1、水文地球化學一、名詞解釋每題3 分，共21 分1 、BOD：指用微生物降解水中有機物過程中所消耗的氧量，以 mg/L 為單位。2 、脫硫酸作用：在缺氧和有脫硫酸菌存在的情況下，SO42- 被復原成H2S 或S2-的過程。3 、同離子效應：一種礦物溶解于水溶液，如假設水溶液中有與礦物溶解相同的離子，那么這種礦物的溶解度就會降低，這種現(xiàn)象在化學上稱為同離子效應。4 、降水氫氧穩(wěn)定同位素的高程效應：大氣降水中的 18O 和D含量隨著海拔高程的增加而不斷下降的現(xiàn)象。5 、酸性壘：當中性或堿性條件轉變?yōu)槿跛嵝院退嵝詶l件或在 pH 值急劇降低的地段所形成的地球化學壘。6 、水分子的締合作用：由單分子水結合

2、成比擬復雜的多分子水而不引起水的物理化學性質改變的現(xiàn)象。7 、硅質水與硅酸水：SiO2 含量大于50mg/L 的水稱為硅質水1.5 分；在陰離子中，HSiO3-占陰離子首位按mol%計算的水稱為硅酸水1.5 分。8 、鹽效應：礦物在純水中的溶解度低于礦物在高含鹽量水中的溶解度，這種含鹽量升高而使礦物溶解度增大的現(xiàn)象。9 、陽離子交替吸附作用：在一定條件下，巖石顆粒吸附地下水中的某些陽離子，而將其原來吸附的某些陽離子轉入水中，從而改變了地下水的化學成分，這一作用即為陽離子交替吸附作用。10、氧化壘：在復原條件被氧化條件劇烈交替的地段上所形成的地球化學壘。11、侵蝕性 CO2：當水中游離 CO2

3、大于平衡CO2 時，水中剩余局部的CO2 對碳酸鹽和金屬構件等具有侵蝕性，這局部即為侵蝕性CO2。12、TDS：指水中溶解組分的總量，它包括溶于水中的離子、分子及絡合物，但不包括懸浮物和溶解的氣體。13、硅質水與硅酸水：SiO2 含量大于50mg/L 的水稱為硅質水1.5 分；在陰離子中，HSiO3-占陰離子首位按mol%計算的水稱為硅酸水1.5 分。14、硬度：是以水中Ca2+和Mg2+來量度，其計算方法是以 Ca2+和Mg2+的毫克當量總數(shù)乘以50，以CaCO3 表示，其單位為mg/L。15、活度：實際參加化學反響的物質濃度。16、總溶解固體：水中各溶解組分的總和，它包括溶解于水中的分17

4、、電子活度：溶液中、電子e-濃度的負對數(shù)值。18、氧化反響：在某個反響中某物質失去電子的反響稱氧化反響，并稱該物質被氧化。19、高程效應：大氣降水中的18O 和D 值隨高度或高程增加而減少的現(xiàn)象。20、礦化度：溶液中溶解的所有鹽類組分的總和。21、復原作用：在某個反響中某物質得到電子的反響稱復原反響，并稱該物質被復原。22、Eh 值：溶液中某種處于氧化態(tài)與處于復原態(tài)的物質組成的原電池的電位差。23、同位素比值：物質中某種元素的兩種同位素含量的比值。24、重金屬：原子序數(shù)大于20 的金屬元素。25、Hydrogeochemistry：水文地球化學是水文地質學的一門分支學科，它研究的是地下水質隨時

5、空變化的規(guī)律，是研究地下水中化學元素遷移、聚集與分散規(guī)律的學科。26、Temperature effect：大氣降水中的D 和O18 值隨溫度的降低而降低的現(xiàn)象.27、Isotopic Fractionation：某元素的同位素由于質量差異，使其在物理化學過程中，以不同比例分配于不同物質或不同相之間的現(xiàn)象28、標型元素：指能控制地球化學環(huán)境的高克拉克值、強遷移的元素。29、地球化學壘：指地殼中在很短距離內，元素的遷移強度劇減，導致元素富集的地段30、水遷移系數(shù)：指地表水和地下水中元素在單位干涸殘渣中的質量與該區(qū)巖石中元素含量之比值。31、陽離子交替吸附作用：指在一定條件下，巖石顆粒吸附水中的陽

