哪些情況水體中化學成分分析

『壹』 地下水化學成分的分析內容與表示方法

(一)地下水化學成分的分析內容

地下水化學成分的分析是水文地質研究的基礎。工作目的與要求不同，分析項目與精度也不同。在一般水文地質調查中，分析方法主要有簡分析和全分析，有時為了配合專門任務，則要進行專項分析。

簡分析用於了解區域地下水化學成分的基本情況，可在野外利用專門的水質分析箱就地進行。簡分析項目少，精度要求低，簡便快速，成本不高，技術上容易掌握。分析項目除物理性質(溫度、顏色、透明度、嗅味、味道等)外，還應定量分析Cl^－，SO^2－₄，HCO^－₃，Ca²⁺，Mg²⁺，Na⁺，K⁺，總硬度，pH值等。

通過計算可求得水中各主要離子含量及總礦化度。定性分析的項目則不固定，較常見的有:NO^－₃，NO^－₂，NH⁺₃，Fe²⁺，Fe³⁺，H₂S及耗氧量等。分析這些項目是為了初步了解水質是否適合於飲用。

全分析項目較多，要求精度高。通常在簡分析的基礎上選擇有代表性的水樣進行全分析，以便全面了解地下水的化學成分，並對簡分析結果進行驗核。全分析並非分析水中的全部成分，一般定量分析HCO^－₃，SO^2－₄，Cl^－，CO^2－₃，NO^－₂，NO^－₃，Ca²⁺，Mg²⁺，Na⁺，K⁺，NH⁺₃，Fe²⁺，Fe³⁺，H₂S，CO₂，耗氧量，pH值及乾涸殘余物等。

在進行地下水的化學分析的同時，必須對有關的地表水體取樣分析，也要考慮大氣降水的化學成分，因為它們和地下水有水力聯系，直接或間接地影響地下水的化學成分。

地下水化學分析的結果，可以不同方法表示。

(二)地下水化學成分的表示方法

1.離子表示方法

由於地下水中的成分主要以離子狀態存在，所以水分析的結果應以離子的形式表示，才能代表其存在的真實情況。離子含量有四種表示方法，即:每升的毫克數;每升的毫克當量數;毫克當量百分數;每升的毫摩爾數(毫摩爾濃度)。

(1)離子毫克數

離子毫克數是以離子在水中的實際質量(每升水中所含毫克)來表示水化學成分的一種方法。這種表示方法並未反映水溶液中各種離子之間的化合關系。

(2)離子毫克當量數

元素互相化合時，皆以當量為准。以離子在水中的當量數來表示化學成分，可以反映各種離子之間數量關系和水化學性質。

某離子的毫克當量數按下式計算:

普通水文地質學

普通水文地質學

水中陰、陽離子的當量總數理論上應該相等，否則就有錯誤，或者還有某些離子沒有測出。據此原理，可以檢查分析結果的正確性。

全分析時允許誤差不超過2%;簡分析時不超過5%。誤差計算如下:

普通水文地質學

式中:Σa為1L水中陰離子毫克當量總數;ΣK為1L水中陽離子毫克當量總數;e為分析誤差的百分數。

(3)離子毫克當量百分數

為了將礦化度不同的水進行比較和確定水的化學類型，通常將陰陽離子當量總數各作為100%來計算。離子毫克當量百分數可按下式計算:

普通水文地質學

上述三種表示方法各有優缺點，所以在實際工作中通常三種方法同時使用(表5－14)，以便互相補充。

表5－14 化學成分三種表示方法換算對比表

(4)摩爾表示法

摩爾是表示物質質量的單位，數值上等於該原子(離子)的原子量，如Ca²⁺為40，Cl^－為35.5。

離子的摩爾濃度以每升水中含該離子的摩爾數表示。

普通水文地質學

因毫克當量濃度和毫摩爾濃度不同，用毫摩爾百分數和用毫克當量百分數表示法得出的結果可能不同，所以得出的水化學類型也不同。毫克當量雖為非法定單位，但目前習慣上還是採用毫克當量百分數表示法來確定地下水的化學類型和進行水化學分類。

2.庫爾洛夫式表示法

庫爾洛夫式是用分數的形式來表示水化學成分的，分子表示陰離子，分母表示陽離子，單位為毫克當量百分數，排列次序從左到右為含量減少方向。含量小於10%毫克當量的離子不列入式內。礦化度(M)、氣體成分及特殊組分，列在分式的左邊，單位為g/L，右邊列上水溫(t℃)、pH值等。表示式中各種含量一律標於該成分符號的右下角，將右下角的原子數移至右上角，例如:

普通水文地質學

庫爾洛夫式法表示簡單，既能反映地下水的化學成分特徵，又能據此直接確定出地下水化學類型。水化學類型定名時，只考慮毫克當量大於25%的陰、陽離子成分。上例地下水類型可定為HCO₃－Ca型水。

現有河北某區水化學分析結果如下(mg/L):

離子成分:［K⁺］:27.40，［Na⁺］:12.46，［Ca²⁺］:66.56，［Mg²⁺］:16.14，［NH⁺₄］:0.28，［Cl^－］:35.20，［SO^2－₄］:68.67，［HCO^－₃］:160.49，［NO^－₃］:61.66。

微量組分:［F^－］:0.11，［Sr］:0.37，［H₂SiO₃］:17.78，［CO₂］:1.33。

其他要素:M=386.51，pH=7.8，t=20℃，Q=15.78L/s

下面給出庫爾洛夫式表示的計算過程。

(1)計算各離子毫克當量數

普通水文地質學

(2)計算各離子毫克當量百分數

陰離子的毫克當量總數為:

普通水文地質學

陽離子的毫克當量總數為:

