某地區水化學特征分析計算案例目錄TOC\o"1-3"\h\u31680（一）水樣采集及分析 -1-4529（二）綜合指標分析 -1-26931（1）pH值 -2-2208（2）總溶解固體 -2-8874（3）總硬度 -2-27912（4）總堿度 -3-44（5）電導率 -3-31989（三）水化學分析 -3-32046（1）水化學特征 -4-3387（2）常量組分 -5-3480（3）微量組分 -7-（一）水樣采集及分析利用Multi350i/SET型多參數儀在小洋口地區確定了六個勘測點進行直接測量，其中3個為溫泉點，1個位于小洋口地區主要河流主干道，1個位于小洋口河流分支，1個位于靠近小洋口區域的海域。現場測量內容包括TDS，pH值，水溫（T）。樣品采集流程根據國家相關標準規范及測試單位相關要求操作，采集完成后送往北京核工業地質研究院進行檢測和分析。表1.取樣點信息表勘測點地理位置屬性RK1金蛤島地熱井井底水溫約為42℃，井深400米RK2小洋口地熱井井底水溫約26℃，井深1050米RK3林克斯溫泉小鎮地熱井井底水溫約為92℃，井深2806.68米S01小洋口海洋公園海水J01栟茶運河G228與S221中間段河道水J02雙緬鎮東部河道水（二）綜合指標分析表2.綜合指標數據一覽圖編號溶解性總固體（mg/L）總堿度（mg/L）總硬度（mg/L）電導率（S/m）pHRK1(42)55834311010038.67RK2(76)170515139624178.13RK3(92)134219624820598.33S01203731683881322508.06J01146520643227598.16J0285821433016617.98（1）pH值pH值是指溶液中的氫離子濃度的負對數，通常用來表現溶液的酸堿度。六個采樣點的pH值分別為8.67、8.13、8.33、8.06、8.16、7.98.全部都為堿性，其中RK1金蛤島地熱井地熱水堿度最高，距離小洋口地熱核心區域較遠的河道采集點J02堿度較低。我國GB5749生活飲用水衛生標準：pH值為6.5～8.5，除了金蛤島以外的5個勘測點的水，在pH值角度上都是可以飲用的水資源，兩處深層地熱水pH值較淺層地熱水偏低。（2）總溶解固體總溶解固體用來形容水中溶解組分的總量，它包含了溶于水中的離子、分子還有絡合物，但不包括懸浮物和溶解氣體。它往往以105℃~110℃下，水蒸干后的干涸殘余物的分量來表示，常記為“TDS”[10]。在6個勘測點中，TDS數值S01(20373mg/L)＞RK2(1705mg/L)＞J01(1465mg/L)＞RK3(1342mg/L)＞J02(858mg/L)＞RK1(558mg/L)。通常情況下tds＜50mg/L才適合直接引用，顯然，這六處所取地熱水水樣都不適合直接引用，而在6個測量點中僅有J02、RK1兩處的水質較好，屬于淡水(TDS＜1g/L)。S01水樣是海水，分析結果也符合采集水樣特征，屬于鹽水(10g/L＜TDS＜50g/L)。除金蛤島淺層地熱水以外的兩處地熱水屬于微咸水(1g/L＜TDS＜3g/L)。（3）總硬度水的硬度是指水中除去堿金屬以外的全部金屬離子濃度相加，但硬度一般都由鈣鎂構成，所以水的硬度一般也就是指鈣鎂離子濃度的總和[11]。通常情況下，我們將硬度分級為極軟水，軟水，微硬水，硬水，極硬水[12]，分別對應的硬度為：0-50mg/L、50-150mg/L、150-300mg/L、300-450mg/L、>450mg/L。根據結果，RK1水樣測量結果110mg/L為軟水，RK3水樣結果248mg/L為微硬水，RK2,J01.J02分別為398mg/L、432mg/L、330mg/L為硬水，S01為極硬水。其數值3881mg/L遠超其他5處測量點。