6、離子，而巖石中一些陽離轉入到水中，從而改變了地下水的性質的作用。32、同離子效應.指某一水溶液中，混合了其它溶液，由于相同離子的進入，而降低了原有離子活度的現(xiàn)象。脫硫酸作用33、脫硫酸作用：是指在缺氧條件中，在脫硫酸菌的作用下，將地下水中或巖石中的SO42-復原成H2S、S2-的過程和現(xiàn)象。34、溶濾作用溶濾作用是指巖石某些組分與地下水發(fā)生作用而進入水的過程，它沒有破壞巖石的結構，而只是一些元素進入了水中。二、填空每題1 分，共14 分1、水對離子化合物具有較強的溶解作用，是由于水分子具有較強的 介電效應所致，水的沸點較高，是由于水分子間 氫鍵 的破壞需要較大的能量。2、在35下，pH=7 的

7、地下水是堿性。在天然水化學成分的綜合指標中，表達水的質量指標的有 TDS，硬度，含鹽量或含鹽度 , 電導率，而表征水體系氧化復原環(huán)境狀態(tài)的指標有 COD，BOD，TOC，Eh 。3、迪拜休克爾公式的使用條件是離子強度小于 0.1 mol/L ，而戴維斯方程的使用條件是離子強度小于 0.5 mol/L 。4、空氣遷移的標型元素主要決定環(huán)境的 氧化復原條件，而水遷移的標型元素主要決定環(huán)境的 酸堿 條件5、在氮的化合物中， NO-2，NH4+ 可作為地下水近期受到污染的標志，而 NO-3 可作為地下水很早以前受到污染的標志。6、Fe2+在 酸 性中遷移強，而在 堿 性中遷移弱。7、地球化學壘按成因可

8、分為 機械 壘、物理化學壘、 生物壘和 復合 壘。8、堿度主要決定于水中的HCO-3，CO2-3 的含量。硬度是以 Ca2+，Mg2+的毫克當量總數(shù)乘以50，而暫時硬度是以 HCO-3，CO2-3 的毫克當量總數(shù)乘以 50。9、大氣CO2 的13C 平均值是-7 ，而土壤 CO2 的13C 平均值是 -25 。10、標型元素的標型程度取決于元素的克拉克值和 它的遷移能力。11、彌散作用包括分子擴散，對流擴散遷移和 滲透分散。12、SiO2 和 Na/K 地熱溫度計適用的溫度范圍分別為 0250 和 150350 。13、近代火山型淺部地下熱水的水化學類型為SO2-4 SO2-4 Cl- ，而深

9、部地下熱水的水化學類型為Cl-HCO-3 。14、海水的水化學類型為 Cl-Na ，而海成存封水的水化學類型為Cl-Na -Ca 。15、酸雨是指pH 值小于 5.65 的降水。16、氧同位素的國際標準英文縮寫為 SMOW ，而碳同位素的國際標準縮寫為 PDB 。17、測定Eh 值采用( 鉑 )電極和( 甘汞 )電極。18、 在碳酸平衡中，pH小于H2CO3 占優(yōu)勢，pH在6.35 到HCO3-占優(yōu)勢，pH大于CO32-占優(yōu)勢。19、一個化學反響A+B = C+D，其反響自由能變化Gr<0 ，那么說明該反響可自發(fā)從左向右進行。20、 氧同位素的國際標準英文縮寫為SMOW 或V-SMOW。

10、21、強酸性的地下水一般是出現(xiàn)在( 含有硫化物的礦床的氧化帶 )等情況下。22、據(jù)板塊構造理論,全球地熱帶可分為二種類型:(板緣構造型地熱帶 )和( 板內型構造型地熱帶 )。23、地下水污染研究中三氮指的是NO2-、 NO3- 和NH4+ ，常可作為污染的標志。24、穩(wěn)定同位素組成的常用表示方法有 豐度和千分偏差值 等。三.簡答題每題5 分，共30 分1、氧漂移及其影響因素?答： 1由于巖石的18O 值比水的18O 值大，因此，水巖同位素交換的結果是使水富18O18O 值增大，而巖石18O 貧化18O 值減少，這種現(xiàn)象稱為氧漂移2 分。2影響氧漂移的因素主要有：A、溫度越高，氧漂移越明顯1 分

