易患大骨节病、佝偻病和克山病。水中含镁过多时，易使水发涩、发苦，特别是硫酸镁含量大于300－500mg/L时，能引起腹泻。第八章地下水水质评价§l饮用水水质评价三、毒理学指标毒理学指标主要包括：挥发酚、氟化物、氰化物、砷、硒、汞、镉、铬、铅、银、硝酸盐、氯仿、四氯化碳、滴滴涕、六六六等。当水中这些化学物质含量达到一定浓度时，就会对人体健康造成危害。在未受污染的水源中，有毒物质的含量是极少的，对人体健康基本上没有影响。一旦水源受到污染，尤其是遭受工业“三废”污染和农药污染，则有毒物质随饮用水进入人体，对人体健康产生危害。因此，饮用水中对毒性化学指标有严格的限制。第八章地下水水质评价§l饮用水水质评价四、细菌学指标细菌学指标主要指细菌总数、总大肠杆菌数和粪大肠杆菌数，它们对人体的危害主要是引起肠道传染病。当细菌学指标超出标准时，则需要进行消毒处理。1、细菌总数指标指水样在相当于人体温度（37℃)下经24h培养后，每毫升水中所含各种细菌的总个数。饮用水标准规定，此数不应超过100个。2、总大肠杆菌数和粪大肠杆菌数指标若在水中发现很多大肠杆菌，则说明水已被污染。饮用水标准规定，每升水中大肠杆菌数不得超过3个或100ml水中不得检出。第八章地下水水质评价§l饮用水水质评价五、放射性指标放射性指标包括总α放射性和总β放射性，我国饮用水中规定的标准等效采用了世界卫生组织的推荐值，总α放射性0.1Bq／L，总β放射性1Bq／L。我国地下水的总α放射性0.04-0.4Bq／L，总β放射性0.19-1.0Bq／L，可见，我国的水源放射性指标一般是符合饮用水标准的。第八章地下水水质评价§l饮用水水质评价小结一、感官性状二、一般化学指标三、毒理学指标四、细菌学指标五、放射性指标第八章地下水水质评价§l概述§2饮用水水质评价§3工业用水水质评价§4农田灌溉用水水质评价§5矿泉水的水质评价第八章地下水水质评价§2工业用水水质评价一、锅炉用水水质评价水在高温高压的锅炉中可以发生各种不良的化学反应：主要有成垢作用、腐蚀作用和起泡作用等。这些作用对锅炉的正常使用会带来非常有害的影响，而这些作用的发生与水质有关。因此，对锅炉用水必须进行全面评价。1、成垢作用（1）概念水煮沸时，水中的一些离子、化合物相互作用而生成沉淀，附着在锅炉壁上形成锅垢，这种作用称为成垢作用。第八章地下水水质评价§2工业用水水质评价一、锅炉用水水质评价1、成垢作用（2）形成机理锅垢的成分通常有CaO、CaCO3、CaSO4、CaSiO3、Mg(OH)2、MgSiO3、A12O3、Fe2O3和悬浮物的沉渣，其形成机理：Ca2++2HCO3-=CaCO3↓+H2O+CO2↑Mg2++2HCO3-=MgCO3↓+H2O+CO2↑MgCO3+H2O=Mg(OH)2↓+H2O+CO2↑（3）危害锅垢会影响传热、浪费燃料、降低锅炉的效用，有时可使炉壁受热不均，炉壁过热融化烧蚀，甚至引起锅炉爆炸。第八章地下水水质评价§2工业用水水质评价一、锅炉用水水质评价1、成垢作用（4）成垢作用评价1）按锅垢总量评价根据水质分析资料计算锅垢的总重量：H0＝S+C+36γFe2++17γAl3++20γMg2++59γCa2+式中：H0—锅垢的总重量(mg／L)；S—悬浮物重量(mg／L)；C—胶体重量(SiO2+A12O3+Fe2O3+…)((mg／L)；γFe2+，γAl3+…—各离子的当量浓度(meq／L)。第八章地下水水质评价§2工业用水水质评价一、锅炉用水水质评价1、成垢作用（4）成垢作用评价1）按锅垢总量评价按锅垢总量对成垢作用进行评价时，水可分为：H0125mg／L为锅垢很少的水；Ho=125~250mg／L为锅垢较少的水；Ho=250~500mg／L为锅垢较多的水；Ho500mg／L为锅垢很多的水。第八章地下水水质评价§2工业用水水质评价一、锅炉用水水质评价1、成垢作用（4）成垢作用评价2）按硬垢系数评价锅垢包括硬垢及软垢两部分。硬垢主要由碱土金属的碳酸盐、硫酸盐及硅酸盐构成，附壁牢固，不易清除。软垢主要由悬浮物及胶体物质构成，易于洗涮清除。因此，在评价锅垢时还要计算硬垢数量以评价锅垢性质。