普通水文地質學

(3)誤差的計算

普通水文地質學

(4)計算各離子的毫克當量百分數

普通水文地質學

(5)書寫庫爾洛夫式

普通水文地質學

這種水的化學類型為HCO₃－Ca型水。

『貳』 水體中化學物質有哪些

相信你說的不是純粹的純水，就拿一般水源的水來說吧，含的化學物有：
（1）無機污染物質：污染水體的無機污染物質有酸、鹼和一些無機鹽類。酸鹼污染使水體的pH值發生變化，妨礙水體自凈作用，還會腐蝕船舶和水下建築物，影響漁業。
（2）無機有毒物質：污染水體的無機有毒物質主要是重金屬等有潛在長期影響的物質，主要有汞、鎘、鉛、砷等元素。
（3）有機有毒物質：污染水體的有機有毒物質主要是各種有機農葯、多環芳烴、芳香烴等。它們大多是人工合成的物質，化學性質很穩定，很難被生物所分解。
（4）需氧污染物質：生活污水和某些工業廢水中所含的碳水化合物、蛋白質、脂肪和酚、醇等有機物質可在微生物的作用下進行分解。在分解過程中需要大量氧氣，故稱之為需氧污染物質。
（5）植物營養物質：主要是生活與工業污水中的含氮、磷等植物營養物質，以及農田排水中殘余的氮和磷。
（6）油類污染物質：主要指石油對水體的污染，尤其海洋採油和油輪事故污染最甚。

『叄』 水化學類型的劃分

關於地下水的化學分類，不同的作者提出了不同的方法，其中大多數都在一定程度上利用了主要陰離子與主要陽離子間的對比關系。

1.舒卡列夫分類法

舒卡列夫分類根據地下水中6種主要離子（Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、

、

、Cl^—、K⁺合並於Na⁺）及礦化度劃分。具體步驟如下：

第一步，根據水質分析結果，將6種主要離子中毫克當量百分數大於25%的陰離子和陽離子進行組合，可組合出49型水，並將每型用一個阿拉伯數字作為代號（表1—4）。

第二步，按礦化度的大小劃分為4組。

A組 M≤1.5g/L；

B組 1.5＜M≤10g/L；

C組 10＜M≤40g/L；

D組 M＞40g/L。

第三步，將地下水化學類型用阿拉伯數字（1～49）與字母（A、B、C或D）組合在一起表示。

例如，1—A型，表示礦化度不大於1.5g/L的HCO₃—Ca型水，沉積岩地區典型的溶濾水；49—D型，表示礦化度大於40g/L的Cl—Na型水，該型水可能是與海水及海相沉積有關的地下水，或是大陸鹽化潛水。

這種分類法的優點是簡明易懂，可以利用此表系統整理水分析資料。其缺點是：以毫克當量大於25%作為劃分類型的依據不充分，此外，劃分出的49種水型是由組合方法得到，實際上有些水型在自然界中很少見到，也難以解釋它的形成過程。

表1—4 舒卡列夫分類表

2.布羅德斯基分類法

布羅德斯基分類法與舒卡列夫分類法相似，都是考慮六種主要離子成分及礦化度，兩者間所不同的是將陰、陽離子各取一對進行組合，便得出36種地下水類型，礦化度按圖1—7進行分類。

圖1—7 布羅德斯基分類法示意圖

1—＜0.5g/L；2—0.5～1g/L；3—1～5g/L；4—5～30g/L；5—＞30g/L；6—沉積岩中循環水礦化作用的一般方向；7—火成岩中循環水礦化作用的一般方向

布羅德斯基分類法的優點：即可用來分析地下水形成的規律和循環條件。例如在典型的山前傾斜平原的地下水，其化學成分的形成和作用方向具有一定的規律；在徑流帶內，地下水運動比較強烈，岩石中的可溶性鹽類大部分被溶解，剩下的只是鈣、鎂的碳酸鹽，所以在這一帶的地下水為淡水（礦化度小於1g/L），到了溢出帶，地下水的礦化度逐漸增高，當地下水流至垂直交替帶時，不僅運動緩慢，而且消耗於蒸發，故地下水礦化度極高。這種礦化度由低逐漸增高的作用，布羅德斯基稱它為總礦化作用。

布羅德斯基分類法的缺點：當兩種離子的含量差別不大時，這種主次劃分就失去了意義，甚至可能將本來屬於同一類的水劃分為不同類型。此外，這種分類是不管成對離子含量多少，都要陰陽離子各取一對，如果水中僅有一種離子含量占優勢，而另一種離子含量甚微時，分類中仍要表示出來，這樣會導致在分析水化學成分形成規律時不能確定主導因素，可能會得出某些不正確的結論。

3.阿廖金分類法

阿廖金分類法是由俄國學者O.A.Aleken提出的，按水體中陰陽離子的優勢成分和陰陽離子間的比例關系確定水質化學類型的一種方法。該方法的具體操作步驟如下：

第一步，列出各計算分區中具有代表性水樣的

、

、Cl^—等3個陰離子和Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺等3個陽離子的濃度含量（均以毫克當量表示）。

第二步，根據各水樣中含量最多的陰離子將這些水樣分為三類：重碳酸類（以C表示）、硫酸類（以S表示）、氯化類（以Cl表示），它們的礦化度依次增加，水質變差。

第三步，在每類中再根據水樣中含量最多的陽離子進一步分為鈣質（Ca）、鎂質（Mg）、鈉質（Na，鉀與鈉合並）三組。

第四步，按各水樣中陰陽離子含量的比例關系分為四種類型：

Ⅰ型

，在S類與Cl類的Ca及Mg組中均無此型；

Ⅱ型

，多數淺層地下水屬於此型；

Ⅱ型

，或Cl^—＞Na⁺，此型為高礦化水；

Ⅳ型

。此型為酸性水，C類各組及S和Cl類的Na組中無此型。

阿廖金分類圖解如圖1—8所示。

圖1—8 阿廖金分類圖解

第Ⅰ型水的特點是

。該型水由火成岩地區溶濾作用形成，含有相當數量的鈉和鉀，它也可以由水中的鈣同岩石中鈉之間的交換作用形成。該型水是鹼性的軟水，礦化度低（在內陸湖中或某些油田水中，可以出現高礦化度）。