11、；B、水及巖石的初始18O 值差異越大，氧漂移越明顯1 分；C、水與巖石接觸的面積越大，時間越長，氧漂移越明顯1 分；D、水與巖石中氧元素的含量比越小，氧漂移越明顯1 分；E、水與礦物的分餾系數(shù)越大，氧漂移越明顯等1 分。影響因素只要答三個方面2、.我國潛水化學成分分帶有何特點？答：1區(qū)域上，由東南向西北，地下水由溶濾成因為主的低礦化度重碳酸型淡水，向成分復雜的硫酸型或氯化物型咸水過渡，最后為由濃縮作用形成的氯化物型水或鹵水1.5 分；2局部上，每個盆地由山前至盆地中心或至濱海地帶的水平分帶為重碳酸型水硫酸型水氯化物型水1.5 分。3、用圖表示承壓水盆地根本水化學類型的形成過程？4、水文地球化

12、學分類的根本原那么？并解釋C 承250711 含義。答：1首先按照空氣遷移的標型元素化合物進行分組，分出6 個組；分組反映了地下水的氧化復原環(huán)境；2然后按照水遷移的標型元素化合物進行分類：A：根據(jù)主要的陰離子將地下水分6 類；B：再根據(jù)陽離子進一步劃分出9 個亞類。分類反映了地下水的酸堿條件和礦化度。總之，水文地球化學分類的根本原那么力求充分反映地下水成分的特點及其所處的地質環(huán)境。3C 承25011 硫化氫復原水組，承壓水亞組，Eh 值為-250mv，氯化鈉型熱水，pH 值為，TDS 為11g/L。5、標準狀態(tài)下，碳酸平衡與pH 值的關系？答： 1水中碳酸平衡與pH 值的關系式如下1.5 分：

13、2pH<6.4 時，H2CO3 占優(yōu)勢1.5 分；36.4<pH>10.3 時，HCO-3 占優(yōu)勢1.5 分；4pH>10.3 時，CO32-占優(yōu)勢1.5 分。6、水的酸度與pH 值的區(qū)別？答：酸度是表征水中和強堿能力的指標1 分。它與水中的氫離子濃度并不是一回事，pH 值僅表示呈離子狀態(tài)的H+數(shù)量2 分，而酸度那么表示中和過程中可以與強堿進行反響的全部H+數(shù)量，其中包括原已電離的和將會電離的局部2 分，已電離的H+數(shù)量稱為離子酸度，它與pH 值是一致17、水分析結果是簡分析，請問從那幾方面檢查分析數(shù)據(jù)可靠性。？答：1陰陽離子平衡的檢查1.5 分2碳酸平衡關系的檢查1.

14、5 分3分析結果中一些計算值的檢查1 分4其它檢查方法1 分8、何謂降水氫氧穩(wěn)定同位素的大陸效應？試用蒸發(fā)與凝結的機理加以解釋(圖示)。答：降水氫氧穩(wěn)定同位素的大陸效應指大氣降水中的18O 和D 含量隨著遠離海洋而不斷下降的現(xiàn)象2 9、試述潛水的毛細蒸發(fā)與土石內部蒸發(fā)的區(qū)別？答：1毛細蒸發(fā)：指水沿著毛細管上升，水份蒸發(fā)后，鹽份積累在毛細管內，使土壤富含鹽而形成土壤鹽堿地。它使?jié)撍乃幌陆担粫節(jié)撍牡V化度增高。2土石內部蒸發(fā)：指水分子直接脫離潛水面而擴散到空氣中，水份蒸發(fā)后，鹽份積累在潛水內，它不會使土壤富含鹽而形成土壤鹽堿地。它使?jié)撍乃幌陆担瑫r使?jié)撍牡V化度增高。10、熱力學方法

15、在水文地球化學中有那些應用？答：1判斷水文地球化學體系反響進行的方向和程度，即計算化學反響的自由能變化和平衡常數(shù)；2計算化學反響的熱效應，即計算化學反響的焓變1 分；3計算氧化復原反響的Eh 值和pH 值1 分；4計算和判斷地下水中各種化學組分的存在形式1 分；5判斷礦物與水的溶解或反響狀態(tài)，即計算濃度積常數(shù)或飽和指數(shù)1分。11、請用圖表示水文地質封閉構造的水化學成分全水平分帶正常海相沉積巖中有復原硫酸鹽的有機物存在的含水層12、如何根據(jù)熱力學方法判斷水文地球化學反響進行的方向與程度？答：在水文地球化學中一般用體系自由能變化G 和反響平衡常數(shù)K 來判斷反應進行的方向和程度。例如：A+B=C+D