第八章地下水水质评价§2工业用水水质评价一、锅炉用水水质评价1、成垢作用（4）成垢作用评价2）按硬垢系数评价硬垢数量常用下式计算：Hh＝SiO2+20γMg2++68（γCl-+γSO42--γNa+-γK+）式中：Hh—硬垢总量(mg／L)；SiO2—二氧化硅重量(mg／L)。γMg2+,γCl-，γSO42-，γNa+，γK+—各离子的含量(meq／L)。如果括号内出现负值，可忽略不计。第八章地下水水质评价§2工业用水水质评价一、锅炉用水水质评价1、成垢作用（4）成垢作用评价2）按硬垢系数评价对锅垢的性质进行评价时，可采用硬垢系数(Kn)，即Kn＝Hh/H0。当Kn0.25时，为软垢水；Kn＝0.25-0.5时，为软硬垢水；Kn0.5时，为硬垢水。第八章地下水水质评价§2工业用水水质评价一、锅炉用水水质评价2、起泡作用（1）概念：指水在锅炉中煮沸时，在水面上产生大量气泡的作用。（2）原因：水中易溶解的钠盐、钾盐，以及油脂和悬浊物受炉水的碱度作用发生皂化的结果。钠盐中，促使水起泡的物质为苛性钠（NaOH）和磷酸钠。苛性钠除了可使脂肪和油质皂化外，还促使水中的悬浊物变为胶体状悬浊物。磷酸根与水中的钙、镁离子作用也能形成高度分散的胶体状悬浊物。水中胶体状态的悬浊物增强了气泡膜的稳定性，从而加剧起泡作用第八章地下水水质评价§2工业用水水质评价一、锅炉用水水质评价2、起泡作用（3）危害：如果气泡不能立即破裂，形成泡沫层，泡沫太多将使锅炉内水的汽化作用极不均匀和水位急剧上升，导致锅炉不能正常运行。（4）评价：起泡作用可用起泡系数（F）评价。起泡系数据钠、钾的含量计算：F=62γNa++78γK+当F60时，为不起泡的水；当F＝60—200时，为半起泡的水；当F200时，为起泡的水。第八章地下水水质评价§2工业用水水质评价一、锅炉用水水质评价3、腐蚀作用（1）概念由于水中氢置换铁，使炉壁受到损坏的作用称为腐蚀作用。氢离子可以是水中原有的，也可以是由炉中水温增高某些盐类水解而生成的。此外，溶解于水中的气体成分，如氧、硫化氢及二氧化碳等也是造成腐蚀作用的重要原因。（2）危害减少锅炉的使用寿命，还可能发生爆炸。第八章地下水水质评价§2工业用水水质评价一、锅炉用水水质评价3、腐蚀作用（3）评价水的腐蚀性可以用腐蚀系数(Kk)进行评价。对酸性水：Kk＝1.008（γH++γAl3++γFe2++γMg2+-γCO32--γHCO3-）对碱性水：Kk＝1.008（γMg2+-γHCO3-）第八章地下水水质评价§2工业用水水质评价一、锅炉用水水质评价3、腐蚀作用（2）评价按腐蚀系数(Kk)将水分为：当Kk0时，为腐蚀性水；当Kk0，且Kk+0.0503Ca2+0时，为半腐蚀性水；Kk+0.0503Ca2+0时，为非腐蚀性水（其中，Ca2+的单位以mg/L表示）。对锅炉用水进行水质评价时，应从以上三方面进行。第八章地下水水质评价§2工业用水水质评价一、锅炉用水水质评价小结1、成垢作用2、成(起)泡作用3、腐蚀作用第八章地下水水质评价§2工业用水水质评价二、地下水的侵蚀性评价地下水的水质对工程建筑物的危害主要表现在对金属构件的腐蚀和对混凝土的侵蚀破坏。关于水对铁的腐蚀作用，在评价锅炉用水时已作过介绍，其原则同样适用于钢筋、铁管等。水中的氢离子、侵蚀性CO2、SO42-及弱盐基硫酸盐阳离子的存在，对混凝土有一定的侵蚀作用。侵蚀方式有分解性侵蚀、结晶性侵蚀和分解结晶复合性侵蚀等。第八章地下水水质评价§2工业用水水质评价二、地下水的侵蚀性评价1、分解性侵蚀指酸性水溶滤氢氧化钙及侵蚀性CO2溶滤碳酸钙，使水泥分解破坏的作用。可分为一般酸性侵蚀和碳酸侵蚀两种。（1）一般酸性侵蚀是水中的氢离子与氢氧化钙起反应，使混凝土溶滤破坏。其反应式为：Ca（OH）2+2H+＝Ca2++2H2O一般酸性侵蚀性主要取决于水的pH值，pH值越低，水对混凝土的侵蚀性越强。第八章地下水水质评价§2工业用水水质评价二、地下水的侵蚀性评价1、分解性侵蚀（2）碳酸侵蚀是水中侵蚀性CO2与水泥中碳酸钙的反应，形成易溶于水的重碳酸钙，从而使混凝土遭到破坏，其反应式为：CaCO3+CO2+H2O=Ca2++2HCO3-（3）判断指标其评价指标和具体标准，可查阅《水文地质手册》等书。第八章地下水水质评价§2工业用水水质评价二、地下水的侵蚀性评价2、结晶性侵蚀又称硫酸盐侵蚀，是指水中