第Ⅱ型水的特點是

，硬度大於鹼度。從成因上講，該型水與各種沉積岩有關，主要是混合水。大多屬低礦化度和中礦化度的河水。湖水和地下水屬於這一類型（有

硬度）。

第Ⅲ型水的特點是

或者為Cl^—＞Na⁺。從成因上講，該型水也是混合水，由於離子交換使水的成分劇烈變化。成因是天然水中的Na⁺被土壤底泥或含水層中的Ca²⁺或Mg²⁺交換。大洋水、海水、海灣水、殘留水和許多高礦化度的地下水屬於此種類型（有氯化物硬度）。

第Ⅳ型水的特點是

含量為0，即該型水為酸性水。在重碳酸類水中不包括此型，只有硫酸鹽與氯化物類水中的Ca²⁺組與Mg²⁺組中才有這一型水。天然水中一般無此類型（pH＜4.0）。

上述類型的差異是水體所處自然地理環境造成的，一般來講，它們有一定的地理分布規律。

第五步，按照阿廖金的分類，水的類別是用主要陰離子的化學符號（即C、S、Cl）表示，組別用主要陽離子的化學符號（即Ca、Mg、Na）表示，而型別用腳碼表示。表達式以「類」為基號，以組為上腳號，以型為下腳號，如C類Ca組Ⅱ型可表示為

，又如Cl類Mg組Ⅳ型表示為

。此外，有時還可標上礦化度（精確度至0.1g/L），表達式為

。此分類法是兼顧了主要離子及離子間對比的劃分原則，在一定程度上反映水質特點變化的規律性。如礦化度的變化，礦化度逐漸增大的方向是：[C]＜[S]＜[Cl]，Ca＜Mg＜Na，Ⅰ＜Ⅱ＜Ⅲ。

阿廖金分類法具有許多優點，它適用於絕大部分天然水，簡明易於記憶，而且能將多數離子之間的對比恰當的結合，可以用來判斷水的成因、化學性質及其質量。

復習思考題

1.地下水的化學組分有哪些？

2.論述地下水的形成作用有哪些？

3.掌握地下水水質的三類綜合評價指標。

4.掌握地下水化學類型的分類方法。

『肆』 水體的化學物質污染有哪些

水體的化學物質污染包括有機化合物和無機化合物的污染，如水中溶解氧減少，溶解鹽類增加，水的硬度變大，酸鹼度發生變化或水中含有某種有毒化學物質等；

概述
造成水體水質、水中生物群落以及水體底泥質量惡化的各種有害物質（或能量）都可叫做水體污染物。水體污染物從化學角度四大類： 1 、無機無毒物：酸、鹼、一般無機鹽、氮、磷等植物營養物質； 2 、無機有毒物：重金屬、砷、氰化物、氟化物等； 3 、有機無毒物：碳水化合物、脂肪、蛋白質等； 4 、有機有毒物：苯酚、多環芳烴、PCB 、有機氯農葯等。
需氧污染物
水體污染
地表水的溶解氧含量，一般不低於4毫克/升。水體中所含的碳氫化合物、脂肪、蛋白質等有機化合物中水中微生物等作用下，最終分解為二氧化碳、水等簡單的無機物，同時消耗大量的氧；而水體中的亞硫酸鹽、硫化物、亞鐵鹽和氨類等還原性物質，在發生化學氧化時，也要消耗水中的溶解氧。這些物質就統稱為需氧污染。水中溶解氧的下降，勢必影響魚類及其他水生生物的正常生活，水質惡化。 重金屬，特別是汞、鎘、鉛、鉻等具有顯著和生物毒性。它們在水體中不能被微生物降解，而只能發生各種形態相互轉化和分散、富集過程(即遷移)。重金屬污染的特點是：(1)除被懸浮物帶走的外，會因吸附沉澱 作用而富集於排污口附近的底泥中，成為長期的次生污染源；(2)水中各種無機配位體(氯離子、硫酸離子、氫氧離子等)和有機配位體(腐蝕質等)會與其生成絡合物或螯合物，導致重金屬有更大的水溶解度而使已進入底泥的重金屬又可能重新釋放出來；(3)重金屬的價態不同，其活性與毒性不同。其形態又隨pH和氧化還原條件而轉化。
一般有機物
工業廢水
a油類 油類已成為水體，特別是海洋污染的主要物質。石油進入水體，除了〖揮發一部分外，在水面形成油膜(低分子烴類可溶於水)，由於風浪 作用，又可生成乳化油(其油滴平均直徑約0.5～25微米)。油能粘住魚卵和魚，降低孵化率並使魚畸形、死亡。 b 酚類 屬於可被天然分解的有機物。其分解速度取決於其結構(單元酚分解較二元酚、三元酚易)、初始濃度、微生物條件、溫度、曝氣條件等因素，酚類生物分解最適宜的水溫是15～25℃。 c 氰化物 天然水體對氰化物有較強的自凈作用。我國各地有氰電鍍廢水含氰經常為30～35毫克/升；某些焦化廠粗苯和純苯分離水含氰1～96毫克/升；化肥廠煤氣洗氣水含氰180毫克/升。
酸鹼及一般無機鹽類
酸主要來自礦坑廢水、工廠酸洗水、硫酸廠、粘膠纖維、酸法造紙等，酸雨也是某些地區水體酸化的主要來源。鹼主要來自造紙、化纖、煉油等工業。酸鹼污染不僅可腐蝕船舶和水上構築物，改變水生生物的生活條件，還可大大增加水的硬度(生成無機鹽類)，影響水的用途，增加工業用水處理費用等。
植物營養物
植物營養物主要指氮、磷化合物。主要業源是化肥、農業廢棄物、生活污水和造紙製革、印染、食品、洗毛等工業廢水。植物營養物污染主要表現為水體富營養化。水體營養化程度與磷、氮含量關，磷的作用大於氮。一般業說，總磷和無機氮分別超過20毫克/米3，300毫克/米3，就可以認為水體處於富營養化。