16、當G<0 時 反響由左向右自發(fā)進行；G=0 時 反響到達平衡；G>0 時 反響由右向左自發(fā)進行。當K>>1 時 反響由左向右程度比擬大； K<<1 逆反響由右向左程度比擬大； K=1 反響處于平衡狀態(tài)。13、Explaining hydrogeological meaning of the following Eh-pHdiagram (20 marks).Fig 1 Range of Eh-pH conditions in natural environments答：由圖1 可知，天然條件下根據(jù)水的pH、Eh 條件，有二條直線。一條是O2=l atm 線，

17、在該線的右上方是氧氣分布的范圍。另一條是O2=10-83.latm 線，在該線的左下方是氫氣氧氣含量幾乎為零分布的范圍。這二條線之間為天然水分布范圍。二條線隨著pH 值升高，Eh 值降低。在天然水分布區(qū)域內，與大氣相接觸的礦坑水、雨水、河流水和海都具有較高的Eh 值，位于圖1 的上方，為氧化環(huán)境的水體。而與大氣不相接觸的土壤水、沼澤水、地下水、富含有機質的水等都具有較低的Eh 值，位于圖1 的下方，為復原環(huán)境的水體。位于氧化環(huán)境與復原環(huán)境之間位于圖1 的中部的水體為過渡環(huán)境的水體。14、H、O 穩(wěn)定同位素確定地下水補給區(qū)高程依據(jù)什么原理？答：H、O 穩(wěn)定同位素確定地下水補給高程是依據(jù)大氣降水氫

18、氧穩(wěn)定同位素高程效應原理，隨著高程的增加，大氣降水 18O 與D 減小，反之那么升高。在補給區(qū)地下水往往直接或間接來自于大氣降水補給，故可用大氣降水穩(wěn)定氫氧同位素與高程的關系來計算地下水補給區(qū)高程，表達式如下：H = (S-P)/K+h其中：H:補給高程，S:采樣點水的同位素值；P：采樣點附近的大氣降水的值；K:同位素梯減梯度；H:采樣點海拔標高。15、中國潛水的緯度分帶簡況?答：區(qū)域上，由東南向西北，地下水由溶濾成因為主的低礦化度重碳酸型淡水，向成分復雜的硫酸型或氯化物型咸水過渡，最后為由濃縮作用形成的氯化物型水或鹵水1 分局部上：每個盆地由山前至盆地中心或至濱海地帶的水平分帶為重碳酸型水硫

19、酸型水氯化物型水。A 秦嶺-淮河以南的廣闊東南地區(qū)，地下水潛水主要以 HCO3 型為主。1分B 秦嶺-淮河以北，地下水存在如下分帶規(guī)律：由 HCO3 型 -> SO4-HCO3型->SO4-Cl 型->Cl 型水。1 分C東北北部大興安嶺，以 HCO3-Ca 型為主，東北平原：以HCO3-Na-Ca型為主,低洼盆地以Cl-Na-Ca 型水為主D西北干旱地區(qū)：主要以 Cl-Na 型和Cl-SO4-Na 型為主1 分E濱海地區(qū)的狹長地帶受海水風揚作用的影響，可為 Cl-Na 型水1分16、陽離子交替吸附作用及其影響因素。答：陽離子交替吸附作用是指在一定條件下，巖石顆粒吸附水中的陽

20、離子，而巖石中一些陽離轉入到水中，從而改變了地下水的性質的作用。1分1粒的粒度，粒度越小，交替吸附的能力越大1 分2陽離子的性質：陽離子的電價越高，離子半徑越小，交替吸附能力越強；1 分3陽離子濃度，濃度越高交替吸附能力越強；1 分4pH 值，pH 值的升高，促進吸附作用，反之，降低。1 分17、試解釋以下圖的意義。由圖中可知，該圖表示的是全球大氣降水線方程，D = 8 18O 10，3分。18O 和D 同位素的大氣降水點和赤道海水蒸汽點都有在全球大氣降水線上，它們在蒸發(fā)和凝結過程中的18O 和D 同位素的值都符合全球大氣降水線。分四、推導題每題 10 分，共20 分1、一供水井，井深，含水層