（4）總堿度堿度是用來表示水中和酸的能力的一個綜合性指標，主要由水中的弱酸鹽類引起[13]。通常情況下，堿度的主要組成部分是重碳酸鹽和碳酸鹽[14]。因此，堿度的計算方法是重碳酸根離子和碳酸根離子的毫克當量濃度之和乘以50，用CaCO3表示，單位為mg/L[15]。在總堿度上，S01海水水樣表現相較于其他幾項指標較為良好，其分析結果為168mg/L，與RK2(151mg/L)水樣結果非常接近。是第二低的數值。再往上依次為RK3-196mg/L，J01-206mg/L，J02-214mg/L，RK1-343mg/L。總堿度為水質變化的緩沖因子，水的酸堿度穩定，那么水中營養鹽可利用性相應較高，總堿度處于較高水平，水中的重金屬如銅、鋅的毒性會隨之降低。RK1水樣總堿度＞總硬度。其余均為總硬度大于總堿度，也就是說，只有RK1水樣為堿性水，其他的水樣檢測結果都是非堿性水，這也就說明水中有非碳酸鹽硬度存在。（5）電導率用數字來形容的水溶液傳導電流的能力就是水電導率，它主要和水中的礦物質含量有關[16]。如果被測溶液越是純凈，那么電導率就會越低，電阻與之反比，會變高。S01最高32250S/m，接下來一次為J01（2759S/m），RK2（2417S/m），RK3（2059S/m），J02（1661S/m），RK1電導率最低1001S/m。所以金蛤島淺層地熱水含有的礦物質較另外兩處深層地熱水更少。（三）水化學分析研究主要通過分析水化學特征結合小洋口地區地熱水以及小洋口地區海水，河道水，對比分析來總結小洋口地區地熱水可能的成因方式。范迪富等研究者分析小洋口地熱田同時存在這兩種成因模式，冷水沿著金壇—如皋斷裂在重力作用下下滲值4~5km的深部并升溫成為高溫熱水甚至蒸汽，由于密度減小，上浮與低溫熱水混合降溫，促進了地熱水的循環[8]。（1）水化學特征利用AqQA軟件，通過對六份水樣的Ca2+、Mg2+、K+、Na+、HCO3-、Cl-、SO42-等的數值進行分析，得出小洋口地區6處水樣化學特征的Piper三線圖。圖4.小洋口地區地熱水化學特征Piper圖由圖可知，六處水樣總體上都是陽離子Na+在陽離子中占主導地位，第二、三為Ca2+，Mg2+，K+含量最少。Ca2+，Mg2+含量比值上相對接近。RK1處陰離子主要為HCO3-，從水化學類型角度上來說，RK1處水樣結果屬于HCO3-Na型水。RK2處主要陰離子為SO42-，該處地熱水為SO4-Na型水；RK3處主要陰離子為S042-，該處地熱水也為SO4-Na型;S01處主要陰離子為Cl-，該處水樣為HCl-Na型水；J01處主要陰離子為Cl-，該處水樣為HCl-Na型水；J02處主要陰離子為Cl-，該處水樣為HCl3-Na型水。RK1水樣HCO3-占陰離子主要組分。通常碳酸氫根的主要要來源為：①大氣中CO2的溶解；②各種碳酸鹽類及膠結物的溶解和溶濾；③非碳酸鹽的火成巖的生物風化作用；④生成CO2的加入。Ca2+的存在影響著HCO3-和CO32-的含量，兩者結合生成CaCO3沉淀，因此RK1水樣Ca2+含量相應也最低。由于RK1，RK2，RK3為地熱水水樣，而S01為海水水樣，J01，J02為河水水樣，所以不難得出，小洋口地區的河水以及海水Mg2+和Ca2+濃度總體水平相較地熱水要高，河水與地熱水Na，K離子濃度較為接近，而海水Na+以及K+濃度都非常高，所以很有可能小洋口地區的鈉鉀離子就是由深層海水補給而來。后面水文地球反向模擬中會有專門的模擬說明。（2）常量組分分析化學中，常將含量1%以上的組分稱之為常量組分，一般對地熱水我們測定的常量組分分陰陽離子進行分析。1、陽離子選取水樣中主要陽離子Na+，K+，Mg2+，Ca2+作為研究對象，表為水樣中常見陽離子濃度，根據表中數據，得出陽離子濃度折線圖（縱軸為對數坐標軸）。