『伍』 　地下水水化學系統分析

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復雜的溶液。受含水層系統、地下水循環特徵的控制，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、排泄（或儲存）過程中，各種元素亦隨著載體而溶濾、遷移，其地下水化學場與地下水動力場相關密切。

地下水含水層系統是在長期地質作用下逐漸形成的。其中的基岩裂隙水含水層亞系統、古近-新近系碎屑岩類孔隙裂隙水含水層亞系統、第四系鬆散岩類孔隙水含水層亞系統，都賦存著質量不同的地下水。地下水系統是各種化學物質強大的搬運者，對元素的遷移、聚集、離散起了巨大的作用。特別是潛水含水層，它是淺層地下水水化學系統中最活躍的一種因素。

根據含水層系統對地下水化學特徵的形成與控製作用，我們把三江平原地下水劃分成3個水化學系統，即第四系鬆散岩類孔隙水水化學系統、古近-新近系碎屑岩類孔隙裂隙水水化學系統和前第四系基岩裂隙水水化學系統。然後每個系統內再根據遷移交替作用的不同，水化學是否活潑來劃分1～3個亞系統。最後每個亞系統根據原生水化學類型和人為污染狀況，進一步細劃為子系統（表5-5）。

表5-5 三江平原地下水水化學系統分區

這些亞系統之間具有直接或間接聯系與影響，同時又各自具有自己的水化學特徵。一個水化學系統接受一定的水和物質成分的輸入，然後在系統內發生一些水化學變化，最後將其變為某種水化學的輸出。最主要是系統內部含水層（體）系統是控制地下水水化學成分的輸入、輸出、傳導與功能特徵。同時本區人為活動影響劇烈，局部地區改變了天然水化學的傳輸功能。

二、水化學系統特徵

（一）第四系鬆散岩類孔隙水水化學系統

本系統是相對獨立的，與殘丘及山地為隔水或弱透水邊界。在垂向上，系統的底部邊界為古近-新近系泥岩隔水層或弱透水層。系統輸入主要有：①降水入滲；②豐水期江河水的側向補給；③人工灌溉及渠道入滲。系統的輸出主要有：①枯水期向江河岸邊的透水邊界排泄；②包氣帶水的蒸發；③人工開采地下水。

人類活動對系統影響主要有：一是城區及水稻種植區大量開采地下水，局部改變了系統的邊界，同時水動力系統發生變化，影響水化學系統也發生變化。二是大面積農業灌溉水的入滲，也影響地下水的數量和質量。三是工業、農業和生活污染源星羅棋布，這些污染源通過各種渠道向地下水中輸送有毒有害元素和物質，使地下水水化學系統遭受污染。

系統的內部特點是：岩性以細砂、砂礫石為主，上覆薄層粉質粘土，中夾淤泥層，下伏細砂、砂礫石。介質中化學成分主要為二氧化硅和三氧化鋁，其次為三氧化二鐵、氧化鐵和氧化錳、氧化鈣、氧化鈉、氧化鉀等；微量元素以鈦為最豐，平均達450×10^-6；最少為鎘，平均為0.06×10^-6。地下水最古老年齡為2×10⁴ a左右。含水層厚度大，水量豐富，滲透系數多為50～100m/d，但由於水力坡度小，地下水徑流緩慢，所以整個系統相對化學作用不強烈。

系統水化學多為重碳酸型水。淺層地下水受人為活動影響劇烈，地表水入滲、污水灌溉、大氣降水均可攜帶污染物進入本系統中，多數地段遭受不同程度的污染。比如在城區工業污染、居民點附近有三氮污染等。

在這個系統內，由淺部（埋深小於10m）、中部（10～50m）到深部（大於50m），地下水的流速向下逐漸減小。因而水力交替遷移的能力減弱，而擴散水流模式則逐漸變得更加明顯。地下水環境也由氧化環境過渡到還原環境；水化學也由活潑區漸變到惰性區。特別由於淤泥層的存在，使所有化學組分受到吸附和解吸作用。受人為活動因素影響少，水質較好，多為重碳酸鈣型水。但在淤泥層附近，形成高腐殖水和高鐵水，特別是在地下水強烈開采地段，形成氧化區，富集大量鐵錳離子。由於上層污染水的垂向補給，使系統內水化學也發生了演化。實際上，在地下水系統中，每種選定的水化學參數都有活潑區，可能活潑區和惰性區，即在活潑水化學區存在惰性水化學小區。這是由於地層中各向異性，離子本身特點，輸入系統控制等決定的。比如三氮在系統上部都是活潑區，但無污染源地段它又是惰性區；二價鐵在活潑區處於缺氧區；在包氣帶，可以存在一個氯化物活潑區，其蒸發作用改變氯化物含量。這個包氣帶系統的其餘部分可以形成一個惰性區。

（二）古近-新近系碎屑岩類孔隙裂隙水水化學系統

該類型的地下水埋藏較深，遷移交替作用較弱，因此水化學屬不活潑區。同時由於地下水徑流遲緩，導致一些離子含量較高，形成高鐵水、高氟水、高硬度水。水化學類型為HCO₃-Ca，pH值為7～7.5，地下水TDS為0.5g/L左右。人為活動影響因素少，地下水基本沒有污染。

（三）前第四系基岩裂隙水水化學系統

本系統由基岩風化裂水水質亞系統和構造裂隙水水質亞系統組成，含水介質為花崗岩、火山岩、砂岩，地下水溶濾這些岩石形成重碳酸鈣水。

（1）風化裂隙水水化學亞系統

在亞系統上部，地表以下0～10m區間，岩石風化裂隙發育，連通性較好，大氣降水入滲後經短途徑流，最後以泉的形式排泄溝谷中。因此亞系統上部交替遷移作用較強，水化學處於活潑區，多數離子均不超標，且人為污染僅限於一些居民點。在亞系統的下部，岩石風化裂隙逐漸減弱，交替遷移作用緩慢，水化學呈惰性區，鐵錳含量也增高。