21、為含黃鐵礦的絹云母片巖。連續(xù)抽水13 個月，水位下降, 在這期間，水中SO2-4 濃度在13mg/L 左右，變化不大。停抽4 個月，再次抽水時，第一天的水樣中，SO2-4=1330mg/L，F(xiàn)e2+=365mg/L，；此后，水中的SO2-4 和 Fe 不斷降低，pH 升高。試解釋這種現(xiàn)象出現(xiàn)的原因。答：據(jù)題意所述，由于水位下降很大，所以形成了一個漏斗區(qū)1 分；在漏斗區(qū)內，原來的含水層變?yōu)榘鼩鈳В虼私佋颇钙瑤r中的黃鐵礦被氧化，其反響式如下2 分：2FeS2+7O2+2H2O=2FeSO4+2H2SO4停抽期間，水位逐漸恢復，使第一次抽水所形成的降落漏斗區(qū)又充滿水，黃鐵礦氧化所產生的SO42-和

22、H+進入水中，并溶解FeSO4。結果，在漏斗區(qū)內形成一個SO42-、Fe2+及H+濃度高的局部污染暈2 分。再次抽水時，這局部水首先被抽出，從而出現(xiàn)第一天水樣中SO42-、Fe2+濃度高，而pH 低的現(xiàn)象2 分；隨著抽水繼續(xù)，原漏斗區(qū)外的水流入與漏斗區(qū)內的水混合。因此產生SO42-、Fe2+及H+濃度逐漸降低的現(xiàn)象2 分。這種現(xiàn)象是地下水中典型的氧化復原過程1 分。2、半反響式SO2-4+9H+8e=HS-+4H2O 的平衡常數(shù)K=1033.63 ,試求在25°C，105Pa 條件下Eh-pH 的關系式法拉第常數(shù)。答：(1) 求Gr0 3 分*(2) 求Eh0 3 分Eh0= -Gr

23、0/(NF)= 192.03/(8*96.564)=0.2486(v)(3) 求Eh- pH 的關系式3 分Eh= Eh0+(0.0591/N)log SO42- H+9/ HS-=0.2486+(0.0591/8)log SO42-/ HS-+(0.0591/8)log H+9(4) 假設SO42-/ HS-=1 1 分那么 3、某一深層砂巖含水層的地下水化學成分為mg/L：K+=18，Na+=390，Ca2+=41，Mg2+=60，HCO-3=210，SO2-4=670，。由于過量開采，地下水位降幅很大。為保持穩(wěn)定供水量，以井灌方式進行人工補給，補給水源來自湖水，發(fā)草綠色，含有機質。結果，

24、觀測井中檢查出H2S人工補給前未檢出試述出現(xiàn)H2S 的原因，發(fā)生何種反響？HCO-3 及pH將升高或降低？五.論述題15 分4、水分析結果是簡分析，請問如何檢查分析數(shù)據(jù)可靠性。答：1陰陽離子平衡的檢查3 分E=mc-ma/mc+ma*100% 式中，E 為相對誤差%，mc 及ma 分別為陽離子及陰離子的毫克當量總數(shù)/升。如Na+和K+為實測值，E 應小于±5%，如Na+和K+為計算值，E 應為零值或接近零值。2碳酸平衡關系的檢查3 分當 pH<8.34 時，分析結果中不應出現(xiàn)CO32-，pH>8.34 時，分析結果中不應出現(xiàn)H2CO3。如果水分析結果不符合上述情況，說明pH 或CO32 和H2CO3 的測定有問題。3分析結果中一些計算值的檢查6 分A、TDS：如果TDS 是計算值，應檢查其數(shù)值是否減去1/2HCO3-。B、 Na+K+值：如果Na+K+為計算值，其計算方法是，陰離子毫克當量總數(shù)-Ca2+Mg2+毫克當量總數(shù)=Na+K+毫克當量總數(shù)；Na+K+毫克當量總數(shù)×25=Na+和K+mg/L。C、硬度：硬度是計算值，其數(shù)值應按以下方法檢查，Ca2+Mg2+毫克當量總數(shù)×50=硬度CaCO3，mg/L。D、TDS 實測值