表3.陽離子濃度表樣品原號Na+K+Mg2+Ca2+總量RK1(42)1951.9220.210.6227.72RK2(76)42224.524.7118589.2RK3(92)37519.221.763.5479.4S0162692288421657504J0139919.266.763.1548J0220512.240.365.8323.3圖5.陽離子濃度對比折線圖由上圖，我們不難得出陽離子中，Na+占絕對的優勢。在其他的陽離子中，Ca2+總體含量相對較高，RK1水樣Ca2+和K+離子濃度較低，RK2和RK3曲線相對接近，J01和02曲線相對接近，即RK2，RK3兩處地熱水在Mg2+濃度上較河水處于較低水平。2、陰離子選取主要陰離子：F-，Cl-，NO3-，HCO3-，CO32-,SO42-根據他們的含量得出陰離子濃度折線圖（縱軸為對數坐標軸）表4.陰離子濃度表樣品原號F-Cl-NO3-SO42-HCO3-CO32-RK1(42)0.4351140.076.9636625.3RK2(76)3.532630.077571745.33RK3(92)4.322030.075362237.75S010.01112842614562050J010.016771.741132376.84J020.23370.0767.42610圖6.陰離子濃度對比折線圖顯然，陰離子中，F-、N03-以及CO32-的含量都相對非常稀少,在其他幾種陰離子中，總體水平接近，但又互有區別，RK2水樣與RK3水樣從上面的陽離子再到現在的陰離子，在濃度上最為接近，他們兩者很有可能是同源的。RK1水樣明顯與另外兩處地熱水不同，F-和SO42-含量遠低于另外兩處，而HCO3-以及CO32-明顯高于另外兩處。下面對主要富含的陰離子進行專項分析：（1）Cl-氯離子遷移性很強，這導致其具有不形成難溶化合物、不被膠體所吸附、不被生物所吸附的特點。一般氯離子在溶解組分中含量都不會是最高的，隨著溶解組分的增加，氯離子的含量相應增加。研究區域內地熱水氯離子總體水平略遜色與SO42-但由于水樣Na+含量處于較高水平，鈉離子占陽離子主導地位，所以氯離子含量相對也不低（2）SO42-SO42-同樣具有不錯的遷移性，但不如氯離子。當Na+，Ca2+，Cl-，SO42-含量都在因為礦化度增加而增加時，SO42-的增量要低于Na+和Cl-。在中等礦化度的水中，硫酸根大部分情況下都為含量最高的陰離子。研究區域總體SO42-含量高于Cl-相應可以得出，小洋口地區地熱水礦化度中等。（3）HCO3-碳酸氫根離子的積累往往受到水中鈣離子的限制，但當大量二氧化碳溶解在水中時，碳酸氫根離子的濃度會大大增加。當水中以鈉離子為主時，溶解組分含量高的水會形成以碳酸氫根離子為主陰離子的溶液。RK1水樣中HCO3-含量占陰離子主導地位，由于金蛤島地熱井深度較淺，CO2被土壤吸收然后又被靠近地表的金蛤島地熱水吸收。（3）微量組分地熱水中往往具有的微量元素種類繁多，如F、Sr、Si、P等，這些微量元素大多對人體也是有益的，因而富含對人體有益的微量元素的地熱水往往作為溫泉開發利用[6]，本文只針對氟以及偏硅酸（H2SiO3）進行的分析。地熱水或溫泉水含氟量較高的地區，一般都是在大陸板塊邊沿地帶和斷裂帶，在地下水沿著斷裂破碎帶進行深循環的過程中不停加熱的同時，消融了周圍巖石中氟元素進而鑄就了高氟地熱水或溫泉水，飲用水水源常常受其滲漏影響，導致含氟量較高[17]。SiO2含量大于50mg/L的水體一般稱為硅水，可飲用的硅水類似于牛奶的效果，增強身體，浴療大多用來治療皮膚類疾病[18]。成分生活飲用水標準有理療價值濃度礦水濃度命名礦泉水氟化物＜1.0------偏硅酸-