（2）構造裂隙水水化學亞系統

構造裂隙水，賦存於前第四系基岩的構造裂隙中，各項化學指標均適中，TDS多小於0.35g/L，水化學類型為HCO₃-Ca或HCO₃-Ca-Mg型。該水化學系統交替作用較強，參與水文循環積極，且循環深，距離遠，最終排泄到風化裂隙水中或第四系鬆散岩類孔隙含水層中。

『陸』 水體中主要的有害人體健康的化學物質有哪些

鐵
水中鐵的污染來源主要是選礦、冶煉、煉鐵、機械加工、工業電鍍、酸洗廢水等.
鐵是人體的必需微量元素之一.其化合物屬低毒或微毒.二價鐵具有一定的全身毒性作用,三價鐵鹽毒性較小,對粘膜具有輕度刺激性和腐蝕性.水環境中鐵類化合物的濃度為1mg/l時,有明顯金屬味；濃度為0.5mg/l時,色度可大於30度.飲用水中鐵超過0.3mg/l時,會對衣服、器皿著色及產生沉澱和異味.國標要求生活飲用水鐵的含量應小於0.3 mg/l.
錳
地下水中由於缺氧,錳以可溶態的二價錳形式存在,而在地表水中還有可溶性三價錳的絡合物和四價錳的懸浮物存在.
錳的主要污染源是黑色金屬礦山、冶金、化工排放的廢水.
錳是人體正常代謝必需的微量元素,一般人每天約從食物中攝入3－9mg錳.但過量的錳進入機體後可引起中毒.錳中毒表現主要為神經衰弱綜合症和植物神經功能障礙,繼續發展可出現明顯的錐體外系損害為主的神經體征.水中有微量錳時,呈黃褐色.錳的氧化物能積沉在水管壁上,遇水壓波動時可造成「黑水現象」.當水中錳超過0.15mg/l時,能使衣服和白色瓷器設備著色.國標要求生活飲用水錳的含量應小於0.1 mg/l.
銅
銅以單質或各種礦物形式存在.除了采礦,熱交換以及其他工業用途都可以把銅排污入水環境.銅的高濃度溶液廣泛地用於除草劑以控制海藻類的繁殖；在農業上也常用其作殺菌劑.
水中含銅0.5mg/l時,具有明顯的金屬味；超過1.0mg/l時,可使衣服及白瓷器染成綠色.銅是人體必需的微量元素,對於造血、細胞生長、某些酶的活性及內分泌腺功能均有重要作用.當進入人體內的銅化合物超過一定限度時,就要引起疾病.銅在體內主要貯留在肝、腦、腎等組織.銅代謝障礙所引起的疾病稱為肝豆狀核變性病,是一種遺傳性疾病.銅急性中毒時,表現劇烈嘔吐、腹瀉,有時伴有腹絞痛、便血、劇烈頭痛、出冷汗和脈弱,嚴重中毒可因休克、肝腎損害而致死.國標要求生活飲用水銅的含量應小於1.0 mg/l.
鋅
鋅的主要污染源是電鍍、冶金、顏料及化工等部門排放的廢水.
飲用水中含鋅50mg/l時,會引起惡心和昏厥.水中含鋅10mg/l時呈現渾濁,含鋅5mg/l時有金屬澀味.鋅是人體內必需的微量元素.缺鋅時,能使骨骼生長遲緩,肝脾腫大,性腺功能減退.過量的鋅可對胃腸道產生強烈刺激.吸收後主要貯留在肝和胰.過量的鋅鹽經口進入人體可發生急性中毒.國標要求生活飲用水鋅的含量應小於1.0 mg/l.
揮發酚（以苯酚計）
根據酚類能否與水蒸氣一起蒸出,分為揮發酚與不揮發酚.揮發酚多指沸點在230 以下的酚類,通常屬一元酚.
酚類主要來自煉油、煤氣洗滌、煉焦、造紙、合成氨、木材防腐和化工等廢水.
酚屬高毒類,為細胞原槳毒物,低濃度能使蛋白質變性,高濃度能使蛋白質沉澱,對各種細胞有直接損害,對皮膚和粘膜有強烈腐蝕作用.長期飲用被酚污染的水,可引起頭昏、出疹、搔癢、貧血、惡心、嘔吐及各種神經系統症狀.酚類化合物對人及哺乳動物有促癌作用.國標要求生活飲用水揮發酚類的含量應小於0.002 mg/l.
硫酸鹽
硫酸鹽在自然界中分布廣泛.地表水和地下水中硫酸鹽主要來源於岩石土壤中礦物組分的風化和溶淋,金屬硫化物氧化也會使硫酸鹽含增大.
水質中硫酸鹽超過750mg/l時,飲用後可致輕度腹瀉.國標要求生活飲用水硫酸鹽的含量應小於250 mg/l.
氯化物
氯化物是水和廢水中一種常見的無機陰離子.幾乎所有的天然水中都有氯離子存在.同時,在生活污水和工業廢水中,均含有相當數量的氯離子.海水入侵地下水,會使氯化物含量明顯增高.
氯離子是保持人體細胞內外體液量、滲透壓以及水和電解質平衡不可缺少的要素.氯化物含量過高時,可干擾人體電解質平衡,使人體細胞外滲透壓增加,導致細胞失水,代謝過程出現故障.國標要求生活飲用水氯化物的含量應小於250 mg/l.
溶解性總固體
水中溶解性固體的主要成分是鈣、鎂、鈉的重碳酸鹽、氯化物和硫酸鹽.當其濃度高於1200mg/l時,可產生苦鹹味.國標要求生活飲用水溶解性總固體的含量應小於1000 mg/l.

氟化物
氟化物廣泛存在於自然水體中.有色冶金、鋼鐵和鋁加工、焦炭、玻璃、陶瓷、電子、電鍍、化肥、農葯廠的廢水及含氟礦物的廢水中常常都存在氟化物.
氟化物是人體必需的微量元素之一,缺氟易患齲齒,飲水含氟的適宜濃度為0.5～1.0mg/l.當長期飲用含氟量高於1.0～1.5mg/l的水時,易患斑齒病,如水中含氟量高於4 mg/l時,則可導致氟骨病.
氟可與骨組織的羥磷灰石的羥基交換,並通過抑制骨磷酸酶或與體液中的鈣離子結合成難溶性氟化鈣,從而導致鈣、磷代謝紊亂,引起低血鈣症、氟斑牙及氟骨症等.國標要求生活飲用水氟化物的含量應小於1.0 mg/l.
氰化物
氰化物的主要污染源是電鍍、有機、化工、選礦、煉焦、造氣、化肥等工業排放廢水.氰化物可能以HCN、CN 和絡合氰離子的形式存在於水中.
氰化物使水呈苦杏仁氣味,氰化物劇毒.
氰化物的毒性作用是由於氰基離子與細胞色素氧化酶中的鐵結合成鐵氰絡合物,阻止氧化酶的氧化還原作用,防礙組織內呼吸的正常進行.氰化物引起急性中毒時,表現出劇烈頭疼,神智模糊甚至昏迷,全身抽搐,大小便失禁,感覺和反射消失,瞳孔散大,呼吸深慢,血壓上升或下降,心率緩慢等,常因呼吸停止而死亡.慢性中毒時,可引起神經衰弱、頭疼、頭暈、耳鳴、失眠、全身無力,心率緩慢和血壓降低等.國標要求生活飲用水氰化物的含量應小於0.05 mg/l.
砷
砷是一種既有金屬性質又有非金屬性質的元素.它的化合物在自然界廣泛存在；可以是有機的.大部分是砷鹽和砷硫化鐵.在天然水中普通的砷化合物是砷酸鹽（五價砷）,亞砷鹽（三價砷）,甲烷胂酸及二甲胂酸.
砷的污染主要來源於采礦、冶金、化工、化學制葯、農葯生產、紡織、玻璃、製革等部門的工業廢水.同時,砷及其化合物還是用於農林業上除草劑的成分之一.
砷是人體的非必需元素,元素砷的毒性極低,而砷的化合物均有劇毒,三價砷化合物比其他砷化合物毒性更強,人所共知的毒葯「砒霜」即是三氧化二砷（三價砷）.砷可以在人體內積累,是致癌物質,人們還懷疑它有致突變作用.
砷化物的毒性作用,主要是亞砷酸離子與人體細胞酶蛋白的巰基結合,使細胞酶失去活性,引起代謝障礙,促使細胞死亡.砷化物對神經細胞的危害最大,它還能通過血液循環,直接損害毛細血管,使其擴張鬆弛,滲透性增加.
當人體攝入的砷量超過排出量時,砷就會在肝、腎、脾、肺、肌肉、骨骼等部位積蓄起來,尤以指甲和毛發儲留最多.毒性強的砷化合物在肝、腎內結合迅速並且牢固,比毒性弱、結合差的砷化物排出慢.
砷化物慢性中毒症狀與急性中毒症狀相似,只是發展緩慢,表現為食慾不振、腹痛、腹瀉和消耗不良、肝腫大、疼痛,有黃疸,個別嚴重者可發生肝硬化.國標要求生活飲用水砷化物的含量應小於0.05 mg/l.
硒
水中硒以無機的六價、四價、負二價及某些有機硒的形式存在.含硒廢水主要來源於煉油、精煉銅、製造硫酸及特種玻璃等行業.
硒是動物體內一種必需的微量元素,但在某種條件下,又具有一定的毒性.硒的毒理作用,一般認為除了二甲基硒的作用外,與硒影響酶系統有關.二甲基硒可引起呼吸系統刺激和炎症.硒可使毛細血管擴張及滲透性增加,引起肺和胃腸道充血、水腫.硒對細胞呼吸酶系統有催化作用,干擾中間代謝能引起中毒,使人脫發、脫指甲、四指發麻甚至偏癱等.國標要求生活飲用水硒的含量應小於0.01 mg/l.
汞
汞及其化合物屬於劇毒物質,可在體內積蓄.進入人體的無機汞離子可轉變為毒性更大的有機汞,由食物鏈進入人體,引起全身中毒.天然水中含汞極少.儀表廠、食鹽電解、貴金屬冶煉、軍工等工業廢水中可能存在汞.
汞及其化合物可通過呼吸道、消化道或皮膚被人體吸收.發生在日本的「水俁病」就是甲基汞慢性中毒引起的.甲基汞有較高的化學穩定性,各種加工、烹調方法都不能把它除掉.甲基汞極易被腸道粘膜吸收（80％以上）.當攝入量超過排出量時,就會在體內積蓄.甲基汞在腦組織中的蓄積程度雖然不如其他器官,但一旦進入腦組織後,衰減非常緩慢,並對大腦皮質和小腦皮質有特異的選擇性損害.症狀表現為視野縮小,聽力下降,手、腳、嘴唇麻痹發抖,步態不穩,口齒不清,嚴重者出現神經紊亂,運動失調,進而瘋狂痙攣致死.甲基汞還能通過胎盤進入胎兒循環,損害胎兒.國標要求生活飲用水汞的含量應小於0.001 mg/l.
鎘
鎘不是人體必需的微量元素.在自然界,鎘通常以硫酸鹽形式出現,並常與鋅礦石和鉛礦石伴生.在礦區和冶煉廠附近,積累在土壤中的鎘可導致臨近水域局部地區鎘有很高的濃度.鎘的主要污染源有電鍍、采礦、冶煉、染料、電池和化學工業等排放的廢水.
鎘是劇毒性物質,且有協同作用,可使進入體內的其他毒物的毒性增大.鎘進入人體後,可以在人的肝、腎、胰腺和甲狀腺內積累.由於腎小管中毒變性及鈣質吸收能力下降,可引起骨、消化道、血管的病變,表現有神經痛,腎炎、骨質松軟、骨折、高血壓、貧血、內分泌失調等症狀.鎘還有致癌、致畸、致突變作用.飲水中鎘不得超過0.01mg/l.
日本的「痛痛病」是因為體內鎘積累過多,引起腎功能失調,骨質中鈣被鎘取代,使骨骼弱化,極易自然骨折,疼痛難忍而得名.這種病潛伏期長,短則10年,長則30年,發病後很難治療.國標要求生活飲用水鎘的含量應小於0.01 mg/l.
鉻（六價）
鉻的化合物常見的價態有三價和六價.受水中pH值、有機物、氧化還原物質、溫度及硬度等條件影響,三價鉻和六價鉻的化合物可以互相轉化.
鉻是人體所必需的微量元素之一.鉻的毒性與其存在價態有關,通常認為六價鉻的毒性比三價鉻高100倍,六價格更易為人體吸收而且在體內積蓄.鉻的工業來源主要是含鉻礦石的加工、金屬表面處理、皮革揉制、印染等行業.
六價鉻化合物對人體有害,在高濃度時具有明顯的局部刺激作用和腐蝕作用,並能經胃腸道、呼吸道和皮膚吸收；在低濃度時是常見的致敏物質.進入體內的鉻主要分布在肝、腎、脾和骨骼內.鉻在體內具有一定的積蓄作用和致癌作用.國標要求生活飲用水六價鉻的含量應小於0.05 mg/l.
鉛
天然水中含鉛量很少.選礦廠、塗料廠、冶煉廠、蓄電池廠、礦井的廢水中常含有程度不等的鉛.汽車排出的廢氣中含有的四乙基鉛,可由雨水淋洗造成水質污染.
兒童、嬰兒、胎兒和孕婦對鉛較成人敏感.鉛是有毒金屬.鉛可引起溶血,也可使大腦皮質的興奮和抑制的正常功能紊亂,引起一系列的神經系統症狀.鉛及其化合物主要從呼吸道、消化道進入機體,主要沉積於骨骼系統,少量存留於肝、脾、腎、腦、肌肉等器官和血液內.國標要求生活飲用水鉛的含量應小於0.05 mg/l.
硝酸鹽（以氮計）
製革廢水、酸洗廢水、某些生化處理設施的出水和農田排水可含大量的硝酸鹽.
水中硝酸鹽是在有氧環境下,各種形態的含氮化合物中最穩定的氮化合物,亦是含氮有機物經無機化作用最終階段的分解產物.亞硝酸鹽可經氧化生成硝酸鹽,硝酸鹽在無氧環境中,亦可受微生物的作用而還原為亞硝酸鹽.
硝酸鹽在人胃中還原為亞硝酸鹽後,還可以與仲胺作用形成亞硝胺,現在普遍認為這是一種強致癌物質.國標要求飲用水的硝酸鹽氮不得超過20mg/l.

『柒』 天然水體中的主要物質和化學組成

是水分子 化學組成的有氧氣 和少量礦物質

『捌』 天然水的化學組成可以概括的分為哪五類

一、天然水的組成 在自然界中，完全純凈的水是不存在的。天然水在循環過程中不斷地與環境中的各種物質相接觸，並且或多或少地溶解它們，所以天然水實際上是一種溶液，而且是成分極其復雜的溶液。通過分析，發現天然水中含有的物質幾乎包括元素周期表中所有的化學元素。現僅將天然水中的溶質成分概略地分成以下幾類。 （一）主要離子組成 K+、 Na+、 Ca2+、 Mg2+、 HCO3-、 NO3-、 Cl-和 SO42- 為天然水中常見的八大離子，占天然水中離子總量的 95%-99% 。水中這些主要離子的分類，常用來作為表徵水體主要化學特徵性指標，如表 4-1 所示。 摘自湯鴻霄， 1979 （二）溶解性氣體 水中溶解的主要氣體有： N2、 O2、 CO2、 H2S ；微量氣體有： CH4、 H2、 He 等。 （三）微量元素 I、 Br、 Fe、 Cu、 Ni、 Ti、 Pb、 Zn、Mn 等。 （四）生源物質 NH4+ 、 NO2- 、 NO3- 、 HPO42- 、 PO43- 。 （五）膠體 SiO2· nH2O 、 Fe(OH)2· nH2O 、 Al2O3· nH2O 以及腐殖質等。 （六）懸浮物質 鋁硅酸鹽顆粒、砂粒、粘土、細菌、藻類及原生動物等。 受到人類活動影響的水體，其水中所含的物質種類、數量、結構均與天然水質有所不同。以天然水中所含的物質作為背景值，可以判斷人類活動對水體的影響程度，以便及時採取措施，提高水體水質，使之朝著有益於人類的方向發展。 二、天然水的性質 （一）碳酸平衡 CO2在水中形成酸，可與岩石中的鹼性物質發生反應 ， 並可通過沉澱反應變為沉積物而從水中除去。在水和生物體之間的生物化學交換中， CO2佔有獨特的地位，溶解的碳酸鹽化合態與岩石圈、大氣圈進行均相、多相的酸鹼反應和交換反應，對於調節天然水的 pH 和組成起著重要作用。 在水體中存在著 CO2、 H2CO3、 HCO3- 和 CO32- 等四種化合態，常把 CO2和 H2CO3合並為 H2CO3 * 。因此，水中 H2CO3* -HCO3- -CO32- 體系可用下面的反應表示： （二）天然水中的鹼度和酸度 鹼度（ Alka-linity ）是指水中能與強酸發生中和作用的全部物質，亦即能接受質子 H+的物質總量。組成水中鹼度的物質可以歸納為三類：①強鹼，如 NaOH 、 Ca(OH)2等，在溶液中全部電離生成 OH-離子；②弱鹼，如 NH3、 C6H5等，在水中部分發生反應生成 OH-離子；③強鹼弱酸鹽，如各種碳酸鹽、重碳酸鹽、硅酸鹽、磷酸鹽、硫化物和腐殖酸鹽等，它們水解時生成 OH-或者直接接受質子 H+。弱鹼及強鹼弱酸鹽在中和過程中不斷繼續產生 OH-離子，直到全部中和完畢。 和鹼相反，酸度（ Acidity ）是指水中能與強鹼發生中和作用的全部物質，亦即放出 H+或經過水解能產生 H + 的物質的總量。組成水中酸度的物質也可歸納為三類：①強酸，如 HCl、 H2SO4、 HNO3等；②弱酸，如 CO2、 H2CO3、 H2S、蛋白質以及各種有機酸類；③強酸弱鹼鹽，如 FeCl3、 Al2(SO4)3等。 （三）天然水體的緩沖能力 天然水體的 pH 值一般在 6-9 之間，而且對某一水體，其 pH 幾乎保持不變，這表明天然水體具有一定的緩沖能力，是一個緩沖體系。一般認為，各種碳酸化合物是控制水體 pH 值的主要因素，並使水體具有緩沖作用。但最近研究表明，水體與周圍環境之間發生的多種物理、化學和生物化學反應，對水體的 pH 值也有著重要的作用。但無論如何，碳酸化合物仍是水體緩沖作用的重要因素。因而，人們時常根據它的存在情況來估算水體的緩沖能力。

『玖』 油田水化學成分分類討論

前已述及，已有的油田水化學成分分類的共同特點：一是以水中常量組分(六個陰、陽離子)作為分類的基礎，而對油田水中豐富的有機組分未加以考慮；二是根據陰、陽離子以及它們之間的相互關系(單個離子或多離子之間的數量關系、各種比值或假定鹽分等)來命名的。因此，各種分類在本質上沒有太大的差別，或者說基本上是一樣的。我們都知道，常量組分的形成主要決定於水文地球化學環境，而與油氣沒有直接的因果關系。前述種種分類，與其說是油田水化學分類，還不如說是天然水系中地下水化學成分分類，因為分類的針對性和目的性都比較差，難易說明水與油氣共生過程、水化學成分的形成、演變規律及其同非油田水的區別。油田水分類的理論依據不足，有待進一步改進。

作者認為，以水中無機鹽類或常量組分為主體的油田水分類，已完成了歷史使命，可以暫告一段落。在高、新科學技術飛躍發展的今天，現代分析儀器設備的更新和涌現，能比較全面地檢測出油田水中的標型組分——同油氣成分有成因聯系的有機組分，以此為基礎，作為油田水分類的依據或命名水的類型，已成為可能。探討新的油田水分類方案是油氣勘探生產的需要，也是科學研究發展的必然過程(事件)。

我國在幾十年的油氣勘查實踐中，積累了豐富的水文地質資料，為研究區域水文地質特徵創造了條件，油田水化學成分的分析技術，尤其是油田水中有機組分的檢測技術有了很大的提高，在這個基礎上，結合我國石油地質特徵，改進和更新油田水化學成分分類，是油田水文地質工作者必須研究與解決的課題。油田水分類，應該提倡創新，走百花齊放、百家爭鳴的道路。

油田水是天然水系中一種特殊的類型水，其化學成分同其他地下水一樣，常量組分是主要的組成部分之一，它可以反映水化學成分在盆地內的變化規律，說明水化學成分的形成作用與圍岩的相互關系，是判斷油氣聚集水文地球化學環境的主要方面，在分類中是必須要考慮的因素，而且要全面考慮和應用六個主要離子；單一應用某個離子，對化學成分復雜多變的油田水來講是不全面的，也不會收到良好的地質效果。利用常量組分進行分類，B.A.蘇林分類法有獨到之處，其研究思路和分類的某些方面是可以借鑒的。至於哪些離子參與水分類和命名，可根據各個離子在不同含油氣盆地水化學成分中所起作用的大小(或貢獻值)來確定，而不是人為的設定一個含量界限。常量離子與礦化度結合，並運用數量統計的方法，探索分類的依據和離子含量的界限是比較好的途徑。

近年來，國內、外都重視了油田水中有機組分的分析測試和研究，我國許多學者利用有機組分區分油田水和非油田水，並收到一定的地質效果，被視為油田水中的「指紋標志」。但是否可以作為油田水化學分類的獨立參數應用呢？作者認為在現階段還尚時過早，其原因一是對油田水中有機組分的分析測試方法有待統一和標准化(包括水樣的前期處理)；二是水中有機組分的成因和來源、賦存條件等研究比較薄弱，雖然它們與油氣藏有關，甚至來自原油灰分，但有些組分明顯的受到地下水化學性質的控制和影響；三是有機組分的優化和篩選的餘地太小，除分析方法不一致外，有的組分還處於定性階段，尚難做到不同含油氣盆地的量化對比與應用。作者認為，目前有機組分中可以作為油田水分數參數者，以可溶氣態烴為最佳，其次是苯—酚及其同系物。可溶氣態能比較靈敏的表徵油氣藏的存在，分析方法已納入油氣地球化學勘查規程，實踐證明，溶於水中的甲烷及其同系物是指示油氣藏存在最敏感的組分，油田水中含量普遍較高，與非油田水有明顯的區別。這是因為：

1)甲烷及其同系物是石油與天然氣的主要成分之一，也是油田水的標志性組分。

2)可溶氣態烴是有機物質向石油與天然氣轉化過程中或油氣運移時被水捕獲的，在水中有較高的溶解度。

3)油田水中不僅甲烷的含量高，而且還含有較高的乙烷、丙烷、丁烷，非油田水一般只含有少量甲烷，大部分缺失重烴或重烴組分不全。根據這一點，能很容易的從天然水系中鑒別出油田水。

4)現在的氣相色譜技術，能准確的定量測試出甲烷及其同系物的含量。

5)分析測試結果受采樣條件等影響較小，重觀性較好。

有機組分(可溶氣態烴)是油田水化學成分分類的核心部分，它是反映與油氣藏關系的標型組分，是區分油田水與非油田水的主要參數、評價區域含油氣遠景的直接指標。

總之，水中常量組分(包括礦化度和離子組成)與有機組分結合採用多級分類方法，是建立油田水化學成分分類的良好途徑。